СКОРОСТНОЕ СУДНО

Полезная модель относится к судостроению, преимущественно к парусным судам, имеющим не менее двух корпусов (катамараны, тримараны и т.п.) - см. например «Парусные катамараны» Ю.С. Крючков, В.И. Лапин, изд. «Судостроение» 1967 г., стр.67-70.
Основным ограничением повышения скорости судов является сопротивление воды, особенно на высоких скоростях движения. Практические способы снижения сопротивления воды судну при его движении и, соответственно, снижения энергетических затрат известны, например: глиссирование, подводные крылья, воздушная подушка и т.д. Однако, для разгона таких судов и поддержания крейсерской скорости требуется мощный двигатель внутреннего сгорания с довольно большим расходом топлива.
Известен аэродинамический способ отрыва аппарата от поверхности воды при помощи авиационного крыла (гидросамолеты, экранолеты, экранопланы). Но при этом требуется не меньшая удельная мощность на единицу веса. Представителем аппаратов с мощным пропеллерным движителем может служить судно, защищенное патентом США №4,365,578 B63B 1/16, оснащенное крыльями между его корпусами с фиксированным углом атаки и с опущенной в воду задней кромкой. При разгоне этого аппарата возникает «горб» сопротивления, для преодоления которого требуется двух - трехкратное увеличение мощности двигателя (см. Н.И. Белавин, «Экранопланы», изд. Судостроение, Стр. 166).
Таким образом, все известные скоростные суда с тепловыми двигателями (глиссирующие, на подводных крыльях, на воздушной подушке, экранопланы) имеют значительный вес винтомоторной установки и возимого топлива. Это снижает весовую отдачу судов, ограничивает автономность плавания, ухудшает экологию окружающей среды. Парус, использующий даровую энергию ветра, является экологически чистым, дешевым легким, эффективным движителем, способным, при определенных условиях, разогнать судно до значительных скоростей.
Повышение маневренности и скорости хода преследовал автор аэродинамического парусного судна Ю.В. Макаров, защитивший изобретение авторским свидетельством B63H 9/06 SU 1630958 A1. Однако, его аппарат очень громоздок, сложен по конструкции, а подъемная сила горизонтально расположенного крыла, не может быть реализована из-за большого плеча между центром тяжести судна и центром подъемной силы крыла. Сила противодействия крену от крыла-паруса недостаточна для сближения разнонаправленных сил. При этом использование эффекта «экрана» (поверхности воды) весьма ограничено, т.к. из-за малой величины хорды крыло должно находиться очень близко к поверхности воды, что приводит к снижению мореходности судна. В лучшем случае, крыло поднимет корпус над водой, а сам эффект от аэродинамической разгрузки судна будет несопоставимо мал по сравнению с затратами на его создание и эксплуатацию.
Перечисленные недостатки имеет еще более громоздкая конструкция уже катамарана, предложена тем же автором по изобретению SU 1273299 A1.
Известно скоростное судно с регулируемым углом атаки надводных аэродинамических крыльев, например, по патенту на изобретение RU 2436707 C1, имеющее преимущество перед судном с жестко закрепленным крылом по патенту США 4,365,578, позволяющее судну с минимально необходимым парусным оснащением выходить на высоко скоростной устойчивый режим «полета на экране» при достаточной силе ветра и умеренном волнении. Однако в слабый ветер тяги парусов недостаточно для выхода на воздушную подушку и судно движется в водоизмещающем режиме. В штормовых условиях избыточно сильный ветер и большое волнение способны повредить аэродинамические крылья, являющиеся в таких условиях бесполезными и снижающими мореходность судна.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков скоростных парусных судов.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое скоростное судно, оснащенное преимущественно парусным движителем, содержит поворотные аэродинамические крылья, расположенные между несущими корпусами, отличающееся тем, что оси поворотных крыльев шарнирно соединены с корпусами судна и выполнены с возможностью их быстрого разъединения с любым из корпусов для подъема и фиксации осей вместе с соответствующими крыльями на заданный угол в пределах от 0 до 90 градусов в плоскости, перпендикулярной продольной оси судна.
Предлагаемое скоростное судно, в двухкорпусном исполнении с парусным движителем в одном из предпочтительных вариантов показано на чертеже, где на фиг.1 изображены корпуса судна в сечении, проходящем через ось, несущую аэродинамическое крыло, на фиг.2 более крупно изображен один из корпусов судна с узлом подъема и фиксации оси крыла и на фиг.3 показан вид судна сверху.
Предлагаемое скоростное судно состоит из следующих основных элементов: несущих корпусов 1, жестко соединенных балками 2, 3, 4 (см. фиг.3), оснащенных швертами 5 (фиг.1 и 2), водяными рулями 6, парусным вооружением 7 и осями 8 аэродинамических крыльев 9 (фиг.1 и 3). Оси крыльев 8 с двух сторон шарнирно присоединяются к корпусам 1 и гидроцилиндрам 10 посредством пальцев 11 и 12 (фиг.1 и 2), что позволяет при извлечении пальцев 11 и 12 (см. фиг.1, левая сторона) отсоединять ось 8 аэродинамического крыла 9 от корпуса судна 1 и гидроцилиндра 10 для осуществления подъема и фиксации оси крыла 8 гидравлическим цилиндром 10 из горизонтального (поз.А на фиг.1 и 2) в промежуточное (поз.Б) и вертикальное (поз.В) положение (аэродинамическое крыло 9, изображенное на фиг.3, на фиг.1 и 2 условно не показано). Предложенная конструкция позволяет осуществить подъем и фиксацию каждого крыла с одной или с другой стороны в зависимости от конкретных условий плавания.
Предлагаемое скоростное судно функционирует следующим образом. При движении в условиях, когда повышенные скорости на воздушной подушке недостижимы (слабый или неблагоприятного направления ветер, большое волнение поверхности воды и пр.), судно идет в водоизмещающем режиме. В этом случае аэродинамические крылья 9, находящиеся в горизонтальном положении, становятся бесполезной или слабой частью конструкции. При установке аэродинамических крыльев 9 в вертикальное положение на подветренный борт (см. фиг.3), они становятся дополнительными парусами в слабый ветер, и штормовыми парусами в сильный ветер, а при большой волне, их контакт с водой сведен к минимуму.
Кроме этого, при работе аэродинамического крыла 9 в качестве штормового паруса, поставленного под углом к горизонту (см. фиг.1 поз.Б), возникает направленная вверх сила, компенсирующая силу крена, что, при прочих равных условиях, позволяет судну двигаться с большей скоростью без риска опрокидывания. Угол установки оси 8 крыла 9 определяет экипаж судна, исходя из конкретных условий плавания. Подъем, опускание и фиксация оси 8 крыла 9 производится известными способами (вручную, гидравликой, полиспастами и т.п.) в зависимости от размеров и назначения судна. Управление аэродинамическими крыльями 9, в качестве парусов, может осуществляться шкотами, триммерами и пр.
Для постановки аэродинамического крыла 9 в качестве паруса необходимо: извлечь пальцы 11 и 12 (см. на фиг.1 левый корпус), поднять ось 8 крыла 9 в требуемое положение, например, гидроцилиндрами 10, которые осуществляют фиксацию в заданном положении (см. фиг.2). Управление гидроцилиндрами, в зависимости от размеров судна, осуществляют от насосной станции или вручную (на чертеже не показано). Благодаря возможности вращения аэродинамического крыла 9 вокруг оси 8 обеспечивается возможность движения судна на разных курсовых углах ветра. При смене галса аэродинамическое крыло 9 возвращают в горизонтальное положение, фиксируют в шарнирных соединениях пальцами 11, 12 и устанавливают в том же порядке с противоположной стороны (см. фиг.3).
Таким образом, поставленная цель реализуется предложенной конструкцией подъема и фиксации осей 8 с соответствующими крыльями, что позволяет реализовывать ее положительные качества в разных условиях плавания при любом ветре и волнении поверхности воды.