Корпус судна

Полезная модель относится к области судостроения, в частности к конструированию реданов высокоскоростных судов.
Известен корпус судна туннельного типа, содержащий надводный корпус и подводный корпус, имеющий днище с продольным подковообразным в поперечном сечении туннелем, простирающимся вдоль всего корпуса судна, и криволинейные борта ниже конструктивной ватерлинии, сходящиеся к носу, при этом продольный туннель расположен ниже конструктивной ватерлинии с профилем сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии, имеющим максимальную ширину в районе кормы, причем продольный туннель в поперечном сечении имеет, по меньшей мере, один подковообразный клиновидный редан, выполненный эквидистантно стенкам туннеля, с острой кромкой и под углом к поверхности туннеля в сторону кормы, при этом реданы разнесены по длине туннеля (Патент RU №2456196, В63В 1/38, 2012).
Недостатки аналога - высокий уровень нагрузок на конструкции корпуса, вызванных ударами корпуса в районе редана о морские волны, и низкая степень амортизации таких ударов реданом; большое увеличение сопротивления движению судна при ударах корпуса в районе редана о морские волны и снижение скорости хода судна, обусловленное такими ударами.
Известен корпус судна, содержащий днищевую обшивку с поперечным полым реданом, включающим продольные балки таврового или выпуклого криволинейного профиля с уменьшением высоты балок к носовой части судна, соединенные с наружной обшивкой редана, причем редан снабжен амортизирующими элементами в виде по меньшей мере одной металлической пластины, расположенной в полости редана между обшивками судна и редана, при этом обшивка редана, амортизирующие элементы и обшивка судна соединены между собой продольными балками таврового или выпуклого криволинейного профиля, причем балки, расположенные с верхней и с нижней стороны амортизирующих элементов, смещены относительно друг друга в поперечном направлении (Патент RU №2457974, 2012).
Недостаток прототипа - сложная конструкция редана изгиб и деформация амортизирующих элементов в виде пластин под действием волновой ударной нагрузки приводит к сокращению срока работы редана.
Из анализа известных аналогичных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала технических средств, обеспечивающих простоту конструкции редана, ведущей к снижению срока его безотказной работы.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является упрощение конструкции редана и увеличение срока его безотказной работы за счет выполнения амортизирующих элементов в виде гибкой воздушной камеры.
Для решения указанной проблемы и достижения заявленного технического результата в корпусе судна, содержащем днищевую обшивку с поперечным полым реданом, состоящим из продольных балок, соединенных с наружной обшивкой, амортизирующих элементов, расположенных в полости редана между днищевой обшивкой судна и редана, причем он снабжен дефлектором с флюгером, выполненным в виде цилиндра, установленным с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, при этом на боковой поверхности цилиндра выполнено окно, сообщающееся с воздушным стояком, а редан выполнен в виде секций, состоящих из двух продольных балок с наружной обшивкой, носовые концы которых шарнирно прикреплены к днищевой обшивке суда, а кормовые концы при помощи тросов прикреплены к днищевой обшивке суда, при этом амортизирующие элементы выполнены в виде гибких воздушных камер с входными патрубками, подсоединенными к воздушному трубопроводу, и с выходными патрубками, оборудованными выпускными клапанами.
Кроме того, заявляемое техническое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, а именно:
- флюгер выполнен в виде пластины, которая и крепится торцом по диаметру верхнего основания цилиндра дефлектора, причем плоскость флюгера - пластины ориентирована по центру окна дефлектора;
- стояк размещен на палубе судна и соединен с воздушным трубопроводом, который соединен с входными патрубками гибких воздушных камер;
- выходные патрубки оборудованы выпускными клапанами и герметически крепятся с внешних сторон выпуклых частей гибких воздушных камер;
- гибкая воздушная камера изготовлена, например, из капронового прорезиненного материала.
Благодаря наличию отличительных существенных признаков использование устройства позволит упростить конструкцию редана и увеличить срок его безотказной работы за счет выполнения амортизирующих элементов в виде гибких воздушных камер.
Предлагаемый корпус судна иллюстрируется чертежами.
На фиг. 1 показана конструкция редана со стороны днищевой обшивки судна.
На фиг. 2 - поперечный разрез А -А судна в зоне редана.
На фиг. 3 - продольный разрез Б - Б редана.
Корпус судна содержит: днищевую обшивку 1; наружную обшивку редана 2, которая крепится к продольной балке 11, которая при помощи шарнирного соединения 3 крепится к днищевой обшивки 1; в пространстве между наружной обшивкой 1 и наружной обшивкой редана 2 размещена гибкая воздушная камера 4, которая соединена с воздушным трубопроводом 5; стояк 6 в виде трубы, установлен на палубе и сообщается с воздушным трубопроводом 5; входной клапан 7 установлен внутри стояка 6; дефлектор 8 закреплен в верхней части стояка 6 и включает флюгер-пластину 9 и окно 10; гибкая воздушная камера 4 снабжена выходным патрубком 12 с выпускным клапаном 13; трос 14 закреплен к днищевой обшивки 1 и к концу продольной балки 11, в нижней части стояка 6 размещен входной патрубок 15.
Корпус судна с реданом работает следующим образом.
Представлено два режима работы: режим всасывания атмосферного воздуха в полости гибких воздушных камер 4 и режим сжатия и выпуска воздуха их гибких воздушных камер 4.
Режим всасывания имеет место тогда, когда в зоне редана имеет место подошва волны и корпус судна не ударяется о волну. Атмосферный воздух через окно 10 дефлектора 8 поступает в стояк 6 открывает входной клапан 7 и далее по воздушному трубопроводу 5 через входной патрубок 15 заполняет полость гибкой воздушной камеры 4, и воздух накапливается, так как в выходном патрубке 12 выпускной клапан 13 закрыт под действием атмосферного давления плюс столба морской воды. Гибкая воздушная камера 4 надувается и отклоняет продольную балку 11 с наружной обшивкой 2 вокруг шарнирного соединения 3, прикрепленного к донной обшивке 1 на максимальную длину троса 14. Процесс всасывания ускоряется за счет образования пониженного давления у окна 10 дефлектора 8. Это достигается за счет известного эффекта обтекания цилиндра с вертикальной осью потоком воздуха. Флюгер-пластина 9 автоматически обеспечивает ориентацию окна 10 в зоне схода струй ветра с цилиндра, т.е. в зоне пониженного давления.
Режим сжатия и выпуска воздуха имеет место тогда, когда в зоне редана имеет место гребень волны и корпус судна ударяется о волну. Атмосферный воздух через окно 10 дефлектора 8 не поступает в стояк 6. Входной клапан 7 закрыт под высоким давлением сжатого воздуха в полости гибкой воздушной камеры 4, а выпускной клапан 13 открывается и сжатый воздух выбрасывается с большой скоростью в море в зоне днищевой обшивки 1. Гибкая воздушная камера 4 сдувается и отклоняет продольную балку 11 к днищевой обшивке 1 при давлении ниже атмосферного выпускной клапан 13 закрывается и начинается режим всасывания. Режимы сменяют друг друга автоматически.
По сравнению с прототипом использование предложенной конструкции корпуса с реданом в виде гибких воздушных камер позволит упростить конструкцию редана и увеличить срок безотказной работы редана. Кроме того, использование редана предложенной конструкции позволит уменьшить действующие на корпус нагрузки, вызванные ударами корпуса в зоне редана о морские волны, а также снизить сопротивление воды движению судна на волнении при одновременной амортизации реданом ударов встречных волн. При выбросе струй сжатого воздуха через выпускные клапаны создается дополнительная реактивная тяга.