Надводно-подводное транспортное судно

Надводно-подводное транспортное судно

Реферат

 

Изобретение относится к судостроению и касается транспортных средств, имеющих возможность передвижения как в надводном, так и в подводном положениях. Надводно-подводное транспортное судно содержит водоизмещающий корпус с транцем и днищем глиссирующего типа, герметизированные моторные узлы, кинематически связанные с движителями надводного и подводного хода, емкости для изменения плавучести судна путем их заполнения водной забортной средой или воздухом, водонепроницаемый отсек с местами размещения экипажа и пультом управления. Верхняя часть корпуса судна выполнена обтекаемой формы с заостренной носовой частью и сужающейся кормовой частью и снабжена в кормовой части корпуса стабилизатором подводного хода. Стабилизатор выполнен с профилем, изогнутым в вертикальной поперечной плоскости и симметричным относительно диаметральной плоскости корпуса судна. Стабилизатор имеет размах в горизонтальной плоскости, не превышающий ширину корпуса судна в мидель-сечении, и установлен вне корпуса судна с возможностью перемещения относительно него и жесткой фиксацией в двух положениях - соответственно в рабочем положении при подводном ходе и в транспортном положении при надводном ходе. В рабочем положении стабилизатор выдвинут за транец корпуса и находится вне пограничного слоя гидродинамического потока, омывающего корпус, а в транспортном надводном положении стабилизатор прижат своей вогнутой поверхностью к верхней части корпуса на участке между мидель-сечением и транцем, образуя вместе с корпусом единую плавно обтекаемую систему. Достигается улучшение показателей устойчивости движения и управляемости судна в подводном положении в вертикальной и горизонтальной плоскостях, снижение энергозатрат, повышение показателей остойчивости. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается транспортных средств, имеющих возможность передвижения как в надводном, так и в подводном положениях.

Известно надводно-подводное судно, содержащее водоизмещающий корпус с крыльями, расположенными в нижней части корпуса, которые могут находиться в выдвинутом, частично убранном и в полностью убранном внутрь корпуса положениях, при этом когда крылья полностью выдвинуты, судно может перемещаться в надводном положении в крыльевом режиме, когда крылья частично убраны, судно может перемещаться в подводном положении, когда крылья полностью убраны, судно может двигаться в водоизмещающем режиме (патент США N 5373800, М. кл. B 63 B 1/30, публ. 1994 г.).

Известно плавсредство, которое может перемещаться над водой как глиссирующее судно, а также и под водой как подводная лодка. Корпус плавсредства имеет с одной стороны тупую оконечность, рядом с которой установлен забортный двигатель, обеспечивающий движение плавсредства, когда оно используется как глиссирующее судно, а с другой стороны плавсредство имеет заостренную оконечность, рядом с которой установлен гребной винт, обеспечивающий подводное перемещение плавсредства, при этом плавсредство снабжено балластными цистернами для возможности изменения его плавучести (патент США N 5377613, М. кл. B 63 G 8/18, публ. 1995 г.).

Известна надводно-подводная надувная лодка, содержащая корпус из прорезиненного материала с пластиковой палубой между надувными элементами корпуса и килем, размещенные в корпусе двигатель надводного хода, выполненный в виде подвесного бензинового мотора, два гребных электродвигателя для перемещения в подводном положении, баллоны сжатого воздуха, водопроницаемый отсек с местами размещения экипажа и пультом управления, при этом погружение лодки под воду осуществляют путем стравливания части воздуха из корпуса (Дон Миллер, "Подводный спецназ", Минск, 1998 г., стр. 122-125).

К недостаткам известных устройств относятся их низкие показатели устойчивости и управляемости в подводном режиме.

Известно также надводно-подводное транспортное средство, используемое для доставки на глубину до 15 м водолазов со снаряжением, и содержащее водоизмещающий корпус с транцем и днищем глиссирующего типа, герметизированные моторные узлы, связанные с движителями надводного и подводного хода, емкости для изменения плавучести судна, водопроницаемый отсек с местами размещения экипажа и пультом управления (журнал "Судостроение", 1996 г, N 11-12, стр. 61 - прототип изобретения).

К числу недостатков известного судна относится неудовлетворительная устойчивость движения и управляемость в подводном положении в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также большие энергозатраты при движении судна в надводном положении, неудовлетворительная остойчивость и условия нахождения экипажа сразу после всплытия из подводного положения.

Задачей настоящего изобретения является улучшение показателей устойчивости движения и управляемости судна в подводном положении в вертикальной и горизонтальной плоскостях, снижение энергозатрат, повышение показателей остойчивости, улучшение условий нахождения в надводном положении после всплытия судна.

Сущность настоящего изобретения заключается в следующем.

В надводно-подводном транспортном судне, содержащем водоизмещающий корпус с транцем и днищем глиссирующего типа, герметизированные моторные узлы, кинематически связанные с движителями надводного и подводного хода, емкости для изменения плавучести судна путем их заполнения водной забортной средой или воздухом, водопроницаемый отсек с местами размещения экипажа и пультом управления, верхняя часть корпуса судна выполнена обтекаемой формы с заостренной носовой частью и сужающейся кормовой частью и снабжена в кормовой части корпуса стабилизатором подводного хода, выполненным с профилем, изогнутым в вертикальной поперечной плоскости и симметричным относительно диаметральной плоскости корпуса судна, при этом стабилизатор имеет размах в горизонтальной плоскости, не превышающий ширину корпуса судна в мидель-сечении и установлен вне корпуса судна с возможностью перемещения относительно него и жесткой фиксацией в двух положениях, соответственно в рабочем положении при подводном ходе и в транспортном положении при надводном ходе, причем в рабочем положении стабилизатор выдвинут за транец корпуса и находится вне пограничного слоя гидродинамического потока, омывающего корпус, а в транспортном надводном положении стабилизатор прижат к верхней части корпуса на участке его между мидель-сечением и транцем, образуя вместе с корпусом единую плавно обтекаемую систему.

Стабилизатор соединен с корпусом посредством по крайней мере двух штанг, шарнирно закрепленных в кормовой части корпуса, и с помощью тяги кинематически соединен с пультом управления.

Нижняя кромка стабилизатора в его рабочем положении располагается на высоте 0,3-1,0 м от высоты корпуса судна в зоне его мидель-сечения. Толщина передней кромки стабилизатора составляет 0,1-0,15 длины его хорды.

Выбранная форма корпуса судна и установленного на нем стабилизатора, параметры стабилизатора, места его расположения при рабочем и транспортном положении позволяют, с одной стороны, обеспечить судну высокие гидродинамические свойства в вертикальной и горизонтальной плоскостях при подводном движении, а с другой стороны, обеспечить оптимальные показатели остойчивости судна при его надводном движении в глиссирующем режиме.

Внутренние полости корпуса разделены продольными и поперечными перегородками высотой не менее одной трети высоты корпуса судна в зоне мидель-сечения, что позволяет улучшить показатели остойчивости судна после его всплытия.

Внутри корпуса установлен насос для откачки воды из внутренних полостей судна в надводном положении. Насос подключен к моторному узлу движителя надводного хода. Использование насоса для откачки воды, находящейся во внутренних полостях корпуса судна сразу же после всплытия, позволяет снизить энергозатраты, улучшить показатели остойчивости, а также условия нахождения экипажа при надводном движении в глиссирующем режиме.

В кормовой части корпуса выполнены грузовые отсеки для размещения герметичных контейнеров с перевозимыми грузами.

Движители подводного хода установлены с возможностью поворота оси тяги движителя в вертикальной плоскости, что обеспечивает более эффективное регулирование перемещением судна в подводном положении в вертикальной плоскости.

При использовании в качестве движителя надводного хода гребного винта нижняя часть корпуса судна снабжается обтекателем подводного хода, расположенным симметрично относительно продольной оси винта и кинематически соединенным посредством тяги с пультом управления. Обтекатель подводного хода выполнен шириной не менее диаметра гребного винта, размещен в направляющих, выполненных внутри корпуса, и установлен с возможностью перемещения относительно корпуса и жесткой фиксацией в двух положениях соответственно в рабочем положении при подводном ходе и в транспортном положении при надводном ходе, при этом в рабочем положении обтекатель выдвинут из корпуса под углом не более 45^oк горизонтальной плоскости по ходу движения судна и закрывает гребной винт от набегающего гидродинамического потока, а в транспортном положении обтекатель закреплен внутри корпуса судна.

Для улучшения условий обтекания в подводном положении кормовая часть корпуса судна выполнена сужающейся по линии скулы, при этом сопряжения обводов корпуса в горизонтальных плоскостях с транцем выполнены радиусными.

На фиг. 1 представлено надводно-подводное транспортное судно, вид сбоку; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - вид спереди.

Судно содержит корпус 1 с днищем 2 глиссирующего типа и транцем 3. Верхняя часть корпуса выполнена обтекаемой формы с заостренной носовой частью 4, средней частью 5 с водопроницаемым отсеком 6 для размещения членов экипажа и сужающейся кормовой частью 7. В отсеке 6 расположен пульт управления 8. Для улучшения условий обтекания в подводном положении кормовой части корпуса судна по линии скулы 9 придается сужение к транцу, допускаемое для глиссирующих судов. Сопряжения обводов корпуса с транцем в горизонтальных плоскостях выполнены радиусными.

Энергетическая установка включает в себя располагаемые в герметичных капсулах двигатель надводного хода 10 и топливные баки 11, электродвигатели подводного хода 12 и аккумуляторные батареи 13. Двигатель надводного хода 10 соединен с движителем (гребным винтом) 14. В качестве движителя надводного хода может быть использован водомет (не показан). Ось движителя надводного хода проходит через центр тяжести судна. Двигатели подводного хода 12 расположены по левому и правому бортам судна.

Система погружения и всплытия включает уравнительную цистерну 15, расположенную в зоне центра тяжести судна, дифферентные цистерны носовую 16 и кормовую 17, балластные цистерны носовую 18 и кормовую 19, баллон высокого давления 20, заполненный сжатым воздухом, уравнительно-дифферентный насос 21.

В кормовой части корпуса установлен стабилизатор 22 подводного хода, имеющий изогнутый профиль в сечении вертикальной поперечной плоскостью, симметричный относительно диаметральной плоскости судна. Стабилизатор шарнирно соединен с корпусом судна посредством штанг 23 и имеет возможность перемещения относительно корпуса с помощью тяги 24 и жесткой фиксации в двух положениях - в рабочем положении при движении судна под водой (рабочее положение стабилизатора показано на фиг. 1), и в транспортном положении при надводном движении судна (показано пунктиром на фиг. 1). В рабочем положении стабилизатор выдвинут за транец корпуса судна и его нижняя кромка расположена на высоте 0,3-1,0 м от корпуса судна в зоне его мидель-сечения. В транспортном положении стабилизатор прижат к верхней части корпуса судна на участке, расположенном между мидель-сечением и транцем. Размах стабилизатора в горизонтальной плоскости не превышает ширину корпуса судна в миделевом сечении, толщина передней кромки составляет 0,1-0,15 длины его хорды.

В случае использования в качестве движителя надводного хода гребного винта, для уменьшения влияния последнего на условия обтекания корпуса в подводном режиме и на гидродинамические характеристики судна, оно снабжается обтекателем 25, который перемещается по направляющим 26, расположенным в корпусе судна. В режиме надводного хода обтекатель располагается внутри корпуса и не влияет на условия движения судна, а при переходе судна на подводный режим движения обтекатель выдвигается из корпуса и закрывает гребной винт от набегающего гидродинамического потока. Обтекатель прямоугольной формы шириной не менее диаметра гребного винта располагается симметрично относительно его продольной оси под углом не более 45 градусов к горизонтальной плоскости перед гребным винтом, причем нижняя кромка обтекателя в выдвинутом положении находится не выше крайней нижней точки, занимаемой кромкой гребного винта. Обтекатель имеет возможность перемещения относительно корпуса судна по направляющим с помощью тяги, кинематически связанной с пультом управления 8 и жесткой фиксации в двух положениях - в рабочем положении при движении судна под водой и в транспортном положении при надводном движении судна.

Судно снабжено насосом 27 откачки воды, заполняющей после всплытия внутренние открытые полости корпуса. Насос 27 через муфту связан с двигателем надводного хода 10. Для улучшения показателей остойчивости до включения насоса 27 внутренние полости корпуса разделены продольными 28 и поперечными 29 перегородками высотой не менее одной трети высоты корпуса судна в зоне мидель-сечения.

В кормовой части справа и слева по ходу судна в корпусе выполнены отсеки 30 для размещения герметичных контейнеров с перевозимыми грузами.

Перемещение судна в подводном положении в вертикальной плоскости осуществляется за счет поворота оси тяги движителя в указанной плоскости с помощью системы ручного или автоматического управления, связанной с пультом управления судном.

Надводно-подводное транспортное судно может эксплуатироваться в надводном и подводном положениях.

В надводном положении при работающем движителе надводного хода судно может перемещаться в водоизмещающем режиме и в режиме глиссирования. При этом стабилизатор занимает транспортное положение и прижат к корпусу судна. В случае применения в качестве движителя гребного винта обтекатель убран и находится внутри корпуса судна.

После сброса скорости надводного хода для перехода в подводное положение необходимо открыть кингстоны, расположенные в днище корпуса, и клапаны балластных систем, а также перевести стабилизатор из транспортного положения в рабочее. При наличии гребного винта обтекатель подводного хода выдвигается из корпуса. После погружения судна включается движитель подводного хода. Движение судна под водой с заданной скоростью возможно только при полностью погруженном стабилизаторе.

При переходе судна в надводное положение стабилизатор, а при необходимости и обтекатель подводного хода после всплытия переводятся в транспортное положение и при включенном двигателе надводного хода запускается насос откачки воды. После удаления из отсеков воды судно приобретает расчетную весовую нагрузку и способно развить заданную скорость в надводном положении.

Предложенная конструкция надводно-подводного транспортного судна обладает высокими ходовыми характеристиками как в подводном, так и в надводном плавании, экономична и надежна в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Надводно-подводное транспортное судно, содержащее водоизмещающий корпус с транцем и днищем глиссирующего типа, герметизированные моторные узлы, кинематически связанные с движителями надводного и подводного хода, емкости для изменения плавучести судна путем их заполнения водной забортной средой или воздухом, водопроницаемый отсек с местами размещения экипажа и пультом управления, отличающееся тем, что верхняя часть корпуса судна выполнена обтекаемой формы с заостренной носовой частью и сужающейся кормовой частью и снабжена в кормовой части корпуса стабилизатором подводного хода, выполненным с профилем, изогнутым в вертикальной поперечной плоскости и симметричным относительно диаметральной плоскости корпуса судна, при этом стабилизатор имеет размах в горизонтальной плоскости, не превышающий ширину корпуса судна в мидель-сечении, и установлен вне корпуса судна с возможностью перемещения относительно него и жесткой фиксацией в двух положениях - соответственно в рабочем положении при подводном ходе и в транспортном положении при надводном ходе, причем в рабочем положении стабилизатор выдвинут за транец и находится вне пограничного слоя гидродинамического потока, омывающего корпус, а в транспортном надводном положении стабилизатор прижат к верхней части корпуса на участке между мидель-сечением и транцем, образуя вместе с корпусом единую плавно обтекаемую систему.

2. Судно по п.1, отличающееся тем, что стабилизатор соединен с корпусом посредством по крайней мере двух штанг, шарнирно закрепленных в кормовой части корпуса, и с помощью тяги кинематически соединен с пультом управления.

3. Судно по п.1 или 2, отличающееся тем, что нижняя кромка стабилизатора в его рабочем положении расположена на высоте 0,3 - 1,0 м от высоты корпуса судна в зоне его мидель-сечения.

4. Судно по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что толщина передней кромки стабилизатора составляет 0,1 - 0,15 длины его хорды.

5. Судно по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что внутренние полости корпуса разделены продольными и поперечными перегородками высотой не менее одной трети высоты корпуса судна в зоне мидель-сечения.

6. Судно по любому из пп.1 - 5, отличающееся тем, что внутри корпуса установлен насос для откачки воды из внутренних полостей судна в надводном положении, подключенный к моторному узлу движителя надводного хода.

7. Судно по любому из пп.1 - 6, отличающееся тем, что в кормовой части корпуса выполнены грузовые отсеки для размещения герметичных контейнеров.

8. Судно по любому из пп.1 - 7, отличающееся тем, что движители подводного хода установлены с возможностью поворота оси тяги движителя в вертикальной плоскости.

9. Судно по любому из пп.1 - 8, отличающееся тем, что движитель надводного хода выполнен в виде гребного винта, при этом нижняя часть корпуса судна снабжена обтекателем подводного хода, расположенным симметрично относительно продольной оси винта и кинематически соединенным посредством тяги с пультом управления, причем обтекатель выполнен шириной не менее диаметра гребного винта, размещен в направляющих, выполненных внутри корпуса, и установлен с возможностью перемещения относительно корпуса и жесткой фиксацией в двух положениях - соответственно в рабочем положении при подводном ходе и в транспортном положении при надводном ходе, при этом в рабочем положении обтекатель выдвинут из корпуса под углом не более 45^o к горизонтальной плоскости по ходу движения судна и закрывает гребной винт от набегающего гидродинамического потока, а в транспортном положении обтекатель закреплен внутри корпуса судна.

10. Судно по любому из пп.1 - 9, отличающееся тем, что для улучшения условий обтекания в подводном положении кормовая часть корпуса судна выполнена сужающейся по линии скулы, при этом сопряжения обводов корпуса в горизонтальных плоскостях с транцем выполнены радиусными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3