ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС НАДВОДНОГО СУДНА
SURFACE SHIP PROPULSION COMPLEX

Судно с описываемым движительным комплексом относится к тем водоизмещающим судам, которые предназначены для эксплуатации при различных скоростях (длительные малый, средний, полный хода, многорежимность) в условиях замерзающих морей. К таким судам относятся, например, спасательные, природоохранные, гидрографические, мониторинга окружающей среды, паромные и другие специализированные суда и корабли. К ним предъявляются, в частности, следующие требования:
- способность безопасно (без повреждений конструкций и технических средств судна) двигаться при начальных стадиях замерзания морей (ледовая категория от Ice 1 до Arc 4 - мелко битый лед толщиной от 0,3 м до 0,8 м);
- экономичность движения (при максимально достижимом коэффициенте полезного действия оптимально спроектированного гребного винта).
Как правило, эти требования практически несовместимы по следующим причинам:
- на обычных судах битый лед раздвигается корпусом, засасывается под днище и, двигаясь вдоль днища до кормы, неизбежно попадает в диск работающего движителя и повреждает относительно тонкие лопасти оптимально спроектированного движителя;
- во избежание таких повреждений для упрочнения лопастей они утолщаются, что ухудшает коэффициент полезного действия движителя.
При таком положении проектанту судна приходится делать выбор в зависимости от приоритета указанных требований:
- или обеспечить высокий уровень экономичности движения судна при высоком уровне риска повреждения движителя в условиях битого льда;
- или обеспечить прочность (живучесть) движителя при понижении его экономичности.
Так, например, на ледоколах задача обеспечения прочности гребных винтов является приоритетной в ущерб их экономичности.
Целями настоящего изобретения являются преодоление указанного противоречия и создание конструктивного типа многорежимного движительного комплекса, совмещающего защиту движителей от повреждений и экономичность их действия в широком диапазоне режимов.
Эта проблема решается на основе конструктивного типа судна, которое снабжено хотя бы одной погруженной в воду гондолой, вынесенной в сторону от корпуса судна, например, на основе тримарана (судна с аутригерами) по авторским свидетельствам №631381 (заявка №2317654/11 от 22.01.1976 г.) и №1221028 (заявка №3655528/11 от 19.10.1983 г.). Каждая гондола этих судов-прототипов имеет один движитель - гребной винт. Поскольку он (и в тянущем, и в толкающем вариантах) располагается вне зоны влияния корпуса, существенно понижается степень риска повреждения винта плавающими льдинами. Причем вариант с тянущим винтом, двигающимся подо льдом впереди стойки аутригера, является более благоприятным, но не исключающим вероятность ударов вращающегося винта о случайно погружающуюся битую льдину, перевернутую набегающей стойкой аутригера и подтянутую засасывающей силой вращающегося винта. Эта сила и сила удара лопасти винта тем больше, чем больше его диаметр и частота оборотов.
Для дальнейшего улучшения безопасности действия гребного винта в ледовых условиях настоящее изобретение предусматривает движительный комплекс судна, имеющего хотя бы одну гондолу, в составе одного тянущего гребного винта на носовой оконечности гондолы и одного толкающего водометного движителя, встроенного в кормовую оконечность гондолы.
Примерная принципиальная схема описываемого движительного комплекса изображена на прилагаемых чертежах, где
- фиг.1 - вид судна сбоку;
- фиг.2 - вид судна сверху;
- фиг.3 - вид судна спереди.
На чертежах обозначены:
- позиция 1 - гондола аутригера;
- позиция 2 - тянущий гребной винт;
- позиция 3 - толкающий водомет.
Винт и водомет автономны, и каждый из них вращается собственным приводом. Тип и конструкция этих приводов могут быть любыми (например, механическими или электрическими). Предусматривается возможность их совместной и раздельной работы.
При этом тянущий гребной винт, имеющий более высокий коэффициент полезного действия, целесообразно использовать как маршевый для обеспечения высокой экономичности при длительном движении судна на малых и средних скоростях при неработающем водомете.
Для увеличения скорости судна вплоть до полной должен включаться в работу толкающий форсажный водомет в дополнение к маршевому гребному винту. В ледовой обстановке маршевый винт выключается. При этом прекращается его вращение, засасывающее действие, и многократно уменьшается сила воздействия случайных контактов с битой льдиной.
Движение судна в ледовой обстановке обеспечивается работой толкающего водомета. Безопасность его работы от повреждения льдом обусловлена следующими факторами:
- водомет встроен в гондолу и не имеет выступающих лопастей, подобных лопастям свободного гребного винта;
- погружение гондолы защищает ее и водомет от плавающего льда;
- конструкция аутригера не имеет поверхностей, направляющих льдины с поверхности воды в глубину подобно днищу корпуса однокорпусного судна.
Обеспечение защиты обоих движителей от льда исключает необходимость увеличивать прочность гребного винта с сопутствующим ухудшением его коэффициента полезного действия подобно гребным винтам ледокола. Кроме того, раздвоение общей мощности энергетической установки судна на маршевый и форсажный движители многократно уменьшает нагрузку на маршевый гребной винт. Это позволяет уменьшить его диаметр, что дополнительно улучшает его безопасность от льда. Сохранение оптимальных параметров гребного винта (без ледового усиления) обеспечивает сохранение предельно высокого значения его коэффициента полезного действия.
Количество на судне описываемых движительных комплексов может быть любым, но не менее одного.
Таким образом, достигаются цели изобретения:
- обеспечение защиты движителей судна от повреждений при плавании в ледовых условиях и увеличение их живучести;
- обеспечение экономичности движительного комплекса в указанных условиях.