Корпус судна
SHIP HULL

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции судов способных противостоять силе подводного взрыва без разрушения корпуса, травмирования или гибели членов экипажа и повреждения чувствительного оборудования.
Известны суда, корпуса которых выполнены с возможностью поглощения силы подводных взрывов амортизирующими устройствами, установленными на внешней поверхности корпуса, жесткость которого не отличается от известных (см. например, патент US № 1236033, B63B3/10, 1917).
Это дополнительное оснащение чрезвычайно тяжело и оказывает негативное влияние на гидродинамические особенности судна, его потенциалы скорости и маневренности.
Известен корпус судна, выполненный с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны, содержащий палубное перекрытие, носовую и кормовую оконечности, при этом машины и механизмы смонтированы над внутренней поверхностью корпуса, без прямого контакта с ним, причем толщина корпуса увеличивается от бортов к килю (см. US № 4719871, МПК B63B5/24; B32B3/26, 1985).
Однако такая установка машин и механизмов осложняет конструкцию судна, поскольку требует установки большого количества амортизаторов и организации специальных узлов подвески, как для силового блока, так и для обитаемого отсека, кроме того, не обеспечивается живучесть судна при разрушении корпуса.
Известен также корпус судна, выполненный с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны, содержащий палубное перекрытие, носовую и кормовую оконечности (см. US 4193367, МПК B63B3/16; B63B43/18, 1980).
Недостаток такого решения - сравнительно небольшой предел деформирования корпуса без разрушения обшивки, которая выполнена тонкой и упругой и оперта на элементы поперечного набора, что существенно ограничивает возможные пределы ее деформирования и, с учетом ее малой толщины, исключает возможность существенного пластического деформирования без разрыва элементов обшивки после исчерпания запасов ее упругого деформирования, что снижает живучесть судна при близком взрыве мины.
Задачей заявляемого изобретения является повышение живучести судна при близком взрыве мины.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в повышении живучести судна при близком взрыве мины, за счет того, что расширяется предел деформирования корпуса без разрушения обшивки, упругое деформирование которого рассеивает большую часть воздействия гидроудара от взрывной волны, при этом, если из-за силы взрыва или его близости к судну исчерпываются и возможности пластического деформирования элементов обшивки и происходит ее разрыв, это не может угрожать живучести судна.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что корпус судна, выполненный с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны, содержащий палубное перекрытие, носовую и кормовую оконечности, отличается тем, что содержит герметичный и жесткий внутренний корпус который жестко и герметично скреплен с носовой и кормовой оконечностями корпуса судна, выполненными жесткими, и охватывающий его герметичный и упругий внешний корпус, который упруго и герметично скреплен с носовой и кормовой оконечностями, при этом внутренний корпус снабжен поперечными переборками и содержит продольный, поперечный набор и обшивку бортов и днища, причем машины и механизмы смонтированы во внутреннем корпусе, при этом внешний корпус выполнен из упругого материала, предпочтительно из базальтопласта, и содержит днищевую часть, выполненную толстостенной, сопряженную с оконечными и бортовыми участками меньшей толщины, убывающей, соответственно, к оконечностям и к верху, с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны, причем палубное перекрытие выполнено как жесткая плита, концы которой жестко скреплены с оконечностями корпуса судна, которая содержит поперечный и продольный набор и настил, и жестко связана с верхними кромками бортовых участков внешнего и внутреннего корпусов, при этом набор палубного перекрытия интегрирован с набором внутреннего корпуса, кроме того, зазор между внутренним и внешним корпусами не менее величины допустимого упругого прогиба внешнего корпуса. Кроме того, зазор между внутренним и внешним корпусами составляет не менее 500 мм. Кроме того, движительные устройства смонтированы в кормовой оконечности судна.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Признаки отличительной части решают следующие функциональные задачи.
Признак, указывающий, что корпус судна «содержит герметичный и жесткий внутренний корпус», обеспечивает возможность стационарного размещения механизмов, машин и оборудования судна и живучесть судна при разрушении внешнего корпуса.
Признаки, указывающие, что жесткий внутренний корпус «жестко и герметично скреплен с носовой и кормовой оконечностями корпуса судна, выполненными жесткими», обеспечивают формирование жесткой («базовой») конструкции судна, жестко фиксирующей в пространстве оконечности судна и герметичность этой конструкции. Кроме того, это существенно для обеспечения целостности магистралей судна и сохранения кинематической связи двигателя и движителя.
Признак, указывающий, что кроме жесткого внутреннего корпуса судна имеется «охватывающий его герметичный и упругий внешний корпус, который упруго и герметично скреплен с носовой и кормовой оконечностями», обеспечивает формирование упругодеформируемой защитной внешней оболочки для внутреннего корпуса, опирающейся на жесткую базу судна, воспринимающей на себя гидроудар от взрывной волны и рассеивающей его. При этом внешний корпус обеспечивает высокие гидродинамические характеристики судна, его скорость и маневренность.
Признаки, указывающие, что «внутренний корпус снабжен поперечными переборками и содержит продольный, поперечный набор и обшивку бортов и днища» обеспечивают жесткость внутреннего корпуса.
Признаки, указывающие, что «машины и механизмы смонтированы во внутреннем корпусе», обеспечивают их размещение в зоне судна минимально подверженной нагрузкам и вибрациям, являющихся следствием взрыва мины, что упрощает конструкцию их крепления.
Признаки, указывающие, что «внешний корпус выполнен из упругого материала», обеспечивают повышенную упругую деформативность корпуса, за счет соответствующего подбора материала.
Признак, указывающий, что внешний корпус выполнен «предпочтительно из базальтопласта», конкретизирует один из возможных вариантов выполнения корпуса судна.
Признаки, указывающие, что внешний корпус «содержит днищевую часть, выполненную толстостенной, сопряженную с оконечными и бортовыми участками меньшей толщины, убывающей, соответственно, к оконечностям и к верху, с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны», обеспечивают повышенную упругую деформативность внешнего корпуса за счет его конструкции.
Признаки, указывающие, что «палубное перекрытие выполнено как жесткая плита, концы которой жестко скреплены с оконечностями корпуса судна, которая содержит поперечный и продольный набор и настил, и жестко связана с верхними кромками бортовых участков внешнего и внутреннего корпусов», работают как жесткая горизонтальная связь между оконечностями судна, и исключают вертикальное смещение внешнего корпуса относительно внутреннего, без упругого деформирования первого.
Признаки, указывающие, что «набор палубного перекрытия интегрирован с набором внутреннего корпуса», обеспечивают, дополнительно, работу палубного перекрытия и как перекрытия внутреннего корпуса.
Признаки, указывающие, что «зазор между внутренним и внешним корпусами не менее величины допустимого упругого прогиба внешнего корпуса», обеспечивают реализацию запаса упругости внутреннего корпуса и исключают его удары по внутреннему.
Признаки, указывающие, что «зазор между внутренним и внешним корпусами составляет не менее 500 мм», задают минимальный размер зазора.
Признаки, указывающие, что «движительные устройства смонтированы в кормовой оконечности судна», исключают воздействие гидроударов от взрывной волны на валопроводы и движитель.
Изобретение поясняется с помощью фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 - вид сбоку, на фиг.2 - вид сзади - главная фиг.
На чертежах показаны палубное перекрытие 1 содержащее палубный настил 2 и продольные 3 и поперечные 4 элементы набора. Также показаны носовая 5 и кормовая 6 оконечности, внутренний корпус 7, его поперечные переборки 8, продольный 9 и поперечный 10 набор, обшивка 11 бортов 12 и днища 13, машины 14, механизмы 15, внешний корпус 16, его днищевая часть 17, ее оконечные 18 участки, бортовые участки 19 внешнего корпуса 16, их верхние кромки 20, зазор 21 между внутренним 7 и внешним 16, корпусами, движительные устройства 22.
Палубное перекрытие 1 выполнено как жесткая плита, концы которой жестко скреплены с оконечностями 5 и 6 корпуса судна, которая содержит поперечные 4 (бимсы) и продольные 3 (стрингеры) элементы набора и палубный настил 2, и жестко связана с верхними кромками бортовых участков 19 внешнего 16 корпуса и верхними кромками внутреннего корпуса 7, при этом набор палубного перекрытия 1 (его продольные 3 и поперечные 4 элементы) интегрирован с набором внутреннего корпуса 7 (поперечные 4 элементы (бимсы) связаны с поперечным набором 10 (шпангоутами) внутреннего корпуса 7, а продольные 3 элементы набора перекрытия 1 использованы, как стрингеры, т.е. подобно продольному набору 9 внутреннего корпуса 7).
Носовая 5 и кормовая 6 оконечности корпуса судна выполнены как жесткие герметичные конструкции, т.е. имеют свой силовой набор с обшивкой и отделены от пространства внутреннего 7 и внешнего 16 корпусов водонепроницаемыми переборками (на чертежах не показаны).
Внутренний корпус 7 выполнен герметичным и жестким, для чего снабжен поперечными переборками 8 (по меньшей мере, часть из которых выполнена водонепроницаемыми), продольным 9 (стрингерами) и поперечным 10 (шпангоутами) набором, дополненным продольными 3 и поперечными 4 элементами набора палубного перекрытия 1. Борта 12 внутреннего корпуса 7 и его и днище 13 снабжены обшивкой 11, толщина которой предпочтительно постоянна по всей площади или отличается незначительно. При этом внутренний корпус 7 жестко и герметично скреплен с носовой 5 и кормовой 6 оконечностями корпуса судна. Машины 14, механизмы 15 смонтированы во внутреннем корпусе 7 и установлены на стандартных виброзащищенных фундаментах (на чертежах не показаны). Движительные устройства 22, включающие валопроводы и движители (винты), могут быть смонтированы как во внутреннем корпусе 7, так и в кормовой оконечности 6 судна, но предпочтительнее последнее.
Все корпусные элементы, включая оконечности судна, внешний и внутренний корпуса, палубный настил, переборки и элементы набора выполнены из композитного материала, предпочтительно, из базальтопласта.
Внутренний корпус 7 охвачен с зазором 21 (не менее 500 мм) внешним корпусом 16, выполненным герметичным и упругим, который упруго и герметично скреплен с носовой 5 и кормовой 6 оконечностями, при этом, внешний корпус содержит днищевую часть 17, с оконечными (носовым и кормовым) участками 18, бортовыми участками 19 с верхними кромками 20. При этом днищевая часть 17 выполнена толстостенной (200 мм в днищевой части) и сопряжена с оконечными 18 и бортовыми 19 участками меньшей толщины, убывающей, соответственно, к оконечностям и к верху, с возможностью упругого деформирования при гидроударах от взрывной волны (за счет гибкости и эластичности материала, из которого он изготовлен, а также конструктивного выполнения внешнего корпуса).
Заявленное устройство работает следующим образом.
В процессе движения и маневрирования внешний корпус, с учетом реально действующих на него гидродинамических нагрузок, «работает» как обычный жесткий корпус судна.
При подрыве мины на достаточно близком расстоянии от судна гидродинамический удар на внешний корпус 16 приходится на днищевую часть 17, что приводит к ее сдвижке вверх к внутреннему корпусу 7. При этом жесткость палубного перекрытия 1 исключает возможность соответствующего смещения вверх верхних кромок 20 бортовых участков 19 внешнего корпуса 16, поэтому такое смещение днищевой части 17 может реализовываться за счет упругого деформирования более тонких ее оконечных участков 18 и/или наиболее тонких зон бортовых участков 19 внешнего корпуса 16.
Упругость соединения передней и задней кромок внешнего корпуса 16 с оконечностями 5 и 6 повышает упругую деформативность днищевой части 17, поскольку исключает возможность ее работы, как балки с защемленными концами.
Таким образом, динамические прогибы внешнего корпуса 16 (могут достигать и превышать 500 мм) не оказывают влияния на живучесть технических средств судна, поскольку они не имеют прямого соприкосновения с внешним корпусом 16 судна при их установке и работе (исключение составляют движители и выдвижные устройства, расположенные в жестких (прочных) оконечностях 5 и 6).
Герметичность внутреннего корпуса 7 обеспечивает живучесть судна при разрушении внешнего корпуса 16, вследствие очень близкого подрыва мины.
Жесткость внутреннего корпуса 7 и его жесткое скрепление с жесткими носовой 5 и кормовой 6 оконечностями корпуса судна обеспечивают формирование жесткой (несущей) «балки» в конструкции судна, что обеспечивает целостности магистралей судна и сохранения кинематической связи двигателя и движителя.