Корпус судна

Корпус судна

Реферат

 

Изобретение относится к судостроению и касается профилирования обводов корпусов судов. Корпус судна имеет обводы, которые спрофилированы по плавным кривым. Обшивка корпуса сформирована посредством сплошных разворачивающихся на плоскость цилиндрических пластин днища, скул и бортов. Эти пластины выполнены с направляющими, спрофилированными по кривым второго порядка в виде соединенных в носовой и кормовой оконечностях линии киля, а также линий днища, скул и бортов. Эти линии днища, бортов и скул расположены симметрично линии киля. В вертикальных сечениях пластин днища, скул и бортов расположены остроскулые шпангоуты. Вершины шпангоутов находятся на линиях днища, скул и бортов. Технический результат реализации изобретения заключается в разработке конструкции остроскулого корпуса с набором отсеков сплошных цилиндрических поверхностей, плавно сопряженных по кривым второго порядка, соединенных в носовой и кормовой оконечностях корпуса в виде закономерных обводов и шпангоутов, которые связаны между собой проективно с возможностью полного разворачивания обшивки на плоскость, что значительно упрощает технологию изготовления корпуса судна. 3 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования обводов корпусов судов.

Известен корпус судна, содержащий обшивку, подкрепленную набором со шпангоутами эллиптической формы, причем площадь шпангоутов, равноудаленных от мидель-шпангоута, равны между собой, что позволило уменьшить волновое сопротивление судна (А.С. 816859, М.кл. В 63 В 1/06, 1981).

Недостатком данной конструкции является обшивка двоякой кривизны с эллиптическими шпангоутами, которая не может быть развернута на плоскость, что усложняет технологию изготовления и эксплуатационные возможности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является корпус судна, содержащий носовую и кормовую оконечности с днищем и палубой, при этом каждая ватерлиния носовой оконечности спрофилирована по плавно сопрягаемым вогнутой и выпуклой параболам, а каждая ватерлиния кормовой оконечности спрофилирована в виде выпуклых парабол, причем все шпангоуты носовой и кормовой оконечностей спрофилированы по параболам с вершинами в диаметральной плоскости (А.С. 880857, М.кл. В 63 В 1/06, 1981).

Недостатком данной конструкции является профилирование ватерлинии по плавно сопряженным вогнутой и двум выпуклым параболам с вершинами, расположенными соответственно на форштевне и на линии пересечения с мидель-шпангоутом, так как при их соединении возникают точки перегиба ватерлинии, что обуславливает концентрацию напряжений в корпусе и не обеспечивает естественное обтекание, тем самым ухудшаются гидродинамические качества корпуса. Шпангоуты, спрофилированные по выпуклым параболам, имеют различную конфигурацию из-за составной ватерлинии и не имеют закономерного перехода от одного шпангоута к другому, что усложняет их изготовление, а также снижает гидродинамические качества корпуса. Профилирование по параболам шпангоутов в совокупности с составной параболической ватерлинией обуславливает создание обшивки двоякой кривизны, при этом обводы корпуса спрофилированы по плавным кривым, которая не может быть развернута на плоскость, усложняется технология проектирования и повышается стоимость изготовления корпуса.

Данная конструкция корпуса с параболическими шпангоутами имеет низкий уровень, обусловленный использованием способа профилирования ватерлинии и шпангоутов в виде параболических кривых, не связанных между собой ни графически, ни проективно. Это приводит к появлению перегиба ватерлинии и концентрации напряжений, а шпангоуты выполняются по сопрягаемым звеньям прямых и параболических линий, образующих обшивку корпуса, которая не может быть развернута на плоскость, что приводит к усложнению технологии изготовления.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции остроскулого судна, обшивка которого выполнена в виде сплошных разворачивающихся цилиндрических отсеков, направляющие которых спрофилированы по кривым второго порядка в виде соединенных в носовой и кормовой оконечностях линии киля, а также линий днища, скул и бортов, расположенных симметрично относительно линии киля, образующие разворачивающуюся форму корпуса, что улучшает гидродинамические качества корпуса, упрощает технологию изготовления при проектировании разворачивающейся обшивки.

Техническим результатом заявленного корпуса судна является разработка новой конструкции остроскулого корпуса с набором отсеков сплошных цилиндрических обшивок, плавно сопряженных по кривым второго порядка, соединенных в носовой и кормовой оконечностях корпуса в виде закономерных обводов и шпангоутов, которые связаны между собой проективно с возможностью полного разворачивания обшивки на плоскость, что значительно упрощает технологию изготовления корпуса при его эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что корпус судна содержит обводы, спрофилированные по плавным кривым, обшивка корпуса сформирована посредством сплошных разворачивающихся на плоскость цилиндрических пластин днища, скул и бортов, выполненных с направляющими спрофилированными по кривым второго порядка в виде соединенных в носовой и кормовой оконечностях линии киля, а также линий днища, скул и бортов, расположенных симметрично линии киля, при этом в вертикальных сечениях пластин днища, скул и бортов расположены остроскулые шпангоуты, вершины которых находятся на линиях днища, скул и бортов.

Выполнение новой конструкции корпуса в виде отсеков сплошных цилиндрических пластин, направляющими которых являются кривые второго порядка, соединенные в носовой и кормовой оконечностях линии киля, позволяет впервые получить днище, скулу и борт, которые от форштевня до транца являются плавными разворачивающимися поверхностями, не имеющими стыков, линий перегиба, двоякой кривизны, что значительно упрощает технологию изготовления корпуса и повышает гидродинамические качества корпуса судна за счет оптимальной формы.

Следует особо отметить, что соединение линии киля, линии скулы и линии борта в носовой и кормовой оконечностях корпуса гарантирует закономерную проективную взаимосвязь между этими обводами, что обеспечивает параллельность звеньев шпангоутов (абсолютный признак разворачиваемости на плоскость), и вследствие этого, в вертикальных сечениях пластин днища, скул и бортов расположены остроскулые шпангоуты, вершины которых находятся на линиях днища, скул и бортов, что обеспечивает получение "цельнотянутого" корпуса, что значительно улучшает эксплуатационные и эстетические качества судна.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволило установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого решения по совокупности признаков, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию "изобретательского уровня" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

Корпус судна представлен на чертежах.

Фиг. 1 - корпус судна, боковая проекция; на фиг. 2 - корпус судна, вид сверху; на фиг. 3 - корпус судна, общий вид.

Корпус судна, содержащий носовую оконечность 1 и кормовую оконечность 2 с днищем 3 и палубой 4, обводы которого спрофилированы по сплошным кривым второго порядка, соединенным в носовой оконечности 1 и кормовой оконечности 2, выполнен в виде сплошных цилиндрических отсеков: пластина днища 3, пластина скулы 5 и пластина борта 6 (фиг. 1, 2, 3). Такая конструкция позволяет разворачивать эти пластины на плоскость, что упрощает технологию постройки и снижает ее стоимость, а использование направляющих сплошных от носовой до кормовой оконечностей линии киля, спрофилированных по плавным кривым, позволяет получить "цельнотянутый" корпус, обладающий высокими гидродинамическими качествами. Следует особо отметить, что направляющие цилиндрических пластин 3, 5 и 6 спрофилированы по линии киля 7, симметрично которой расположены линия днища 8, линия скулы 9 и линия борта 10, выполненные по кривым второго порядка и соединенные в носовой А и кормовой Б оконечностях корпуса. Такое выполнение позволяет спроектировать плавные, закономерные обводы по всей длине корпуса, что гарантирует получение цилиндрических разворачивающихся пластин 3, 5, 6, характеризующихся высокими гидродинамическими качествами, обеспечивающими высокие ходовые и эксплуатационные параметры судна. В вертикальных сечениях пластин 3, 5 и 6 расположены остроскулые шпангоуты 11, 12, 13, вершины В, Г, Д, Е которых находятся на спрофилированных линиях днища 8, скулы 9 и борта 10.

Соединение обводов в виде закономерных линии киля 7, линии днища 8, линии скулы 9 в оконечностях А и Б корпуса судна приводит эти обводы в закономерную проективную связь, что обеспечивает получение конфигурации шпангоутов 11, 12, 13 в соответствии со звеньями 14, 15, 16, которые параллельны между собой, и новая конструкция корпуса позволяет исключить самый трудоемкий процесс проектирования - согласования координат точек обводов на трех проекциях, поскольку закономерная проективная связь гарантирует плавность обводов в трех проекциях и значительно упрощает процесс проектирования, технологию изготовления судна, что снижает стоимость. Новая конструкция корпуса перспективна, поскольку впервые создает возможность осуществить закономерный переход от остроскулого корпуса к корпусу с криволинейными шпангоутами. Для этого достаточно использовать многоскуловой шпангоут (чем больше количество скул, тем плавней криволинейный шпангоут), что позволяет за счет большого количества пластин выполнить обшивку корпуса двоякой кривизны с обтекаемыми обводами, разворачивающуюся на плоскость, что упрощает выполнение конструкторских параметров проектирования, позволяет использовать современную технологию, уменьшает стоимость изготовления корпуса судна, тем самым обеспечивается расширение области применения с высокими потребительскими возможностями заявляемого корпуса судна.

Построение обводов нового корпуса осуществляется следующим образом.

Проводим (фиг. 1) основную линию ОЛ и линию палубы ЛП. На линии палубы в соответствии с размерами судна отмечаем точки А и Б, в которых будут сходиться все обводы корпуса. Через середину отрезка АБ проводим плоскость мидель-шпангоута МШ. Далее в проекционной связи расположены мидель-шпангоуты 12 со звеньями 14, 15, 16 и звено палубы 4, которые пересекаются в вершинах В, Г, Д, Е и через которые проходят соответственно линия борта 10, линия скулы 9, линия днища 8 и линия киля 7 (фиг, 2, 3). Отмечаем точки В, Г, Д, Е и, используя оконечности корпуса А и Б, находим, например, графоаналитическим способом (Андреев В.А. и др. Расчет и построение контуров самолета на плазе. Оборонгиз, М., 1980) линии днища 8, линии скулы 9, линию борта 10 и получаем боковую проекцию обвода посредством кривых второго порядка. Новая конструкция корпуса позволяет проектировать разворачивающуюся обшивку с эллиптическими, параболическими и гиперболическими обводами в зависимости от поставленных условий обтекаемости и полноты корпуса. К примеру, подводные обводы могу быть параболическими, что обеспечит высокие параметры обтекания; надводные - эллиптическими; переходные -гиперболическими; обеспечивающими максимальный восстанавливающий момент при крене судна.

При необходимости можно указать положение транца Т, который может находиться на иных расстояниях от мидель-шпангоута, чем форштевень А или форшпигель, и плоскость форшпигеля Ф, проведя ее под выбранным углом к основной плоскости, что обеспечивает универсальность выбора параметров при проектировании. Корпус судна, план (Фиг. 2) строится аналогично. Проводится диаметральная плоскость ДП, указываются оконечности А и Б, строится плоскость мидель-шпангоута МШ, в проекционной связи располагается мидель-шпангоут 12. Далее в плоскости мидель-шпангоута МШ отмечаются точки В, Г, Д, через которые проводятся обводы днища 8, скулы 9 и борта 10, представляющие собой плавные кривые второго порядка. Конструкция нового корпуса (фиг. 3). спрофилированного по плавным кривым, обшивку корпуса, сформированную посредством сплошных разворачивающихся на плоскость цилиндрических пластин днища, скул и бортов, выполненных с направляющими, спрофилированными по кривым второго порядка в виде соединенных в носовой и кормовой оконечностях линии киля 7, линии днища 8, линии скулы 9 и линии борта 10 и обтянутого цилиндрическими закономерными, сплошными разворачивающимися пластинами днища 3, скулы 5 и борта 6, что позволило создать принципиально новый корпус судна по новой технологии изготовления. Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: - корпус судна, воплощающий изобретения, выполнен в виде отсеков сплошных цилиндрических поверхностей, направляющие которых спрофилированы центральной линией киля, симметрично которой расположены линия днища, линия скулы и линия борта, выполненные по кривым второго порядка и соединенные в носовой и кормовой оконечностях, образующее форму корпуса, при его осуществлении предназначен для улучшения гидродинамических качеств судна, упрощения технологии изготовления и снижения затрат на его производство; - для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления в соответствии с описанием и прилагаемыми чертежами; - разработанное устройство, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителя технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Корпус судна, обводы которого спрофилированы по плавным кривым, отличающийся тем, что обшивка корпуса сформирована посредством сплошных разворачивающихся на плоскость цилиндрических пластин днища, скул и бортов, выполненных с направляющими, спрофилированными по кривым второго порядка в виде соединенных в носовой и кормовой оконечностях линии киля, а также линий днища, скул и бортов, расположенных симметрично линии киля, при этом в вертикальных сечениях пластин днища, скул и бортов расположены остроскулые шпангоуты, вершины которых находятся на линиях днища, скул и бортов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3