КОРПУС СУДНА
SHIP HULL

Изобретение относится к области судостроения и преимущественно может быть использовано в конструкциях однокорпусных и многокорпусных надводных судов.
Известны носовые оконечности судна (SU 1199697 А1, 1985; RU 2067942 С1, 1996), которые в общей для них части содержат бульбовую наделку с боковыми стенками, клиновидно сходящимися книзу и состыкованными с корпусом судна по линии слома, причем боковые поверхности клиновидно сходящихся книзу боковых стенок выполнены вогнутыми и образующими закругленный профиль бульбовой наделки в районе диаметральной плоскости, а линия стыкования этих стенок с остальной частью корпуса судна наклонена к носовому перпендикуляру, благодаря чему достигается повышение маневренности судна и уменьшение трудоемкости изготовления носовой оконечности.
Наиболее близкими по технической сущности к настоящему изобретению являются известные корпуса катамарана «Барракуда», разработанного проектно-дизайнерским бюро по катамаранам «Дискат», г. Новороссийск (http://discat.net/index.html, найдено в сети Интернет 17.10.2019). Каждый корпус этого катамарана содержит борта, днище, кормовую оконечность и носовую оконечность, которая имеет выступающие в носовом направлении за пределы нулевого теоретического шпангоута заостренные волнопротыкающие образования в виде бульбов с очертаниями нижних частей шпангоутных сечений и батоксов в виде клинообразных заострений. Поэтому носовая оконечность приспособлена к прорезанию волны, причем шпангоутные сечения в ней вытянуты в вертикальном направлении.
Недостатками упомянутых аналогов являются:
- относительно высокий уровень амплитуд качки в условиях интенсивного морского волнения и повышенный уровень волновой вибрации, обусловленные большой протяженностью носовой оконечности из-за наличия бульба и действием на оконечность интенсивных волновых нагрузок. Высокий уровень амплитуд качки и вибрации вызывают низкую комфортабельность плавания;
- повышенное сопротивление воды движению судна, обусловленное наличием протяженных по длине носовой оконечности судна заостренных волнопротыкающих образований, увеличивающих площадь смоченной поверхности судна, а также высоким уровнем амплитуд качки в условиях интенсивного морского волнения;
- вызванный интенсивной качкой высокий уровень ударного взаимодействия с волнами конструкций носовой оконечности судна (днища и бульба), приводящий к повышению материалоемкости судна и снижению усталостной долговечности конструкций.
Задачей настоящего изобретения явилось создание корпуса судна, который обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в снижении сопротивления воды движению судна на волнении, интенсивности качки, нагрузок, действующих на судовые конструкции в условиях волнения, общей вибрации судна и материалоемкости конструкций, а также в повышении комфортабельности и экономической эффективности судна.
Поставленная задача решена и технический результат достигнут тем, что предлагаемый корпус судна, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, борта, днище, кормовую оконечность и носовую оконечность, снабженную выступающим в носовом направлении за пределы нулевого теоретического шпангоута заостренным волнопротыкающим образованием в виде бульба с очертаниями нижних частей батоксов и вытянутых в вертикальном направлении шпангоутных сечений в виде клинообразных заострений, отличается от ближайшего аналога тем, что бульб выполнен с расположенными выше конструктивной ватерлинии такими острыми скулами, что угол наклона касательных к шпангоутному контуру, расположенных в районе 0-1 теоретических шпангоутов, изменяется в скуловых точках скачкообразно на величину не менее 28°, скуловые линии начинаются в крайней носовой точке бульба и продолжаются на корпусах, снижаясь по высоте, до 7-9 теоретических шпангоутов, а выше скуловых линий расположены желобы вплоть до района 7-9 теоретических шпангоутов, длина части бульба, выступающей в носовом направлении за положение нижней точки форштевня, составляет не более 1,25 от высоты этой части бульба, а поперечные сечения корпуса от 7-12 теоретических шпангоутов до 13-15 теоретических шпангоутов выполнены со округлениями в районе плоскостей симметрии, причем радиусы скруглений увеличиваются в кормовом направлении.
При этом на носовой части бульба на уровне скуловых линий могут быть установлены стреловидные крылья с удлинением до 5.
На скуловых образованиях в промежутке между 0-1 теоретическими шпангоутами и 4-8 теоретическими шпангоутами могут быть установлены скуловые кили.
Поскольку длина части бульба, выступающей в носовом направлении за положение нижней точки форштевня, составляет не более 1,25 от высоты этой части бульба, обеспечивается незначительная смоченная площадь бульба, что приводит к снижению сопротивления воды при протыкании волн корпусом судна.
Наличие на бульбе и корпусе судна скуловых образований, расположенных выше конструктивной ватерлинии от крайней носовой точки бульба до 7-9 теоретических шпангоутов со снижением по высоте, а также желобов, расположенных выше скуловых линий вплоть до района 7-9 теоретических шпангоутов, в условиях качки на волнении и погружении скуловых линий в воду обеспечивает интенсивное вихреобразование в зоне желобов и образование срыва потока при больших скоростях вертикальных перемещений поперечных сечений корпуса судна относительно взволнованной поверхности воды. В конечном итоге вихреобразование и срывы потоков приводят к рассеянию в жидкости энергии судна, совершающего качку, и к ее демпфированию. Такие процессы интенсифицируются при наличии значительных скачкообразных изменений углов наклона касательных к шпангоутным контурам в скуловых точках, имеющих значения не менее 28°, и при увеличении глубины желоба, расположенного выше скуловой линии.
Выполнение шпангоутов, расположенных от крайней носовой точки бульба до 7-9 теоретических шпангоутов, с клинообразными заострениями в их нижней части способствует уменьшению вертикальных нагрузок на корпус в условиях волнения.
Выполнение поперечных сечений средней части корпуса от 7-12 теоретических шпангоутов до 13-15 теоретических шпангоутов со округлениями в районе плоскостей симметрии, когда радиусы скруглений увеличиваются в кормовом направлении, обеспечивает снижение смоченной поверхности корпуса судна и вязкостной составляющей сопротивления воды его движению.
Установка на носовой части бульба стреловидных крыльев с удлинением до 5 обеспечивает снижение интенсивности продольной и бортовой качки благодаря повышению демпфирования этих видов качки, а также увеличению продольной остойчивости судна при значительных скоростях хода.
Наличие скуловых килей на скуловых образованиях в промежутке между 0-1 теоретическими шпангоутами и 4-8 теоретическими шпангоутами обеспечивает повышение демфирования продольной и бортовой качки, а также общей вибрации корпуса судна, что способствует снижению внешних сил, действующих на судовые конструкции, повышению комфортабельности и скорости хода судна в условиях волнения.
Отмеченное свидетельствует о решении декларированной задачи настоящего изобретения и достижении сформулированного технического результата благодаря наличию у заявляемого корпуса судна перечисленных выше отличительных признаков.
На фиг. 1 приведено трехмерное изображение носовой оконечности корпуса судна с установленными на ней крыльями.
На фиг. 2 приведено трехмерное изображение носовой оконечности корпуса судна с установленными на ней скуловыми килями.
На фиг. 3 показана часть теоретического чертежа корпуса судна (корпус) с очертаниями шпангоутных сечений, где ОП - основная плоскость.
На фиг. 4 показана часть теоретического чертежа корпуса судна (бок) с изображением скуловой линии, начинающейся в крайней носовой точке бульба, а также линии излома батоксов, где КВЛ - конструктивная ватерлиния, ОП - основная плоскость.
На фиг. 5 показано шпангоутное сечение бульба в его носовой части.
На фиг. 6 показано поперечное сечение бульба с установленными на нем скуловыми килями.
Заявляемый корпус 1 судна содержит борта, днище, кормовую оконечность и носовую оконечность. Носовая оконечность снабжена относительно коротким волнопротыкающим образованием в виде бульба 2 (см. фиг. 1 и 2), поперечные сечения которого вытянуты в вертикальном направлении, поскольку длина а части бульба 2, выступающей в носовом направлении за пределы форштевня, составляет не более 1,25 от высоты b этой части (см. фиг. 4).
Боковые поверхности корпуса 1 судна снабжены с двух их сторон острыми скуловыми образованиями, расположенными от крайней носовой точки бульба 2 до 7-9 теоретических шпангоутов, с образованием скуловых линий 4, в точках которых батоксы 3 корпуса 1 судна имеют изломы. Упомянутые изломы выполнены такими, что углы наклона касательных к шпангоутному контуру в точках скуловых линий 4 изменяются скачкообразно. В поперечных сечениях (см. фиг. 5), расположенных в районе 0-1 теоретических шпангоутов, скачкообразное изменение β угла между двумя касательными к шпангоутному контуру составляет не менее 28°. На корпусе 1 судна выше скуловых линий 4 расположены желобы в виде протяженных впадин, на поверхности которых имеются линии 5 излома батоксов 3.
Шпангоуты от крайней носовой точки бульба 2 до 7-9 теоретических шпангоутов выполнены с клинообразными заострениями в их нижней части (см. фиг. 5).
Поперечные сечения корпуса 1 судна от 7-12 теоретических шпангоутов до 13-15 теоретических шпангоутов выполнены со округлениями 8 в районе плоскостей симметрии, причем радиусы скруглений 8 увеличиваются в кормовом направлении (см. фиг. 3).
При наилучшем осуществлении настоящего изобретения на носовой части бульба 1 могут быть установлены не выше скуловых линий 4 стреловидные крылья 6 с удлинением до 5 (см. фиг. 1). Кроме того, вдоль скуловых линий 4 могут быть установлены скуловые кили 7 (см. фиг. 2 и 6).
Таким образом, использование заявляемого корпуса судна позволяет снизить сопротивление воды движению судна на волнении, интенсивность качки, нагрузок, действующих на судовые конструкции в условиях волнения, общую вибрацию судна и материалоемкость конструкций, а также повысить комфортабельность и экономическую эффективность судна.