Скоростное глиссирующее судно

Скоростное глиссирующее судно

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению, а конкретнее - к скоростным судам, эксплуатируемым в мелководных районах, и направлено на улучшение их эксплуатационных характеристик.

Современные скоростные суда - как глиссирующие, так и с воздушной каверной на днище - используют в качестве движителей гребные винты, расположенные ниже основной плоскости судна, или водометные движители с водозаборниками, нижняя входящая кромка которых расположена на уровне основной плоскости (ОП) судна или ниже нее.

Эти решения являются следствием принятой транцевой формы кормовой оконечности, при которой расположение движителей по-другому практически невозможно. Однако для судна, эксплуатирующегося в мелководных районах, движители, увеличивающие осадку судна, являются неприемлемыми по следующим причинам:

1) гребные винты, расположенные ниже основной плоскости, увеличивая осадку судна, при контакте с дном не обеспечивают живучесть движителя и валовой установки;

2) водомет при движении на мелководье может присасываться ко дну, поднимать с него и засасывать донные отложения различного состава и конфигураций, которые могут привести к выходу из строя деталей водомета - ротора и подшипников, а также нарушить экологическую обстановку в районе эксплуатации судна.

Поэтому предлагаемые в настоящем изобретении конструктивно-компоновочные решения скоростного глиссирующего судна направлены на преодоление недостатков, возникающих при движении на мелководье судов с традиционными типами движителей.

Литература по движителям скоростных судов и их работе на мелководье представлена следующими книгами:

- А.А.Русецкий «Движители судов с динамическими принципами поддержания». Ленинград: Судостроение, 1979 г. В этой книге не приведены какие-либо рекомендации по конфигурации и использованию движителя при эксплуатации в мелководных районах.

- В.Г.Павленко «Ходкость и управляемость судов». Москва: Транспорт, 1991 г. На стр.261-263 в параграфе 3.11.2 «Влияние мелководья на работу движителя» рассматривается влияние мелководья только для не скоростных судов с максимальным числом Фруда Fr≤0,9, и единственной рекомендацией при движении на мелководье является снижение скорости.

Среди существующих авторских свидетельств и патентов, направленных на преодоление указанных недостатков, отметим следующие:

1) авторское свидетельство SU 1071527 "Водометный движитель судна", в котором предлагается регулировать тягу на мелководье за счет автоматической подачи воздуха в заборную часть водомета, что уменьшает присасывание. Для скоростных судов это неприемлемо, т.к. подача воздуха в водомет резко снижает тягу, а следовательно, и скорость, что превращает скоростное судно в обычное.

2) авторское свидетельство 486957 "Водометный движитель", в котором предусмотрена установка осевого колеса непосредственно у среза выбросного сопла водовода. Это повышает эффективность движителя на мелководье, но не исключает присасывание водозаборника к дну водоема и попадание в водозаборник движителя различных донных отложений.

Предметом настоящего изобретения является конструктивно-компоновочное решение, которое при сохранении традиционных обводов скоростного судна с транцевой кормой обеспечит безопасную эксплуатацию движителя на мелководье.

Рассмотрим конструктивно-компоновочное решение предлагаемого скоростного глиссирующего мелкосидящего судна.

В кормовой части судна, симметрично относительно диаметральной плоскости (ДП), располагаются два главных двигателя, которые наклонными в горизонтальной (под углом γ) и вертикальной (под углом β) плоскостях валопроводами соединены с гребными винтами.

Наклон валопроводов и соответственно главных двигателей определяется необходимостью расположения гребных винтов на расстояниях от борта в=0,5D+(0,2÷0,4) м и основной плоскости судна h=0,5D+(0,1÷0,2) м.

Гребные винты имеют диаметр D=(0,6÷0,85)T_x где Т_х - осадка кормы на полном ходу судна. Углы валопровода принимают в пределах: по вертикали относительно основной плоскости - β=(3÷8)°, по горизонтали относительно диаметральной плоскости - γ=(5÷10)°.

Гребные винты, установленные перпендикулярно к осевой линии валопровода, размещаются у линии транца судна во внутрикорпусных каналах-водоводах, расположенных симметрично относительно диаметральной плоскости судна и имеющих длину L_в=(0,10÷0,12)L_к, где L_к - длина корпуса судна. Эти каналы-водоводы образованы верхним сводом корпуса, имеющим форму, близкую к окружности, с радиусом R=0,5D(0,02÷0,03) м, где D - диаметр гребного винта, и криволинейными стенками, ограничивающими канал-водовод в вертикальной плоскости, причем верхняя часть канала-водовода от точки на транце высотой от основной плоскости H=D+(0,1+0,2) м до точки на основной плоскости на расстоянии L=(2,5÷3,5)D м от транца переходит в скег корпуса и изменяется по параболической зависимости, а в кормовой части у транца отделяется выступом, образованным внутренней бортовой стенкой канала-водовода и плоскостью борта, ограниченным снизу наклонным участком, расположенным под углом 5÷10° к основной плоскости.

Дейдвудные устройства гребных валов располагаются на боковых стенках каналов-водоводов, а в кормовой части валы поддерживаются опорными подшипниками, крепящимися в кронштейнах, имеющих лапы симметричного обтекаемого профиля.

В районе расположения гребных винтов каналы-водоводы ограничиваются кольцевыми насадками шириной в₁=(0,3÷0,5)D и толщиной t=(0,035÷0,055)D, жестко закрепленными с корпусом и располагаемыми в плоскости шпангоутов.

За плоскостями винтов располагаются рули, консольно подвешенные на баллерах. Для снижения знакопеременных периодических сил, действующих на рули, и, как следствие, снижения уровня вибрации плоскости рулей смещены параллельно от осевой линии гребных винтов в сторону диаметральной плоскости судна на величину d=(0,1÷0,2)D.

В кольцевых насадках на стороне, обращенной к транцу, выполнен криволинейный вырез шириной в₂=(0,2÷0,3)b (где b - ширина насадки) с выходящей кромкой, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси гребного вала и обеспечивающей выполнение монтажных работ с гребными винтами.

Предлагаемые вышеперечисленные конструктивно-компоновочные решения скоростного глиссирующего судна с воздушной каверной на днище и бортовыми каналами-водоводами изображены на чертежах.

На фиг.1 - изображена кормовая часть судна (вид сбоку), один из двух главных судовых двигателей 2, гребной вал 3, проходящий через боковую поверхность канала-водовода 8 и дейдвудное устройство 4 в корпус судна 1. Кормовой конец вала поддерживается опорным подшипником 14, расположенным в кронштейне 5. На консоли гребного вала 3 в кольцевой насадке 10 с подрезкой 11 установлен гребной винт 6, за плоскостью которого располагается консольный руль 7. В корпусе судна, имеющем свод для воздушной каверны 13, выполнен канал-водовод 8, диаметральный батокс которого имеет параболическую форму 9.

На фиг.2 изображена кормовая часть судна (вид снизу на правый борт) с частью свода воздушной каверны 13, показан контур канала-водовода 8, переходящий на днищевой части в скег 15 и корпус судна 1, а в бортовой части в наклонную площадку 12 и бортовую стенку корпуса 18. В кольцевой насадке 10 с подрезкой 11 размещается гребной винт 6. За плоскостью гребного винта располагается консольный руль 7. На фиг.2 также показаны гребной вал 3 с кронштейном 5 и опорным подшипником 14, дейдвудное устройство 4, один из главных судовых двигателей 2, а также угол установки вала γ относительно диаметральной плоскости судна.

На фиг.3 изображено поперечное сечение корпуса 1 судна в районе расположения гребных винтов. Со стороны борта канал-водовод ограничивается бортовой стенкой 16, наклонной площадкой 12, расположенной под углом α к основной плоскости, и бортом корпуса судна 18. Со стороны корпуса канал-водовод ограничивается внутренней стенкой 17, переходящей в скег 15, формирующий контур (объем) воздушной каверны 13.

На фиг.3 также показаны кольцевая насадка 10 с гребным винтом 6, концевой кронштейн 5 гребного вала и консольный руль 7.

На фиг.4÷7 изображены поперечные сечения корпуса 1 судна и канала водовода 8 по его длине.

Предлагаемая конструкция глиссирующего скоростного судна с воздушной каверной на днище и с каналами-водоводами работает следующим образом.

При движении судна на глубокой воде - вода поступает к гребным винтам из входных отверстий каналов-водоводов. При выходе на мелководный участок на полной скорости сопротивление на входе в отверстие на основной плоскости увеличится и основная масса воды будет поступать через бортовое отверстие. При этом исключается или существенно уменьшается степень присасывания кормовой части судна ко дну водоема, разрушения грунта на нем и засасывания твердых фрагментов в винт, что увеличит живучесть установки.

Таким образом, предлагаемая конструктивно-компоновочная схема глиссирующего скоростного судна за счет создания специальных бортовых каналов-водоводов для подвода воды к винтам (один из которых показан на фиг.8 и 9), обеспечивает высокую эффективность движителей и соответственно более высокую скорость движения на мелководных участках без отрицательного влияния на экологию прибрежного шельфа моря.

1. Скоростное глиссирующее мелкосидящее судно с воздушной каверной на днище и полутоннельными бортовыми каналами-водоводами, содержащее главные судовые двигатели, гребные валы, кронштейны, гребные винты, кольцевые насадки винтов и рули, отличающееся тем, что два главных двигателя с гребными валами установлены на судне побортно под углами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, канал-водовод расположен в кормовой части судна с каждого борта, при этом канал-водовод имеет в верхней части форму, близкую к окружности с радиусом R=0,5D+(0,02÷0,03) м, где D - диаметр гребного винта, и криволинейные стенки, ограничивающие канал-водовод в вертикальной плоскости, причем верхняя часть канала-водовода от точки на транце с высотой от основной плоскости H=D+(0,1÷0,2) м до точки на основной плоскости на расстоянии L=(2,5÷3,5)D м от транца переходит в скег корпуса и изменяется по параболической зависимости, а в кормовой части у транца отделяется выступом, образованным внутренней бортовой стенкой канала-водовода и плоскостью борта, ограниченным снизу наклонным участком, расположенным под углом 5-10° к основной плоскости, при этом кольцевая насадка расположена в районе гребного винта, жестко соединена с корпусом судна, а ось кольцевой насадки лежит в плоскости, параллельной диаметральной плоскости корпуса судна, при этом гребной вал проходит под углами к основной плоскости и диаметральной плоскости при таком расположении на нем гребного винта, что в верхней точке лопасти винта находятся в плоскости задней кромки кольцевой насадки.

2. Скоростное глиссирующее судно по п.1, отличающееся тем, что руль отнесен на величину, равную (0,1÷0,2)D, от осевой линии гребного винта в сторону диаметральной плоскости судна.

3. Скоростное глиссирующее судно по п.1, отличающееся тем, что кольцевая насадка в ее нижней части, расположенной со стороны борта, выполнена с криволинейной подрезкой с максимальной шириной 0,2÷0,3 от ширины насадки с выходящей кромкой, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси гребного винта.