СУДНО СМЕШАННОГО "РЕКА-МОРЕ" ПЛАВАНИЯ С БОЛЬШОЙ ПОЛНОТОЙ ОБВОДОВ КОРПУСА С ВОЗДУШНОЙ КАВЕРНОЙ НА ДНИЩЕ

Полезная модель относится к судостроению и касается вопросов улучшения гидродинамических и технико-эксплуатационных качеств транспортных судов смешанного «река-море» плавания повышенной грузовместимости и создания корпуса судна с пониженным гидродинамическим сопротивлением.
Известно судно смешанного «река-море» плавания по проекту 19610 («Судостроение», №2 (28), 2009, изд. ОАО «Центр технологии судостроения и судоремонта»), предназначенное для перевозки грузов между речными и морскими портами. Корпус судна имеет традиционные обводы морских судов с короткой цилиндрической вставкой. В кормовой части расположен движительный комплекс с классическим приводом винтов от двигателя посредствам валопровода.
3
Недостатком конструкции известного судна являются ограниченные грузоподъемность и грузовместимость, что не позволяет полностью использовать грузоподъемность судна при перевозках грузов с удельно-погрузочным объемом свыше 1,42 м/т.
Также известно рассматриваемое в качестве ближайшего аналога судно смешанного «река-море» плавания (патент на полезную модель №RU 137254, МПК B63B 35/00, опубл. 10.02.2014 г.). Конструктивно увеличенная протяженность цилиндрической вставки корпуса судна и выполнение носовой оконечности в форме «псевдобульба» позволили повысить полноту обводов судна и увеличить соответственно его объемное водоизмещение и грузоподъемность при ограниченном пространстве судового хода на внутренних водных путях.
Однако повышение полноты обводов корпуса неизбежно ведет к росту гидродинамического сопротивления судна и, как следствие, к повышенному расходу топлива главными двигателями и увеличению количества выбросов в атмосферу продуктов сгорания топлива.
Заявляемая полезная модель направлена на устранение отмеченного при описании прототипа недостатка, проявляющегося в виде избыточного гидродинамического сопротивления, характерного для судов с увеличенной полнотой обводов.
Признаками рассматриваемого в качестве наиболее близкого к заявляемой модели аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются:
- увеличенная полнота обводов корпуса судна за счет:
- выполнения носовой оконечности в форме «псевдобульба»;
- увеличения длины цилиндрической вставки корпуса;
- расположение движительно-рулевого комплекса в корме.
Задачей полезной модели является улучшение эксплуатационных характеристик судов повышенной грузоподъемности и грузовместимости, проявляющееся, в конечном счете, в повышении их экономической эффективности и экологической безопасности (снижении вредного воздействия судна на окружающую среду).
Техническим результатом от реализации полезной модели является снижение гидродинамического сопротивления движению корпуса судна.
В качестве предмета полезной модели рассматривается судно, характеризующееся увеличенной полнотой судовых обводов корпуса, отличающееся от прототипа тем, что с целью достижения указанного технического результата оно оборудовано устройством для создания на днище воздушной каверны.
Решение обозначенной задачи и достижение указанного необходимого технического результата достигается следующим образом.
Судно с увеличенной полнотой обводов корпуса за счет выполнения носовой оконечности в форме «псевдобульба», увеличения длины цилиндрической вставки корпуса, увеличения высоты борта ((сопутствует дополнительному увеличению грузовместимости и грузоподъемности (на 6-7% по сравнению с прототипом и повышению уровня безопасности за счет улучшения показателей непотопляемости)), оборудуется устройством для создания на днище воздушной каверны. Коэффициент полноты обводов подводной части корпуса при этом повышен по сравнению с традиционными судами смешанного «река-море» плавания и равен 0,919, а протяженность цилиндрической вставки корпуса достигает величины 0,67 от длины судна по ватерлинии.
Увеличение длины цилиндрической вставки корпуса дало возможность не только повысить объемное водоизмещение, грузоподъемность и объем грузовых помещений, но и увеличить площадь плоского участка днища, используемого для размещения устройства для создания воздушной каверны, изолирующей днище от контакта с водой и обеспечивающей за счет этого снижение гидродинамического сопротивления (и расхода топлива судна).
С этой целью в плоской части днища делается рецесс (углубление в днище), начинающийся в носовой части с редана и переходящий в кормовой части при помощи кормового свода в виде наклонной пластины в основную плоскость днища, ограниченный по бортам бортовыми килями и разделенный при помощи двух продольных килей на три изолированных друг от друга секции, в которые при помощи воздуходувки подается сжатый воздух.
На днище рецесса устанавливаются шесть поперечных козырьков в виде наклонных пластин, следующих друг за другом на одинаковом расстоянии по длине рецесса вниз по потоку.
Продольные кили, установленные внутри рецесса, ограничивают поперечное перемещение воздуха и обеспечивают тем самым повышение поперечной остойчивости судна. Поперечные козырьки обеспечивают возможность создания в рецессе единой воздушной каверны с волновым профилем при движении судна на спокойной воде и позволяют сохранить энергосберегающий эффект при движении судна на волнении.
Создание на днище судна единой воздушной каверны с волновым профилем обеспечивает снижение потребной мощности и расхода топлива главными двигателями по сравнению с прототипом на 20-25% во всем диапазоне скоростей хода.
Использование движительного комплекса с открытыми гребными винтами, вместо используемых на прототипе винто-рулевых колонок, позволяет существенно увеличить диаметр гребных винтов и тем самым повысить их КПД.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где:
- на фиг. 1 схематично показан вид сбоку судна смешанного «река-море» плавания с большой полнотой обводов корпуса с воздушной каверной на днище (здесь для наглядности глубина рецесса увеличена примерно в 5 раз по сравнению с ее реальными размерами);
- на фиг. 2 изображено сечение А-А, обозначенное на фиг. 1; Цифрами и буквенными сокращениями на рисунках указаны:
1 - днище судна;
2 - рецесс в днище судна;
3 - единая воздушная каверна с волновым профилем;
4 - редан;
5 - трубопровод;
6 - источник подачи сжатого воздуха (воздуходувка);
7 - продольный киль;
8 - поперечный козырек;
9 - кормовой свод;
10 - настил грузового трюма;
ОП - основная плоскость судна.
Предлагаемое двухвинтовое судно с воздушной каверной на днище 1 (фиг. 1) содержит рецесс 2 для образования единой воздушной каверны 3 с волновым профилем. Рецесс начинается с редана 4 и заканчивается кормовым сводом 9. Судно также содержит источник принудительной подачи воздуха 6, сообщенный трубопроводами 5 с полостью рецесса 2 для создания внутри рецесса воздушной каверны 3. Внутри рецесса 2 параллельно диаметральной плоскости размещены продольные кили 7 (фиг. 2), ограничивающие поперечное перемещение воздуха внутри рецесса 2, а также расположенные перпендикулярно диаметральной плоскости судна следующие друг за другом по длине рецесса 2 поперечные козырьки. Козырьки отклонены вниз, образуя острый положительный угол с основной плоскостью судна.
Работа устройства, создающего воздушную каверну, осуществляется следующим образом.
При движении судна воздух из источника принудительной подачи 6 по системе трубопроводов 5 подается к редану 4 и к поперечным козырькам 8 для создания внутри рецесса 2 воздушной каверны 3. Подаваемый воздух удерживается в зоне пониженного давления жидкости, возникающего за реданом 4 и поперечными козырьками 8, в результате чего за реданом 4 и за каждым поперечным козырьком 8 образуется система отдельных, следующих друг за другом, воздушных каверн. За счет подаваемого воздуха длины отдельных каверн с течением времени постепенно возрастают, достигая своих предельных значений, равных при расчетной скорости хода расстояниям между нижними кромками поперечных козырьков 8. При достижении хвостовыми частями воздушных каверн нижних кромок поперечных козырьков 8 происходит их объединение в единую воздушную каверну 3 с волновым профилем, которая замыкается на кормовом своде 9.
В этот момент давление в единой каверне 3 возрастает, вследствие чего амплитуда волнового профиля уменьшается, и поверхность раздела «воздух-вода» - отходит от поперечных козырьков 8, которые с водой более не соприкасаются.
Объединения отдельных каверн в единую воздушную каверну с волновым профилем 3 достигается путем подачи определенного объема воздуха в полость рецесса 2 и выбором расположения и геометрических характеристик элементов устройства
В связи с наличием рецесса в днище настил грузовых трюмов 10 поднимается на величину, равную глубине рецесса. Сохранение объема грузовых трюмов достигается за счет увеличения высоты борта судна на 6-7% по сравнению с прототипом.
В носовой части судна днище рецесса продлевается до таранной переборки, что позволяет повысить надежность корпусных конструкций при возможных столкновениях с подводными препятствиями, посадках на мель и в иных аварийных ситуациях, а также увеличить объем носовых балластных цистерн и обеспечить за счет этого оптимальную посадку судна без крена и дифферента при любых случаях его загрузки.
При использовании устройства для создания воздушной каверны главные размерения судна сохраняются с учетом полного использования габаритов шлюзов на внутренних водных путях Единой глубоководной системы европейской части России.
Предлагаемое судно с увеличенной полнотой обводов корпуса и воздушной каверной на днище позволяет улучшить гидродинамические характеристики судна, значительно снизить расход топлива судовой энергетической установкой, увеличить грузоподъемность при морских перевозках грузов с малым погрузочным объемом и за счет этого существенно повысить экономическую эффективность и экологическую безопасность судна.