СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ КАВЕРНЕ С ВОДОМЕТНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ
AIR CAVITY SHIP WITH WATER JET PROPELLER

Изобретение относится к судостроению, а конкретнее - к скоростным судам с воздушной каверной на днище, эксплуатируемым в мелководных районах морей, и направлено на улучшение их эксплуатационных характеристик.
Современные скоростные суда как глиссирующие, так и с воздушной каверной на днище, при эксплуатации на мелководных участках морей используют в качестве движителей гребные винты, расположенные ниже основной плоскости судна, или в тоннелях кормовой оконечности корпуса, либо водометные движители с водозаборниками, нижняя кромка которых располагается на уровне основной плоскости судна или даже ниже нее.
Эти решения являются следствием необходимости принятия для скоростных глиссирующих судов транцевой формы кормовой оконечности, при которой иное расположение движителей практически невозможно. Однако такие решения расположения движителей для судна, эксплуатирующегося в мелководных районах, имеют ряд недостатков.
1. Гребные винты, расположенные ниже основной плоскости, существенно увеличивают осадку судна, что при контакте с дном водоема снижает как их живучесть, так и живучесть валовой установки, нарушая при этом экологическую безопасность акватории.
2. Гребные винты, расположенные в канале, требуют формирования сложных обводов кормовой части корпуса, а также применения особых технологических приемов при изготовлении канала, при установке и демонтаже деталей движительно-рулевого комплекса в процессе выполнения ремонтных работ.
3. Водомет при движении на мелководье может присасываться ко дну, поднимать с него и засасывать внутрь донные отложения различного состава и твердости, которые могут привести к выходу из строя деталей водомета - ротора, вала и подшипников, а также нарушить экологическое равновесие акватории.
Поэтому предлагаемое в настоящем изобретении конструктивно-компоновочное решение по пропульсивной установке направлено на преодоление указанных выше недостатков, возникающих при движении судов на мелководных участках морей с традиционными решениями движительной установки.
Следует отметить, что основное направление улучшения характеристик водометных движителей концентрировалось на совершенствовании пропульсивных качеств водомета.
Из последних патентов к этому направлению можно отнести:
1) патент №2290342 на Судовой пропульсивный комплекс и способ управлять потоками текущей среды;
2) патент №2282558 - Водометный движительно-рулевой комплекс.
Только один патент направлен на улучшение конструкции водомета для плавания на мелководных акваториях. Это патент №2276041 на Водометный движитель, в конструкции которого для обеспечения эксплуатации на мелководных и засоренных участках моря в корпусе водомета, над рабочим колесом, выполнен люк, позволяющий при его открытии производить очистку водовода от попавших туда твердых предметов и производить мелкий ремонт колес и других элементов водомета.
Однако такая конструкция не обеспечивает надежной защиты водомета от попадания в него донных отложений и не создает необходимых условий для работы водомета на полную мощность при эксплуатации судна на мелководных участках моря.
Предметом настоящего изобретения является конструктивно-компоновочное решение, сохраняющее традиционные обводы судна с воздушной каверной на днище, транцевой кормой и относительно узкими скегами, в совокупности обеспечивающими безопасную эксплуатацию судна на мелководье.
Основным отличительным признаком предлагаемого конструктивно-компоновочного решения является конфигурация и расположение приемных сечений водозаборника водомета. Водозаборник располагается не только на глиссирующей части уширенного скега, площадь приемного сечения которой не обеспечивает прохождения необходимого количества воды для эффективной работы водомета, но также и на бортовой поверхности корпуса судна, причем большей своей частью. Это способствует уменьшению присасывающей силы водомета и, как следствие, улучшает экологический фактор при эксплуатации судна.
Рассмотрим конструктивно-компоновочное решение предлагаемой схемы судна с воздушной каверной на днище.
В кормовой части судна, симметрично к диаметральной плоскости (ДП), располагаются два главных двигателя, которые наклонными валопроводами соединены с установленными в корму от них водометами с минимальными зазорами от борта.
Углы валопровода принимаются в следующих пределах:
- в вертикальной плоскости α=0÷5°;
- в горизонтальной плоскости γ=0÷3°.
Водомет выполнен как единая конструкция, включающая в себя корпус, ротор, поворотное и реверсивное устройства, а также валопровод. Водомет жестко раскреплен к транцу и днищевому фундаменту на корпусе судна.
Вода в водомет подается по водоводу, имеющему двойное приемное сечение, меньшая часть которого находится на глиссирующей поверхности скега, а большая - располагается вдоль борта корпуса судна под углом, составляющим 100-110 градусов по отношению к днищевой части водовода. Скег ограничивает камеру воздушной каверны и исключает попадание воздуха в водомет.
Для создания необходимой площади приемного сечения водозаборника на днищевой части ширина скегов увеличивается на 30-40% по сравнению с другими районами. Бортовое приемное сечение водозаборника выполняется таким образом, чтобы его верхняя кромка была ниже ватерлинии судна на 250-300 мм. Это позволит при глиссировании судна исключить попадание воздуха в водомет с внешней (бортовой) стороны.
На фиг.1 приведен продольный разрез корпуса судна, на котором показаны корпус 1 с вырезом под каверну 2 и скегами 8, ограничивающими воздушную каверну с бортов, транцевая переборка 3 с установленными в кормовой оконечности водометами, имеющими поворотные и реверсивные устройства 4. Водометы 11 соединены с главными двигателями 9 валопроводами 10. Вода в водометы поступает через бортовые 5 и днищевые 6 (расположенные на уровне скулы) приемные сечения водозаборников.
На фиг.2 показан вид на днище судна с воздушной каверной 2, скегами 8, днищевыми приемными сечениями водозаборников 6, водометами 11, валопроводами 10 и главными двигателями 9.
На фиг.3 изображено поперечное сечение кормовой оконечности корпуса судна с бортовыми 5 и днищевыми 6 приемными сечениями водозаборников, скегами 8, ограничивающими попадание воздуха из каверны 2 в водометы, а также показано положение ватерлинии 7 относительно бортового приемного сечения водозаборника 5 для предотвращения попадания воздуха извне в водомет.
Предлагаемая конструкция судна работает следующим образом. При движении на крейсерской скорости вода через бортовые и днищевые приемные сечения водозаборника по водоводу поступает в водомет, причем через бортовое сечение поступает 2/3-3/4 необходимого объема воды, а через днищевое 1/3-1/4. При этом скеги препятствуют попаданию в водомет воздуха из полости воздушной каверны, а расположение бортового приемного сечения водозаборника ниже уровня ватерлинии на ходу препятствует проникновению в водомет воздуха снаружи.