КОРПУС ГЛИССИРУЮЩЕГО ИЛИ ПОЛУГЛИССИРУЮЩЕГО СУДНА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к судостроению и предназначена для использования при проектировании малых быстроходных судов.
Известен корпус судна, патент US 5063868, опубликован 12.11.1991. На фиг.1-4 описания к патенту показан корпус судна, образованный днищевой поверхностью, ограниченной бортовой обшивкой и транцевой кормой, причем бортовая обшивка содержит продольные уступы. Транцевая корма судна выполнена практически плоской. Недостаток изобретения состоит в том, что такие корпуса лодок изготавливают методом штамповки. Изготовленные корпуса имеют большой вес, что снижает мореходные качества судов. Плоская транцевая корма увеличивает площадь глиссирующей поверхности и также снижает мореходные качества судов.
Известен корпус глиссирующего судна, выбранный заявителем за прототип, по заявке на изобретение AU 2004202095, опубликованной 10.06.2004. На фиг.1-2 описания к патенту показан корпус судна, образованный днищем, бортовой обшивкой и транцевой кормой. Бортовая обшивка выполнена с уступообразным в поперечном сечении профилем, в котором линии выступов и впадин профиля эквидистантны кромке бортовой обшивки. Недостаток технического решения состоит в том, что такие корпуса лодок изготавливают методом штамповки, который является дорогостоящим и сложным процессом. Корпуса имеют большой вес, что снижает мореходные качества судна, так как обшивка имеет повышенную толщину, вследствие чего судно становится тяжелым и имеет большую осадку.
Транцевая корма судна выполнена практически плоской. Это увеличивает площадь глиссирующей поверхности судна, что снижает его гидродинамические и, соответственно, мореходные качества.
Техническим результатом заявляемой полезной модели по первому и второму вариантам является повышение мореходных качеств глиссирующего или полуглиссирующего судна.
По первому варианту технический результат в полезной модели достигается тем, что в корпусе глиссирующего или полуглиссирующего судна, включающем днище, бортовую обшивку и транцевую корму, бортовая обшивка имеет уступообразный профиль, линии выступов и впадин которого эквидистантны кромке бортовой обшивки, примыкающей к палубе, профиль бортовой обшивки выполнен холодной прокаткой, а транцевая корма состоит из пластин, составляющих ломаную и выпуклую по отношению к кокпиту поверхность и имеет в плане форму равнобокой трапеции.
По второму варианту технический результат в полезной модели достигается тем, что в корпусе глиссирующего или полуглиссирующего судна, включающем днище, бортовую обшивку и транцевую корму, бортовая обшивка имеет уступообразный профиль, линии выступов и впадин которого эквидистантны кромке бортовой обшивки, примыкающей к палубе, профиль бортовой обшивки выполнен холодной прокаткой, транцевая корма состоит из пластин, составляющих ломаную и выпуклую по отношению к кокпиту поверхность, а бортовая обшивка плавно сопряжена с пластинами транцевой кормы таким образом, что образует примыкающий к месту сопряжения участок выпуклой по отношению к кокпиту поверхности с кривизной, превышающей кривизну остального участка бортовой обшивки.
Для повышения прочности и снижения материалоемкости корпус выполнен из алюминиево-магниевого сплава, например, содержащего до 5% магния в первом и втором варианте.
При проведении анализа уровня техники, включающем поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам каждого из заявляемых вариантов полезной модели. Следовательно, каждый из вариантов заявляемой группы полезных моделей соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.
Техническая сущность вариантов предлагаемой полезной модели, достижение ими технического результата и возможности их промышленного осуществления обосновываются нижеследующим описанием и поясняются чертежами, где:
- фиг.1 - показан корпус судна, вид сбоку;
- фиг.2 - показана развертка бортовой обшивки;
- фиг.3 - поперечное сечение А-А бортовой обшивки;
- фиг.4 - транцевая корма в плане по второму варианту полезной модели;
- фиг.5 - днище корпуса с глиссирующей поверхностью;
- фиг.6 - технологическая оснастка для вальцевания бортовой обшивки;
- фиг.7 - график зависимости скорости судна от полезной нагрузки.
1
2
По предлагаемой полезной модели корпус глиссирующего или полуглиссирующего судна по первому и второму вариантам полезной модели образован днищевой поверхностью 1 и бортовой обшивкой 2 (фиг.1) с транцевой кормой 3 (фиг.1, 4). Бортовая обшивка 2 (фиг.2) выполнена с уступообразными профилями 4 в виде продольных уступов (фиг.3). Линии 5 выступов профилей и аналогично линии их впадин, эквидистантны (равноудалены) кромке бортовой обшивки, примыкающей к палубе 6, на расстояния l, l и так далее (фиг.1, 2, 3). Бортовая обшивка 2 может иметь выпуклость, которая характеризуется стрелкой прогиба f (фиг.3), при этом величина прогиба может находиться в пределах от 0 до 0,08f/b, где b - максимальная ширина бортовой обшивки 2 в поперечном направлении.
Профиль бортовой обшивки 2 выполнен холодной прокаткой (фиг.6). Транцевая корма 3 (фиг.4) выполнена в виде ломаной и выпуклой по отношению к кокпиту поверхности, состоящей из трех пластин: двух боковых пластин 7 и центральной пластины 8. Транцевая корма 3 составляет в плане форму равнобокой трапеции, одно основание которой в данном примере равно боковой стороне, но может быть и не равным боковой стороне (на чертеже не показаны). Корпус выполнен из металлических листов из алюминиево-магниевого сплава, содержащего, например, до 5% магния.
Профиль бортовой обшивки 2 выполнен методом холодной прокатки (вальцеванием) (фиг.6). При сборке судна бортовой обшивке придают выпуклость, глубина (прогиб) f которой, как отклонение от соответствующей плоскости, показана на фиг.3.
В корпусе судна, изготовленного по второму варианту полезной модели, бортовая обшивка 2 плавно сопряжена (фиг.4) с боковыми плоскостями 7 транцевой кормы 3 таким образом, что в месте соединения 9 с боковыми плоскостями 7 транцевой кормы 3 боковая обшивка 2 образует участки 10 выпуклой по отношению к кокпиту поверхности с радиусом кривизны R (фиг.4). Этот радиус значительно меньше радиуса кривизны всей бортовой обшивки в продольном направлении. Благодаря форме транцевой кормы, поверхность глиссирующей пластины 11 близка к овальной форме 12 (фиг.5).
Такая форма транца позволяет улучшить и гидродинамические характеристики глиссирующего корпуса, а именно - уменьшить сопротивление и трение, а также увеличить коэффициент подъемной силы глиссирующей пластины.
Это происходит за счет уменьшения смоченной поверхности глиссирующей пластины и приближения ее формы в плане к эллипсообразной (фиг.5).
Процесс изготовления судна осуществляют следующим способом (на чертеже не показан). Листы материала раскраивают, а затем выполняют технологическую операцию деформирования листового материала вдоль одного направления в двух валках 14 (фиг.6), вращающихся в противоположных направлениях, что обеспечивает захват и обработку материала, проходящего между ними. Прокатные валки 14, вращаясь в противоположных направлениях, создают прижимные усилия Р (фиг.6), достаточные для того, чтобы осуществить деформирование материала в виде продольных уступов 4 (фиг.3). Для того, чтобы выступы профиля были эквидистантны (равноудалены) кромке бортовой обшивки, прокатку ведут с использованием упора. Шаг, на котором расположены линии выступов или впадин, может быть как переменным, так и постоянным. Сборку сварных корпусов лодок ведут на жесткой металлической оснастке, корпуса судов собирают на сборочной постели. На сборочную постель жестко закрепляют элементы набора корпуса, задавая корпусу необходимую форму. По выставленному набору устанавливают обшивку днища, бортов и транцевой кормы и закрепляют между собой с помощью электродуговой сварки. В данном примере корпус изготовлен цельносварным из металлических листов, например, из сплава АМг5М. Уступообразный профиль 4 повышает жесткость бортовой обшивки 2. Для повышения гидродинамических качеств бортовой обшивке 2 придают выпуклость как в поперечном направлении по всей длине, так и в продольном за счет естественной кривизны поверхности борта. В кормовой части в районе примыкания к транцевой корме осуществляют принудительный процесс стыковки выпуклой кромки бортовой обшивки с прямой кромкой транца (фиг.4). Выпуклость в поперечном направлении, которая характеризуется величиной прогиба f, получаемую за счет пружения профилированных листовых заготовок бортовой обшивки 2 после снятия прижимных усилий Р прокатных валков 14 (фиг.3, 6).
В соответствии с первым вариантом полезной модели было изготовлено судно, имеющее характеристики, приведенные в таблице 1.
Таблица 1
Основные характеристики
Длина габаритная, м
4,50
Ширина габаритная, м
1,71
Высота борта на носу, м
0,72
Высота борта на миделе, м
0,75
Килеватость корпуса на миделе, град
13
Килеватость корпуса на транце, град
8
Мореходность (высота волны), м
0,75
Высота транца под двигатель, мм
510
Грузоподъемность, кг
400
Пассажировместимость, чел.
5
Мощность подвесного мотора, л. с.
50
Материал корпуса
АМг5М
Толщина обшивки днища, мм
3
Толщина обшивки бортов, мм
2
Судно прошло комплексные испытания на остойчивость, непотопляемость, аварийную остойчивость. Испытания показали хорошие ходовые качества даже при превышении допустимых характеристик мощности и полезной грузоподъемности. Следовательно, заявленная полезная модель по первому варианту соответствует критерию "промышленная применимость".
Во втором варианте полезной модели бортовая обшивка, сформированная в виде выпуклой по отношению к кокпиту поверхности, также выполнена из листов с уступообразным профилем. В кормовой части, в районе примыкания к транцевой корме, осуществлен принудительный процесс стыковки выпуклой кромки бортовой обшивки с прямой кромкой транца, причем бортовая обшивка принудительно плавно сопряжена с боковыми плоскостями транцевой кормы таким образом, что в месте соединения с боковыми плоскостями транцевой кормы обшивка образует участки выпуклой по отношению к кокпиту поверхности с кривизной, превышающей кривизну всей бортовой обшивки в продольном направлении (фиг.4). Корпус выполнен из металлических листов из алюминиево-магниевого сплава, содержащего, например, до 5% магния.
В соответствии со вторым вариантом полезной модели было изготовлено глиссирующее судно, имеющее характеристики, приведенные в таблице 2.
Таблица 2
Основные характеристики
Длина габаритная, м
3,76
Ширина габаритная, м
1,44
Высота борта в носу, м
0,60
Высота борта на миделе, м
0,50
Килеватость корпуса на миделе, град
12,5
Килеватость корпуса на транце, град
8
Высота волны, м
0,50
Высота транца, мм
380
Грузоподъемность, кг
300
Пассажировместимость, чел.
3
Мощность ПЛМ, л.с.
15
Материал корпуса
АМГ-5М
Толщина обшивки днища, мм
3
Толщина обшивки бортов, мм
2
Масса с оборудованием, кг
97
Судно прошло комплексные испытания на остойчивость, непотопляемость, аварийную остойчивость. Испытания показали хорошие ходовые качества. Следовательно, заявленная полезная модель по второму варианту соответствует критерию "промышленная применимость".
На фиг.7 представлен график зависимости скорости судна модели «Вельбот 37» от полезной нагрузки, на котором показана плавная зависимость скорости от нагрузки: при увеличении нагрузки от 150 до 250 кг, скорость падает от 42 до 38 км/час, что является хорошим показателем. Судно хорошо управляемо даже на высокой скорости.
Благодаря тому, что бортовая обшивка выполнена с уступообразным профилем из тонких листов методом холодной прокатки, бортовой обшивке можно придать по отношению к кокпиту выпуклость как в поперечном направлении по всей длине, так и в продольном за счет естественной кривизны поверхности борта (см. Приложение).
Бортовая обшивка плавно сопряжена с боковыми плоскостями транцевой кормы таким образом, что в месте соединения с боковыми плоскостями транцевой кормы обшивка образует участок выпуклой по отношению к кокпиту поверхности с кривизной, превышающей кривизну остального участка бортовой обшивки в продольном направлении. Эти признаки способствуют приближению формы смоченной поверхности глиссирующей пластины в плане к эллипсоидной.
Таким образом, заявляемые существенные признаки по первому и второму варианту полезной модели необходимы и достаточны, чтобы обеспечить указанный технический результат.