Планарный корпус корабля, предназначенный для размещения функциональных комплексов авианесущего или транспортно-десантного корабля
PLANAR HULL OF THE SHIP, DESIGNED TO ACCOMMODATE THE FUNCTIONAL COMPLEXES OF AN AIRCRAFT CARRIER OR AMPHIBIOUS TRANSPORT SHIP

Изобретение относится к области судостроения, в частности к изготовлению сложных корпусных конструкций кораблей и судов, и может использоваться для строительства крупных надводных инженерных объектов, таких как авианесущие и транспортно-десантные платформы (корабли).
Наиболее близкими функциональными аналогами являются крупные водоизмещающие транспортные корабли с классической геометрией судовой поверхности - авианосцы и универсальные десантные корабли блока НАТО, такие как атомные авианосцы типа «Нимиц», «Джеральд Форд» (Полмар Норман, «Авианосцы», том 2, Москва, ООО «Издательство АСТ», 2001 г.), универсальные десантные корабли (УДК) типа «Тарава» (Архипов А.В., Рыбников Н.И., «Десантные корабли, катера и другие высадочные средства морских десантов», Санкт-Петербург, Моринтех, 2002 г.).
Известен и широко применяется классический «водоизмещающий» подход к проектированию корпуса крупных боевых надводных кораблей, таких как авианесущие и транспортно-десантные корабли, который представляет собой типовое проектное решение по формированию обводов наружного корпуса корабля и геометрии гладкой судовой поверхности судов в сравнительно большим коэффициентов общей полноты корпуса 5 (дельта) (0,7-0,85) (ист. Барабанов Н.В., «Конструкция корпуса морских судов», 2-е издание, переработанное и дополненное- Ленинград, Судостроение, 1996 г.):
D - водоизмещение корабля;
L - длина корабля при осадке по конструктивную ватерлинию;
В - ширина корабля при осадке по конструктивную ватерлинию;
Т - осадка корабля (заглубление корпуса, расстояние от воды до киля корабля).
Недостатком аналога при подходе к проектированию геометрии корпуса и технологии сборки корпусных конструкций являются:
1) Сложность изготовления, сборки и монтажа корпусных судовых конструкций;
2) Сложные и дорогостоящие работы по гибке и стыковке корпусных конструкций;
3) Сложности при проектировании геометрии наружной обшивки корпуса (высокая трудоемкость доведения поверхности геометрии корпуса корабля до гладкости, необходимой для передачи на станки с программным управлением);
4) Сложности при эксплуатации корпуса в районе большой кривизны корпусной поверхности (трещины, течи и т.п.).
5) Сложность формирования системы прочностных внутренних корпусных связей и подкреплений в районах геометрии большой кривизны (носовая оконечность, бульб, мортиры и выкружки, кормовые скеги и др.).
6) Большие потери мощности энергетической установки используемой для хода корабля по причине большого коэффициента общей полноты и обтекаемости поверхности корпуса обусловленной его геометрией.
Наиболее близким прототипом к изобретению, является патент на полезную модель корпуса скоростных маломерных катеров и судов с динамическими и глиссирующими принципами поддержания - «Корпус скоростного мореходного судна», Патент №1772, В63В 1/38 (Украина (UA)), 2003 год, автор Туголуков В.А. - фиг. 15-21 (скоростной мореходный катер в корпусе "корпус-копье" для силовых структур и военно-морских сил прибрежных государств).
Недостатком технического решения прототипа является малое число заглубленных поверхностей корпусов и небольшая осадка таких судов, что характерно для возможности выхода на глиссирующие режимы для малых судов и катеров.
Применение аналогичных подходов к проектированию корпусов крупных и сверхкрупных кораблей и судов позволяет сохранить тренд от геометрии скоростных судов со значительным ростом остойчивости судна и как следствие значительным снижением качки корабля, что позволит многократно улучшить эксплуатационные свойства таких кораблей как авианосцы (АВ), универсальные десантные корабли (УДК) и большие десантные корабли (БДК).
Цель изобретения
Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно: повышение общего количества плоскостей корпуса за счет повышения типовых видов (групп) корпусных плоскостей с трех до шести, а также применение к геометрии корпуса общего масштабного коэффициента (от 100 до 200 единиц, то есть в от 100 до 200 раз больше), который позволяет увеличить главные размерения корабля для реализации на базе предлагаемого корпуса геометрии корпуса классов крупных надводных кораблей таких как: авианосец, универсальный десантный корабль и большой десантный корабль.
В том числе целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности (снижение сроков, трудоемкости и затрат) при создании и постройке крупных инженерных морских надводных объектов при строительстве головных и серийных заказов ВМФ, а также повышение эксплуатационных качеств кораблей построенных на базе предлагаемого типа корпуса («тройной корпус»), таких как скоростные, маневренные и мореходные качества.
Указанная цель достигается тем, что в отличие от прототипа корпус корабля имеет шесть типовых видов корпусных плоскостей в отличии от трех у прототипа, а масштабный коэффициент корпусных конструкций по главным размерениям (длине, ширине, высоте борта и осадке) больше от 100 до 200 единиц в зависимости от типа и габаритов размещаемого на базе корпуса функционального комплекса, то есть типа корабля.
Изобретение поясняется чертежами (20 фигур (1-13, 15-21)) и схемой (1 фигура (14)): фиг. 1 - фиг. 21:
1) Фиг. 1 - габаритный вид сбоку с ориентировочными размерами;
2) Фиг. 2 - габаритный вид сверху с ориентировочными размерами;
3) Фиг. 3 - габаритный вид с носа с ориентировочными размерами и схемой водозабора;
3.1 - отверстия для забора воды;
4) Фиг. 4 - габаритный вид с кормы и схема размещения водометных движителей с ориентировочными размерами;
4.1 - водометные движители;
5) Фиг. 5 - изометрический вид на корпус; 5.1- палубный настил;
5.2. - тримаранный корпус;
6) Фиг. 6 - схема размещения антенн и островной надстройки (вид сбоку);
6.1 - передающие антенны;
6.2 - островная надстройка (ходовая рубка);
7) Фиг. 7 - схема размещения антенн, островной надстройки, взлетных и посадочных участков, аэрофинишеров и парковой зоны летательных аппаратов (вид сверху);
7.1 - принимающие антенны;
8) Фиг. 8 - схема размещения оборудования и летательных аппаратов на полетной палубе (вид сверху);
8.1 - передающая антенна;
8.2 - зенитно-артиллерийский комплекс;
8.3 - ударное ракетное оружие;
8.4 - приемные антенны;
8.5 - взлетно-посадочная полоса с катапультой;
8.6 - подъемники (лифты) летательных аппаратов;
8.7 - вертолеты типа Ка-27М;
8.8 - вертолетный ангар;
8.9 - островная надстройка (ходовая рубка);
8.10 - самолеты типа Як-44ЭМ;
8.11 - самолеты типа Су-33;
8.12 - самолетный ангар;
8.13 - оптическая система посадки типа «Луна-3Э»;
8.14 - аэрофинишер (посадочный тормозной трос);
8.15 - контейнеры с ракетами типа «Калибр-НК».
9) Фиг. 9 - схема размещения оборудования и летательных аппаратов (продольный разрез);
10) Фиг. 10 - схема размещения оборудования и водометных движителей (вид с носа);
10.1 - емкости (цистерны) топлива;
11) Фиг. 11 - схема размещения оборудования и водометных движителей (вид с кормы);
11.1- транспортные десантные катера в доковой камере;
11.2 - газотурбинные двигатели.
12) Фиг. 12 - трехмерный изометрический вид на наружную геометрию корпуса:
Содержащий набор типовых планарных плоскостей по функциональному признаку:
12.1 - Полетная палуба (ПП);
12.2 - Плоский комовой транец;
12.3 - Боковые поверхности образующей корпуса;
12.4 - Угловые поверхности образующей корпуса (пунктирные линии)
12.5 - Дополнительные стыковочные поверхности между ПП и образующим корпусом;
12.6 - Нижние корпусные поверхности плоского киля.
13) Фиг. 13 - шпангоутная сетка (замкнутые кривые поперечных сечений теоретического корпуса);
14) Фиг. 14 - расчетная схема целевой функции эффективности;
15) Фиг. 15 - корпус судна прототипа (вид сбоку);
16) Фиг. 16 - корпус судна прототипа (вид сверху);
17) Фиг. 17 - корпус судна прототипа (вид с носа);
18) Фиг. 18 - корпус судна прототипа (вид с кормы);
19) Фиг. 19 - трехмерная модель корпуса судна прототипа состоящая их групп типовых корпусных элементов:
19.1 - Верхняя палуба (ВП);
19.2 - Плоский кормовой транец;
19.3 - Боковые поверхности образующие корпус.
20) Фиг. 20 - продольный разрез судна прототипа с размещением оборудования;
20.1 - Машинное отделение с двигателями;
20.2 - Наружный корпус катера прототипа;
20.3 - Помещение пассажиров (десанта);
20.4 - Ходовая рубка, штатное место судоводителя.
1) Фиг. 21 - судно прототип вид на палубу с размещением оборудования;
21.1- Машинное отделение с двигателями;
21.2 - Навигационный и светосигнальный комплекс;
21.3 - Ходовая рубка, штатное место судоводителя;
21.4- Помещение пассажиров (десанта).
Корпус состоит из 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6 состыкованный с 12.1, с размещенным на нем оборудованием и техникой 3.1, 4.1, 6.1, 6.2, 7.1, 8.1-8.15, 10.1, 11.1, 11.2 в совокупности представляющий из себя на боковых, сверху, спереди, сзади видах 1, 2, 3, 4, 9, представленный в изометрической проекции на 5, 12.
Корпус отличается по элементам 12.1-12.6 от корпуса прототипа по элементам 19.1-19.3, и составом оборудования фиг.8 (8.1-8.14) от состава оборудования прототипа фиг.20, 21 (20.1-20.4, 21.1-21.4).
Необходимый функционал геометрии корпуса корабля достигается за счет представленной совокупности планарных плоскостей и способа их стыковки в пространстве по принципу близкому к тримаранному, за счет сварки стальных листов, из которых состоят планарные элементы корпуса.
Реализация функционального комплекса (насыщение специальным оборудованием и техникой) на базе предлагаемого корпуса
Функциональный комплекс, размещенный на базе корпуса, может быть реализован в трех типовых вариантах (так же как и в некоторой комбинации отдельных функциональных решений этих вариантов между собой - то есть гибридных, промежуточных типов кораблей, таких как десантный авианосец или противолодочный вертолетоносец без техники десанта и др.):
A) Авианесущий корабль с групповым базирование летательных аппаратов вертикальной и горизонтальной схемы;
Б) Универсальный десантный корабль с групповым базирование летательный аппаратов вертикальной схемы, техникой десанта и плавающими транспортными средствами перевозки десантной техники (десантные катера, суда на воздушной подушке);
B) Большой десантный корабль с групповым или одиночным базирование летательных аппаратов вертикальной схемы и техникой десанта.
1) На верхней поверхности корпуса (в варианте «А» (авианосном варианте)) располагается полетная палуба (ПП) с двумя взлетно-посадочными полосами (ВППл), расположенными параллельно диаметральной плоскости корпуса, и разнесенными к бортам корпуса от центральной полосы ПП, на которой размещаются технические позиции подготовки корабельных летательных аппаратов корабельных (ЛАК), "остров" (надстройка корабля), три ангарные подъемники и две передающие антенны загоризонтной радиолокационной станции (ЗГ РЛС) с кормы и с носа.
Каждая ВППл оборудована взлетным устройством (катапультой), оптической системой посадки и посадочным устройством (аэрофинишером).
2) В транспортно-десантном варианте (варианты «Б» и «В») на верхней палубе корпуса располагаются надстройка и вертолетные площадки, лифты для подъема боезапаса и вертолетов на верхнюю палубу из ангара, также в случае перевозки техники без применения вертолетов на верхней палубе размещаются специальные крепления для перевозки контейнеров или техники десанта.
Внутри корпуса располагается силовая энергетическая установка, которая состоит из необходимого количества (в зависимости от главных размерений корабля) газотурбинных двигателей, работающих на водометные движители - фиг.9, 10, 11 - не зависит от типа функционального комплекса и применима для типов «А», «Б» и «В».
Обоснвоание реализуемости функционального комплекса на базе геметрии предлагаемого корпуса корабля
Задача оптимизации (достижения наивысшей эффективности) функционального комплекса сводится к конструктивному решению системных проблем функционирования и развития корабельных авиационных систем, то есть к структурно-функциональному синтезу.
В качестве системных инструментов оптимизации функционирования по первому приоритету целевой функции - результативности операции - выявляются скорость, маневренность и мореходность корабля.
Мореходность определяется главными размерениями корабля (длина L, ширина В, высота борта Н и осадка Т), их соотношениями между собой и формой корпуса корабля.
Мореходность корабля должна обеспечивать высокую вероятность выполнения взлетно-посадочных операций (ВПО) ЛАК при различной степени волнения моря, в различных районах Мирового океана, при ограничениях на допустимые по условиям выполнения взлета и посадки ЛАК, также при ограничениях на использование вооружения и эксплуатацию технических средств при волнении моря до 7 баллов.
Конструктивное решение системных проблем функционирования и развития корабельных авиационных систем, предъявляя к ним высокие технико-критериальные требования, отразилось на концептуальном облике корабля группового базирования авиации, строительная стоимость корпуса и потребная мощность силовой энергетической установки которого снижена в 1,5-2 раза по сравнению с авианосцами типа "Джеральд Форд" и "Нимиц" сравнимых габаритных размеров (Бешанов В.В. «Энциклопедия авианосцев», Минск, Харвест, 2003 г.).
Проектные расчеты, выполненные при разработке патентной заявки, показывают высокую остойчивость, ходкость и мореходность предлагаемого проекта функционального комплекса на базе предложенной концепции корпуса.
При требуемом результате операции на переходе морем, боевом развертывании, в наступлении и обороне. Конструктивным решением системных проблем функционирования и развития корабля является разработка качественных системных инструментов оптимизации корабельных авиационных систем с целью удовлетворения запросов проектной и эксплуатационной практики - фиг. 14 (Туголуков В.А., «Размышление над полетной палубой», Москва, Спутник, 2017 г.).
Скорость хода корабля около 20-30 узлов (в зависимости от типа) имеет важное значение на переходе морем для уклонения от пролетов спутников разведки для своевременного выхода корабля в район боевого развертывания и обеспечения досягаемости объектов удара по тактическому радиусу действия ЛАК при нанесении ударов по надводным/наземным целям.
Установка газотурбинных установок мощностью 25-30 МВт, работающих на водометные движители мощностью по 25 МВт, размещаемом в придонных отсеках, обеспечивает автономность эксплуатации корабля до 90 суток боевого функционирования.