УСПОКОИТЕЛЬ КАЧКИ СУДНА
SHIP STABILISER

Изобретение относится к области судостроения и касается успокоителей продольной и бортовой качки судов.
Известны пассивные успокоители качки, включающие установленное на скуловом закруглении корпуса судна крыльевое устройство малого удлинения в виде скулового (бокового) киля, представляющего наружные продольные листовые или профильные связи (А.Н. Холодилин, А.Н. Шмырев. Мореходность и стабилизация судов на волнении. Справочник. Л.: Судостроение, 1976, с. 157-169). Эти связи образуют стенку киля, к свободной кромке которой прикрепляются обделки в виде трубчатого, пруткового или полособульбового профилей (по ОСТ5Р. 1194-95) либо в виде гнутой пластины с поперечным сечением в форме равнобокого угольника. Последняя жестко прикреплена к стенке киля. Обычно протяженность в поперечном направлении (высота стенки) успокоителя качки назначается максимально возможной, при которой успокоитель не выходит за габариты судна.
Недостатком данных успокоителей качки является то, что они не препятствуют погружению в воду носовой оконечности судна вследствие килевой качки.
В качестве ближайшего аналога приняты успокоители качки, выполняемые в виде крыльев-стабилизаторов, устанавливаемых на корпусе по бортам (В.В. Ишков. Метод расчета нагрузок, определяющих прочность скоростных судов с крыльями-стабилизаторами качки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.08.01. - Теория корабля и строительная механика. - СПб.: ЦНИИ им. Акад. П.Н. Крылова, 2011, с. 4-6), позволяющие снижать амплитуды килевой, вертикальной и бортовой качки судна, повышая тем самым его мореходные качества.
Существенным недостатком данных успокоителей качки является то, что они препятствуют как погружению в воду носовой оконечности судна, так и ее всплытию, что может в штормовых условиях на встречном волнении привести к захвату носа судна волной и падению метацентрической высоты [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е., Нечаев Ю.И., Прохнич В.П. Управление и принятие решений при контроле эксплуатационной прочности судна на основе современной теории катастроф // Морские интеллектуальные технологии. - №1(19), 2013. - С. 7-14]. Захват носовой оконечности волной означает, что при сильном заливании палубы она работает в подводном положении как крыло, обтекаемое потоком жидкости, в результате чего на плоских поверхностях возникает равнодействующая сил давления, определяющаяся углом атаки и скоростью набегающей жидкости. При этом положение усугубляется дополнительно установленными крыльями-стабилизаторами, увеличивающими площадь обтекаемой поверхности. Это обтекание неустойчиво, в результате чего равнодействующая может в любой момент сместиться в сторону от диаметральной плоскости и вызвать сильный крен или опрокидывание судна либо вызвать разрушение корпуса в случае отсутствия смещения равнодействующей из диаметральной плоскости.
Изобретение решает задачу повышения безопасности мореплавания, исключая захват волной носовой оконечности судна, за счет уменьшения площади плоских поверхностей носовой оконечности, обтекаемых потоком жидкости, вследствие ограничения погружения носовой оконечности в воду.
Для получения необходимого технического результата в успокоителе качки судна, содержащем крылья-стабилизаторы, закрепленные на корпусе судна, предлагается корпус выполнить с выемками на носовой оконечности, каждое крыло-стабилизатор закрепить над выемкой с образованием сообщающегося с внешней средой объема и с возможностью отклонения от корпуса под действием гидродинамической силы, возникающей при погружении носовой оконечности корпуса, кроме того, крыло-стабилизатор предлагается снабдить упругим элементом для прижима к корпусу при всплытии.
В предлагаемом техническом решении при погружении носовой оконечности в воду она заходит через шпигаты в выемку на носовой оконечности, открывая крыло-стабилизатор, на которое затем действует поток жидкости, отводя его в сторону от корпуса, а при всплытии носовой оконечности крыло прижимается потоком жидкости и упругими элементами к корпусу, благодаря чему снижается гидродинамическая сила, действующая на носовую оконечность, и исключается возможность захвата носовой оконечности судна волной.
На прилагаемых чертежах изображено:
на фиг. 1 - поперечный разрез корпуса судна с успокоителем качки в закрытом состоянии;
на фиг. 2 - поперечный разрез корпуса судна с успокоителем качки в открытом состоянии.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - шпигат;
2 - крыло-стабилизатор;
3 - выемка на носовой оконечности;
4 - упругий элемент;
5 - шарнир;
6 - корпус судна.
Конструкция успокоителя качки судна состоит из крыльев-стабилизаторов 2, закрепленных при помощи шарниров 5 на корпусе 6 судна над выемками 3, выполненными на носовой оконечности. Крылья-стабилизаторы 2 снабжены упругими элементами 4 и закреплены с образованием шпигатов 1.
Успокоитель качки судна работает следующим образом. Если при движении судна в условиях сильного встречного волнения происходит погружение в воду носовой оконечности корпуса 6 судна, то вода через шпигаты 1 поступает в выемку 3 на носовой оконечности корпуса 6 судна, закрытую с внешней стороны крылом-стабилизатором 2. При этом в выемке 3 на носовой оконечности создается избыточное давление, действующее на крыло-стабилизатор 2 и отклоняющее его от первоначального положения вследствие поворота в шарнире 5 с преодолением сопротивления упругого элемента 4. При отклонении крыла-стабилизатора 2 от первоначального положения и движении носовой оконечности корпуса 6 судна вниз на крыло-стабилизатор 2 начинает действовать гидродинамическая сила, вызывающая его дальнейшее отклонение до тех пор, пока оно не перейдет в крайнее положение, представленное на фиг. 2. Если носовая оконечность корпуса 6 судна начинает всплывать, то под действием гидродинамической силы, направленной вниз, а также из-за реакций упругих элементов 4, находящихся в растянутом состоянии, крылья-стабилизаторы 2 прижимаются к корпусу 6 судна, в результате чего уменьшаются сопротивление воды всплытию судна и гидродинамическая сила, действующая на носовую оконечность корпуса 6 судна.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет уменьшить качку судна и заливаемость палубы при одновременном снижении гидродинамической силы, действующей на носовую оконечность корпуса судна при ее обтекании, что позволяет избежать захвата судна волной и его гибели, а следовательно, повысить безопасность мореплавания.