ТРИМАРАН С ПОВОРОТНЫМИ АУТРИГЕРАМИ
TRIMARAN WITH ROTARY OUTRIGGERS

Изобретение относится к средству водного транспорта с основным корпусом и по меньшей мере одним аутригером, который с возможностью регулирования закреплен на основном корпусе.
Известно, что средства водного транспорта могут снабжаться аутригерами, которые располагаются сбоку рядом с основным корпусом. Благодаря этому может быть существенно повышена устойчивость, а опрокидывание становится практически невозможным.
Тем не менее, не во всех областях применения является желательным использование аутригеров, поскольку они оказывают влияние на динамические характеристики судна.
Из US 5373799 A известно средство водного транспорта, которое имеет подвижные аутригеры. Благодаря этому обеспечивается экономия места при хранении. Динамические качества могут при этом существенно не меняться.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить решение, которое обеспечивало бы существенное дальнейшее увеличение диапазона регулирования по сравнению с известными прежде конструкциями. В частности, особенно спортивное и маневренное поведение гоночного судна должно сочетаться с надежностью аутригерного судна.
Согласно изобретению предусмотрено, что аутригер установлен с возможностью регулирования по высоте. Регулировка по высоте может быть при необходимости предусмотрена дополнительно к возможности регулирования по ширине. Таким образом можно существенно изменять динамические качества судна и влиять на них.
Механически особенно выгодным является, если аутригер поворотно установлен на основном корпусе. Благодаря этому простыми средствами может быть достигнут особенно большой диапазон перемещения. Поворотное устройство предпочтительно выполнено в виде подвески параллелограммного типа.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения аутригер может быть переведен из бокового положения рядом с основным корпусом в положение под основным корпусом.
Посредством настоящего изобретения является возможным, наряду с характеристиками аутригерного судна, получить обладающие, как правило, низкой остойчивостью характеристики гоночного судна, которые обеспечивают остойчивость в крайних боковых положениях и оптимальные динамические качества на высоких скоростях.
В особенно предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено, что по меньшей мере два аутригера в положении под основным корпусом непосредственно прилегают друг к другу и составляют единый жесткий корпус. Благодаря этому, в этом положении аутригеров также могут быть достигнуты особенно оптимальные гидродинамические характеристики. В частности, может быть увеличена маневренность и динамические качества.
Еще более существенное расширение диапазона применения настоящего изобретения может быть достигнуто, если по меньшей мере один аутригер может быть переведен из бокового положения рядом с основным корпусом в положение над основным корпусом.
Также является выгодным, чтобы по меньшей мере два аутригера были установлены поворотно независимо друг от друга. Таким образом накренившееся судно может быть выровнено посредством только надлежащего перемещения аутригеров. Также, однако, это может обеспечить преимущества при движении на повороте.
Особенно спортивная конфигурация может быть достигнута, если по меньшей мере два аутригера могут быть повернуты вокруг соответствующей поворотной оси в положение под основным корпусом на некотором расстоянии от него.
Критических ситуаций с недостаточной остойчивостью можно избежать, например, посредством того, что предусмотрено устройство для автоматического перемещения аутригера, которое при скорости судна ниже заданной минимальной скорости переводит аутригер в боковое положение рядом с основным корпусом. Аналогично при высоких скоростях автоматика может перемещать аутригеры под основной корпус.
По меньшей мере на одном аутригере предпочтительно расположены крылья (подводные крылья). Известно, что судно может снабжаться крыльями, которые обеспечивают поднятие корпуса из воды при скорости, начиная с определенной минимальной скорости. Благодаря этому аэрогидродинамическое сопротивление может быть существенно снижено, и при незначительном потреблении горючего можно достигнуть более высоких скоростей. Кроме того, независимые от волнения динамические качества могут существенно повысить удобство (комфорт).
Обычно крылья закрепляются на аутригерах на достаточном расстоянии под корпусом судна, чтобы таким образом достигалась требуемая высота в процессе действия крыльев. Однако в состоянии покоя или при невысоких скоростях движения это вызывает большую осадку судна с опасностью повреждения крыльев на подводных препятствиях.
Это также приводит к тому, что суда на подводных крыльях не могут использоваться на мелководье или вблизи берега. Кроме того, при транспортировке судна чувствительные крылья являются негабаритными и потому могут быть легко повреждены, если они не демонтируются.
Поэтому, в частности, в корпусе судна предусмотрена выемка, которая принимает крыло в положении в области корпуса.
Посредством предлагаемого решения минимизируются повреждения при убранном крыле, то есть при функционировании судна как водоизмещающего. Поэтому судно может использоваться также на мелководье и безопасно садиться на береговую мель.
Конструктивно особенно выгодным является размещение крыла на телескопически раздвижном рычаге. Благодаря этому может быть достигнут большой диапазон регулирования, причем в промежуточных положениях крыло также оказывается расположенным оптимально.
Особенно выгодным является размещение на телескопически раздвижном рычаге приводного элемента, например водометного движителя. Благодаря этому не только достигается оптимальное расположение привода при всех положениях крыла, но также обеспечивается воздействие приводного усилия непосредственно на испытывающий гидродинамическое сопротивление конструктивный элемент, поэтому снижается напряжение материала.
Предпочтительно предусмотреть, чтобы выемка принимала приводной элемент и имела проточные каналы для притока и оттока воды. Таким образом, приводной элемент может быть использован также и тогда, когда крыло полностью убрано, чтобы обеспечить минимальную осадку судна.
Ниже настоящее изобретение детально разъясняется посредством вариантов его осуществления, изображенных на чертежах. На них схематически представлено:
фиг.1-4 - кинематика различных вариантов осуществления изобретения в форме схематического изображения в сечении;
фиг.5 - три схемы для принципиального разъяснения существа изобретения;
фиг.6, фиг.8 и фиг.10 - схематические изображения одного из вариантов осуществления изобретения в различных положениях (вид сверху);
фиг.7, фиг.9 и фиг.11 - вид сзади положений по фиг.6, фиг.8 и фиг.10;
фиг.12 - дополнительная схема одного из вариантов осуществления изобретения;
фиг.13 - схема для разъяснения использования изобретения;
фиг.14 - четыре схемы для разъяснения использования изобретения;
фиг.15 - пять схем для пояснения многовариантности (широты диапазона регулирования);
фиг.16 - четыре схемы альтернативного варианта осуществления изобретения в представлении, соответствующем фиг.15:
фиг.17 - пять схем для разъяснения возможных положений в следующем варианте осуществления изобретения;
фиг.18 - пять схем для разъяснения следующего альтернативного варианта осуществления изобретения;
фиг.19 и фиг.20 - дополнительные схемы для пояснения возможностей перемещения (аутригеров);
фиг.21 - три схемы следующего варианта осуществления изобретения;
фиг.22 - три схемы альтернативного варианта осуществления изобретения;
фиг.23 - пять схем следующего альтернативного варианта осуществления изобретения;
фиг.24-27 - схемы для разъяснения следующих вариантов осуществления изобретения соответственно;
фиг.28, фиг.29 - следующие варианты осуществления изобретения соответственно, вид спереди; и
фиг.30-36 - следующий вариант осуществления изобретения в различных положениях.
В представленном на фиг.1 варианте осуществления изобретения предусмотрен основной корпус 1 с надстройкой 1a, на которой посредством поворотных рычагов 3a, 3b размещено два аутригера 2a, 2b. Тем не менее, в крайнем случае основной корпус 1 может также состоять только из механической конструкции и, тем самым, не обязательно должен осуществлять подъемную функцию. Аутригеры 2a, 2b могут, однако, также быть закреплены непосредственно на основном корпусе 1. Аутригеры 2a, 2b посредством вторых поворотных осей 5a, 5b шарнирно установлены на поворотных рычагах 3a, 3b. В левой половине изображения на фиг.1 показано перемещение одного из аутригеров 2a из положения, при котором он непосредственно прилегает к основному корпусу 1, в боковое положение на некотором расстоянии от основного корпуса 1, то есть перемещение в направлении двойной стрелки 21, при этом посредством соответствующей направляющей скольжения первая поворотная ось 4a опускается в направлении двойной стрелки 22, а поворотный рычаг 3a соответствующим образом отклоняется. При этом движении сам аутригер 2a не совершает какого-либо поворота.
В правой половине изображения на фиг.1 показано, что правый аутригер 2b посредством опускания первой поворотной оси 4b в направлении двойной стрелки 23 сначала перемещается вниз (двойная стрелка 24). Затем осуществляется вращение аутригера 2b в направлении двойной стрелки 25, так что аутригер 2b располагается под основным корпусом 1.
Видно, что на фиг.1 слева и справа показано два типа перемещения, которые, тем не менее, на практике осуществляются, как правило, симметрично.
На фиг.2 представлено изображение варианта осуществления изобретения, аналогичного фиг.1, причем отличие этого варианта осуществления изобретения от представленного на фиг.1 состоит в том, что вторые поворотные оси 5a, 5b шарнирно соединены с аутригерами 2a, 2b не с внутренней стороны, а с внешней стороны. Показанное слева перемещение аутригера 2a в направлении двойной стрелки 21 осуществляется в значительной мере аналогично варианту осуществления изобретения на фиг.1. Перемещение аутригера 2b в положение под основным корпусом 1, тем не менее, осуществляется по-другому. Аутригер 2b посредством наклонного поворотного рычага 3b сначала перемещается вниз, в направлении двойной стрелки 24, а затем поворотный рычаг 3b поворачивается по часовой стрелке, так что аутригер 2b в направлении двойной стрелки 26 перемещается влево в положение под основным корпусом 1. В противоположность к варианту осуществления изобретения на фиг.1, при таком перемещении не осуществляется поворота самого аутригера 2b.
Представленный на фиг.3 вариант осуществления изобретения по своей принципиальной конструкции в значительной мере соответствует варианту осуществления изобретения на фиг.1, в частности аутригеры 2a, 2b так размещаются в своих положениях, прилегая к основному корпусу, что вторые поворотные оси 5a, 5b находятся с внутренней стороны. Показанное на правой половине фиг.3 перемещение практически идентично перемещению, представленному на фиг.1. Отличием, тем не менее, является поворот аутригера 2a в боковое положение около основного корпуса 1. При этом одновременно с отклонением поворотного рычага 3a и перемещением аутригера 2a от основного корпуса 1 в направлении двойной стрелки 21 осуществляется поворот аутригера 2a в направлении против часовой стрелки (двойная стрелка 27).
В представленном на фиг.4 варианте осуществления изобретения, который в значительной мере соответствует варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.2, показанное в левой половине фиг.4 перемещение аутригера 2a в боковое положение на некотором расстоянии от основного корпуса 1 осуществляется подобно перемещению, показанному на фиг.2. Тем не менее, поворотный рычаг 3a посредством установки поворотной оси 5a в направляющую 7 скольжения полностью прилегает к надстройке 1a, по аналогии с фиг.1. Отличным также является показанной справа перемещение аутригера 2b в положение под основным корпусом 1. Сначала опускается поворотный рычаг 3a в направлении двойной стрелки 23, а затем аутригер 2b посредством направляющей 7 скольжения задвигается под основной корпус 1 (двойная стрелка 28).
На фиг.5 схематически показаны три принципиальных положения предлагаемого в изобретении судна согласно этому варианту осуществления изобретения. В верхнем положении оба аутригера 2a, 2b расположены сбоку от основного корпуса 1 на некотором расстоянии от него. Во втором положении (ниже) аутригеры 2a, 2b прилегают непосредственно к основному корпусу 1, а на третьем изображении аутригеры 2a, 2b положении находятся в закрытом положении под основным корпусом 1.
На фиг.6-11 показаны варианты осуществления изобретения согласно фиг.1 и фиг.2 в различных положениях, а именно в левой половине соответствующих чертежей показан вариант осуществления изобретения,согласно фиг.2, в то время как в правой половине чертежей показан вариант осуществления изобретения согласно фиг.1.
На фиг.6 и 7 показано положение аутригеров 2a, 2b при расположении сбоку от основного корпуса 1 на некотором расстоянии от него. На фиг.8 и 9 показаны положение аутригеров 2a, 2b, когда они непосредственно прилегают к основному корпусу. Непосредственно видно, что положение поворотных рычагов 3a, 3b различно, поскольку в показанном в левой половине варианте осуществления изобретения вторые поворотные оси 5a, 5b расположены с внешней стороны, в то время как в показанном справа варианте осуществления изобретения они расположены с внутренней стороны. На фиг.10 показано положение аутригеров 2a, 2b под основным корпусом, причем левый аутригер 2a задвинут, а правый аутригер 2b повернут, как это было выше описано при разъяснении фиг.1 и фиг.2.
На фиг.12 показан вариант осуществления изобретения с расширенными возможностями по перемещению (аутригеров). В левой половине фиг.12 показан диапазон перемещения аутригера 2a при опущенной первой поворотной оси 4a. Аутригер 2a может быть переведен не только в положение под основным корпусом 1, но также может быть опущен еще ниже, так что между аутригером 2a и основным корпусом 1 будет некоторое расстояние. Поворотный рычаг 3a из своего горизонтального положения может быть повернут не только вниз, но также и вверх, так что аутригер 2a может быть переведен в положение над основным корпусом 1. В дополнение к этому, как показано в правой половине фиг.12, первая поворотная ось 4b посредством направляющей 7 скольжения также может быть перемещена наверх, так что диапазон перемещения аутригера 2b еще сильнее увеличивается.
В представленном на фиг.12 варианте осуществления изобретения перемещение обоих поворотных рычагов 3a, 3b не обязательно должно осуществляться симметрично. В частности, положение поворотной оси 4b вдоль направляющей 7 скольжения может устанавливаться ступенчато. Схема на фиг.13 показывает, что левый аутригер 2a по отношению к основному корпусу 1 наклонно опущен вниз, в то время как правый аутригер 2b в той же мере приподнят. Однако на поверхности воды будет устанавливаться показанное на фиг.13 положение с наклоненным по направлению часовой стрелки основным корпусом 1, которое, например, особенно предпочтительно при движении на повороте. Возможно также осуществление балансировки при боковом крене при волнении.
На фиг.14 показано четыре схемы, как может быть выровнен опрокинутый основной корпус 1. Сначала аутригеры 2a, 2b переводятся соответственно в крайнее нижнее или крайнее верхнее положение по отношению к основному корпусу 1, а затем постепенно перемещаются в среднее положение. Сверху вниз на схемах на фиг.14 показан процесс выравнивания основного корпуса 1.
На фиг.15 и 16 показано пять и соответственно четыре схемы, которые расширяют возможности варианта осуществления изобретения согласно фиг.12. При этом фиг.15 относится к принципиальному варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.1, а фиг.16 относится к принципиальному варианту осуществления изобретения, показанному на фиг.2. Посредством этих вариантов, в частности, может осуществляться преобразование тримарана через катамаран в однокорпусное судно, со всеми относящимися к ним изменениями в динамических качествах и характеристиках.
Помимо стандартного расположения аутригеров 2a, 2b сбоку от основного корпуса 1 на некотором расстоянии от него может быть получен катамаран с большей шириной, показанный на второй схеме. На третьей схеме на фиг.15 показан катамаран с уменьшенной шириной, а на четвертой схеме аутригеры 2a, 2b убраны под основной корпус 1 и смещены вниз. Благодаря этому достигаются особенно маневренные, однако в то же время неустойчивые динамические качества. На пятой схеме аутригеры 2a, 2b расположены под основным корпусом 1 и непосредственно прилегают к нему. Третья и четвертая схемы на фиг.16 соответствуют четвертой и пятой схемам на фиг.15 соответственно.
На фиг.17 показано пять положений варианта осуществления изобретения, при котором как на основном корпусе 1, так и на аутригерах предусмотрены выдвижные подводные крылья 6. Задвинутые крылья 6 для упрощения здесь не показаны, что в этом случае является обоснованным, поскольку крылья 6 в убранном состоянии помещаются в невидимых на данном чертеже выемках.
На первой схеме на фиг.17 показано положение с расположенными сбоку на некотором расстоянии от основного корпуса 1 аутригерами 2a, 2b с соответственно выдвинутыми крыльями 6. В режиме использования подводных крыльев функционально судно является катамараном. Вторая схема соответствует первой схеме с тем отличием, что основной корпус 1 приподнят по отношению к аутригерам 2a, 2b. В этом случае крылья также выдвинуты только на аутригерах 2a, 2b.
Само собой разумеется, что обе первые схемы относятся не только к судну, в основном корпусе 1 которого хотя и предусмотрены крылья 6, но они убраны, но также и к судну, основном корпусе 1 которого не предусмотрено подводных крыльев.
Третья схема на фиг.17 относится к положению, соответствующему первой схеме, с тем отличием, что на основном корпусе 1 выдвинуты крылья 6. Четвертая схема соответствует второй схеме, причем крылья 6 основного корпуса 1 выдвинуты на большее расстояние с учетом приподнятого положения основного корпуса 1. На пятой схеме выдвинуто только крыло 6 на основном корпусе 1, которое проводится через аутригеры 2a, 2b.
Фиг.18 в значительной мере соответствует фиг.17, с тем отличием, что эти схемы относятся не к варианту осуществления изобретения по фиг.15, а к варианту осуществления изобретения по фиг.16, расширяя его соответственно посредством использования подводных крыльев 6.
На фиг.19 показаны различные режимы перемещения (аутригеров) для достижения того же конечного положения, что и в варианте осуществления изобретения по фиг.1. В левой половине изображения на фиг.19 аутригер 2a опускается, в то время как поворотный рычаг 3a поворачивается на первой поворотной оси 4a в направлении против часовой стрелки. На второй поворотной оси 5a не происходит какого-либо движения, так что аутригер 2a в нижнем положении в итоге поворачивается на 90° относительно верхнего положения. В правой половине изображения на фиг.19 аутригер 2b в процессе поворота перемещается по принципу подвески параллелограммного типа и не изменяет своей угловой ориентации. Только когда поворотный рычаг 3b оказывается в своем перпендикулярном конечном положении, аутригер 2b посредством поворота на второй поворотной оси 5b перемещается в свое конечное положение. Конечное положение аутригеров 2a, 2b в обоих случаях одинаково.
На фиг.20 показан поворот, осуществляемый в варианте осуществления изобретения по фиг.2. В левой половине происходит перемещение того же типа, что и на фиг.19. В правой половине перемещение аутригера 2b осуществляется вновь по принципу подвески параллелограммного типа, причем в этом случае в конечном положении не осуществляется поворота, так что аутригер 2b остается параллельным своему начальному положению.
На фиг.21 и 22 показаны различные упрощенные варианты осуществления изобретения предлагаемого в изобретении судна, при которых аутригеры 2a, 2b могут быть только повернуты по отношению к основному корпусу 1. При показанном на фиг.21 варианте осуществления изобретения происходит поворот вниз, в то время как при показанном на фиг.22 варианте осуществления изобретения происходит поворот вверх. Разумеется, на фиг.22 для обеспечения возможности такого поворота необходимо соответствующим образом приспособить различные надстройки 1b основного корпуса 1. На фиг.23 показано пять различных положений согласно варианту осуществления изобретения, при котором аутригеры 2a, 2b могут быть расположены над основным корпусом 1 в форме крыши.
На фиг.24, фиг.25, фиг.26 и фиг.27 показаны другие возможные повороты и сдвиги аутригеров 2a, 2b по отношению к основному корпусу 1. При этом поворотный рычаг 3a имеет очень малую длину или отсутствует (длина стремится к нулю).
На фиг.28 и фиг.29 показаны различные варианты осуществления изобретения, в которых аутригеры 2a, 2b могут быть расположены над основным корпусом 1, причем на фиг.29 осуществляется крышеобразная конфигурация аутригеров 2a, 2b, которая, например, может быть использована как защитная клетка при опрокидывании.
В представленных на фиг.30-34 вариантах осуществления изобретения аутригеры 10a, 10b соответственно шарнирно связаны с механизмом, который имеет два соединенных друг с другом поворотных рычага 3a, 3c или 3b, 3d. Аутригеры 10a, 10b могут быть закреплены на внешних поворотных рычагах 3c, 3d с возможностью вращения относительно продольной оси, чтобы еще больше расширить диапазон регулирования.
На фиг.30 аутригеры 10a, 10b расположены под основным корпусом 1a, который здесь служит только в качестве основания для непоказанных элементов конструкции (надстроек) и сам по себе не обязательно является плавучим. Оба аутригера 10a, 10b образуют в этом случае единый жесткий корпус, то есть своими внешними сторонами они образуют форму судна и своими внутренними сторонами плотно прилегают друг к другу. Это типичное положение для движения с большой скоростью, при котором боковая остойчивость достигается динамически.
В положении, представленном на фиг.31, аутригеры 10a, 10b расположены сбоку под основным корпусом 1a на некотором расстоянии друг от друга, посредством чего достигается внутренне стабильное положение.
Дальнейшее смещение (раздвижение) аутригеров 10a, 10b приводит к положению, представленному на фиг.32, при котором поворотные рычаги 3a, 3c или 3b, 3d занимают прямое вытянутое положение.
Дополнительная возможность регулирования представлена на фиг.33, где основной корпус 1a приподнят. На фиг.34 показано положение для движения в повороте с соответствующей ориентацией основного корпуса 1a.
На фиг.35 и 36 показан другой аспект этого варианта осуществления изобретения. Поворотные рычаги 2a, 2b несут крылья 6, которые, таким образом, могут быть отрегулированы по высоте, поскольку поворотные рычаги 2a, 2b могут вращаться относительно центров поворота 22 или 23. На фиг.35 и 36 показаны поворотные рычаги 2a, 2b соответственно в переднем, задвинутом положении, в котором крылья 6 располагаются в своих выемках, а также в выдвинутом положении, в котором крылья 6 расположены на некотором расстоянии под аутригерами 10a, 10b. Номерами 20 и 21 ссылочных позиций обозначены дополнительные выемки, которые предусмотрены внутри аутригеров 10a, 10b для того, чтобы в положении, соответствующем фиг.30, обеспечить прохождение поворотных рычагов 2a, 2b через в остальном непосредственно прилегающие друг к другу аутригеры 10a, 10b.