Судно с малой площадью ватерлинии

Судно с малой площадью ватерлинии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области судостроения, преимущественно высокоскоростного морского и может быть использовано как в гражданском флоте (вар. круизные лайнеры), так и в военном (вар. авианосцы).

Известны суда с малой площадью ватерлинии (см. материал из Википедии «Корабли и суда с малой площадью ватерлинии»), содержащие надводный и подводные корпуса (как правило, два - катамаранная схема), соединенные вертикальными стойками обтекаемой формы. При этом двигательные установки могут располагаться как в надводном, так и в подводных корпусах судна.

И хотя в мире уже построено более 50 судов по такой схеме (S.W.A.T.H.), широкому их распространению препятствует ряд недостатков. Подводные корпуса близки по форме к корпусам подводных лодок и потому сложны в изготовлении. Кроме того, круглое сечение корпусов затрудняет размещение в них судового оборудования, в частности двигательных установок. Использование подводных корпусов круглого сечения и особенно двух увеличивает смоченную поверхность, а значит, и трение, в сравнении с обычными надводными судами равного водоизмещения. Чтобы снизить до минимума волновое сопротивление, что является одним из главных достоинств судов данной схемы, подводные корпуса погружают на значительную глубину, что затрудняет заход в мелководные порты.

Целью изобретения является устранение перечисленных выше недостатков при сохранении всех достоинств данной схемы.

Технический результат достигается тем, что в судне с малой площадью ватерлинии, содержащем два корпуса: надводный и подводный, соединенных вертикальными стойками, с двигательной установкой размещенной в подводном корпусе, по изобретению последний выполнен прямоугольным в поперечном сечении с горизонтальной верхней поверхностью, плоскими вертикальными боковыми и нижней, имеющей в продольном сечении корпуса форму хорошо обтекаемого тела. Для снижения трения под нижнюю поверхность подводного корпуса подается сжатый воздух. Для предотвращения утечки воздуха, вертикально расположенные боковые поверхности подводного корпуса снабжаются скегами. При этом сжатый воздух подается в передней части подводного корпуса и по всей его ширине. Для повышения равномерности распределения слоя сжатого воздуха по всей нижней поверхности подводного корпуса имеются продольные ребра, высота которых превышает толщину слоя воздуха заключенного между ними.

На фиг. 1 изображено судно с уменьшенной площадью ватерлинии (далее СУПВ.) в продольном разрезе. На фиг. 2 СУПВ. Вид А. На фиг. 3 приводится упрощенное сравнение величин смоченных поверхностей обычных подводных корпусов круглого сечения (F₁) и прямоугольного со смоченными поверхностями а+б+в (F₂) равного водоизмещения (10000 т для прямоугольного подводного корпуса и 2×5000 т для двух подводных корпусов круглого сечения. На фиг. 4 схематично показано образование надводного «горба» за носовой частью обычного подводного корпуса круглого сечения при малой глубине погружения и его отсутствие у подводного корпуса предлагаемой формы.

СУПВ. содержит надводный корпус Η и подводный корпус Π соединенные между собой вертикальными обтекаемыми стойками 1. Подводный корпус Π образован плоской горизонтальной верхней поверхностью 2, двумя вертикальными боковыми поверхностями 3 со скегами 4 и нижней поверхностью 5, имеющей профиль хорошо обтекаемого тел с продольными ребрами 6. В подводном корпусе Π размещаются двигатели 7 с движителями 8 (вар. гребные винты).

СУПВ. действует следующим образом. Для стартового разгона до крейсерской скорости используются дополнительные двигатели (вар. газотурбинные), после чего с помощью компрессоров (не показаны) под нижнюю поверхность 5 в передней части подводного корпуса Π начинает нагнетаться сжатый воздух, что приводит к значительному уменьшению сопротивления движению и дополнительные двигатели отключаются.

Соотношение смоченных площадей подводных корпусов двух судов равного водоизмещения (вар. 10000 т) - обычного, катамаранного типа с корпусами круглого сечения и предлагаемого с одиночным подводным корпусом прямоугольного сечения с подачей сжатого воздуха под нижнюю поверхность (см. фиг. 3), свидетельствует о почти двукратном снижении потерь на трение (F₁=25130 м²×2 и F₂=30000 м²), что при почти полном отсутствии волнового сопротивления (главное достоинство схемы S.W.A.T.H.) обеспечивает значительный прирост скорости движения при той же мощности двигателей.

Различается и гидродинамическое воздействие разной формы подводных корпусов на водную среду при высокоскоростном движении (см. фиг. 4). Подводный корпус круглого сечения вследствие поперечной симметрии, своей носовой частью «расталкивает» воду равномерно во все стороны, что при малой глубине погружения создает «горб» на поверхности воды - источник волнового сопротивления. И во избежание этого подводные корпуса круглого сечения погружаются довольно глубоко в воду, повышая этим осадку судна. Предлагаемая прямоугольная форма подводного корпуса судна с плоской горизонтальной верхней поверхностью при высокоскоростном движении «выталкивает» воду вследствие ее инерционности вниз и не создает «горба», даже при движении в поверхностных слоях воды.

И предлагаемая прямоугольная форма подводного корпуса не только несравнимо проще, а значит, и дешевле в изготовлении, но и гораздо удобнее в использовании внутреннего пространства, чем круглые корпуса.

1. Судно с малой площадью ватерлинии, содержащее два корпуса: надводный и подводный, соединенные вертикальными стойками, двигательные установки и воздушные компрессоры, расположенные в подводном корпусе, отличающееся тем, что подводный корпус выполнен прямоугольным в поперечном сечении, с плоской горизонтальной верхней поверхностью, с плоскими вертикальными боковыми поверхностями и нижней поверхностью, в продольном сечении подводного корпуса имеющей форму хорошо обтекаемого тела, с подачей сжатого воздуха под нижнюю поверхность подводного корпуса.

2. Судно по п.1, отличающееся тем, что плоские вертикально расположенные боковые поверхности подводного корпуса снабжены скегами, исключающими отток воздуха из под нижней его поверхности.

3. Судно по п.1, отличающееся тем, что сжатый воздух под нижнюю поверхность подводного корпуса подается в передней его части и по всей его ширине.

4. Судно по п.1, отличающееся тем, что снаружи по всей длине нижней поверхности подводного корпуса имеется несколько продольных, равномерно распределенных ребер.

5. Судно по п.4, отличающееся тем, что продольные ребра имеют высоту, превышающую толщину слоя воздуха под нижней поверхностью подводного корпуса.