КОРПУС ГЛИССИРУЮЩЕГО СУДНА

Предлагаемая полезная модель относится к самоходным судам, а именно к корпусам глиссирующего судна.
Из уровня техники известно:
Минимальным коэффициентом глиссирования обладает судно с совершенно плоским днищем в сочетании с острой скулой. При такой форме днища суммарное сопротивление воды (глиссированию) минимально; выходящие по бортам струи воды отсекаются скулами и не замывают борта. Однако, при ходе даже против небольшой волны, судно получает очень жесткие удары в днище: ведь оно встречается с каждой волной сразу всей шириной своего днища. Есть также и другой недостаток у плоскодонного корпуса, который проявляется на большой скорости и проявляется в потере продольной устойчивости движения. Гидродинамическая подъемная сила, как уже отмечалось, пропорциональна квадрату скорости, эффективной площади днища.
Известен «Справочник по катерам, лодкам и моторам» издательство «Ленинград «Судостроение», 1982 г., стр. 45, 46, 49, 50. Корпуса малой килеватости. При постоянной нагрузке и в условиях гладкой воды максимальным гидродинамическим качеством при глиссировании обладает корпус с абсолютно плоским днищем, если ширина по скуле и положение центра тяжести обеспечивают устойчивое движение без дельфинирования и с оптимальным дифферентом. Именно это обусловило достаточно широкое применение плоскодонных корпусов. Однако, основным недостатком таких судов являются сильные удары корпуса о волну. Наиболее распространенный путь снижения ударных перегрузок - это увеличение угла килеватости днища. Наиболее сильные удары приходятся на носовую часть корпуса, поэтому заостряют в основном носовую треть днища, оставляя в корме глиссирующий участок малой килеватости. Также используют продольные реданы. Продольные реданы повышают устойчивость катера, демпфируют бортовую и продольную качки. На ходу при резком крене на реданах накрененного борта возникает дополнительная подъемная сила, которая препятствует дальнейшему увеличению крена. Продольные реданы существенно повышают устойчивость судна на курсе и в тоже время сокращают радиус циркуляции. Также эффективно используют вариант глиссирующего корпуса с узкой центральной частью днища малой килеватости (или плоской) и наклонными боковыми участками. Ширина центральной части, или гидролыжи, выбирается таким образом, чтобы на полной скорости судно глиссировало на нем как на пластине, а наклонные участки днища смачивались водой только при крене или при встрече с волной. Кромки гидролыжи являются продольными реданами. Дополнительными продольными реданами снабжаются и наклонные участки днища для отсечения от них брызговой пелены при вхождении корпуса в волну.
Известен патент на изобретение РФ №2041116, МПК B63B 1/38 «Быстроходное судно». Быстроходное судно, содержащее корпус с бортовыми скулами и с днищевой выемкой воздушной каверны, образованной бортовыми скегами со срывообразующими кромками, днищевым сводом и кормовой профилированной площадкой, отличающееся тем, что бортовые скеги выполнены расширяющимися по мере приближения к вершине днищевой выемки, причем эта вершина образована пересечением срывообразующих кромок бортовых скегов и расположена в носовой части корпуса, при этом ширина днища по скуле в плоскости шпангоута, проходящего через вершину днищевой выемки, меньше ширины днища по скуле в плоскости мидель шпангоута.
Недостатком данного решения является невысокая устойчивость судна при резком крене.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является патент РФ на полезную модель №81695, МПК B63B 1/20. «Корпус быстроходного глиссирующего судна». Корпус быстроходного глиссирующего судна, содержащий носовую и кормовую оконечности, транец, днище, продольные корпусные реданы, гидродинамическую лыжу, отличающийся тем, что указанная лыжа, установленная в днище корпуса вдоль его диаметральной плоскости, составляющая не менее 0,8 длины корпуса судна с соотношением ее длины к ширине (8-10):1, выполнена объемной, имеющей боковые продольные и поперечные стенки, основание и ребра жесткости, при этом ее боковые продольные стенки в кормовой оконечности параллельны диаметральной плоскости корпуса судна, а в носовой оконечности плавно сужаются до 0,8 первоначальной ширины основания, ее наружная боковая поперечная стенка в кормовой оконечности закрыта транцем корпуса, а наружной боковой ее стенкой в носовой оконечности является килеватая часть днища корпуса судна, плавно переходящая без сломов и перегибов в горизонтальный участок основания объемной гидродинамической лыжи в кормовой оконечности, при этом ее основание и боковые стенки частично расположены ниже днища корпуса судна. Боковые продольные стенки объемной гидродинамической лыжи и днище корпуса образуют продольные корпусные реданы, постоянные по высоте в кормовой оконечности, а с увеличением килеватости корпуса их высота уменьшается, совпадая с обводами корпуса судна в носовой оконечности, при этом боковые продольные стенки являются одновременно кильсонами (силовыми продольными балками) судна. Внутри объемной гидродинамической лыжи установлены ребра жесткости, не менее чем одно из которых расположено вдоль основания лыжи, а другие могут быть установлены как в плоскости шпангоутов в виде поперечных диафрагм, так и под произвольным углом к ним. Высота боковых стенок объемной гидродинамической лыжи определятся габаритами полезной нагрузки судна, например, объемами блоков плавучести или размерами цистерн с горючим. Основание, боковые стенки и поперечные диафрагмы объемной гидродинамической лыжи образуют отсеки, которые могут быть заполнены теплоизоляционным, водонепроницаемым материалом, например вспененным полиуретаном.
Недостатком данного технического решения является недостаточно хорошие ходовые качества.
Задачей предлагаемой полезной модели является максимальное улучшение ходовых качеств судна при обеспечении высокой статической остойчивости, удобстве использования внутренних объемов и высокой технологичности изготовления его корпуса.
Поставленная задача максимального улучшения ходовых качеств судна при обеспечении высокой статической остойчивости, удобстве использования внутренних объемов и высокой технологичности изготовления его корпуса выполнена за счет объединения в нем элементов конструкций и обводов от разных, ранее известных типов судов, а именно за счет того, что корпус глиссирующего судна, содержащий: носовую и кормовую части; борта; днище; продольные реданы; объемную гидродинамическую лыжу в днище корпуса, основанием которой является кормовая часть (транец), а к носовой части гидродинамическая лыжа плавно сужается; багажник и переднюю палубу. Корпус в плане приближен к прямоугольному. Днище корпуса сформировано гидродинамической лыжей и двумя наклонными поверхностями. Наклонные поверхности днища выполнены переменной ширины. Угол наклона наклонных поверхностей неизменен, и является углом постоянной килеватости корпуса. Гидродинамическая лыжа выполнена вдоль всего днища. Гидродинамическая лыжа в передней своей части дополнительно снабжена тоннелем, который выполнен в виде наклонного углубления внутрь. Тоннель не доходит до конца гидродинамической лыжи, таким образом формируя носовой транец. Тоннель имеет брызгоотбойники на своих стенках. Основная пара продольных реданов образована кромкой и уступами гидродинамической лыжи. На наклонных поверхностях днища выполнена пара дополнительных продольных реданов. Передняя стенка переднего багажника имеет наклонную переднюю поверхность. Передняя палуба выполнена заниженной по отношению к переднему багажнику и линии борта/фальшборта. Борта/фальшборта могут быть выполнены наклонными либо вертикальными. Линия скулы выполнена параллельной диаметральной плоскости либо слабо сходящейся к диаметральной плоскости в носовой части. Корпус выполнен с самоотливным кокпитом
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
Фиг. 1. - Общий вид снизу корпуса глиссирующего судна.
Фиг. 2. - Вид сбоку корпуса глиссирующего судна.
Фиг. 3 - Вид спереди корпуса глиссирующего судна.
Фиг. 4 - Вид снизу корпуса глиссирующего судна.
Корпус глиссирующего судна 1, содержащий: носовую часть 2 и кормовую часть (транец) 3; борта/фальшборта 4; днище 5; продольные реданы 6; объемную гидродинамическую лыжу 7 в днище 5 корпуса 1, основанием которой является кормовая часть (транец) 3, а к носовой части 2 гидродинамическая лыжа 7 плавно сужается; багажник 8 и переднюю палубу 9. (см. фиг. 1, 2, 3, 4)
Днище 5 корпуса 1 сформировано гидродинамической лыжей 7 и наклонными поверхностями 10. Наклонные поверхности 10 днища 5 выполнены переменной ширины. Угол наклона α наклонных поверхностей 10 является углом постоянной килеватости α корпуса 1. Днище 5 в плане имеет форму близкую к прямоугольной. (см. фиг. 1, 2, 3, 4)
Гидродинамическая лыжа 7 выполнена вдоль всего днища 5. Гидродинамическая лыжа 7 в передней своей части дополнительно снабжена тоннелем 11, который выполнен в виде наклонного углубления 12 внутрь (свод тоннеля), (см. фиг. 1, 2, 3, 4)
Тоннель 11 не доходит до конца гидродинамической лыжи 7, таким образом формируя носовой транец 13. Тоннель 11 на своих стенках 14 имеет брызгоотбойники 15. (см. фиг. 1, 2, 3, 4)
Основная пара продольных реданов 6 образована кромкой 16 и уступами 17 гидродинамической лыжи 7. На наклонных поверхностях 10 выполнена пара дополнительных продольных реданов 18. (см. фиг. 1, 3, 4)
Передняя стенка 19 переднего багажника 8 имеет наклонную переднюю поверхность, (см. фиг. 2)
Передняя палуба 20 выполнена заниженной по отношению к переднему багажнику 8 и линии 21 борта/фальшборта 4. (см. фиг. 1-2)
Борта/фальшборта 4 могут быть выполнены наклонными либо вертикальными, (на фиг. не показано)
Линия скулы 22 выполнена параллельной диаметральной плоскости либо слабо сходящейся к диаметральной плоскости в носовой части 2. (на фиг. не показано)
Носовая часть 2 выполнена в виде трапеции, (см. фиг. 4)
Максимально улучшены ходовые качества судна при обеспечении высокой статической остойчивости, удобстве использования внутренних объемов и высокой технологичности изготовления его корпуса, так как предлагаемый корпус глиссирующего судна обладает совокупностью лучших качеств, присущих судам других типов, а именно:
1. Малое сопротивление движению (высокое гидродинамическое качество) обеспечивается за счет наличия гидродинамической лыжи и частичной вентиляции поверхности гидродинамической лыжи воздухом из тоннеля.
2. Повышенная продольная устойчивость движения обеспечивается за счет смещения точки приложения гидродинамической силы в корму, которое обеспечивается выполнением гидродинамической лыжи в форме трапеции.
3. Хорошая поворотливость и циркуляция с внутренним креном (как у килеватых судов) обеспечивается комбинацией поверхностей днища в виде трапециевидной гидродинамической лыжи и глубоко килеватых участков переменной ширины.
4. Устойчивость на курсе (как у тримаранов, саней Фокса и т.п.) обеспечивается наличием тоннеля и большой полноты носовой оконечности судна.
5. Отсутствие рыскания (как у тримаранов, саней Фокса и т.п.) обеспечивается наличием тоннеля и большой полноты носовой оконечности судна.
6. Хорошая всхожесть на волну (как у тримаранов, саней Фокса и т.п.) обеспечивается большой полнотой носовой оконечности судна.
7. Минимизация забрызгивания обеспечивается сочетанием форм и элементов корпуса.
8. Снижение перегрузок на ходе при волнении (в сравнении с плоскодонными и малокилеватыми судами) обеспечивается наличием тоннеля, позволяющего уменьшить эффективную ширину гидродинамической лыжи в передней части судна.
Кроме этого предлагаемый корпус глиссирующего судна обладает высокой технологичностью изготовления за счет того, что все формообразующие поверхности разворачиваются на плоскость, что позволяет применять при изготовлении корпуса любой листовой материал, например, алюминий, фанеру, пластик и т.д.
Корпус глиссирующего судна 1 работает следующим образом:
Под действием силы тяги движителя (подвесного мотора) судно начинает двигаться с неким углом атаки. Вода, ударяясь о днище 5, разделяется на два потока. Основной из них перемещается к транцу; другой, в виде тонкой пелены брызг, отбрасывается вперед, как бы прилипая к поверхности днища 5. В точке, где потоки разделяются и вода встречается с днищем 5 под прямым углом, вся энергия набегающего потока превращается в гидродинамическое давление равное скоростному напору. По мере увеличения скорости движения давление растет, увеличивая гидродинамическую подъемную силу, и, при определенном ее значении судно «всплывает», переходя в режим глиссирования. При этом происходит уменьшение смоченной поверхности судна, т.к. продольные кромки 16 гидродинамической лыжи 7, ширина которой у транца может составлять от 50 до 90% от ширины В днища 5, выполнены с уступом 17, который выполняет функцию продольного редана 6, и поток воды срывается на них с днища 5. Одновременно уменьшается угол атаки, т.к. центр тяжести остается неизменным, а точка приложения гидродинамической подъемной силы смещается назад из-за трапециевидной формы гидродинамической лыжи 7. Через тоннель 11, ширина которого может составлять от 10 до 20% от ширины B днища 5, который плавно обрывается в районе миделя-шпангоута, на ходу под днище 5 поступает воздух, частично вентилируя поверхность гидродинамической лыжи 7, что уменьшает сопротивление трения корпуса 1 о воду. Тоннель обрывается на расстоянии не менее ширины днища В от транца 3, для того, чтобы воздух под гидролыжей успел распределиться по всей ее смоченной поверхности и частично выйти по бокам через кромки 16. Это прозволяет минимизировать эффект аэрирования гребного винта подвесного мотора. Таким образом, на тихой воде, судно движется в режиме чистого глиссирования (при расчетной энерговооруженности) и с минимальным сопротивлением.
При движении на небольшом волнении, корпус 1 сталкивается с волной к носу от мидель-шпангоута. Гидродинамическая лыжа 7 в этом месте имеет относительно небольшую ширину (0.3-0.5 В), и рассечена тоннелем 11, что дополнительно уменьшает ее эффективную ширину. Таким образом вода частично ударяет в узкую плоскую часть днища 5 и частично в килеватые (20-30 градусов) участки днища 5, что приводит к значительному снижению перегрузок (по сравнению с плоскодонными судами). Боковые стенки 14 тоннеля 11 оснащены брызгоотбойниками 15, которые частично рассеивают энергию волны, попадающей в тоннель 11, и снижающими силу ее удара о свод тоннеля 12.
При движении на большом волнении, сопровождающимся снижением скорости хода, судно имеет хорошую всхожесть на волну (за счет большой полноты носовой части 2 и наличия наклонного носового транца 13) и мало подвержено рысканию, благодаря наличию тоннеля 11.
Пара продольных реданов 6 служит для облегчения выхода на глиссирование, снижения брызгообразования, уменьшения проскальзывания судна при маневрировании. Для большего облегчения выхода на глиссирование корпус 1 дополнительно снабжают парой (несколькими парами) дополнительных продольных реданов 18. (на фиг. не показано)
Обслуживание предлагаемого корпуса глиссирующего судна 1 значительно упрощается за счет формы и конструкции.
Кроме того, состав и выполнение элементов предлагаемого корпуса глиссирующего судна 1 позволяет обеспечить более комфортную эксплуатацию судна, а именно:
1. Получить максимальный полезный объем (объем кокпита) по отношению к общему объему судна.
2. Создать конструкции с самоотливным кокпитом, начиная с самых малых моделей в модельном ряду (за счет большого коэффициента полноты корпуса).
3. Обеспечить комфортную посадку/высадку экипажа, за счет выполнения передней палубы заниженной относительно переднего багажника и фальшборта.
4. Передняя стенка переднего багажника частично выполняет роль ветроотбойника и брызгоотбойника за счет наклона передней стенки.
Все вышесказанное говорит о выполнении поставленной технической задачи и о промышленной применимости заявленного устройства.
Перечень позиций:
1. Корпус глиссирующего судна
2. Носовая часть
3. Кормовая часть (транец)
4. Борт/фальшборт
5. Днище
6. Продольные реданы
7. Гидродинамическая лыжа
8. Передний багажник
9. Передняя палуба
10. Наклонная поверхность днища
11. Тоннель
12. Прямоугольное наклонное углубление (свод тоннеля)
13. Носовой транец
14. Стенки тоннеля
15. Брызгоотбойник
16. Кромка гидродинамической лыжи
17. Уступ гидродинамической лыжи
18. Дополнительные продольные реданы
19. Передняя стенка переднего багажника
20. Передняя палуба
21. Линия борта/фальшборта
22. Линия скулы
α - угол постоянной килеватости
β - ширина днища