СУДНО С УЛУЧШЕННОЙ ФОРМОЙ КОРПУСА
VESSEL WITH IMPROVED HULL FORM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к судам неограниченного морского плавания, в частности к судам неограниченного морского плавания с формой корпуса, предназначенной для смягчения воздействия на судно волн от низких до высоких.
Уровень техники
Устойчивое плавание судов или устойчивое положение судна во время стоянки на якоре обеспечивает комфортные условия для пассажиров, животных или хрупкого груза. В частности, волны, ударяющиеся о корпус судна или вызывающие чрезмерную килевую качку корпуса судна, могут представлять собой проблему при проведении морских операций. Это относится также к вспомогательным судам и судам обеспечения, осуществляющим операции в отношении сооружений в прибрежной морской зоне и подводных сооружений. Одной из конкретных особо ответственных операций в прибрежной морской зоне является ситуация, когда судно несет на себе вертолетную площадку.
Равномерное прямолинейное движение судна рассматривается для авианесущих судов, когда воздушные суда должны быть способны взлетать и садиться в неблагоприятных погодных условиях. Решением для авианесущих судов является объединение цели устойчивого плавания или даже устойчивой стоянки на якоре с желанием иметь на борту возможно больше воздушных судов, что приводит к созданию очень больших судов, имеющих большую высоту палубы над поверхностью моря. Таким образом, суда становятся высокими по сравнению с высотой волн. Кроме того, ввиду того, что авианесущие суда во время взлета и посадки воздушных судов обычно обращены навстречу ветру, это означает, что носовая часть авианесущего судна всегда обращена навстречу набегающим волнам, т.к. направление набегающих волн совпадает с направлением ветра.
Обращение к таким большим судам, имеющим большую высоту палубы относительно поверхности моря, не является решением для прогулочных судов, обычных транспортных судов, вспомогательных судов и судов снабжения, равно как для других типов судов.
Отсюда следует необходимость в улучшенной форме корпуса судна, которая может обеспечивать более устойчивое плавание судов с меньшей килевой качкой, меньшим ударным воздействием волн и пониженной реакцией на ударную нагрузку от волн, бьющихся о судно. И не только во время плавания, но также во время стоянки на якоре или в зафиксированном положении, к примеру, во время операций с подводными сооружениями или в прибрежной морской зоне. Также во время плавания не всегда возможен выбор направления против ветра, так что судно должно быть устойчивым и стабильным по вышеназванным причинам при любых направлениях набегающих волн относительно направления плавания судна.
Раскрытие изобретения
В частности, задачей настоящего изобретения может быть создание более устойчивого и более стабильного судна, причем судно может быть любого требуемого практического размера, посредством использования конструкции кормы, уменьшающей дифферент на корму и ударные нагрузки от набегающих волн.
Еще одной задачей настоящего изобретения является предложение альтернативы известному уровню техники.
Другие задачи изобретения очевидны из описания, формулы изобретения и чертежей.
Вышеупомянутую задачу и несколько других задач призван решить первый аспект изобретения посредством предложения судна водоизмещающего типа, имеющего конструкцию задней части, представляющей собой часть судна, расположенную перед отметкой миделевого сечения судна, если смотреть в направлении основного направления плавания судна, при этом судно в поперечном направлении имеет симметричную относительно диаметральной линии форму корпуса, корма судна продолжается ниже конструктивной ватерлинии, а противоположные боковые стороны кормы образуют острый угол выше и ниже конструктивной ватерлинии в направлении, противоположном направлению плавания судна, уменьшая водоизмещение судна в задней части, причем противоположные боковые стороны кормы соединены друг с другом вдоль линии симметрии, формируя диаметральную линию кормы, при этом днище задней части судна соответствует механическому приводу силовой установки.
По сравнению с известным уровнем техники, в котором, к примеру, как известно, корма поднимается выше конструктивной ватерлинии, чтобы постепенно поднять корпус судна в его задней части над водой для получения, в некоторой степени, плавного перехода от подводной части к надводной. Это означает, что т.н. транец, область корпуса, отделяющая корпус от воды, в большинстве случаев не определен из-за природы волн, через которые проходит судно. Это факт, технически приводящий к эффекту увеличения турбулентности в зоне или объеме позади судна. Таким образом, по причине стоимости и простоты при строительстве судна обычно выбирают плоскую вертикальную корму, перпендикулярную оси симметрии корпуса. Однако обнаружено, что такие известные конструкции существенно увеличивают водоизмещение задней части судна, что приводит к высокой степени ударного воздействия и нагрузок от давления волн, ударяющих в заднюю часть судна, равно как высокой степени килевой качки или ускорений и замедлений из-за большого увеличения водоизмещения задней части судна. Кроме того, риск для судна в условиях очень высоких волн состоит в том, что может происходить перенос судна на попутной волне, что должно быть подавлено. Все это достигается с использованием отличительных признаков пункта 1 формулы изобретения, что выливается в судно с относительно большим удлинением, имеющее гладкую заостренную заднюю часть и при этом имеющее корму, которая большей частью остается в воде даже при высоких волнах, что снижает риск переноса. Таким образом, удлинение и заостренная задняя часть формируют плавный переход во время плавания, что приводит к меньшему сопротивлению воды, т.е. к меньшему дифференту на корму, что, в свою очередь, снижает количество энергии и топлива, необходимых для плавания. Дополнительно форма задней части судна распределяет воздействие приходящих сбоку и сзади волн и вследствие этого позволяет уменьшить ударное воздействие, равно как и нагрузки от ударного воздействия набегающих волн.
Диаметральная линия кормы судна выше конструктивной ватерлинии может быть наклонена вперед в сторону основного направления плавания. Такой вид кормы инверсного типа дополнительно усиливает описанные выше преимущества, но также приводит, в частности, к пониженному ударному воздействию набегающих сзади волн, что имеет место при пониженной скорости судна, когда скорость распространения волн может быть равна или выше скорости судна. Также такая форма судна снижает водоизмещение кормы, что приводит к меньшей килевой качке и сниженной вероятности переноса.
Дополнительно диаметральная линия кормы судна выше конструктивной ватерлинии может иметь выпуклую форму или быть прямолинейной. При этом обеспечивается спад увеличения плавучести. Кроме того, боковые поверхности кормы могут иметь в основном выпуклую конфигурацию. Корма, имеющая диаметральную линию выпуклой формы или прямолинейную диаметральную линию и боковые поверхности, образующие острый угол, обеспечивает меньшую килевую качку, ударное воздействие волн и пониженную реакцию на ударные нагрузки от волн, ударяющих в область кормы судна.
Кроме того, линии шпангоутов кормы могут изгибаться наружу от конструктивной ватерлинии и простираться вверх в форме выпуклости, постепенно сходя обратно к диаметральной линии, чтобы таким образом обеспечить спад увеличения плавучести в направлении вверх кормы в сочетании с формой диаметральной линии кормы.
Форма кормы может изгибаться наружу от конструктивной ватерлинии для формирования по меньшей мере нижней части кормы, имеющей вогнутую форму, и при этом форма кормы простирается вверх в форме выпуклости и постепенно вверх возвращается обратно к диаметральной линии, чтобы обеспечить спад увеличения плавучести в направлении вверх основной части кормы посредством сочетания выпуклой формы диаметральной линии кормы и формы кормы. Эти аспекты, в свою очередь, снижают водоизмещение кормы, что приводит к меньшей килевой качке и уменьшенной вероятности переноса.
Диаметральная линия кормы может подниматься и имеет, в основном, возрастающую кривизну в переднем направлении судна в нижней части кормы, а в верхней части продолжает подниматься с существенно меньшей кривизной. Это будет также иметь дополнительный эффект при средней или низкой высоте волн, когда пониженное водоизмещение, как это описано выше, дает ряд преимуществ, но также будет отражать более высокие волны. Тем не менее, сохраняя общее преимущество данного аспекта.
Выпуклая форма диаметральной линии кормы может иметь один или несколько прямолинейных участков. Это позволяет снизить стоимость производства, т.к. закругленные, двойной кривизны детали корпуса требуют более длительного и более сложного изготовления.
Отражатель брызг может продолжаться от самой верхней части кормы. Он снижает разбрызгивание и распыление т.н. прибрежной воды по корме, что может создавать опасность для людей, работающих на палубе судна.
В верхней части кормы, расположенной выше середины промежутка между конструктивной ватерлинией и верхней кромкой кормы, суда имеют углы развала кормы в диапазоне от 5 градусов до 50 градусов относительно вертикального направления. При этом кривизна диаметральной линии кормы в ее верхней части увеличивается в направлении вверх с 0 градусов до 60 градусов относительно вертикального направления. Этим достигается то, что, когда очень большие силы вызваны волнами и нижняя часть корпуса имеет уменьшенную килевую качку и улучшающее всю работу общее перемещение, что, когда судно глубоко зарывается носом при килевой качке, отмечается увеличение водоизмещения, которое предотвращает слишком глубокое зарывание по соображениям безопасности.
Судно может иметь носовую часть, представляющую собой часть судна после отметки миделевого сечения, если смотреть в сторону основного направления плавания, при этом упомянутое судно имеет поперечно симметричную форму корпуса относительно диаметральной линии и по существу обычную форму ниже своей конструктивной ватерлинии, причем диаметральная линия носа судна в районе конструктивной ватерлинии наклонена в обратную сторону относительно основного направления плавания, и при этом форма носа изогнута наружу от конструктивной ватерлинии для формирования по меньшей мере нижней части носа, имеющей вогнутую форму, и при этом форма носа изогнуто простирается вверх, плавно возвращаясь обратно к диаметральной линии судна для формирования верхней части, имеющей выпуклую форму, чтобы обеспечить спад увеличения плавучести в направлении вверх основной части носа посредством сочетания кривизны диаметральной линии кормы и формы кормы. При этом достигается, что как корма, так и нос могут обеспечивать устойчивое плавание, что способствует комфорту людей, животных и сохранности хрупких грузов, устойчивое плавание предпочтительно, в частности, без ударного воздействия волн на корпус судна или чрезмерной килевой качки судна. Кроме того, предлагаемое в изобретении судно может использоваться в случае проведения вспомогательных операций и операций обеспечения в отношении прибрежных или подводных сооружений, при которых необходимо удерживать судно в неподвижном состоянии для погрузки или разгрузки грузов, или в состоянии соединения с подводным сооружением или установкой, или при осуществлении подводных работ. В таких ситуациях, когда судно неподвижно, направление волн может меняться во время операции, при этом как улучшенная конструкция кормы, так и улучшенная конструкция носа могут совместно улучшать форму судна.
Каждый из соответствующих аспектов настоящего изобретения может сочетаться с любым из других аспектов. Эти и другие аспекты изобретения очевидны и поясняются со ссылкой на описываемые ниже варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи приводится описание предлагаемого в настоящем изобретении судна. Прилагаемые чертежи иллюстрируют примеры вариантов осуществления настоящего изобретения и не должны рассматриваться в качестве ограничения других возможных вариантов осуществления изобретения, попадающих в объем защиты прилагаемой формулы изобретения.
На фиг. 1 показан вид сбоку одного из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 - перспективный вид одного из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 - вид диаметральной линии задней части в одном из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4 - вид сбоку линий шпангоутов задней части в одном из примеров вариантов осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан вид сбоку одного из примеров предлагаемой в настоящем изобретении конструкции судна. Показанное судно является судном водоизмещающего типа, имеющим заднюю часть или корму 11 и носовую часть 10. Задняя часть 11 более подробно описана со ссылкой на фиг. 4. Упомянутая задняя часть или корма имеет симметричную относительно диаметральной линии (CL) форму. Судовой бульб 12 расположен на нижней поверхности кормы, формируя на корпусе точку выхода не показанного на чертеже гребного вала. На фиг. 3 также показано отверстие 13, через которое гребной вал может выходить из корпуса судна в воду ниже днища 17 судна. Как показано на фиг. 4, корма может продолжаться ниже конструктивной ватерлинии (Tdwl), и в работе поверхность днища соответствует силовой установке 18 с механическим приводом ниже задней части находящегося под водой днища 17 судна.
На фиг. 4 диаметральная линия кормы выше конструктивной ватерлинии (Tdwl) имеет выпуклую форму. Как показано на фиг. 1 и 2, диаметральная линия может включать в себя прямолинейные участки. На фиг. 4 дополнительно показано, как линии 21 шпангоутов кормы отклоняются наружу от конструктивной ватерлинии (Tdwl) и как линии 21 шпангоутов уходят вверх, образуя выпуклую форму, и постепенно возвращаются обратно к диаметральной линии (CL), если смотреть в поперечном сечении.
Одним из аспектов настоящего изобретения является уменьшение плавучести кормы по сравнению с более традиционной известной конструкцией кормы. В примере, приведенном на фиг. 2, показано, как боковые поверхности 14, 15 соединяются друг с другом вдоль линии симметрии, формируя диаметральную линию 16 кормы, при этом боковые поверхности 14, 15 образуют острый угол ниже и выше конструктивной ватерлинии Tdwl, тем самым уменьшая объем водоизмещения задней части 11 по сравнению со многими известными конструкциями.
В другом примере варианта осуществления настоящего изобретения диаметральная линия 16 кормы от конструктивной ватерлинии Tdwl наклонена вперед в сторону основного направления плавания. Такая конструкция также способствует снижению объема водоизмещения задней части 11. Дополнительно наклон может обеспечивать изменение плавучести, т.к. наклон обеспечивает постепенное уменьшение объема водоизмещения кормы корпуса в направлении вверх от конструктивной ватерлинии Tdwl.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения форма корпуса кормы выполнена с наклоном наружу от конструктивной ватерлинии Tdwl, тем самым обеспечивая, что по меньшей мере нижняя часть корпуса кормы имеет вогнутую форму, при этом форма корпуса кормы выпукло простирается вверх и постепенно возвращается обратно к диаметральной линии (CL), чтобы обеспечить спад увеличения плавучести в направлении вверх основной части кормы посредством сочетания выпуклой диаметральной линии кормы и формы кормы.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения диаметральная линия 16 кормы 11 поднимается вверх и имеет по существу возрастающую кривизну в переднем направлении судна в нижней части кормы, а в верхней части продолжает подниматься вверх со значительно убывающей кривизной. Примеры соответствующих возможных кривых линий показаны на фиг. 4. Упомянутые примеры углов не носят ограничительного характера. В одном из примеров вариантов выполнения кормы кривизна диаметральной линии в верхней части кормы увеличивается по направлению вверх от приблизительно 0 градусов до приблизительно 60 градусов относительно вертикального направления.
Дополнительно у диаметральной линии 16 могут иметься один или несколько прямолинейных участков 19. Также можно добавить отражатель 20 брызг в самой верхней части кормы.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения в верхней части верхнего участка кормы, расположенного выше середины промежутка между конструктивной ватерлинией (Tdwl) и верхней точкой кормы, суда имеют углы развала бортов кормы в диапазоне 5-50 градусов относительно вертикального направления.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения корпус ниже конструктивной ватерлинии (Tdwl) образует изгиб или перегиб между днищем корпуса и кормой, имеющий меньшую кривизну, чем наименьшая кривизна диаметральной линии кормы.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения судно может иметь носовую часть, включающую в себя часть судна перед отметкой миделевого сечения судна, если смотреть в сторону основного направления плавания судна, при этом судно имеет поперечно симметричную форму корпуса относительно диаметральной линии (CL) носовой части судна и по существу обычную форму ниже конструктивной ватерлинии (Tdwl), при этом диаметральная линия носовой части судна в районе конструктивной ватерлинии (Tdwl) загнута назад в сторону основного направления плавания судна, и форма носовой части корпуса наклонена наружу от конструктивной ватерлинии (Tdwl), чтобы обеспечивать вогнутость по меньшей мере нижнего участка носовой части корпуса, при этом форма носовой части корпуса изогнуто простирается вверх, постепенно возвращаясь обратно к диаметральной линии (CL) судна, тем самым формируя верхнюю часть, которая является выпуклой, чтобы обеспечивать спад увеличения плавучести в переднем направлении основной части носа посредством сочетания кривизны диаметральной линии кормы и формы кормы. Также в рамки объема настоящего изобретения попадает наличие у судна носового бульба ниже конструктивной ватерлинии (Tdwl) и/или перегиба или выступа выше конструктивной ватерлинии Tdwl.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут применяться во всех типах судов водоизмещающего типа. В рамках данного подхода также важно отметить, что термин "водоизмещение" относится к случаям, когда корма погружена в воду. Это же справедливо для конструкций полупланирующих судов, и вследствие этого они попадают в рамки объема настоящего изобретения.
Варианты осуществления настоящего изобретения выгодно использовать в судах, задействованных во вспомогательных операциях и операциях снабжения прибрежных сооружений. Такие операции включают в себя погрузку или разгрузку грузов с судна на прибрежное сооружение и с прибрежного сооружения на судно. Дополнительно варианты осуществления настоящего изобретения используются в стационарных подводных операциях, во время которых судно соединено с подводным сооружением или участвует в ремонте, обслуживании или монтаже подводного сооружения. Варианты осуществления настоящего изобретения, кроме того, полезны на судах, несущих на себе вертолетные площадки.
Еще одним аспектом настоящего изобретения, помимо обеспечения лучших мореходных качеств судов при низких, средних и высоких волнах, является то, что можно строить суда с небольшой высотой палубы над поверхностью моря, смягчая возможные проблемы с высокими волнами, с которыми сталкиваются конструкции судов неограниченного морского плавания.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано на конкретных примерах вариантов его осуществления, оно ни в коем случае не ограничено рассмотренными примерами. Объем настоящего изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. В контексте формулы изобретения термины "содержащий" и "содержит" не исключают другие возможные элементы или этапы. Также использование единственного числа не должно рассматриваться как исключение множественного числа. Использование ссылочных позиций в формуле изобретения в отношении обозначенных на чертежах элементов не должно рассматриваться в качестве ограничения рамок объема настоящего изобретения. Кроме того, отдельные отличительные признаки, упомянутые в различных пунктах формулы изобретения, могут по возможности успешно комбинироваться, и упоминание этих отличительных признаков в различных пунктах формулы изобретения не исключает того, что невозможна или невыгодна комбинация таких признаков.