БЫСТРОХОДНЫЙ ГЛИССИРУЮЩИЙ КАТЕР "БУРЯ 4"

Полезная модель относится к маломерному судостроению, более конкретно она касается конструирования быстроходных глиссирующих судов, предназначенных для движения в режиме глиссирования, в условиях тихой воды и значительного волнения. Катер может быть использован для патрулирования, спасательных операций, обслуживания соревнований по водно-моторному спорту, отдыха на воде, перевозки пассажиров и малых партий грузов в прибрежных зонах морей и водохранилищ, больших рек и других водоемах с присутствием льда до 7 см, в том числе мелководных засоренных акваториях.
Известны быстроходные глиссирующие суда, имеющие остроскулые кормовые обводы, килеватое днище и транцевую корму, которые обладают малым сопротивлением движению благодаря режиму глиссирования. Для повышения скоростных характеристик глиссирующего судна для лучшего срыва набегающего потока воды используется острая кромка скулы, редана, спонсона.
Известен многокорпусной катер «сани Фокса» («Катера и яхты», 1987, №6, с.39), корпус которого содержит тримаранные обводы с тремя гидролыжами со скулами, тоннели между гидролыжами, шпангоуты, носовую часть, транец, шпации. "Сани Фокса" представляют собой фактически тримаран с двутуннельными обводами, снабженными килеватыми образованиями в виде гидролыж. Эту конструкцию отличает хорошая всхожесть на волну при скоростях, не превышающих 45 км/ч, гидролыжи исключают заливание с борта при любом режиме движения. Комплекс мореходных качеств "саней Фокса" определяет целесообразность их применения для глиссирующих судов, которым необходима повышенная безопасность в эксплуатации в условиях, не превышающих волну высотой 50-60 см.
Однако конструкция корпуса известного катера вызывает прирост сопротивления, а, следовательно, и падение скорости хода в условиях повышения волнообразования в связи с увеличением ударных нагрузок, а также сопротивление трения воды о глиссирующие поверхности гидролыж и тоннели, причем испытания моделей с обводами Фокса показали, что при глиссировании на волнении вырывающаяся в обратную сторону из тоннелей вода из-за образовавшегося избыточного давления в тоннелях при прохождении волны попадают на палубу и кокпит. Пассажиры испытывают дискомфорт от забрызгивания особенно в холодное время года.
Известен также быстроходный глиссирующий катер (патент РФ №54353 на полезную модель «Быстроходный глиссирующий катер», МПК В63В 1/20, опубл. 27.06.2006), включающий корпус с остроскулыми обводами, транцевой кормой, килевытым днищем с носовой лыжей-волноломом, миделевую и кормовую наделки с нижней килеватой поверхностью, ширина каждой из которых меньше ширины предыдущей, расположенной ближе к корме, и меньше ширины корпуса. На нижних боковых кромках наделок выполнены продольные реданы.
Недостатком данной конструкции является сложная форма обводов корпуса катера. Кроме того, при формовании корпуса катера из стеклопластика острые кромки скул и кормовых наделок являются труднодоступными и, как правило, плохо приформованными, оставшиеся каверны с воздухом образуют благоприятную среду для осмоса, разрушающего пластик, причем острые кромки являются самым уязвимым местом при наезде на какое-либо препятствие.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому при использовании полезной модели техническому результату, является быстроходное глиссирующее судно, корпус которого содержит тримаранные обводы с тремя гидролыжами со скулами, тоннели между ними, шпангоуты, носовую часть, днище и транцевую корму (патент РФ на полезную модель №36814, МПК В63В 1/38, опубл. 27.03.2004). За каждым шпангоутом между скулами гидролыж выполняется выемка сферической или прямоугольной формы глубиной 1/3-1/25 ширины гидролыжи, которая плавно переходит в плоскую поверхность к середине шпации в сторону транца, при этом шпангоут сам обеспечивает срывообразующую кромку, воздух через воздухозаборник по воздуховодам засасывается в зареданные выемки, а из-под центральной гидролыжи попадает на гребной винт.
В данной конструкции не устранены указанные выше недостатки. Проблемой катеров с тримаранными обводами также являются брызги, которые из-за избыточного давления вырываются в носовой части корпуса и попадают на палубу и кокпит, забрызгивая пассажиров, а также сложность изготовления конструкции приводящей к ее удорожанию.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в создании быстроходного плиссирующего катера из стеклопластика с улучшенными гидродинамическими и эксплуатационными характеристиками и упрощение конструктивных форм корпуса.
Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении гидродинамических  и  эксплуатационных  характеристик судна.
Задача, положенная в основу настоящей полезной модели, с достижением заявленного технического результата, решается тем, что в быстроходном глиссирующем катере, содержащем корпус, имеющий тримаранные обводы с тремя гидролыжами со скулами, тоннели между ними, шпангоуты, носовую часть, днище и транцевую корму, на корпусе выполнены боковые спонсоны и брызгоотбойники, расположенные в двух уровнях, при этом спонсоны смещены к корме на 1/6 длины корпуса, приподняты относительно киля на 1/5 по миделю в районе четвертого шпангоута, в районе восьмого шпангоута плавно переходят в корпус и изготовлены с шириной на пятом шпангоуте 1/12 от ширины корпуса, а брызгоотбойники изготовлены с шириной 1/36 от ширины корпуса.
Кроме того, центральная гидролыжа в районе четвертого шпангоута выполнена с килеватостью 55°, а боковые гидролыжи - с килеватостью 36°.
Кроме того, соотношение длины корпуса к ширине глиссирующей пластины на миделе равно 1/3,9.
Кроме того, корпус выполнен с сужением к транцу от миделя равному 1/1,04.
Кроме того, кромки скул, спонсонов и брызгоотбойников выполнены с радиусом закругления 10-12 мм.
Выполнение центральной гидролыжи в районе четвертого шпангоута с килеватостью 55°, а боковых гидролыж - с килеватостью 36° позволяет повысить скоростные показатели катера за счет закручивания водяного потока. Благодаря смещению боковых спонсонов к корме на 1/6 длины корпуса, их подъему относительно киля на 1/5 по миделю в районе четвертого шпангоута и плавному переходу в основной корпус в районе восьмого шпангоута, брызги, образовавшиеся при проходе волны, уходят в тоннель, закручиваясь с основным потоком, уменьшается смачиваемая поверхность днища, катер идет без брызг даже на поворотах. И не забрызгивается на волнении (на испытаниях с высотой волны более 1 м, по шкале Бофорта 4 балла, кокпит катера остался сухой при прохождении заданных участков под любым углом к волне).
Выполнение боковых спонсонов с шириной на пятом шпангоуте 1/12 от ширины корпуса и двух уровней брызгоотбойников с шириной 1/36 от ширины корпуса повышает начальную остойчивость катера и уменьшает брызгообразование во время движения.
Выполнение корпуса катера с соотношением его длины к ширине глиссирующей пластины на миделе равным 1/3,9 уменьшает дифферент при выходе на глиссирование, повышает мореходность при проходе гребня волн и, соответственно, повышает скоростные характеристики катера.
Выполнение корпуса катера с сужением к транцу от миделя равным 1/1,04 улучшает глиссирующие характеристики, увеличивает подъемную силу в транцевой части и облегчает выход на глиссирование.
Выполнение кромок скул, спонсонов и брызгоотбойников с радиусом закругления 10-12 мм облегчает качественную формовку корпуса и съем его с матрицы.
Достоверность проявления технического результата основывается на сведениях экспериментального характера: было последовательно построено несколько опытных образцов, предпоследний опытный образец катера с названием «Буря» вошел в 10-ку сильнейших катеров открытого чемпионата России среди судов народного потребления 26 июня 2010 года, награжден номинацией «ЗА ПРОДОЛЖЕНИЕ ТРАДИЦИЙ ВМС».
Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по конструированию быстроходных глиссирующих судов, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного изготовления быстроходного глиссирующего катера, можно сделать вывод о ее соответствии критериям патентоспособности.
Один из возможных вариантов практического воплощения предлагаемого технического решения описывается далее на основе представленных чертежей, где:
- на фиг.1 изображен общий вид быстроходного глиссирующего катера, вид сбоку;
- на фиг.2 - то же, вид сверху;
- на фиг.3 показан разрез на восьмом шпангоуте;
- на фиг.4 показан разрез на четвертом шпангоуте.
Быстроходный глиссирующий катер, содержит корпус с тримаранными обводами, имеющий носовую часть 1, днище 2, транцевую корму 3, шпангоуты 4, стрингеры 5, центральную гидролыжу 6, боковые гидролыжи 7, скулы 8, тоннели 9, лобовое стекло 10.
На корпусе выполнены боковые спонсоны 11 и брызгоотбойники 12 и 13, расположенные в двух уровнях, при этом спонсоны 11 смещены к корме на 1/6 длины корпуса, приподняты относительно киля на 1/5 по миделю в районе четвертого шпангоута, в районе восьмого шпангоута плавно переходят в корпус и изготовлены с шириной на пятом шпангоуте 1/12 от ширины корпуса, а брызгоотбойники 12 и 13 изготовлены с шириной 1/36 от ширины корпуса. Благодаря этим особенностям конструкции брызги, образовавшиеся при проходе волны, уходят в тоннели, закручиваясь с основным потоком, катер идет без брызг.
Корпус выполнен с сужением к транцу от миделя равному 1/1,04 (сужение выполняется за счет наружной части спонсона), причем соотношение длины корпуса к ширине глиссирующей пластины на миделе равно 1/3,9. Центральная гидролыжа 6 в районе четвертого шпангоута выполнена с килеватостью 55°, а боковые гидролыжи 7 - с килеватостью 36°.
Кромки скул 8, спонсонов 11 и брызгоотбойников 12 и 13 выполнены с радиусом закругления 10-12 мм.
Быстроходный глиссирующий катер работает следующим образом. При движении катера водяной поток, закручиваясь в тоннелях, захватывает под себя воздух, и закручиваясь далее по инерции, смешивается с воздухом, хорошо срывается со скулы с радиусом 10-12 мм около транца, при этом создавая дополнительную подъемную силу кормовой части, что помогает выходу катера на глиссирование без излишнего дифферента.
Заявителем изготовлено несколько опытных образцов, один из которых стал участником открытого чемпионата России 2010 года среди судов народного потребления. После чемпионата были проведены ряд модернизаций в конструкции катера.
Предлагаемый быстроходный глиссирующий катер «Буря 4» создавался специально для спасательных операций в тяжелых метеоусловиях, представляет собой высокоскоростной глиссирующий тримаран размерами (м): 5.4-1.9-1.1 на миделе, пассажировместимость 6-8 человек в зависимости от условий эксплуатации. Тримаран Буря 4 формуется из стеклопластика на основе смолы, например, Полилайт 33015-75, армированной стеклотканью RT300 и стекломатом М601, из порядка 15 слоев по килю. Толщина формованного слоя не менее 12 мм, по килю и спонсонам что позволяет гарантировать от пробоин и значительных повреждений корпуса при наезде на различные препятствия: топляк, каменистый берег, лед, а также при наезде на острые препятствия, случающиеся при швартовке судна.
Набор корпуса состоит из 9-ти шпангоутов 4, расположенных на разном расстоянии друг от друга (400-500 мм), и стрингеров 5, имеющих швелерообразную форму с внутренним заполнением ППУ создающего дополнительную непотопляемость тримарана. Такой набор прочности позволяет при необходимости нести силовые установки до 250 л/с.
Катер имеет очень высокую начальную и ходовую остойчивость, практически не имеет дифферента при выходе на глиссирование, что позволяет использовать «Бурю 4» в широком диапазоне мощностей от 30 до 125 л.с. Даже на крутых поворотах не происходит брызгообразования, катер не имеет крена. При ходе под любым углом к волне «Буря 4» не зарыскивает, четко удерживая курс. Волны, высотой до 30 см, катер проходит, не замечая их.
При увеличении нагрузки на борт катера за счет погружения в воду бокового спонсона увеличивается сила поддерживающая катер, если нагрузка увеличивается, начинает работать первый брызгоотбойник, в качестве увеличения водоизмещения. При нагрузке в 300 кг на борт, катер не показывает опасного крена, по нему можно спокойно перемещаться.
Показатель высокой остойчивости катера «Буря 4»: на испытаниях при перевешивании за борт человека массой более 100 кг и поднятии на борт катера спасаемого человека массой 120 кг тримаран «Буря 4» не показал ощутимого крена.
Предлагаемый быстроходный глиссирующий катер «Буря 4» обладает высокими скоростными и эксплуатационными качествами, является многофункциональным и свободен от большинства недостатков, свойственных катерам подобного назначения. Широкие функциональные возможности катера, его простота и технологичность изготовления в сочетании с высокими мореходными качествами обеспечивает ему широкий круг применения: от обычного отдыха на воде до спецопераций в тяжелых метеоусловиях, в том числе с присутствием льда до 7 см (на испытаниях лед местами достигал 9 см).