ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СУДНА ТУННЕЛЬНОГО ТИПА
SHIP TUNNEL-TYPE PROPULSION SYSTEM

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования движительного комплекса судна туннельного типа.
Известно судно туннельного типа (патент RU №2302971, кл. B63B1/00, B63B 1/40, 2007), которое имеет надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным по крайней мере с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом, простирающимся вдоль всего корпуса судна. Профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы. Криволинейные борта находятся ниже конструктивной ватерлинии и сходятся к носу. Продольный канал находится ниже конструктивной ватерлинии и выполнен с образующими, параллельными диаметральной плоскости. Днищевые поверхности между стенками бортов и канала выполнены в виде двух полуконусов с вершинами в носовой и основаниями в кормовой оконечностях корпуса. Движительный комплекс этого судна туннельного типа включает водометные движители, которые встроены в полуконические образования кормовой оконечности подводного корпуса.
Судно туннельного типа по патенту RU №2302971 принято за прототип.
Как следует из описания, к устройству-прототипу за счет предлагаемой геометрии формы подводного корпуса удается достичь существенного уменьшения волнового сопротивления при движении судна с относительно большими скоростями хода. А установка в кормовой оконечности подводного корпуса водометных движителей с неподвижными насадками позволит при работе движителей уменьшить толщину пограничного слоя в кормовой зоне продольного канала, а следовательно, уменьшить вероятность возникновения подпорной области в этой зоне канала, что уменьшит сопротивление воды движению судна.
Также известно техническое решение (патент RU №2495781, кл. B63B 1/08, B63H 11/00, 2013), когда дополнительно к водометным движителям, которые встроены в полуконические образования кормовой оконечности подводного корпуса, установлен водометный движитель в верхней части продольного канала в кормовой оконечности для дополнительной утилизации пограничного слоя.
Целью предлагаемого изобретения является повышение пропульсивных, ходовых качеств, маневренных характеристик судна туннельного типа посредством установки по крайней мере двух вертикальных пластинчатых роторных движителей, в поперечных, цилиндрических нишах, расположенных в боковых стенках продольного канала.
Цель достигается тем, что движительный комплекс судна туннельного типа, который имеет надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным по крайней мере с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом, простирающимся вдоль всего корпуса судна, профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы, криволинейные борта находятся ниже конструктивной ватерлинии и сходятся к носу, продольный канал находится ниже конструктивной ватерлинии и выполнен с образующими, параллельными диаметральной плоскости, а днищевые поверхности между стенками бортов и канала выполнены в виде двух полуконусов с вершинами в носовой и основаниями в кормовой оконечностях корпуса, включает водометные движители, которые встроены в полуконические образования кормовой оконечности подводного корпуса и, согласно предлагаемому техническому решению, дополнительно по крайней мере два вертикальных пластинчатых роторных движителя, которые установлены в поперечных, цилиндрических нишах, расположенных в боковых стенках продольного канала. Каждый вертикальный пластинчатый роторный движитель представляет собой пластину, профиль которой образован двумя симметричными сегментами, или пластину, которая имеет прямоугольный в сечении профиль. Упомянутая пластина выполнена с возможностью вращения вокруг собственной оси в любом направлении, вертикальные кромки пластины образуют поверхность, равноудаленную от поверхности стенки своей цилиндрической ниши на минимальный технологический зазор, при этом пластина может быть застопорена в любом положении относительно оси вращения. Каждый вертикальный пластинчатый роторный движитель имеет отдельное управление с возможностью регулирования скорости вращения пластины.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - вид сверху на судно туннельного типа;
фиг. 2 - вид с кормы на судно туннельного типа;
фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Пластины перекрывают свои цилиндрические ниши;
фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 2. Стрелками указано направление вращения пластин при движении судна туннельного типа;
фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 2. Пластины переложены в плоскость, перпендикулярную направлению движения судна туннельного типа;
фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 2. Пластины работают как закрылки. Стрелками указано направление действия сил, приводящих к изменению траектории судна туннельного типа при движении на переднем ходу.
Корпус судна содержит надводный корпус 1 выше конструктивной ватерлинии 2 и подводный корпус 3 ниже конструктивной ватерлинии 2. Надводный корпус 1 может быть любой формы в зависимости от назначения судна. Подводный корпус 3 имеет криволинейные борта 4, сходящиеся к носу, и днище 5 с продольным каналом 6. Продольный канал 6 расположен ниже конструктивной ватерлинии 2 и выполнен с верхним аркообразным сводом 7 и боковыми стенками 8, образующие которых параллельны диаметральной плоскости 9 судна. В боковых стенках 8 продольного канала 6 выполнены по крайней мере две цилиндрические ниши 10, в которых установлены вертикальные пластинчатые роторные движители 11. Каждый движитель 11 представляет собой пластину 12, которая выполнена с возможностью вращения вокруг собственной оси 13, при этом пластина 12 может быть застопорена в любом положении относительно собственной оси 13. Ось вращения 13 каждой пластины 12 находится в плоскости боковой стенки 8 продольного канала 6 и проходит через точки, равноудаленные от боковой поверхности своей цилиндрической ниши 10. Работа вертикальных пластинчатых роторных движителей 11 обеспечивается с помощью приводных двигателей 15, тип которых может быть различным, например, электрический, гидравлический, пневматический и т.д. В кормовой оконечности подводного корпуса 3 установлены водометные движители 14.
Эксплуатация судна осуществляется следующим образом.
При движении судна на всей его поверхности ниже конструктивной ватерлинии 2 образуется пограничный слой. Причем в продольном канале 6 при увеличении скорости движения возникает интерференция пограничных слоев между стенками 8 продольного канала 6. Судно при движении увлекает с собой дополнительные массы воды в пограничном слое, на перемещение которой расходуется дополнительная энергия.
При вращении вертикальных пластинчатых роторных движителей 11, установленных в поперечных, цилиндрических нишах 10, расположенных в боковых стенках 8 продольного канала 6, скорость движения потока воды в продольном канале 6 увеличивается, что позволит существенно уменьшить величину пограничного слоя на стенках продольного канала 6 и, следовательно, снизить величину подторможенного потока воды в продольном канале 6. В этом случае сопротивление воды движению судна уменьшится, что повысит пропульсивные и ходовые качества судна туннельного типа. Также увеличение скорости движения потока воды в продольном канале 6 позволит уменьшить влияние попутного потока, создаваемого движущимся судном, на работу водометных движителей 14, установленных в кормовой оконечности корпуса 3.
С помощью вертикальных пластинчатых роторных движителей 11 обеспечивается увеличение полезной тяги при движении судна туннельного типа как на переднем ходу, так и при движении задним ходом. Здесь следует отметить, что на заднем ходу эффективность водометных движителей 14, которые встроены в полуконические образования кормовой оконечности подводного корпуса 3 низкая. Вертикальные пластинчатые роторные движители 11 создают и поддерживают достаточную движущую силу для обеспечения движения судна на малых скоростях хода, что позволяет использовать их в качестве резервных, при повреждении или выходе из строя водометных движителей 14, установленных в кормовой оконечности корпуса 3. Все это в целом повысит эффективность и улучшит характеристики судна туннельного типа
Если использование роторных движителей 11 не целесообразно при определенных условиях движения судна, например на высоких скоростях хода, то пластины 12 перекладываются и фиксируются так, что перекрывают свои цилиндрические ниши 10, расположенные в боковых стенках 8 продольного канала 6 и образуют поверхность с минимальным сопротивлением воды движению судна туннельного типа.
Маневрирование и управление судном туннельного типа при помощи вертикальных пластинчатых роторных движителей 11 реализовывается следующим образом.
При выполнении торможения судна пластины 12 перекладываются и фиксируются в плоскости, перпендикулярной направлению движения, что позволит значительно уменьшить время торможения судна. При выполнении швартовок или маневрирования в ограниченных акваториях, например при заходе в порт или выходе из него, а также при изменении траектории судна во время движения, вертикальные пластинчатые роторные движители 11 правого и левого борта могут работать враздрай, т.е. пластины 12 правого борта вращаются относительно собственной оси 13 в одну сторону, а левого - в другую или, наоборот, в зависимости от необходимого направления. Создается разворачивающий момент, приводящий к вращению судна относительно вертикальной оси. Также для изменения траектории судна во время движения пластины 12 могут быть застопорены в плоскости, расположенной под необходимым углом к направлению движения, работая как закрылки.
В результате предложенный движительный комплекс судна туннельного типа за счет установки по крайней мере двух вертикальных пластинчатых роторных движителя 11, которые установлены в поперечных, цилиндрических нишах 10, расположенных в боковых стенках 8 продольного канала 6, позволит повысить пропульсивные, ходовые качества и маневренные характеристики судна туннельного типа.