Быстроходное судно с газовыми кавернами и водометными движителями

Быстроходное судно с газовыми кавернами и водометными движителями

Реферат

 

Изобретение относится к судостроению и касается профилирования днищевых обводов корпуса быстроходного судна с газовыми кавернами и водометными движителями. Каждый из этих движителей имеет обтекатель водозаборника. Быстроходное судно содержит корпус с бортовыми скулами, скегами и транцем. Его днище имеет один и более поперечные реданы. Судно выполнено с системой подачи воздуха или газа для формирования искусственных газовых каверн в пространстве между реданами, боковыми скегами и транцем. Участки днища корпуса по обе стороны от обтекателей водозаборников водометных движителей в районе концевой части обтекателей выполнены с отрицательной или обратной килеватостью шпангоутов. Длина указанных участков составляет не менее 0,02L и отсчитывается от транца корпуса судна, причем величина L - это длина судна. Ширина этих участков равна не менее 0,02В, где величина В - максимальная ширина корпуса, в пределах которой расположены обтекатели водозаборников водометных движителей. Судно может иметь два и более корпусов. Оно может дополнительно оборудоваться движителями, отличными от водометных. Технический результат реализации изобретения заключается в уменьшении буксировочного сопротивления судна путем уменьшения площади участков днища, замытой в районе водозаборника водометного движителя по обе стороны от килевого скега. 11 з.п.ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования днищевых обводов корпуса быстроходного судна с газовыми днищевыми кавернами, имеющего один и более водометных движителей.

Известно быстроходное судно с водометным движителем, содержащее корпус с бортовыми скулами, поперечным реданом, бортовыми скегами и транцем, с системой подачи воздуха или газа для формирования искусственных газовых каверн в пространстве между реданом, скегами и транцем, а также обтекатель водозаборника водометного движителя, выполненного в виде килевого скега, нижняя поверхность которого является плавным продолжением днища перед реданом (US 4587918 A, МПК B 63 B 1/38, опублик 13.05.86), принятое в качестве прототипа.

Недостатком такого судна является наличие не покрытых газовой каверной участков днища, расположенных по обе стороны от килевого скега в районе водозаборника водометного движителя. Вследствие этого остается замытой водой значительная площадь днища. Возможности газовой каверны для снижения буксировочного сопротивления используются недостаточно полно.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.

Это достигается тем, что у быстроходного судна с газовыми кавернами и с одним и более водометными движителями, каждый из которых имеет обтекатель водозаборника, содержащее корпус с бортовыми скулами, скегами и транцем, одним и более поперечными реданами на днище и систему подачи воздуха или газа для формирования искусственных газовых каверн в пространстве между реданами, бортовыми скегами и транцем, участки днища, расположенные по обе стороны от обтекателей водозаборников вблизи концевой их части, имеют отрицательную или, что тоже самое, обратную килеватость шпангоутов. Указанные участки составляют длину не менее 0.02L, отсчитываемую от транца корпуса судна, и ширину не менее 0.02B, где L - длина судна, B - максимальная ширина корпуса, в пределах которой расположены обтекатели водозаборников водометов.

Выполнение участков днища, расположенных по обе стороны от обтекателей водозаборников вблизи концевой их части, с отрицательной или обратной килеватостью шпангоутов, позволяет удалить поверхность каверны вблизи обтекателя от водозаборного отверстия, предотвращая таким образом попадание газа в это отверстие, и одновременно позволяет увеличить площадь части днища, изолируемую от контакта с водой. Тем самым обеспечивается защита водозаборников от попадания газа из каверны и вместе с тем снижается негативное воздействие обтекателей водозаборннков водометных движителей на буксировочное сопротивление судна. Эффективность применения днищевых газовых каверн при этом возрастает.

Может быть использована одна из следующих форм обтекателя водозаборника водометных движителей: - обтекатель водозаборника водометных движителей, который на участке длиной L^*, отсчитываемой от транца обтекателя до точки, отстоящей на расстоянии (0.01-0.20)L носовее водозаборного отверстия, имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты, а остальная носовая часть обтекателя выполнена с килеватыми корабельными обводами; - обтекатель водозаборннка водометных движителей, который на участке длиной L^* имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты, а остальная носовая часть обтекателя выполнена с килеватыми корабельными обводами, при этом скулы обтекателя по всей длине имеют закругление радиусом (0.01-0.20)b, где b - максимальная ширина обтекателя; - обтекатель водозаборника водометных движителей, который на участке длиной L^* имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты с острыми скулами, а остальная носовая часть обтекателя выполнена с килеватыми корабельными обводами со скулами, имеющими закругление радиусом (0.01-0.20)b; - обтекатель водозаборника водометных движителей, который на участке длиной L^* имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты с острыми скулами или скулами с радиусом закругления меньшим 0.1b, а носовой участок обтекателей выполнен со скруглением и имеет стреловидную форму в плане.

Использование таких форм позволяет сочетать достаточно простые обводы обтекателя с эффективной его работой, т.е. с обеспечением защиты водозаборника от попадания в него газа из каверны при максимальной величине снижения гидродинамического сопротивления, обеспечиваемого созданием каверн.

Для еще большего упрощения формы носовой части обтекателя хотя бы одного из водозаборников обтекатель может быть продлен по направлению в нос судна по крайней мере до ближайшего редана, причем на начальном участке его днищевая поверхность выполняется либо плавно переходящей в днищевую поверхность перед реданом, до которого продлен обтекатель, либо в месте примыкания к редану углубленной в корпус судна относительно его днищевой поверхности, расположенной непосредственно перед реданом, на величину (0.05-0.50)b.

Выполнение водометных движителей частично вынесенными за транец корпуса судна позволяет увеличить полезный внутренний объем судна, а также повысить эффективность использования газовых каверн по снижению гидродинамического сопротивления, поскольку в этом случае возрастает площадь днища, покрытая кавернами.

Возможен и такой вариант судна, у которого носовая часть обтекателя водозаборника по крайней мере двух водометных движителей выполнена несимметричной относительно диаметральной плоскости обтекателя. Такой вариант обтекателей может иметь место при наличии у судна нескольких водометных движителей, водозаборники которых помещены каждый в свой обтекатель, либо в том случае, когда в состав судна входят два и более корпусов. Этот вариант обтекателей может позволить увеличить площадь днища, покрываемую кавернами.

Все вышеперечисленные варианты обтекателей водозаборников водометов наряду с предлагаемым техническим решением могут быть использованы при наличии у судна других типов движителей, отличных от водометных, а также в случае, когда в состав судна входят два и более корпусов.

Если в состав быстроходного судна входят два или более корпусов, то отдельные корпуса могут иметь поперечные реданы, выполненные несимметричными относительно диаметральной плоскости отдельного корпуса.

Форма обводов обтекателя водозаборника водометных движителей должна подбираться для каждого конкретного судна исходя из условия обеспечения эффективной работы движителей и минимизации величины буксировочного сопротивления корпуса.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где: на фиг. 1, 6, 9, 14-17 схематично в аксонометрической проекции изображено предлагаемое судно, лежащее вверх днищем; на фиг. 2 и 4 - вид на кормовую часть днища в плане; на фиг. 3, 5, 7 и 8 - вид на транец судна, лежащего вверх днищем; на фиг. 10-13 - поперечные сечения носовой части одного из вариантов обтекателя водозаборника водометного движителя.

Днищевые обводы всех предлагаемых вариантов корпуса /1/ характеризуются наличием носового поперечного редана /2/, днищевая поверхность перед которым плавно переходит в днищевую поверхность бортовых скегов /3/. Носовой поперечный редан /2/ и бортовые скеги /3/ вместе ограничивают днищевую выемку, внутри которой формируется одна или несколько газовых каверн. Для защиты водометов от попадания в них газа, уносимого из каверн, на днище судна установлены обтекатели /4/ водозаборников /5/ водометных движителей. Высота обтекателей выбрана такой, чтобы участки их днищевой поверхности, примыкающие к водозаборникам /5/, замывались водой во всем диапазоне эксплуатационных скоростей судна при заданных значениях углов крена и дифферента, предотвращая тем самым попадание газа из каверны в водозаборные отверстия.

На фиг. 1 изображен наиболее общий вариант предлагаемого судна, имеющего днищевую выемку, внутри которой размещены несколько дополнительных поперечных реданов /6/. Количество обтекателей /4/ водозаборников /5/ соответствует количеству водометных движителей. С целью улучшения остойчивости судна и повышения стабильности каверн в условиях бортовой качки судно может быть оборудовано продольным килем /7/.

На фиг. 2 и 3 показан обтекатель /4/ водозаборника /5/, выполненный согласно а. св. N 1081935. Как видно из фиг. 3, участки днища /8/ по обе стороны обтекателя /4/ имеют положительную килеватость шпангоутов. По этой причине вблизи обтекателя /4/ имеется значительная зона, замытая водой (заштрихованная область на фиг. 2). Наличие этой зоны приводит к уменьшению площади днища, которая могла бы быть при помощи каверны изолирована от контакта с водой, и как следствие делает менее эффективным применение днищевой газовой каверны.

На фиг. 4 и 5 показан вариант днищевых обводов, который позволяет избавиться от указанного выше недостатка. Предлагаемые обводы (фиг. 5) характеризуются наличием но обеим сторонам от обтекателя /4/ водозаборника /5/ участков днища /9/, имеющих отрицательную или обратную килеватость шпангоутов. Ширина каждого участка составляет не менее 0.05B, отсчитываемую от обтекателя, протяженность - не менее 0.02L отсчитываемую от транца корпуса судна. В этом случае внутри выемки замытыми водой остаются только небольшие участки днища вблизи транца (заштрихованная область на фиг. 4), необходимые для обеспечения замыкания каверны. Эффективность использования днищевой газовой каверны при этом повышается.

На фиг. 6 - 17 рассмотрены различные варианты обтекателей водозаборников водометов, использующих предлагаемое техническое решение.

На фиг. 6 изображено быстроходное судно, у которого обтекатель /4/ водозаборника /5/ водометного движителя на участке длиной L^*, отсчитываемой от транца обтекателя до точки, отстоящей на расстоянии (0.01-0.20)L носовее водозаборника, имеет прямоугольные (фиг. 5) или трапециевидные (фиг. 7) по внешнему обводу шпангоуты, а остальная носовая часть обтекателя выполнена с килеватыми остроскулыми корабельными обводами. Скулы обтекателя /4/ по всей длине могут быть выполненными с закруглением (фиг. 8) радиусом r, равным (0.01-0.20)b.

На фиг. 9 показано быстроходное судно, у которого кормовой участок обтекателя /4/ водозаборника /5/ водометного движителя протяженностью L^* имеет острые скулы или скулы с малым радиусом закругления (меньшим 0.1b), а остальная носовая часть обтекателя выполнена скругленной со стреловидной формой в плане (фиг. 10-13).

Быстроходное судно (фиг. 14) может иметь обтекатель /4/, который продлен по направлению к носу судна до первого поперечного редана /2/. В этом случае его днищевая поверхность становится плавным продолжением днища перед первым поперечным реданом /2/.

Не исключен вариант, когда быстроходное судно (фиг. 15) может иметь обтекатель /4/, который продлен по направлению к носу судна до одного из дополнительных поперечных реданов /6/. В этом случае днищевая поверхность обтекателя становится плавным продолжением днища перед тем дополнительным поперечным реданом, до которого продлен обтекатель.

Возможен случай (фиг. 16), когда оптимальными могут оказаться такие обтекатели /4/ водозаборников /5/, днищевая поверхность которых в носовой части обтекателей углублена в корпус судна относительно днищевой поверхности, расположенной непосредственно перед реданом, до которого продлен этот обтекатель на высоту h, равную (0.05-0.50)b, где b - максимальная ширина обтекателя.

С целью уменьшения негативного воздействия обтекателей /4/ водезаборников /5/ на газовую каверну водометные движители могут быть частично вынесены за транец судна (фиг. 17).

При движении быстроходного судна, у которого участки днища, расположенные по обе стороны от обтекателей водозаборников вблизи концевой их части, выполнены с отрицательной или обратной килеватостью шпангоутов (область /9/ на фиг. 5), газ из каверны заполняет эту образовавшуюся нишу, граница замыкания каверны на поверхности днища смещается ближе к транцу судна, и площадь днища, покрываемая каверной, увеличивается (фиг. 4). В результате смоченная поверхность оказывается меньше и буксировочное сопротивление судна уменьшается. Вследствие чего эффективность использования газовой каверны возрастает.

Формула изобретения

1. Быстроходное судно с газовыми кавернами и одним и более водометными движителями, каждый из которых имеет обтекатель водозаборника, содержащее корпус с бортовыми скулами, скегами и транцем, одним и более поперечными реданами на днище и систему подачи воздуха или газа для формирования искусственных газовых каверн в пространстве между реданами, боковыми скегами и транцем, отличающееся тем, что участки днища корпуса по обе стороны от обтекателей водозаборников водометных движителей в районе концевой части обтекателей выполнены с отрицательной или обратной килеватостью шпангоутов, причем указанные участки составляют не менее 0,02L, отсчитываемую от транца корпуса судна, и ширину не менее 0,02B, где L - длина судна, B - максимальная ширина корпуса, в пределах которой расположены обтекатели водозаборников водометов.

2. Быстроходное судно по п.1, отличающееся тем, что обтекатель водозаборника водометных движителей на участке длиной L^*, отсчитываемой от транца обтекателя до точки, отстоящей на расстоянии (0,01 - 0,20)L носовее водозаборного отверстия, имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты, а остальная носовая часть обтекателя выполнена с килеватыми корабельными обводами, где L - длина судна.

3. Быстроходное судно по п.2, отличающееся тем, что у обтекателей водозаборников водометных движителей скулы по всей длине выполнены с закруглением радиусом (0,01 - 0,20)b, где b - максимальная ширина обтекателя.

4. Быстроходное судно по п.3, отличающееся тем, что обтекатель водозаборника водометного движителя на кормовом участке протяженностью L^* выполнен с острыми скулами.

5. Быстроходное судно по п.1, отличающееся тем, что кормовой участок обтекателей водозаборников протяженностью L^*, отсчитываемой от транца обтекателя до точки, отстоящей на расстоянии (0,01 - 0,20)L носовее водозаборного отверстия, имеет прямоугольные или трапециевидные по внешнему обводу шпангоуты с острыми скулами или скулами с радиусом закругления меньшим 0,1b, а носовой участок обтекателей выполнен со скруглением и имеет стреловидную форму в плане.

6. Быстроходное судно по одному любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что обтекатель хотя бы одного из водозаборников продлен по направлению к носу судна по крайней мере до ближайшего редана, причем на начальном участке днищевая поверхность обтекателя выполнена плавно переходящей в днищевую поверхность перед реданом, до которого продлен обтекатель.

7. Быстроходное судно по п.6, отличающееся тем, что днищевая поверхность носовой части обтекателей водозаборников в месте примыкания к редану углублена в корпус судна относительно его днищевой поверхности, расположенной непосредственно перед реданом, на величину (0,05 - 0,50)b, где b - максимальная ширина обтекателя.

8. Быстроходное судно по любому одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что водометные движители выполнены частично вынесенными за транец корпуса судна.

9. Быстроходное судно по одному из любых предшествующих пунктов, отличающееся тем, что носовая часть обтекателя водозаборника по крайней мере двух водометных движителей выполнена несимметричной относительно диаметральной плоскости.

10. Быстроходное судно по любому одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно дополнительно оборудовано другими типами движителей, отличными от водометных.

11. Быстроходное судно по любому одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит два и более корпусов.

12. Быстроходное судно по п.11, отличающееся тем, что отдельные корпуса оборудованы реданами, выполненными несимметричными относительно диаметральной плоскости отдельного корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17