УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕРЕНИЯ БОРТОВОЙ КАЧКИ И ПОВЫШЕНИЯ МОРЕХОДНОСТИ БЫСТРОХОДНЫХ КАТЕРОВ, ЛЕГКИХ СУДОВ И КОРАБЛЕЙ С ОСТРОСКУЛЫМИ ОБВОДАМИ
DEVICE TO DECREASE ROLL AND INCREASE SEA KEEPING PROPERTIES OF FLIGHT BOATS, LIGHT SHIPS AND HARD-CHINE SHIPS

Изобретение относится к судостроению, и в частности, к средствам пассивной стабилизации судов на волнении с помощью плоских пластин или решеток, выступающих за пределы корпуса. Оно рекомендуется для военных и гражданских морских быстроходных катеров, небольших судов и кораблей с остроскулыми обводами, которые должны иметь умеренную качку на пределах своей мореходности 5-6 баллов без хода на ходу, не снижая их скоростные качества. Оно может быть рекомендовано также для применения на небольших пассажирских экскурсионных катерах и судах, эксплуатирующихся во внутренних морях и крупных озерах, мореходность которых ограничена 3-4 баллами.
В основе предложения новый научный принцип структурной нейтрализации основных волновых возмущающихся сил с помощью гидродинамических, возникающих на плоских или объемных их нейтрализаторов, располагающихся в области активного действия волн [1, 2].
Известны пластинчатые и решетчатые пассивные успокоители бортовой качки, применяющиеся на сторожевых кораблях и тральщиках в виде скуловых килей [3].
При всей их простате они обладают несколькими недостатками:
- на малых скоростях и без хода они малоэффективны, что для всережимных морских объектов - недостаток серьезный;
- они отбирают часть мощности, что приводит к небольшой потере скорости;
- выступающие за габариты ширины корпуса скуловые кили создают определенные неудобства при швартовке и совместной стоянке у причала.
Опыт применения на сторожевых кораблях водоизмещением до 1500-1800 т бортовых управляемых рулей выявил ненадежность их работы, требует ручной перенастройки системы их автоматики в зависимости от балльности волнения, скорости хода и курсового угла относительно волны. На катерах и небольших пограничных кораблях они просто неприменимы по массогабаритным характеристикам.
Остроскулые архитектурные формы быстроходных катеров и небольших сторожевых кораблей обладают определенным запасом мореходности по сравнению с круглоскулыми [4].
Однако опыт применения боевых катеров в региональных конфликтах показал, что при всей их высокой скорости они не могут успешно применять свое ракетное оружие. Поэтому их высокая скорость 40-55 узлов не единственное важное для них качество.
Кроме того, в малых странах боевые катера несут и патрульную службу без хода. Для них умерение качки задача актуальная.
Большой подкласс пограничных катеров и небольших кораблей нуждается в умерении качки без хода и на ходу без потери скорости хода.
Известно крыло самолета [5], составленное из отдельных звеньев, соединенных в решетку. Его эффективность намного выше традиционного крыла. Оно находит применение в малой авиации.
В качестве прототипа для предлагаемого изобретения решение принимается традиционное техническое решение умерения бортовой качки с помощью пластинчатых или решетчатых скуловых килей.
Цель изобретения - повышение эффективности пассивных средств умерения бортовой качки и мореходности быстроходных кораблей небольшого водоизмещения. Указанная цель достигается тем, что в известном техническом решении, включающем пассивные успокоители, выступающие за пределы корпуса эти успокоители выполнены в виде вертикально ориентированных решеток, являющихся продолжением бортов, устанавливаемых в районе кормового подзора длиной не менее 0,15 длины корпуса и в случае необходимости дополнительно в носовой части корпуса длиной не менее 0, 075 длины корпуса, в том числе в виде стоек подводного крыла, при этом предлагаемые решетки выполнены в виде отдельных блоков высотой не менее 0,2 средней осадки корпуса, составленных из крыльевых профилей или пластин, передняя кромка которых отогнута наружу на угол 15-20°, сверху и снизу они подкреплены скрепляющими их полосками шириной 0,15-0,20 высоты блока, при этом решетчатые блоки-нейтрализаторы волновых нагрузок жестко, например на сварке, соединены с бортами и днищем корпуса, при этом кормовые секции решеток могут использоваться в качестве рулевых комплексов.
На фиг.1 показано устройство в простейшем варианте установки на катере решетчатых блоков в кормовом подзоре, а на фигуре 2 - в случае дополнительной установки их в носовой части корпуса.
Показанное на фиг.1 устройство нейтрализации волновых нагрузок включает:
- нижнее основание - лыжу, плавно переводящую скуловую линию в кормовой подзор;
- верхнее основание 2 нейтрализаторов;
- откос 3, придающий жесткость соединения нейтрализаторов с днищем корпуса;
- крыльевые профили 4 или пластинчатые 5, выполненные из тонкого листа с отогнутой на 15-20° передней кромкой;
- концевое звено нейтрализаторов 6, которое в случае необходимости может выполнять роль вертикального руля.
Весь блок нейтрализаторов выполнен на сварке и жестко крепится к скуле и днищу.
В случае применения дополнительных нейтрализаторов в носу (фиг.2) конструкция их в случае а) аналогична кормовым, а в случае б) они являются опорой носового крыла 8 вместе со стойкой 7.
По сравнению с известными техническими решениями предложенное обладает следующими преимуществами:
- решетчатые нейтрализаторы предложенной архитектуры обладают очень высокой эффективностью снижения бортовой качки без хода; проведенные в Военно-морском инженерном институте экспериментальные исследования эффективности вертикальных нейтрализаторов различного типа (пластины, пластины с прорезями и особым образом расположенных в пакете крыльев и пластины с отогнутой передней кромкой [6] выявили их 2-3-кратное преимущество по сравнению с традиционными пассивными средствами умерения бортовой качки;
- решетки из крыльев и пластин с отогнутыми наружу передними кромками, развернутых под небольшим (15-20°) углом к потоку, за счет щелевого эффекта будут отсасывать пограничный слой и направлять его под днище, за счет этого будет снижаться буксировочное сопротивление корпуса и повышаться КПД гребных винтов;
- в совокупности предложенные вертикальные решетчатые нейтрализаторы обеспечат катерам и небольшим кораблям существенное умерение бортовой качки при позиционировании без хода и на ходу по крайней мере без потери скорости хода.
В случае применения решетчатых нейтрализаторов в корме и в носу (фиг.2) катер, патрульный корабль получает дополнительно повышенную устойчивость на курсе и уникальную маневренность с помощью двух рулей.
На основании изложенного предложение отвечает критерию существенного положительного эффекта.
Оно также отвечает критерию реализуемости, т.к. не содержит каких-либо сложных деталей, которые бы могли быть изготовлены на современном судостроительном предприятии.
Патентный поиск не выявил подобных технических решений, поэтому предложение авторов обладает патентной новизной.
Источники информации
1. Разумеенко Ю.В., Пыльнев Ю.В., Ейбоженко А.В. и другие. «Поисковые исследования по обоснованию и разработке волностойких конструкций образцов ВВТ на основе структурной нейтрализации гидромеханических сил». Технический отчет о КНИР «Ингул». -С-Пб, ФИОРАН, 2001 г.
2. Разумеенко Ю.В., Пыльнев Ю.В., Родионов А.В. «Принципы структурной нейтрализации волновых нагрузок как основа волностойких морских технологии XXI века». Труды Международного форума.- М., 1999 г. С 345-347.
3. Шмырев А.Н. «Успокоители качки судов». - Л.: Судостроение, 1972 г.
4. Егоров И.Т., Рудняков М.М., Солодовников Ю.М. «Ходкость и мореходность глиссирующих судов». - Л.: Судостроение, 1978 г.
5. Войцех О.Г. « Крыло самолета», патент №2184680, 2002 г.
6. Разумеенко Ю.В., Юссеф М.Ю. «Способ повышения мореходности быстроходных катеров и предварительные результаты по оценке его эффективности». Материалы межвузовской научно-теоретической конференции. С-Пб, Военно-морской инженерный институт, 2010 г.