КОНСТРУКЦИЯ ПЕРЕДНЕЙ ЧАСТИ СУДНА ВЫТЕСНИТЕЛЬНОГО ТИПА
DESIGN OF FRONT PART IN VESSEL OF DISPLACEMENT TYPE

Настоящее изобретение относится к новой конструкции передней части судна вытеснительного типа. В частности, изобретение относится к конструкции, раскрытой в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
С началом добычи нефти в Северном море все суда, используемые в морских операциях, характеризуются тем, что их рулевая рубка и надстройка с оборудованием расположены непосредственно за палубой бака и проходят вплоть до таранной переборки. Большая грузовая палуба или рабочая палуба расположена позади надстройки и рулевой рубки. Такое расположение является наследием первых судов по обслуживанию платформ, используемых на континентальном шельфе Англии в 1950-х годах, и все еще является доминирующим в настоящее время.
Когда эти суда не используются или выжидают погоду (в режиме заднего хода), то их обычно поворачивают носом против ветра и волн.
В качестве носовой конструкции используется наклонный нос или прямая линия форштевня до расчетной ватерлинии и над ней наклонный нос, или же используется решение, включающее бульб и наклонный нос, при этом бульб может быть образован в виде утолщения в корпусе, обычно ниже ватерлинии для улучшения волновой системы и устойчивости.
Типичными недостатками указанных выше обычных носовых форм является то, что они отражают набегающие волны в слишком большой степени (образование волн приводит к потерям энергии), на них сильно воздействуют удары волн в борт судна, они создают много брызг и приводят к заливанию палубы водой перед надстройкой.
Когда нос с формой этого типа встречает набегающие волны, то подводный объем (называемый далее «передним объемом») очень быстро увеличивается, также быстро увеличивается плавучесть и сила торможения становится очень большой. Эти эффекты усиливаются при увеличении высоты волн и повышении скорости судна в направлении волн.
Суда с надстройкой и рулевой рубкой, расположенными на палубе сразу после таранной переборки, и имеющие указанную выше форму носа, являются сильно уязвимыми для повреждений во время шторма.
Максимальная скорость в море для таких судов определяется в основном длиной ватерлинии, углами вхождения передней части судна и соотношением наклоненных наружу образующих линий в носу, и имеющейся в распоряжении силой тяги винтов. Обычно максимальная скорость при спокойном море составляет около 13-16 узлов, и при встречной волне скорость уменьшается на около 3-5 узлов. Потеря скорости при встречной волне является прямым результатом потери энергии вследствие отражаемых волн, что приводит к замедлению судна.
Как при движении вперед, в частности, при встречной волне, так и во время заднего хода/выжидания команда, которая имеет жилые помещения впереди, испытывает большие ускорения и торможения. Такие движения ухудшают качество их отдыха, что отрицательно сказывается на производительности. Сокращенное время отдыха и тяжелые рабочие условия увеличивают опасность несчастных случаев и повреждений.
Для уменьшения или исключения указанных выше недостатков уровня техники предлагается конструкция, раскрытая в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Конструкция передней части судна согласно изобретению предназначена для вытеснительных корпусов в диапазоне скоростей вплоть до 24 узлов, при этом передняя переборка надстройки предпочтительно расположена впереди середины судна. Новая форма носа в основном предназначена для использования в судах, которые используются в морских операциях, таких как суда для выполнения строительных работ, суда для укладки трубопроводов, суда для обслуживания платформ, суда для установки якорей, водолазные суда и т.д.
Передняя часть судна выполняется с поперечной симметрией относительно центральной оси (CL) судна. Образующие линии корпуса увеличиваются по ширине от базовой линии (BL). Низ является плоским или имеет килеватость и переходит в днище с заданным радиусом днища. От днища и до заданной высоты образующие линии немного наклонены наружу. На уровне палубы бака форма наклонной наружу линии прекращается и проходит вверх в виде изогнутой линии обратно в направлении центральной оси.
Согласно изобретению разработана новая форма передней части судна, которая уменьшает или исключает отрицательные эффекты, которые имеют известные носовые части обычной формы. Передняя часть судна выполнена с более стройной ватерлинией, так что погружение переднего объема происходит в течение значительного периода времени, что означает, что судно врезается в волну, и волна скручивается над носом и в сторону. Таким образом, сила плавучести распределяется во времени, а силы торможения значительно уменьшаются. Это решение уменьшает отражение волн, исключает удары волн в борта и дно судна, уменьшает потери скорости при встречной волне на примерно 1 узел по сравнению с обычными носовыми формами, и линия форштевня имеет профиль, который предназначен для предотвращения слишком высокого подъема волн. Уменьшаются килевая и вертикальная качка за счет улучшенного распределения внутреннего объема и более стройных входных линий передней части судна.
Корпус в примере выполнения проходит до верхней палубы. У верхней палубы линия форштевня предпочтительно изгибается вперед с образованием барьера в виде брызгоотражателя для предотвращения попадания брызг на палубу. Это означает, что образуется замкнутое пространство, которое проходит до верхней палубы. Таким образом, волны могут доползать до верхней палубы в случае самых больших волн.
Новая конструкция передней части судна обеспечивает следующие преимущества:
- меньшие ускорения и торможения, которые обеспечивают более высокую среднюю скорость в море, что уменьшает потребность в мощности и расход топлива;
- уменьшение количества или исключение заливания водой палубы.
Модельные испытания, выполненные фирмой Marintek/SINTEF в феврале 2005, подтвердили преимущества новой конструкции передней части судна.
Наряду с указанными выше преимуществами новая конструкция передней части судна обеспечивает:
- низкую вероятность штормового повреждения передней части судна за счет уменьшения отражения волн;
- исключение возможности штормового повреждения передней переборки в надстройке;
- улучшение рабочих условий на борту относительно ускорений и торможений, что увеличивает безопасность во время навигации и обеспечивает более высокую живучесть, особенно при встречной волне;
- уменьшение шума и вибраций вследствие плавности движения и уменьшение ударов волн в корпус, что увеличивает комфортность и повышает безопасность с учетом эффективного использования времени отдыха и рабочего времени команды;
- защиту крепежного оборудования, которое обычно расположено на палубе бака;
- более простая и прочная конструкция плит обшивки и элементов жесткости за счет большой доли площади двойного изгиба;
- уменьшение нагрузки на плиты обшивки и элементы жесткости за счет исключения развала;
- плавную переднюю часть судна вплоть до мостиковой палубы, что приводит к уменьшению опасности обледенения; все палубное оборудование, которое обычно открыто для ветра, непогоды и обледенения, защищено;
- плавную переднюю часть судна вплоть до мостиковой палубы, что обеспечивает более простую установку противообледенительного оборудования.
Ниже приводится подробное описание не имеющего ограничительного характера варианта выполнения системы согласно изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой профиль линии форштевня передней части судна, на виде сбоку;
фиг.2 представляет собой часть образующих линий передней части судна, на виде спереди;
Фиг.3 представляет собой ватерлинию передней части судна;
фиг.4 представляет собой вид в перспективе корпуса с передней частью судна согласно изобретению;
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе основной формы корпуса согласно фиг.4.
Фиг.6 представляет собой другой вид в перспективе корпуса, показанного на фиг.4, сбоку.
В последующем описании и формуле изобретения, если не указано другое, все направления приводятся с учетом нахождения судна в трехмерной системе координат, где продольное направление, направление ширины и направление высоты судна соответствуют оси х, оси y и оси z соответственно системы координат, при этом ось х и ось у ориентированы в горизонтальной плоскости, в то время как ось z ориентирована в вертикальной плоскости. Кроме того, переднее направление судна соответствует положительному направлению х.
Новая передняя часть судна, показанная от метки 2 среднего сечения судна, имеет стройную и характерную форму носовой части. На фиг.1 показана линия 1 форштевня судна, которая начинается у базовой линии 3 в точке А и затем поднимается с увеличивающейся кривизной с одновременным наклоном вперед в продольном направлении (направлении х) к точке В немного над расчетной ватерлинией Tdwl. От точки В линия 1 форштевня поднимается дальше, но уже с уменьшающейся кривизной, и назад (в отрицательном направлении х), пока не достигнет точки С. В точке С линия форштевня предпочтительно изгибается вперед и заканчивается в виде вершины брызгоотражателя 5.
Образующие линии передней части судна выполнены с поперечной симметрией относительно центральной оси (CL) судна. На фиг.2 показаны образующие линии 10, 20, 30, 40, 50 корпуса, которые начинаются в точках D1, D2, D3, D4 и D5 и проходят почти перпендикулярно от центральной оси CL и с увеличением ширины (в направлении у) от центральной оси CL. Образующие линии 10, 20, 30, 40, 50 затем соответственно переходят в днище G1, G2, G3, G4, G5 с заданным радиусом днища. От днища и вплоть до точек Е1, Е2, Е3, Е4, Е5 образующие линии 10, 20, 30, 40, 50 соответственно наклонены наружу и в показанном на фиг.1 варианте выполнения проходят под углами а2=11°, а3=19°, а4=38° и а5=30° относительно центральной оси CL. В точках Е1, Е2, Е3, Е4, Е5 наклоненная наружу форма образующей линии заканчивается и проходит вверх в виде изогнутой образующей линии либо обратно к центральной оси CL в точках F1, F2, F3, либо далее вверх по очень плавной кривой в направлении центральной оси CL в точках F4 и F5. Как показано на фиг.1, дно судна является плоским в нулевом пересечении 7.
На фиг.3 показан угол ватерлинии/вхождения в плоскости xy (в направлении длины/ширины), который в показанном на этой фигуре варианте выполнения составляет около 20,3 градусов, а предпочтительно от 16 до 25 градусов относительно центральной оси CL у расчетной ватерлинии Tdwl для уменьшенной или увеличенной стройности.
На фиг.4, 5 и 6 показан вариант выполнения передней части судна согласно изобретению в различных изометрических проекциях, предпочтительно снабженной брызгоотражателем 5.
В приведенной ниже таблице указаны различные соотношения между ватерлиниями, стройностью и высотой корпуса для различных диапазонов длины ватерлинии, при этом ватерлиния Lwl указана в метрах и при заданной осадке Tdwl, и при этом ширина Bwl корпуса измерена в нулевом пересечении и при заданной осадке Tdwl.
Lwl
60-90
90-120
120-150
150-180
180-210
Bwl/Tdwl
2
3
3,5
3,5
4
Lwl/Bwl
3
4,5
5
5,5
6
Lwl/Tdwl
5
13
17
20
22
Htdwl/Bwl
0,5
0,8
0,7
0,55
0,45
Lwl/Htdwl
2
5,5
7,5
10,5
13,5
Использование указанных выше соотношений для заданных диапазонов длины Lwl ватерлинии приводит к более стройным входным линиям, увеличенной длине ватерлинии и лишь к немного наклонному наружу корпусу или образующим линиям (небольшому развалу).
Сокращения, которые используются в данной заявке и, в частности, в приведенной выше таблице, имеют следующие значения:
Tdwl: Осадка (у расчетной ватерлинии).
Bwl: Ширина, измеренная при заданной осадке Tdwl.
Lwl: Длина ватерлинии, измеренная при заданной осадке Tdwl, другими словами, общая длина погруженного объема.
Htdwl: высота корпуса, измеренная от Tdwl до верха брызгоотражателя.
Для показанного и описанного примера выполнения можно задать Tdwl=6 м, Lwl=81,1 м, Bwl=18,5 м и Htdwl=14,8 м.
Брызгоотражатель 5 предпочтительно имеет вертикальную высоту 1 м, так что высота, измеренная от Tdwl до перехода в брызгоотражатель, составляет 13,8 м.