Планарный корпус корабля тримаранного типа ледокольного класса

Полезная модель относится к области судостроения, в частности к изготовлению сложных корпусных конструкций кораблей и судов, и может использоваться для строительства боевых надводных кораблей высокой ледопроходимости класса ледокол.
Из уровня техники известно техническое решение (ПМ № 183492), которое позволяет придать повышенные или даже ледокольные свойства для традиционных водоизмещающих корпусов. Оно реализовано в проекте «Помор» и имеет высокую эффективность по сравнению с корпусами гражданских ледоколов традиционных водоизмещающих корпусов без наделок в виде ледовых ступеней.
Также из уровня техники известна концепция (ИЗ № 2770817) планарных корпусов для широкого типа ряда классов боевых надводных кораблей, таких как малый ракетный корабль, корвет, фрегат, универсальный десантный корабль, авианосец. Данная концепция позволяет получить ряд технических преимуществ в эксплуатации на чистой воде (без льда), таких как: высокая технологичность постройки (снижение сроков строительства, снижение цены строительства), высокую прочность корпусных конструкций от любых внешних воздействий (от штормовых, боевых, ледовых или их комбинаций одновременно), снижение качки в штормовую погоду (что хорошо как для авианосца - для взлета авиации, так и для кораблей охранения классов корвет-фрегат, так как это повышает их мореходность - то есть способность эффективно эксплуатироваться в штормовую погоду как по использованию вооружения, так и по ходовым качествам), снижение мощности главной энергетической установки глобально по подбору оборудования, так как оно подбирается на полную и максимальную скорость хода.
Недостатком технического решения прототипа является малое число заглубленных поверхностей корпусов и небольшая осадка таких судов, что характерно для возможности выхода на глиссирующие режимы для малых судов и катеров.
Применение аналогичных подходов к проектированию корпусов крупных и сверхкрупных кораблей и судов позволяет сохранить тренд от геометрии скоростных судов со значительным ростом остойчивости судна и как следствие значительным снижением качки корабля, что позволит многократно улучшить эксплуатационные свойства таких кораблей как авианосцы (АВ), универсальные десантные корабли (УДК) и большие десантные корабли (БДК).
Техническая проблема, решаемая заявленной полезной моделью, заключается в повышении эффективности надводного судна.
Технический результат, заключается в увеличении ледопроходимости до показателей ледокола и повышении эксплуатационных свойств судов, выполненных на базе планарного корпуса (скоростные, маневренные качества) при движении во льдах.
Указанный технический результат достигается тем, что планарный корпус корабля тримаранного типа ледокольного класса, симметричный на оба борта и содержащий три форштевня, при этом дополнительно содержит на каждом из указанных форштевнях корпуса корабля симметрично относительно диаметральной плоскости корабля шесть прямых ступеней, где длина, ширина и высота ступени зависят от длины, ширины и осадки корабля, при этом указанные ступени расположены выше и ниже эксплуатационной ватерлинии.
Дополнительная особенность заключается в том, что указанные ледокольные ступени выполнены с наклоном относительно эксплуатационной ватерлинии.
Полезная модель появляется чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает вид сбоку на носовую часть корабля согласно настоящей полезной модели, где ступени выполнены на одном форштевне, где 1 - ступени, 2 - продольный разрез корабля (диаметральная плоскость корабля), 3 - лед, 4 - вода, 5 - ватерлиния.
На Фиг. 2 показана трехмерная модель корабля (авианосец) согласно настоящей полезной модели, где ступени (1) выполнены на каждом из трех форштевней.
На Фиг. 1 показан один из трех форштевней надводного корабля (авианосца) по продольному разрезу, где корпус корабля выполнен на базе планарного корпуса, состоящего из набора совокупностей планарных плоскостей корпусных конструкций наружной обшивки корпуса корабля, образующими тримаранную форму корпуса корабля, симметричную на оба борта. При этом указанные ступени (1) расположены выше и ниже ватерлинии (5) (эксплуатационной ватерлинии).
На Фиг. 2 показана трехмерная модель корпуса корабля (авианосец) согласно настоящей полезной модели, где ступени выполнены на каждом из трех форштевней. При этом количество ступеней на каждом форштевне согласно настоящей полезной модели равно шести, а трехмерная модель является лишь иллюстрацией, показывающей их расположение.
Методология определения размеров ступетей (1) для своего типа корабля выглядит следующим образом:
ст
длина ледовой ступени: l= 0,046 *L (м),
ст
ширина ледовой ступени: b= 0,093*B (м),
ст
высота ледовой ступени: h= T/n (м),
где L - длина корабля при осадке по конструктивную ватерлинию, В - ширина корабля при осадке по конструктивную ватерлинию; Т - осадка корабля (заглубление корпуса, расстояние от воды до киля корабля).
При этом количество ступеней n равно 6, тем самым высота ступени зависит от осадки и количества ледовых ступеней.
лед
Скорость хода в ледокольном режиме: V=0,4*V (уз).
Угол наклона ледовой ступени к основой плосткости (по дну корабля):
лед
alpha=((N/(D*V))*3300,24)*(π/180)*1000 (град).
ст
Таким образом, толщина ломаемого льда будет определяться в соответствии со следующей формулой: t=h*1,8 (м).
Таблица с основными параметрами прототипа (проект «Помор») и авианосца согласно настоящей полезной модели приведена далее.
<b>Класс корабля</b>
<b>Параметр</b>
<b>Обозначение</b>
<b>Ед. изм.</b>
<b>Прототип</b>
<b>Авианосец</b>
1
Водоизмещение
D
тонн
8000
80000
2
Длина
L
м
110
250
3
Ширина
B
м
20
50
4
Осадка
T
м
5
12
5
Высота борта
H
м
15
30
6
Скорость
V
уз
25
30
7
Скорость во льдах
V<sub>лед</sub>
уз
10
12
8
Мощность
N
Вт
25000
120000
9
Угол наклона ледовой ступени
aplha
град
18,0
7,2
10
длина ледовой ступени
l<sub>ст</sub>
м
5,1
11,5
11
ширина ледовой ступени
b<sub>ст</sub>
м
1,9
4,7
12
высота ледовой ступени
h<sub>ст</sub>
м
1,3
2,0
13
количество ледовых ступеней
n
шт.
4,0
6,0
14
толщина ломаемого льда
t
м
2,3
3,6
Из приведенных выше сведеней очевидно, что длина, ширина и высота ступени (1) напрямую зависят от длины, ширины и осадки соответствующего типа корабля.
Наклон ступеней 7,2 градуса.
Согласно настоящей полезной модели ступени (1) выполняют из листовой стали с такой же толщиной листа, как и наружная обшивка. Кроме того, в местах расположения ступеней (1) во внутреннем корпусном насыщении применяют специальные дополнительные корпусные связи, которые обеспечивают прочность ступеней при их взаимодействии со льдом. Причем данные связи могут быть выполнены как неподвижными, так и с некоторым запасом под возможность амортизации при нагрузках от ломания льда.
Место установки ледокольных ступеней (1) выбирается по ходу прямого движения кораблей на бортах корпуса в районе осадки корабля по эксплуатационную ватерлинию с запасом вверх и вниз около 2-3 метров с таким расчетом, чтобы обеспечивать ступенями ломание льда заданной толщины (от 1 до 4,5 метров) в зависимости от главных размещений, водоизмещения и мощности главной энергетической установки. То есть для кораблей и судов водоизмещением от 2000 до 5000 тонн - это около 2 метров, для кораблей водоизмещением от 10000 до 100000 тонн - это от 3 до 5 метров толщины льда по высоте.
Таким образом, сочетание двух конструкторских решений в более широком смысле, чем использование готового решения на кораблях близкого к прототипу водоизмещения для фрегатов класс «Помор» со ступенчатыми наделками, а именно применение параметрического подхода к выбору количества, габаритов и наклона ступеней, ломающих лед, позволит многократно повысить эффективность кораблей и судов с планарной геометрией корпуса в сопокупности с примененной к ней идеологией специальных ледовых ступеней.