Водоизмещающее судно с устройством образования воздушных каверн на днище
DISPLACEMENT VESSEL WITH A DEVICE FOR THE FORMATION OF AIR CAVERNS ON THE BOTTOM

Изобретение относится к водному транспорту, касается конструирования судов с устройством образования воздушных каверн на днище и может быть использовано при строительстве плоскодонных быстроходных, в том числе судов, катеров, спортивных лодок и т.п.
Известно водоизмещающее судно с воздушными кавернами на днище, оборудованное устройством для создания под днищем искусственных каверн, включающим систему кавернообразования, состоящую из следующих друг за другом по длине судна расположенных на днище поперечных насадков в виде наклонных пластин и побортно установленных на днище продольных ограничительных килей. Судно имеет также источник принудительной подачи по трубопроводам воздуха под днище судна для создания и поддержания образованных за поперечина ми каверн. Система кавернообразования выполнена убирающейся, для чего поперечные насадки и продольные кили выполнены с возможностью их раскрытия и складывания с прилеганием к днищу путем их поворота вокруг своих продольных осей, расположенных на днище судна. См. патент РФ №2461489, В63В 1/38.
К недостаткам известного судна с воздушными кавернами на днище можно отнести высокое сопротивление движению судна при изменениях наклона пластин и образования завихрений воды между днищем и пластинами.
Известно более совершенное водоизмещающее судно с воздушной каверной на днище с дифферентно-креновой системой, имеющее в днище выемку для образования единой воздушной каверны с волновым профилем, начинающуюся с редана в носовой части и ограниченную скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной пластины, причем полость выемки сообщена с системой подачи воздуха и с системой стравливания воздуха из нее, а внутри выемки размещены продольные кили (направляющие), ограничивающие поперечное перемещение воздуха по днищу выемки и разделяющие выемку на продольные секции, и поперечные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку, при этом системы стравливания и подачи воздуха в продольных секциях выемки, а также в носовой и кормовой частях каждой продольной секции, ограниченных козырьками, выполнены независимыми друг от друга с возможностью раздельной подачи и стравливания воздуха. См. патент 2601997, М. кл. В63В 1/38 публ. 10.11.2016 г. прототип.
К недостаткам известного судна можно отнести низкую эффективность использования воздушных каверн при движении судна, связанную с наличием ряда конструктивных особенностей, таких как наличие выемки и редана в передней части днища судна, создающего перепад воды под днищем, наличие кормового свода, ограничивающего выход воздуха из-под днища требующего системы стравливания воздуха.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение эффективности движения судна за счет повышения скорости движения путем создание под днищем равномерного по ширине судна тонкого слоя воздушных каверн.
Поставленный технический результат достигается использованием сочетания известных общих с прототипом признаков, включающих корпус с днищем, средство создания и подачи к днищу воздуха, трубопроводы, проводящие воздух, продольные направляющие и средство, образующее каверны и новых признаков, заключающихся в том, что средство подачи воздуха выполнено в виде смонтированных внутри или снаружи передней части судна воздуховодов из которых, по меньшей мере, каждый выход воздуха выполнен в зоне устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде, выход воздуха под днище судна выполнен в пространство между, по меньшей мере, смонтированными на днище тремя направляющими-ограничителями для воды и воздушного потока, выполненными продольно днищу судна, а устройство, образующее каверны на днище судна, выполнено в виде контактирующих друг с другом рядов канавок полуовальной формы, выполненных на поверхности днища контактируемой с водой между направляющими, при этом полуовальные канавки в рядах по горизонтали могут быть соединены краями друг с другом или края канавок ряда, обращенного к корме, могут быть соединены с выпуклой частью канавок предшествующего ряда на расстоянии 0,1-0,6 ширины полуовала полуовальной канавки друг от друга.
Каждая канавка днища в поперечном сечении выполнена прямоугольной формы с закруглениями кромок сторон и основания канавок, обращенных к корме, радиусом 0,1-0,6 ширины канавки.
Средство подачи воздуха под днище судна выполнено, по меньшей мере, с двумя выходами воздуха в передней половине днища судна в зоне устойчивого контакта воды с днищем судна.
По длине днища судна выполнено, по меньшей мере, три продольных направляющих-ограничителей для воды и воздуха.
Выход воздуха в зону устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде выполнен, по меньшей мере, при помощи одного поперечного ряда выходов воздуха из воздуховодов.
Новизной предполагаемого изобретения является выполнение средства подачи воздуха в виде смонтированных внутри или снаружи передней части судна воздуховодов из которых, по меньшей мере, каждый выход воздуха выполнен в зоне устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде, выход воздуха под днище судна выполнен в пространство между, по меньшей мере, смонтированными на днище тремя направляющими-ограничителями для воды и воздушного потока, выполненными продольно днищу судна, а устройство, образующее каверны на днище судна, выполнено в виде контактирующих друг с другом рядов канавок полуовальной формы, выполненных на поверхности днища контактируемой с водой между направляющими, при этом полуовальные канавки в рядах по горизонтали могут быть соединены краями друг с другом или края канавок ряда, обращенного к корме, могут быть соединены с выпуклой частью канавок предшествующего ряда на расстоянии 0,1-0,6 ширины полуовала полуовальной канавки друг от друга.
Так, выполнение средства подачи воздуха в виде смонтированных внутри или снаружи передней части судна воздуховодов из которых, по меньшей мере, каждый выход воздуха выполнен в зоне устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде, выход воздуха под днище судна выполнен в пространство между, по меньшей мере, смонтированными на днище тремя направляющими-ограничителями для воды и воздушного потока позволяет постоянно и без перерывов подавать воздух в зону устойчивого контакта днища судна с водой и равномерно рассредоточить поток подаваемого воздуха между продольными направляющими.
Выполнение устройства, образующего каверны на днище судна в виде контактирующих друг с другом рядов канавок полуовальной формы, выполненных на поверхности днища контактируемой с водой между направляющими, позволяет размельчить поступающие из воздухопроводов воздушные пузыри воздуха и равномерно рассредоточить их по ширине поверхности днища между каждыми направляющими. При этом воздух, перемещаясь по днищу, встречая на своем пути канавки и последовательно, попадая в них с различным временем вхождения в канавки за счет их овальности, дробится на более мелкие фракции и продолжает движение по поверхности днища до следующей канавки, где также дробится и создает тонкую воздушную устойчивую прослойку по всему днищу, способствующую снижению сопротивления воды движению судна.
Соединение полуовальных канавок в рядах по горизонтали краями друг с другом или краями канавок ряда, обращенного к корме с выпуклой частью канавок предшествующего ряда на расстоянии 0,1-06 ширины полуовала полуовальной канавки друг от друга позволяет в зависимости от их выполнения изготавливать суда с различной степенью дробления воздуха и соответственно менять требуемое сопротивление воды и скоростной режим судна.
Выполнение каждой канавки днища в поперечном сечении прямоугольной формы с закруглениями кромок сторон и основания канавок, обращенных к корме, радиусом 0,1-0,6 ширины канавки, выполнение средства подачи воздуха под днище судна, по меньшей мере, с двумя выходами воздуха в передней половине днища судна в зоне устойчивого контакта воды с днищем судна, выполнение по длине днища судна, по меньшей мере, трех продольных направляющих-ограничителей для воды и воздуха, выполнение выхода воздуха в зону устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде, по меньшей мере, при помощи одного поперечного ряда выходов воздуха из воздуховодов - являются признаками дополнительными, направленными на уточнение выполнения основных признаков и способствующих достижению поставленной предполагаемым изобретением поставленного технического результата.
Согласно проведенных патентно-информационных исследований, сочетания известных и новых признаков предполагаемого изобретения в источниках патентной и научно-технической информации не обнаружено, что позволяет отнести признаки к обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и не вытекает из него явным образом и позволяет получить более высокий и даже неожиданный технический результат, то предлагаемые существенные признаки и их сочетание можно считать имеющими изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого способа позволяет отнести его к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлено днище судна с выполненными на его поверхности канавками и установленными продольными направляющими.
На фиг. 2 показан поперечный разрез днища судна с изображением выполненных в нем канавок.
На фиг. 3 схематично показан вариант подвода воздуха под днище при помощи воздухопроводов, смонтированных внутри корпуса судна на различном расстоянии от носовой части судна.
На фиг. 4 схематично показан вариант подвода воздуха под днище при помощи воздухопроводов, смонтированных снаружи корпуса судна.
Предлагаемое водоизмещающее судно с воздушными кавернами на днище состоит из корпуса 1 с плоским днищем 2, продольными направляющими-ограничителями 3 и канавками 4. Воздух при помощи средства 5 нагнетания воздуха при помощи трубопроводов 6 и 7, выполненных снаружи (6) или внутри (7) носовой части судна подводят к днищу 2 судна. При этом выход воздуха под днище судна может быть осуществлен при помощи, по меньшей мере, одного поперечного ряда 8 выходов воздуха из воздуховодов. На фиг. 3 пунктирной линией 9 обозначен трубопровод подвода воздуха ко второму поперечному ряду 10 выходов воздуха под днище судна. У каждой канавки 4 кромка 11, со стороны кормы и кромки основания 12 канавки скруглены для уменьшения сопротивления и улучшения завихрения воздуха. Края канавок в поперечном ряду могут быть выполнены с контактом друг с другом см. по стрелке А зона С или с контактом полувала канавки предшествующего ряда см. по стрелке В зона D. При этом, в случае с контактом полувала канавки предшествующего ряда см. по стрелке В зона D расстояние между краями «L» может быть выполнено равным 0,1-0,6 ширины полуовала канавки.
Предлагаемое судно работает следующим образом:
При движении судна, воздух из источника принудительной подачи 5 по трубопроводам 7 или 6 подается к поперечному к одному ряду выходов 8 воздуха или к двум рядам выходов 8 и 10 из трубопроводов для создания под днищем 2 воздушной прослойки в виде искусственной каверны. Подаваемый воздух, перемещаясь под днищем 2 судна взаимодействует с выполненными на днище полуовальными канавками 4 и попадая из одной канавки в другую пузырьки воздуха каждый раз дробятся на более мелкие и не создают крупных пузырей способных смещаться в какую-либо сторону. При этом, при постоянном дроблении воздуха на более мелкие пузырьки создается прочная, тонкая, распределенная по ширине между направляющими-ограничителями 3 воздушная прослойка. Направляющие-ограничители обеспечивают направленное перемещение судна по воде и предотвращают выход воздуха в стороны из под днища судна. При движении судна с повышенной скоростью или в случае незначительного подъема носовой части судна подача воздуха осуществляют при помощи последующих поперечных рядов выхода воздуха из воздухопроводов.
Выполнение каждой канавки днища в поперечном сечении прямоугольной формы с закруглениями кромок основания и стороны канавок, обращенных к корме, радиусом 0,1-0,6 ширины канавки способствуют раздробление воздуха под днищем на более мелкие фракции.
Выполнение средства подачи воздуха под днище судна, по меньшей мере, с двумя выходами воздуха в передней половине днища судна позволяет подавать воздух в зону устойчивого контакта воды с днищем судна и способствует повышению скорости движения судна.
Выполнение по длине днища судна, по меньшей мере, трех продольных направляющих-ограничителей для воды и воздуха предотвращает выход воздуха из под днища и обеспечивает направленное передвижение судна.
Выполнение выхода воздуха в зону устойчивого контакта воды с днищем судна при его движении по воде, по меньшей мере, при помощи одного поперечного ряда выходов воздуха из воздуховодов обеспечивает гарантированный выход воздуха под днище судна и предотвращает разрывы в подаче воздуха.
В настоящее время автором изготовлена опытная модель судна, показавшая положительные результаты при испытаниях.