ВОДОИЗМЕЩАЮЩЕЕ СУДНО С ВОЗДУШНОЙ КАВЕРНОЙ НА ДНИЩЕ С ДИФФЕРЕНТНО-КРЕНОВОЙ СИСТЕМОЙ
WATER DISPLACING CRAFT WITH AIR CAVITY ON THE BOTTOM WITH TRIMMING-HEELING SYSTEM

Изобретение относится к судостроению и касается создания дифферентных и креновых систем для морских крупнотоннажных транспортных судов с искусственной каверной, предназначенных для эксплуатации в ледовых полях, в том числе в условиях малых глубин Балтийского моря и Арктического шельфа.
3
При движении судна в сплошном ледяном поле существует вероятность его заклинивания и вмерзания в лед. Для высвобождения судна из ледового плена на нем может быть применена дифферентная и креновая система, создающая ледокольный эффект, например «Ледокольная система для плавающих тел», выполненная по патенту RU 2483967 (заявка №2011136169/11 от 10.03.2009). Согласно описанию изобретения к патенту система включает в себя две дифферентные цистерны (носовую и кормовую) для килевой раскачки судна и две бортовые креновые цистерны для бортовой раскачки. Цистерны объемом от 500 до 1000 м соединены каналами от 1 до 4 м в диаметре, оборудованными высокопроизводительными насосами для перекачки воды с борта на борт и с носа в корму и обратно. Учитывая, что система должна быть полностью пригодна к эксплуатации при низких арктических наружных температурах, в ней используется вода с высоким содержанием соли или с присадками, значительно понижающими точку замерзания. Дополнительно для предотвращения замерзания цистерны и каналы ограждены с внешней стороны коффердамами.
Недостатками этой системы является наличие дифферентных и креновых цистерн большого объема, которые занимают значительное внутреннее пространство, необходимость монтажа труб большого диаметра (от 1 до 4 м), проходящих практически по всей длине судна и с борта на борт, использование дорогостоящих высокопроизводительных насосов, а также необходимость постоянно возить от 500 до 1000 кубических метров воды для работы системы.
Известно судно с воздушной прослойкой под днищем, содержащее выполненную в днище выемку, которая ограничена носовым реданом, бортовыми килями и кормовой наклонной плоскостью и разделена на отдельные секции продольными килями и расположенными по всей ширине выемки и размещенными по потоку вдоль выемки поперечными козырьками, и источник воздуха повышенного давления, сообщенный с полостью выемки днища судна для создания и поддержания образованных за поперечными козырьками воздушных прослоек - искусственных каверн (авторское свидетельство СССР №1145587 от 30.04.1994 г. по заявке №3664908/11 от 29.09.1983 г.) - прототип. Основным элементом устройства является днищевая выемка, внутри которой создается воздушная прослойка - единая каверна с волновым профилем. Продольные кили, установленные внутри выемки, делят эту каверну на секции, ограничивая поперечное перемещение воздуха и обеспечивая тем самым повышение поперечной остойчивости судна. Поперечные козырьки обеспечивают возможность создания в выемке воздушной каверны с волновым профилем при движении судна, предотвращая ее разрушение.
Однако без применения специальных мероприятий при движении судна в сплошном ледяном поле существует вероятность его заклинивания и вмерзания в лед.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик, увеличение экономической эффективности и повышение ледопроходимости морского крупнотоннажного транспортного судна с воздушной каверной на днище за счет применения дифферентной и креновой системы для высвобождения судна после его заклинивания и вмерзания в лед.
Это достигается тем, что в водоизмещающем судне с воздушной каверной на днище с дифферентно-креновой системой, имеющем в днище выемку для образования единой воздушной каверны с волновым профилем, начинающуюся с редана в носовой части и ограниченную скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной пластины, причем полость выемки сообщена с системой подачи воздуха и с системой стравливания воздуха из нее, а внутри выемки размещены продольные кили, ограничивающие поперечное перемещение воздуха по днищу выемки и разделяющие выемку на продольные секции, и поперечные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку, системы стравливания и подачи воздуха в продольных секциях выемки, а также в носовой и кормовой частях каждой продольной секции, ограниченных козырьками, выполнены независимыми друг от друга с возможностью раздельной подачи и стравливания воздуха.
Оборудование каждой продольной секции выемки независимыми системами стравливания и подачи воздуха дает возможность при подаче воздуха только в одну боковую секцию выемки и при стравливании его из противоположной секции обеспечить бортовую раскачку судна. Если сначала подавать воздух только в носовой части выемки и стравливать его кормовой части, а затем подавать воздух только в кормовой части выемки и стравливать его носовой части, то таким образом можно обеспечить килевую раскачку судна. Получается простое, но весьма эффективное автономное ледоразрушительное устройство.
В результате, предлагаемая система действует аналогично известной системе, использующей дифферентные и креновые цистерны. Однако в предлагаемом решении исключены потери значительного внутреннего пространства, которое занимают дифферентные и креновые цистерны, отсутствуют трубы большого диаметра, проходящие практически по всей длине судна и с борта на борт, не используются дорогостоящие высокопроизводительные насосы, а также не перевозятся большие объемы воды для работы системы.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 схематично показано водоизмещающее судно с воздушной прослойкой на днище (вид сбоку), оборудованное системой стравливания и подачи воздуха; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
Цифрами и буквенными сокращениями на рисунках указаны:
1 - днище судна;
2 - выемка в днище судна для образования единой воздушной каверны с волновым профилем;
3 - единая воздушная каверна с волновым профилем;
4 - редан;
5 - трубопровод;
6 - источник принудительной подачи воздуха;
7 - продольный киль;
8 - поперечные козырьки;
9 - кормовой свод;
10 - труба для стравливания воздуха;
ОП - основная плоскость судна.
Водоизмещающее судно с воздушной каверной на днище с дифферентно-креновой системой содержит: днище 1 (фиг. 1) содержит выемку 2 для образования воздушной прослойки - единой воздушной каверны 3 с волновым профилем. Выемка, выполненная в днище судна, начинается с редана 4, а заканчивается кормовым сводом 9. Для создания под днищем воздушной каверны 3 судно содержит систему подачи воздуха, которая включает в себя источник принудительной подачи воздуха 6 и трубопровод 5, соединяющий источник принудительной подачи воздуха 6 с полостью выемки 2. Трубопровод 5 оснащен запорно-переключающей арматурой (на рисунках не показана). Внутри выемки 2 размещены продольные кили 7, ограничивающие поперечное перемещение воздуха по днищу выемки 2 (фиг. 2), а также поперечные козырьки 8 в виде наклонных пластин, следующие друг за другом вниз по потоку по длине выемки 2. В носовой и кормовой части каждой продольной секции выемки 2 установлены трубы 10 системы стравливания воздуха из каверны 3. Трубы 10 оснащены запорной арматурой (на рисунках не показана).
Изобретение осуществляется следующим образом.
При движении судна в условиях чистой (свободной ото льда) воды воздух из источника принудительной подачи 6 по трубопроводам 5 подается к редану 4 и к поперечным козырькам 8 для создания внутри выемки 2 воздушной прослойки в виде искусственной каверны 3. Подаваемый воздух удерживается в зоне пониженного давления жидкости, возникающего за реданом 4 и поперечными козырьками 8, в результате чего за реданом 4 и за каждым поперечным козырьком 8 образуется система отдельных следующих друг за другом воздушных каверн. За счет подаваемого воздуха длины отдельных каверн с течением времени постепенно возрастают, достигая своих предельных значений, равных при эксплуатационной скорости хода расстояниям между нижними кромками поперечных козырьков 8. При достижении хвостовыми частями воздушных каверн нижних кромок поперечных козырьков 8 происходит их объединение в единую воздушную каверну 3 с волновым профилем. Обеспечение наилучшего объединения отдельных каверн в единую воздушную каверну 3 достигается для различных режимов работы судна соответствующим объемом подачи воздуха в полость выемки 2 и путем выбора соответствующего расположения и размеров поперечных козырьков 8. В этот момент давление в единой каверне 3 возрастает, вследствие чего амплитуда волнового профиля уменьшается и поверхность каверны 3 - поверхность раздела воздух-вода - отходит от поперечных козырьков 8, которые с водой более не соприкасаются. Для стравливания воздуха из каверны 3 при экстренном торможении судна используются трубы 10.
В случае когда при движении судна в сплошном ледяном поле происходит его заклинивание и вмерзание в лед, систему подачи воздуха можно использовать в качестве дифферентной и креновой системы, создающей ледокольный эффект. Для этого системы подачи и стравливания воздуха оборудуются запорно-переключающей арматурой, управляемой дистанционно при помощи компьютера. Эта арматура позволяет разделить потоки воздуха, сделав их независимыми. Тогда при подаче воздуха только в одну боковую секцию выемки и при одновременном стравливании его из противоположной секции обеспечивается бортовая раскачка судна. Если сначала подавать воздух только в носовой части выемки и одновременно стравливать его кормовой части, а затем подавать воздух только в кормовой части выемки и стравливать его носовой части, то таким образом можно обеспечить килевую раскачку судна. В результате этого судно будет переваливаться с борта на борт, нос и корма судна будут подниматься и опускаться, разламывая при этом лед и высвобождаясь тем самым из ледового плена.
Водоизмещающее судно с воздушной каверной на днище с дифферентно-креновой системой, предназначенное для эксплуатации в ледовых полях, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики судна без потери значительного внутреннего пространства, которое занимают дифферентные и креновые цистерны, без угрозы обледенения дифферентных и креновых цистерн, без монтажа труб большого диаметра, проходящих практически по всей длине судна и с борта на борт, и без использования дорогостоящих высокопроизводительных насосов, а также без необходимости постоянно возить большие объемы воды для работы системы, что выгодно отличает его от судов с системами аналогичного назначения.