КОРПУС СУДНА
SHIP HULL

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции реданов высокоскоростных судов.
Известен корпус судна, содержащий днищевую обшивку с поперечным полым реданом, включающим продольные балки таврового или бульбового профиля с уменьшением высоты балок к носовой части судна, соединенные с наружной обшивкой редана (авт. св. 663620, опубл. 25.05.79, бюллетень №19 - прототип, патент США №3547064, кл. 114-66.5, 15.12.70). Недостатками такого конструктивного решения являются:
- высокий уровень нагрузок на конструкции корпуса, вызванных ударами корпуса в районе редана о морские волны, и низкая степень амортизации таких ударов реданом;
- большое увеличение сопротивления движению судна при ударах корпуса в районе редана о морские волны и снижение скорости хода судна, обусловленное такими ударами;
- высокая трудоемкость изготовления реданов, обусловленная большим количеством элементов редана, соединяемых между собой сваркой;
- низкая надежность конструкции, вызванная необходимостью выполнения соединения листов наружной обшивкой редана между собой и с продольными балками редана путем выполнения сварки в замкнутом контуре, приводящей к появлению значительных остаточных напряжений и к снижению усталостной прочности конструкций корпуса.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение действующих на корпусные конструкции нагрузок, вызванных ударами корпуса в районе редана о морские волны, снижение сопротивления воды движению судна на волнении и трудоемкости изготовления реданов, а также повышение надежности конструкции редана и усталостной прочности конструкций корпуса.
Для достижения указанного технического результата предлагаются следующие решения. По изобретению редан выполнен из полимерного материала (из резины или полиуретана) в виде однослойной или многослойной конструкции, прикрепленной к днищевой обшивке судна с помощью клеевого соединения.
Кроме того, редан выполнен со сквозными полостями, содержащими носовые водозаборные клапаны 3 и кормовые водовыпускные сопла.
Жесткость редана при сжатии, вызванном воздействием гидродинамических давлений, обусловленных его ударом о волны, выбрана из условия, что его средняя относительная деформация сжатия при воздействии наибольшего эксплуатационного (расчетного) давления составляет не менее 2%. Такая жесткость обеспечивает эффективную амортизацию ударов редана о встречные волны. Для создания дополнительной пропульсивной реактивной тяги при ударах редана о встречные волны редан может быть выполнен со сквозными полостями, содержащими носовые водозаборные клапаны 3 и кормовые водовыпускные сопла.
Использование резины или полиуретана для изготовления редана обеспечивает (особенно в случае использования пористых материалов или использования многослойной конструкции с перфорированными одним или несколькими внутренними слоями) его высокую податливость при действии нагрузок от ударов встречных волн и их амортизацию. Кроме того, реализация предлагаемого решения облегчается тем, что в судостроении хорошо отработана технология клеевого соединения частей конструкций, выполненных из упомянутых полимерных материалов, с металлическими корпусными конструкциями.
Наличие носовых водозаборных клапанов и кормовых водовыпускных сопел обеспечивает создание дополнительной пропульсивной реактивной тяги при ударах редана о встречные волны, сопровождающихся выбросом струй воды из полостей редана через сопла.
Сущность изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид снизу на днище судна с установленным на нем реданом, на фиг.2 - сечение по В-В, расположение которого указано на фиг.1, на фиг.3 - сечение по Г-Г, расположение которого указано на фиг.2.
Корпус судна, содержащий днищевую обшивку 1, соединен с поперечным реданом 2, выполненным из полимерного материала, преимущественно из одного или нескольких слоев резины (включая в последнем случае пористый или перфорированный слои), либо полиуретана. Редан 2 прикреплен к днищевой обшивке 1 судна с помощью клеевого соединения.
Достижение технического результата с помощью предлагаемых вариантов исполнения скулового киля осуществляется следующим образом.
При ходе судна и ударном взаимодействии с волной редан 2 существенно деформируется благодаря его исполнению в виде податливой конструкции и за счет этого амортизируется удар и снижаются ударные нагрузки, действующие на редан и на корпус судна в целом. Кроме того, вследствие существенного деформирования редана происходит уменьшение его высоты и, следовательно, снижается сопротивление воды движению судна на волнении.
Деформация редана при ударе о встречную волну сопровождается существенным уменьшением объема полостей, расположенных внутри редана. Поэтому при наличии в редане носовых водозаборных клапанов 3 и кормовых водовыпускных сопел из этих полостей выбрасываются через сопла струи воды. При таком выбросе создается пропульсивная реактивная тяга, созданию которой благоприятствует протекание встречного потока воды через клапаны 3. Кроме того, вследствие выброса увеличивается амортизирующее влияние редана, поскольку часть импульсного воздействия волны расходуется не на появление скоростей смещений корпуса как жесткого целого и как упругого тела, а на приобретение импульса массой воды, выбрасываемой из внутренних полостей редана.
Предлагаемая конструкция редана по сравнению с прототипом содержит небольшое число составных элементов, соединение которых не приводит к появлению заметных остаточных напряжений и деформаций. Клеевое соединение редана с обшивкой корпуса, выполняемое по отработанной в судостроении технологии, также позволяет избежать появления в элементах корпуса полей остаточных напряжений. Благодаря таким техническим решениям уменьшается трудоемкость изготовления реданов, повышается их надежность и усталостная прочность корпуса.
Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса судна позволяет уменьшить действующие на корпусные конструкции нагрузки, вызванные ударами корпуса в районе редана о морские волны, снизить сопротивление воды движению судна на волнении и трудоемкость изготовления реданов, а также повысить надежность конструкции редана и усталостную прочность конструкций корпуса, что выгодно отличает ее от прототипа.