ДНИЩЕ НАДУВНОЙ МОТОРНОЙ ЛОДКИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к надувным лодкам с подвесными моторами, в том числе, водометными двигателями, в частности к конструкции днища надувных лодок.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно выполнение в кормовой части днища надувных лодок осесимметричных продольных пазов, используемых для направления потока воды под определенным углом вверх и его подачу в необходимом количестве на винт мотора и водометной насадки.
В частности, из патентов на ПМ RU 145840 (B63B 7/00, публ. 27.09.2014) и RU 190260 (B63B 7/082, публ. 25.06.2019) известно надувное днище, в котором со стороны плоскости, сопрягаемой с водой, выполнен начинающийся от кормового торца осесимметричный продольный паз клинообразной в вертикальном сечении формы с равномерным уменьшением его глубины к носовой части лодки. Также из патента на ПМ RU 177429 (B63B 7/08, публ. 21.02.2018) известно надувное днище, содержащее со стороны поверхности, сопрягаемой с водой осесимметричный продольный паз, прилегающий к кормовому торцу, полость которого ограничена сводом, образованным наклонными боковыми стенками, сопряженными с верхней поверхностью паза. Паз имеет фигурную форму, верхняя поверхность которого со стороны кормового торца содержит прямой в продольном, вертикальном сечении участок, образующий плоскую поверхность, параллельную верхней поверхности днища, плавно переходящий в наклонный в продольном, вертикальном сечении участок с уменьшением глубины паза к носовой части лодки.
Однако, поток, поступающий в полость известных пазов со стороны носа лодки, представляет собой водяную массу, смешанную с воздухом. Плотность такого потока не позволит создать достаточный упор воды на винте мотора или водометной насадки.
Применение наклонных боковых стенок паза, а также килеватость днища, обеспечивают выход воздуха из паза, стремящийся по направлению к бортам лодки, что особенно хорошо проявляется на скорости.
Однако, при движении лодки, набегающий поток, соприкасаясь с носовой частью, наполняется воздухом в результате смешивания воздушного и водного потоков. Этот эффект особенно заметен при прохождении бурлящих, вспененных участков, при подъеме корпуса лодки на волнах и т.п. Далее вектор потока задает форма днища. При этом наличие явной килеватости позволяет более выраженно избавляться от воздуха, а в плоскодонном варианте воздух практически полностью сохраняется до момента выхода потока на кормовом торце. Однако при любом варианте формы днища пузырьки воздуха попадают в паз и при движении лодки постоянно смешиваются и создают кавитацию на винте мотора или водометного движителя, что существенно снижает его КПД и эффективность прохождения мелководных участков, где и так существенно уменьшается объем воды, необходимый для подачи на винт.
Кроме того, прохождение мелководья, связано с постоянной сменой курса и траектории движения в результате изменения рельефа и глубины дна. При активном маневрировании в потоке воды будет создаваться постоянный круговорот воздушного и водного потоков, что приведет к постоянной кавитации.
Кроме того, при контакте с бурлящей, насыщенной воздушными пузырьками поверхностью воды, во время прохождения порогов, бурунов, волнообразных участков водоемов, происходит усиление эффекта смешивания потоков. Происходит постоянное завоздушивание водного потока, сопряженного с нижней поверхностью днища с нарастающей пропорцией к скорости лодки. То есть в любом режиме глиссирования ввиду наличия встречного потока воздуха создается эффект поверхностной аэрации, имеющий место по всей поверхности днища.
Таким образом, при движении лодки происходит постоянное смещение вектора потока воды, при этом пузырьки воздуха, стремящиеся по инерции к боковым стенкам, выходят за пределы паза, что высвобождает поток от лишнего воздуха. Однако набегающий поток с противоположной стороны наполняет паз воздухом. В этом случае необходимо создать условие, блокирующее смещение более разряженного потока в сторону основного.
Таким образом, существует техническая проблема, заключающаяся в необходимости обеспечения отсечения верхнего слоя воды, наполненного воздушными пузырьками.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в повышении плотности потока воды, направляемого непосредственно на винт мотора или водометного движителя надувной моторной лодки.
Данный технический результат достигается благодаря предложенному днищу надувной моторной лодки, имеющему на нижней стороне осесимметричный продольный паз, выполненный в кормовой части днища, при этом на днище выполнены продольные выступы, расположенные в пределах осесимметричного продольного паза симметрично относительно его центральной оси и образующие c боковыми стенками осесимметричного продольного паза продольные каналы.
Благодаря предложенной конструкции днища обеспечивается разделение поверхности продольного осесимметричного паза на центральную и боковые области, в которых потоки воды будут иметь разную плотность. При этом в центральной области формируется более плотный поток, а в боковых областях происходит блокирование более разряженной водной массы, наполненной пузырьками.
В вертикальной продольной плоскости лодки осесимметричный продольный паз может иметь прямолинейный участок, начинающийся от кормового конца и переходящий в клиновидный участок, выполненный с равномерным уменьшением его глубины к носовой части лодки.
Продольные выступы могут быть расположены на прямолинейном участке или на клиновидном участке. Кроме того, продольные выступы могут быть расположены на прямолинейном участке и клиновидном участке.
При этом каждый продольный выступ может иметь в поперечном сечении форму, выбранную из треугольной формы, трапециевидной формы или каплевидной формы. Каждый продольный выступ может иметь переменное поперечное сечение по своей длине.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее полезная модель описывается более подробно со ссылкой на фигуры чертежей, на которых:
фиг. 1 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 2 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища еще в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 3 схематически изображает вид снизу надувной моторной лодки в варианте осуществления полезной модели, показанном на фиг. 2;
фиг. 4 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища еще в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 5 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища еще в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 6 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища еще в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 7 схематически изображает вид в перспективе надувной моторной лодки со стороны днища еще в одном варианте осуществления полезной модели;
фиг. 8-11 схематически изображают частичный вид сбоку надувной моторной лодки в различных вариантах выполнения формы поперечного сечения продольных выступов.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
На фиг. 1 представлен вариант осуществления полезной модели, согласно которому надувная моторная лодка содержит корпус 1, образованный незамкнутым контуром надувных бортов и носовой части, имеющий U-образную форму в плане. К корпусу присоединено надувное днище 2, имеющее на нижней стороне осесимметричный продольный паз 3, проходящий от кормового конца, и продольные выступы 4 расположенные в пределах паза 3 симметрично относительно его центральной оси. Продольные выступы 4 образуют продольные каналы 5 с боковыми стенками 6 осесимметричного продольного паза 3. При этом между указанными выступами 4 образуется центральный участок 7 паза 3.
Продольные выступы 4 представляют собой реданы, использование которых позволяет сформировать внутри паза 3 продольные каналы 5, предназначенные для улавливания пузырьков воздуха и вывода их за пределы паза 3, также иногда называемые водо-вводными каналами.
В варианте выполнения днища, показанном на фиг. 1, продольные выступы имеют в поперечном сечении треугольную форму и переменную высоту, уменьшающуюся к носовой части лодки. При этом основание каждого из продольных выступов 4 на одном своем конце непосредственно прилегает к боковой стенке 6 паза 3.
На фиг. 2 и 3 показан вариант выполнения днища, аналогичный показанному на фиг. 1. Отличие заключается в том, что продольные выступы 4 смещены от боковых стенок 6 паза 3 в направлении его продольной оси.
При этом ширина каналов 5 не должна превышать 40-50 % ширины паза 3 или ширина центрального участка 7 паза 3 составляет не менее 50% ширины паза 3. Выбор параметров в указанных пределах позволяет использовать предложенную конструкцию днища как с водометными движителями, так и с лодочными моторами на винтовой тяге. При максимальном значении соотношения, ширины центрального участка 7 паза 3 будет достаточно для винта, тогда как водозаборник водометного движителя потребует более широкого центрального участка паза 3.
Как показано на фиг. 1-7, продольный осесимметричный паз 3 может иметь в вертикальной продольной плоскости лодки прямолинейный участок 8, начинающийся от кормового конца и переходящий в клиновидный участок 9, выполненный с равномерным уменьшением его глубины к носовой части лодки.
В варианте осуществления полезной модели, показанном на фиг. 4, продольные выступы 4 расположены в пределах прямолинейного участка 8. Такое размещение выступов позволит повысить плотность потока воды непосредственно на кормовом конце паза 3 и обеспечить смещение выводимого потока за кормовой конец паза 3. В этом варианте блокировка завоздушенного потока происходит в максимально заглубленном участке паза, что уже достаточно для получения необходимого эффекта, т.к. именно с большей глубины тоннеля сложнее выводить лишний воздух из набегающего потока.
В варианте осуществления полезной модели, показанном на фиг. 1-3 и 5 продольные выступы 4 расположены как на прямолинейном участке 8, так и на части длины клиновидного участка 9. При этом в варианте, показанном на фиг. 1-3, выступы 4 перекрывают клиновидный участок 9 по всей длине. Такое выполнение выступов 4 позволяет задать направление выхода завоздушенного потока на протяжении всей длины паза 3, максимально исключая попадание пузырьков воздуха в основной, рабочий поток.
В вариантах, показанных на фиг. 6 и 7, продольные выступы 4 расположены только на части длины клиновидного участка 9. В первом случае продольные выступы 4 проходят от границы сопряжения прямолинейного и клиновидного участков, во втором случае указанные выступы 4 сопрягаются с передним краем клиновидного участка 9 или, соответственно, паза 3. Такое выполнение выступов 4 позволяет задать направление выхода завоздушенного потока за пределы клиновидного участка 9 продольного паза в его крайних точках, максимально исключая попадание пузырьков воздуха в основной, рабочий поток на центральном участке 7. Этот эффект особенно будет заметен на скорости, где сформированные выступами 4 каналы будут одновременно блокировать движение верхнего завоздушенного потока и направлять его в сторону кормового торца, используя естественное ускорение потока.
Помимо длины продольных выступов 4 и их размещения в пазу 3 могут варьироваться их ширина, высота и форма. Выбор соответствующих параметров позволяет влиять на направление и изменение вектора вывода завоздущенного потока. Например, выполнение продольного выступа 4 в форме клина (см., например, фиг. 1-3), имеющего переменную ширину - более широкую на кормовом конце и более узкую на противоположном конце - позволит обеспечить смещение выводимого потока не только за кормовой конец паза 3, но и за пределы боковых стенок продольного паза 3, что обеспечивает эффективное развоздушивание основного потока на центральном участке 7 паза 3.
Также продольные выступы могут иметь разную высоту и, следовательно, формировать каналы разной глубины (см. фиг. 8 и 9).
В случае килеватого днища, воздух будет стремиться выйти за пределы паза 3 по направлению к бортам, поэтому могут быть использованы продольные выступы 4 меньшей высоты, а в случае с плоскодонным вариантом днища, лучше использовать более высокие продольные выступы 4, поскольку набегающий поток не будет дополнительно выводиться за пределы паза 3 и появляется большая вероятность попадания в паз 3 более завоздушенной водной массы. При этом высота выступов 4 предпочтительно не должна превышать глубину паза 3. В случае если высота выступов 4 превышает глубину паза 3 может снизиться скорость движения лодки, но при этом улучшиться ее курсовая устойчивость.
В случае формирования каналов переменной глубины существует прямая зависимость между необходимой высотой продольного выступа 4 и площадью его смачиваемости. В частности, чем больше высота выступа 4, тем обеспечивается лучшая блокировка пузырьков воздуха верхнего завоздушенного слоя набегающего потока, но при этом больше площадь смачиваемости и выше сила сопротивления. Ввиду такой зависимости предпочтительно выполнять продольные выступы 4 более высокими на корме и более низкими в направлении носовой части.
Кроме того, продольный выступ 4 может иметь меняющуюся по длине форму поперечного сечения. Например, в носовой части продольный выступ 4 может иметь в поперечном сечении форму треугольника (фиг. 8-9), а на кормовом торце или в среднем сегменте форму трапеции (см. фиг. 10) или каплевидную форму (см. фиг. 11) и т.д.
Основной результат от использования продольных выступов 4 внутри продольного паза 3 заключается в развоздушивании рабочего потока при курсовом смещении лодки, то есть при активном маневрировании, путем блокировки верхних воздушных пузырьков и их вывода по внутренним каналам, а также дополнительно задание направления или вектора выхода этих пузырьков после их блокировки.
Продольные выступы 4 могут быть выполнены из эластичных материалов, что позволяет сворачивать лодку для обеспечения удобства ее хранения и транспортировки. Однако продольные выступы 4 могут быть выполнены из жестких материалов.
Продольные выступы 4 могут быть выполнены в виде отдельных элементов и установлены на днище посредством вклейки, вулканизации, горячей сварки, а также других известных способов.
Кроме того, продольные выступы 4 могут быть встроены в некоторые элементы паза 3. Например в случае использования для образования прямолинейного участка паза 3 пластины, она может иметь геометрию с интегрированными продольными выступами. Также возможен вариант выполнения продольных выступов 4 путем введения в конструкцию надувного днища 2 дополнительных внутренних перегородок, формирующих продольные выступы требуемой формы.
В данном случае выбор варианта выполнения в том числе зависит от технологических возможностей и оптимизации производственного процесса.
В настоящем описании полезной модели представлены предпочтительные варианты реализации настоящей полезной модели. Однако заявляемая полезная модель не ограничивается приведенными вариантами реализации, наилучшим образом поясняющими принципы и практическое применение полезной модели. Другие модификации и изменения могут быть выполнены специалистами в данной области техники, не отступая от сущности и объема полезной модели, который определен приложенной формулой полезной модели.