НАДУВНАЯ ЛОДКА С НАДУВНЫМ КИЛЬСОНОМ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к надувным плавучим средствам, в частности, к надувной моторной лодке с надувным кильсоном.
Уровень техники
Надувные моторные лодки получили широкое распространение ввиду своей доступности, легковесности, компактности и безопасности. Надувная моторная лодка в наиболее распространенном варианте выполнения содержит надувной корпус, выполненный в виде U-образного баллона, гибкое днище, жесткие настил (слань или пайол) и транец для крепления двигателя. Для улучшения мореходных качеств были разработаны надувные моторные лодки с килеватостью днища, оснащаемые для этого надувным кильсоном, располагаемым между гибким днищем и жёстким настилом лодки. В надутом состоянии кильсон натягивает днище с приданием ему килеватости, а также оказывает давление на настил снизу для его фиксации. Пример такой лодки описан в патенте на полезную модель RU 24828 U1 [1].
В [1] описана надувная лодка, содержащая надувной кильсон, в полости носовой части которого размещены по меньшей мере три внутренние перегородки-стяжки (также называемые реданами), задающие форму надутого кильсона так, что поперечное сечение его носовой части представляет собой объединение трех сопряженных дуг. За счет описанной конструкции кильсона, днище лодки получает ярко выраженную килеватость, что приводит к повышению эффективности разрезания волны, а следовательно, снижению ударного взаимодействия лодки с волной, повышению скорости и плавности движения лодки. Однако, днище известной лодки имеет выраженную килеватость по всей своей длине, в том числе в кормовой части днища, что повышает общую площадь смачиваемой поверхности днища и его гидродинамическое сопротивление, затрудняя выход такой лодки в режим глиссирования. В результате, глиссирование лодки требует большей энерговооруженности, то есть мотора большей мощности. Кроме того, описанная в [1] конструкция по существу не может использоваться на практике, поскольку размещение перегородок только в носовой части кильсона приведет к быстрому отрыву их кромок от внутренней поверхности кильсона при эксплуатации.
Для облегчения выхода лодки в режим глиссирования ее днище может быть выполнено с плоской глиссирующей поверхностью, так называемой гидролыжей. Надувная лодка с гидролыжей описана, например, в патенте на полезную модель RU 105255 U1 [2], согласно которому лодка имеет два отдельных надувных киля, расположенных между днищем и настилом параллельно друг другу, натяжение материала днища между которыми обеспечивает лодке плоскую поверхность гидролыжи. Известна также надувная лодка, являющаяся конструктивным продолжением решения из [2], имеющая двухэлементный кильсон, выполненный на основе одной оболочки, разделенной по всей длине гибкой перегородкой так, что надутый кильсон в поперечном сечении имеет форму горизонтально расположенной восьмерки, также обеспечивая образование на поверхности днища опорной плоскости. Информация о лодке c кильсоном указанной конструкции доступна на дату подачи заявки по следующей ссылке в сети Интернет: http://badgerboats.ru/features/material462.html [3].
Описанная конструкция кильсона в определенной степени облегчает выход лодки на глиссирование, однако гидролыжа (плоская поверхность) образуется по всей длине днища, а следовательно, в носовой части днища лодки отсутствует выраженная килеватость. Таким образом, лодка имеет низкую эффективность разрезания волн и большие ударные нагрузки. Кроме того, известный кильсон с двумя конусообразными секциями обеспечивает только две линии опоры для днища, разнесенные в поперечном сечении от диаметральной плоскости лодки, поэтому поверхность гидролыжи, образованная таким кильсоном, подвержена прогибу по килевой линии, что увеличивает смачиваемую поверхность днища и гидродинамическое сопротивление. Наконец, как показывает практика, ширины плоского участка днища, образованного двумя смежными цилиндрическими секциями кильсона недостаточно для образования гидролыжи нужной ширины для быстрого выхода на глиссирование и эффективного глиссирования лодок с моторами малой мощности. В результате, известная лодка имеет недостаточно высокие ходовые характеристики. Вместе с тем, данная лодка является наиболее близким аналогом настоящей полезной модели и выбрана в качестве ее прототипа.
Таким образом, актуальной является проблема создания надувной лодки с улучшенными ходовыми характеристиками, отличающейся легким выходом в режим глиссирования и стабильным глиссированием при выраженной килеватости днища в носовой части. На решение указанной технической проблемы и направлена настоящая полезная модель.
Раскрытие сущности полезной модели
Согласно настоящей полезной модели предложена надувная лодка, содержащая надувной баллон, жесткие транец и настил, гибкое днище и расположенный между настилом и днищем надувной кильсон в виде единой камеры, отличающаяся тем, что закрепленные внутри кильсона гибкие продольные перегородки делят нижнюю поверхность кормовой части надутого кильсона на выпуклые продольные секции, включая центральную и боковые секции, которые имеют общую горизонтальную касательную в плоскости поперечного сечения кильсона в области его кормового поперечного шва, так что надутый кильсон обеспечивает образование в кормовой части днища по существу плоского участка, являющегося опорной глиссирующей поверхностью (гидролыжей).
В лодке, согласно полезной модели, нижняя поверхность надутого кильсона в кормовой части сформирована из выпуклых продольных секций, центральной и боковых, касающихся горизонтальной плоскости в области кормового поперечного шва кильсона, т.е. в непосредственной близости к транцу. Выпуклые секции нижней поверхности надутого кильсона, имеющие в поперечном сечении форму дуги, формируют продольные опорные линии для натяжения гибкого днища, оканчивающиеся в области кормового  поперечного шва кильсона по меньшей мере тремя расположенными на горизонтальной прямой точками опоры, обеспечивая образование непосредственно перед транцем по существу плоского участка днища. Указанный по существу плоский участок кормовой части днища является опорной глиссирующей поверхностью или, так называемой, гидролыжей.
По сравнению с прототипом, надувной кильсон в полезной модели обеспечивает существенно большую площадь опоры в кормовой части гибкого днища, формируя плоский участок глиссирующей поверхности с большей шириной. Также, в данной конструкции, отсутствует прогиб по центру глиссирующей поверхности в диаметральной плоскости лодки, за счет наличия центральной секции, образующей центральную опорную линию, которая задает килевую линию днища. Такой плоский участок в кормовой части днища существенно снижает гидродинамическое сопротивление лодки, облегчая выход лодки в режим глиссирования, снижая требуемую для этого энерговооруженность и увеличивая скорость и устойчивость глиссирования лодки по сравнению с прототипом, при равной мощности мотора. Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в облегчении выхода лодки на глиссирование и соответствующем улучшении ходовых характеристик лодки в режиме глиссирования.
В различных вариантах осуществления упомянутый по существу плоский участок в кормовой части днища имеет форму треугольника, или четырёхугольника, или пятиугольника, симметричную относительно диаметральной плоскости лодки. Все из указанных вариантов обеспечивают достижение технического результата полезной модели.
Форма по существу плоского участка в кормовой части днища зависит от взаимного расположения центральной и боковых выпуклых секций нижней поверхности надутого кильсона. Так, в варианте осуществления, когда за пределами области кормового поперечного шва центральная секция нижней поверхности надутого кильсона проходит ниже боковых секций, формируя килевую линии днища, по существу плоский участок в кормовой части днища имеет форму треугольника. Килевая линия днища, образованная выпуклой центральной секцией, может лежать в одной плоскости с упомянутым по существу плоским участком днища до миделя лодки.
В предпочтительном варианте осуществления продольные перегородки также делят верхнюю поверхность надутого кильсона на выпуклые продольные секции, включая центральную и боковые секции, которые упираются в жёсткий настил по всей длине кильсона, улучшая фиксацию и опору жёсткого настила и повышая общую продольную жесткость лодки в надутом состоянии.
Кроме того, в варианте осуществления полезной модели, жесткий настил имеет линию излома, в месте расположения которой кильсон имеет поперечный шов, образующий соответствующую линию излома кильсона. В этом случае кильсон обеспечивает уменьшение динамических нагрузок на настил, повышая надежность лодки.
Согласно следующему варианту осуществления, кильсон содержит по меньшей мере три гибкие продольные перегородки, по меньшей мере одна из которых является горизонтальной, т.е. проходит перпендикулярно диаметральной плоскости лодки в надутом состоянии. Такая структура внутренних формообразующих перегородок позволяет существенно изменять геометрию поперечного сечения кильсона по длине лодки, в частности, образуя заостренный профиль килевой линии и выраженную килеватость днища, особенно, в его носовой части, повышая мореходные характеристики лодки при сохранении преимуществ наличия плоской опорной глиссирующей поверхности в кормовой части.
Наконец, в преимущественном варианте осуществления основная внешняя оболочка кильсона имеет единственный продольный шов, проходящий по центру центральной секции нижней поверхности кильсона, вдоль килевой линии. Такая конструкция является оптимальной с точки зрения простоты изготовления кильсона.
Во всех описанных вариантах осуществления полезная модель обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в облегчении выхода лодки в режим глиссирования. Одновременно с этим достигается улучшение ходовых характеристик лодки в режиме глиссирования. Кроме того, как указано выше, в различных вариантах осуществления полезной модели обеспечивается дополнительное улучшение характеристик лодки благодаря килеватости носовой части днища, улучшению фиксации и опоры жёсткого настила и повышению продольной жесткости лодки. Наконец, кильсон лодки, согласно полезной модели,  отличается надежностью и простой изготовления.
Краткое описание чертежей
На прилагаемых чертежах схематически показаны варианты осуществления надувной лодки согласно полезной модели в надутом состоянии, а именно:
на фиг.1 показана надувная лодка согласно полезной модели в разрезе по диаметральной плоскости Х;
на фиг.2 показано поперечное сечение лодки с фиг.1 в области кормового поперечного шва кильсона (плоскость B);
на фиг.3 показано миделевое сечение лодки с фиг.1 (плоскость А);
на фиг.4 показано миделевое сечение (плоскость A) надувной лодки согласно другому варианту осуществления полезной модели;
на фиг.5 показано поперечное сечение надувной лодки в области кормового поперечного шва кильсона (плоскость В) согласно еще одному варианту осуществления полезной модели.
Осуществление полезной модели
Как показано на фиг.1, надувная лодка, согласно полезной модели, содержит надувной U-образный баллон 1, образующий незамкнутый контур бортов, жесткий транец 2, жесткий настил 3 и гибкое днище 4, между которыми расположен надувной кильсон 5, выполненный в виде единой камеры с возможность надувания через один воздушный клапан (не показан). Внутри камеры кильсона 5 закреплены, с помощью угловой ленты, по меньшей мере две гибкие продольные перегородки 6, выполняющие роль формообразующих стяжек внутри камеры кильсона при его надувании.
Внешняя поверхность кильсона 5 состоит из основной оболочки и по меньшей мере кормовой торцевой детали, прикреплённой к основной оболочке поперечным кормовым швом. Кормовая торцевая деталь может быть выполнена из того же гибкого эластичного материала, что и основная оболочка, например, из ПВХ ткани, или в виде заглушки из литой пластиковой детали. В любом из вариантов исполнения кормовая торцевая деталь изготавливается так, чтобы не нарушать форму поверхности кормовой части надутого кильсона 5, задаваемую формообразующими перегородками 6, особенно, в нижней части, прилегающей к днищу 4. Носовой торец кильсона 5 может быть просто закрыт поперечным носовым швом или, по аналогии с кормовым торцом, также иметь торцевую литую деталь.
После надувания, как показано на фиг.2, гибкие продольные перегородки 6 делят нижнюю поверхность кормовой части надутого кильсона 5 на выпуклые продольные секции, включая центральную и боковые секции, которые имеют общую горизонтальную касательную в плоскости поперечного сечения кильсона 5 в области его кормового поперечного шва (плоскость В), т.е. выпуклые секции нижней поверхности надутого кильсона 5 касаются горизонтальной плоскости непосредственно перед транцем 2, за счет чего надутый кильсон 5 обеспечивает натяжение днища 4 с образованием по существу плоского участка 4' в кормовой части днища 4, прилегающей к транцу 2.
В идеальных условиях участок 4' является плоским, однако, учитывая выполнение надувного кильсона 5 и днища 4 из гибкого материала, на практике, участок 4' днища лодки в надутом состоянии является по существу плоским.
Жёсткий транец 2 имеет снизу горизонтальный срез шириной, соответствующей ширине по существу плоского участка 4' кормовой части днища 4. Форма и размер нижней части транца 2 (включая горизонтальный срез) и кормовой части кильсона 5 (включая торцевую деталь) тщательно выверены на соответствие друг другу, чтобы исключить образование на натянутом днище 4 у транца 2 провалов (так называемых «карманов»). Нижний срез транца 2, опущен относительно нижней плоскости баллона 1, чтобы в режиме глиссирования оторвать большую или всю поверхность баллона 1 от воды, тем самым уменьшив смачиваемую поверхность днища 4 и баллона 1, гидродинамическое сопротивление и увеличив скорость и стабильность глиссирования.
Таким образом, транец 2 и по существу плоский участок 4' кормовой части днища 4, натянутого кильсоном 5, в совокупности образуют опорную площадку глиссирующей поверхности (гидролыжу), заканчивающуюся горизонтальным срезом транца 2, за которым в режиме глиссирования лодки, образуется ровный плотный поток сходящий воды для стабильной и эффективной работы лодочного мотора.
Кильсон 5 содержит по меньшей мере две вертикальные гибкие продольные перегородки 6, обеспечивающие образование, соответственно, по меньшей мере трех продольных выпуклых секций на каждой из нижней и верхней поверхностей кильсона 5 в надутом состоянии. В предпочтительном варианте осуществления, кильсон 5 дополнительно содержит по меньшей мере одну горизонтальную гибкую продольную перегородку 6', которая проходит перпендикулярно диаметральной плоскости лодки (плоскость Х) в надутом состоянии, как показано на фиг.2-5.
Горизонтальная перегородка 6' стягивает нижнюю центральную секцию кильсона 5, образуя кривизну поверхности меньшего радиуса для обеспечения выраженной килеватости днища 4 с заостренным профилем килевой линии, особенно в носовой части лодки. Как можно видеть на фиг.2 и 3, показывающих поперечные сечения лодки согласно полезной модели в области кормового поперечного шва кильсона 5 (фиг.2, плоскость B) и миделевого сечения (фиг.3, плоскость A), горизонтальная перегородка 6' стягивает центральную секцию кильсона 5, в большей степени в его носовой части, обеспечивая требуемую килеватость. Гибкие продольные перегородки 6, 6' проходят и закреплены как в носовой, так и в кормовой части кильсона 5. Благодаря описанному строению кильсона 5, днище 4 надувной лодки согласно полезной модели имеет выраженную килеватость в носовой части, плавно переходящую в плоский участок 4' в его кормовой части, что обеспечивает высокие ходовые и мореходные характеристики лодки, в частности, помимо легкого выхода лодки на глиссирование, обеспечивается снижение ударных нагрузок при разрезании волн, повышая плавность хода лодки при глиссировании.
По существу плоский участок 4' может иметь форму треугольника, четырёхугольника или пятиугольника, симметричную относительно диаметральной плоскости лодки, в зависимости от взаимного расположения центральной и боковых выпуклых секций нижней поверхности надутого кильсона 5, а именно, в зависимости от того, на каком участке днища 4 опорные линии, образованные выпуклыми центральной и боковыми секциями, лежат в одной плоскости.
Как упоминалось выше, если за пределами области кормового поперечного шва центральная секция нижней поверхности надутого кильсона 5 проходит ниже боковых секций, по существу плоский участок 4' в кормовой части днища 4 может иметь форму треугольника или пятиугольника.
При этом, килевая линия днища, образованная выпуклой центральной секцией, может лежать в одной плоскости с упомянутым по существу плоским участком днища от транца до миделя лодки.
В другом варианте осуществления лодки центральная и боковые секции кильсона 5 расположены на одном уровне (т.е. так, что опорные линии, образованные указанными секциями, лежат в одной плоскости) на определенном участке днища 4. В этом случае по существу плоский участок 4' в кормовой части днища 4 будет иметь форму четырёхугольника (прямоугольника или трапеции) или пятиугольника.
Во всех вариантах осуществления по существу плоский участок 4' днища обеспечивает уменьшение общей площади смачиваемой поверхности днища 4 лодки и, следовательно, уменьшение общего гидродинамического сопротивления. Это упрощает выход лодки в режим глиссирования, а также повышает плавность хода и максимальную скорость в этом режиме.
Как показано на фиг.2-5 вертикальные продольные перегородки 6 также делят верхнюю поверхность надутого кильсона 5 на выпуклые продольные секции, включая центральную и боковые секции. При этом, выпуклые секции верхней поверхности надутого кильсона 5 упираются в жёсткий настил 3 по существу по всей его длине. Таким образом, верхняя поверхность надутого кильсона 5 лодки обеспечивает большую, по сравнению с аналогами, площадь опоры для настила 3, состоящую из по меньшей мере трех опорных линий, проходящих в кормовой и носовой частях жесткого настила 3, улучшая его фиксацию и уменьшая динамические нагрузки на него, а также увеличивая общую продольную жесткость лодки. Благодаря этому в данной конструкции лодки, без ухудшения эксплуатационных характеристик, возможно использовать настил меньшей толщины, что уменьшает общий вес лодки.
В случае, если жесткий настил 3 имеет линию излома, кильсон 5 может иметь поперечный шов, согласующийся по месту расположения с изломом настила 3 и образующий соответствующую линию излома поверхности кильсона 5, как показано на фиг.1.
Вместе с тем, возможен вариант осуществления лодки с по существу плоским настилом 3, без излома, что применимо для надувных лодок с небольшим подъемом носовой части баллонов 1. В таком варианте кильсон 5 может не иметь соответствующего поперечного шва.
В еще одном варианте осуществления, настил 3 лодки может иметь прогиб в поперечном сечении для увеличения продольной жесткости лодки, который может сочетаться с отсутствием или наличием поперечного излома настила. В этом варианте кильсон 5 может иметь центральную секцию верхней поверхности, увеличенную или приподнятую относительно боковых секций, для обеспечения поддержки прогиба настила 3. При этом, в случае наличия поперечного излома настила 3, кильсон 5 также может иметь излом, образованный поперечным швом.
Показанная на фиг.2 конфигурация кормовой части кильсона 5 с двумя вертикальными перегородками 6, делящими каждую из нижней и верхней поверхностей надутого кильсона 5 на три выпуклые продольные секции, включая центральную и две боковые секции, является предпочтительной, однако полезная модель не ограничена ей. Кильсон 5 может с равным успехом быть выполнен с большим числом гибких продольных перегородок 6, 6', образующих пять (как показано на фиг.5) или большее число выпуклых секций на нижней и верхней поверхностях надутого кильсона 5. При этом, необходимым условием являются образование нечетного числа выпуклых секций на нижней поверхности кильсона 5, с центральной секцией, проходящей по килевой линии днища. Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 5, кильсон 5 лодки имеет четыре вертикальные перегородки 6, образующие пять выпуклых секций на нижней поверхности кормовой части кильсона 5, с центральной секцией, содержащей одну горизонтальную перегородку 6'. Таким образом, обеспечивается образование более широкого по существу плоского участка 4' опорной глиссирующей поверхности (гидролыжи) в кормовой части днища 4.
В преимущественном варианте осуществления основная внешняя оболочка кильсона 5 имеет единственный продольный шов, проходящий по центру центральной выпуклой секции нижней поверхности кильсона 5, вдоль килевой линии. Такая конструкция является оптимальной с точки зрения простоты изготовления кильсона 5. Дополнительно, на центральной выпуклой секции нижней поверхности кильсона 5, на определённом участке килевой линии, может быть закреплен профильный элемент 7, например, треугольного сечения, как показано на фиг.4, для обеспечения более острого профиля килевой линии днища 4.