Корпус глиссирующего судна

 

Изобретение относится к водному транспорту, касается судостроения и гидроавиации и может быть использовано в быстроходных судах, экранопланах и в водных транспортных средствах повышенной мореходности. Корпус глиссирущего судна имеет узкую форму с большим удлинением. Корпус глиссирущего судна содержит палубу, днище, вертикальные борта, расширяющиеся к палубе, корму и заостренную носовую часть. С обеих сторон корпуса, по его бокам, со смещением к кормовой части, корпус имеет крыльевые профили (крылья). Нижняя часть крыльевых профилей (крыльев) образована выступающей частью бортов. Верхняя часть крыльевых профилей (крыльев) образована выступающей частью палубы. Спонсоны (поплавки) образованы на оконечностях крыльев. Корпус глиссирующего судна в носовой и кормовой частях может быть снабжен обтекателями. В носовой части палубы корпус глиссирующего судна может быть снабжен стабилизирующим крылом. Технический результат реализации изобретения заключается в универсальности глиссирующего судна, в пригодности к эксплуатации как на воде, так и в воздухе, в повышении мореходных и эксплуатационно-технических качеств судна, в повышенной экономичности за счет повышения диапазона максимальных скоростей в 4 - 6 раз при равной затрачиваемой мощности за счет возможности исключения контакта с водой и в повышении остойчивости и надежности судна при возросшем гидродинамическом качестве на всех режимах движения корпуса за счет уменьшения сопротивления его движению. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к судостроению и гидроавиации, и может быть использовано в быстроходных судах, гидросамолетах, экранопланах и т.п. повышенной мореходности.

В настоящее время широко известны различные типы плавательных средств, имеющих узкие корпуса с большим удлинением и заостренной носовой частью, так называемые "морские ножи" (см., например, журнал "Катера и яхты", N 1(59), 1976 г. , статья под рубрикой: Новое о "морском ноже", "Катер для бурного моря", с.33 [1]; сборник "Катера и яхты" N 1(167), 1999 г. статья В.Зубрицкого "Испытания катера" "VSV 50", с.44 [2], а также Справочник по малотоннажному судостроению, Ленинград, Судостроение, 1987 г., составитель Б.Г.Мордвинов, с.250-251, 268-269 [3].

Наиболее близким к заявляемому является корпус глиссирующего судна "морской нож" (см. [3] с.73,268-270,271-273). Этот корпус имеет удлиненную, заостренную к носу форму и состоит из палубы, плоского клиновидного днища, вертикальных бортов, расширяющихся к палубе, кормы, а в носовой части корпус усечен по плоскости под углом носовым транцем.

Судно с таким корпусом обладает большой валкостью как на стоянке, так и на ходу, и пониженной плавучестью.

Его гидродинамическое качество из-за неоптимальной формы несущей поверхности - днища и специально предусмотренного замывания бортов является очень низким - не более 5: K=V/R, где К - гидродинамическое качество, V - гидродинамическая сила поддержки, R - сопротивление воды движению судна.

Высока потребляемая мощность и соответственно большой вес двигателя и топлива (по сравнению с катерами с обычными корпусами потребляемая мощность в 2-3 раза больше). На всех режимах движения за исключением ударных нагрузок при волнении его эксплуатационно-технические качества невысоки. А скорости ограничены гидродинамическими силами ввиду постоянного контакта корпуса с водой. Область применения плавательных средств с корпусами типа "морской нож" ограничена ввиду вышеперечисленных недостатков.

Технической задачей изобретения является расширение универсальности судов: обеспечение возможности их использования как на воде, так и в воздухе. При этом повышение мореходных и эксплуатационно-технических качеств, повышение экономичности за счет снижения потребляемой мощности плавательного средства, обеспечение высоких скоростей, ограниченных не гидро-, а аэродинамикой. Также снижение валкости, то есть повышение устойчивости как на ходу, так и на стоянке.

Этот результат достигается за счет того, что в корпусе глиссирующего судна, имеющем узкую форму с большим удлинением и состоящем из палубы, днища, вертикальных, расширяющихся к палубе бортов, кормы и заостренной носовой части, по его бокам, с обеих сторон, со смещением к кормовой части, имеются крыльевые профили (крылья), нижняя часть которых образована выступающей частью бортов, а верхняя - выступающей частью палубы. Оконечности крыльев, за счет внутренних полостей, являются спонсонами (поплавками). Кроме этого, в носовой и кормовой частях корпус снабжен обтекателями, а в носовой части палубы - стабилизирующим крылом.

Вышеприведенные признаки существенны, т.к. в скоростных судах, обладающих свойством полета, гидродинамические профили обводов судов: палуб, бортов, днища, включая крыльевой профиль со спонсонами (поплавками), не применялись.

На фиг. 1 изображен общий вид корпуса глиссирующего судна. На фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3 - вид спереди. На фиг. 4 - судно в движении по водной поверхности.

Корпус (фиг. 1, 2, 3, 4) имеет борта 1, палубу 2 и образованный из них крыльевой профиль (крыло) 3, заканчивающийся спонсонами (поплавками) 4. Внизу корпус ограничен днищем 5 и реданом (уступом) 6, а передняя и задняя его части переходят в обтекатели соответственно 7 и 8.

В верхней части корпуса расположена кабина для экипажа и пассажиров 9, а в передней, на палубе, крыло-стабилизатор 10.

Устройство работаем следующим образом.

В статическом состоянии крылья 3 со спонсонами 4 обеспечивают поперечную устойчивость судна.

При выходе судна на рабочий режим происходит несколько этапов движения корпуса: - водоизмещающий, то есть движение по прямой без уклона на корму; - переходный, когда при движении образуются волны, носовая и кормовая, и происходит уклон на корму; - режим полного глиссирования, когда уменьшается волнообразование и корпус скользит днищем по поверхности воды; - движение при волнении; - режим полета над поверхностью воды и выше.

В водоизмещающем режиме задний обтекатель 8 способствует снижению сопротивления движения корпуса. В переходном режиме он также уменьшает сопротивление.

В переходном режиме волна, образуемая корпусом, касается нижней поверхности крыла 3 и уменьшает дифферент (уклон) судна на корму, что в целом приводит к снижению сопротивления корпуса, т.к., хотя и происходит некоторое увеличение смоченной поверхности, приводящее к увеличению сопротивления трения, но за счет изменения дифферента корпуса, сокращается масса воды, отбрасываемая корпусом вперед, и уменьшается волновое сопротивление. Встречный воздушный поток начинает смешиваться с водяными струями, выходящими из-под корпуса судна, создавая дополнительную смазку корпуса, уменьшая сопротивление.

При дальнейшем увеличении скорости водяные струи все более насыщаются воздухом, сопротивление уменьшается, корпус переходит в режим полного глиссирования. При достижении скоростей порядка 70 км/час начинается ощутимое воздействие на корпус аэродинамической силы, составляющей примерно треть веса корпуса. Дальнейшее увеличение скорости приводит к тому, что гидродинамические силы полностью замещаются аэродинамическими и при достижении скоростей 120-150 км/час корпус может полностью выйти из воды.

В режиме полного глиссирования на спокойной воде происходит скольжение днища 5 по ее поверхности, и днище касается воды полностью от передней точки до точки линии редана (уступа) 6. При этом задний обтекатель 8 полностью уходит от соприкосновения с поверхностью воды. Струи воды, вылетающие из-под днища, все более насыщаются воздухом, уменьшая сопротивление корпуса и увеличивая подъемную силу, выталкивающую корпус из воды за счет увеличения подъемной силы крыла. При этом борта постепенно выходят из контакта с поверхностью воды.

При движении на волнах, при размере волн менее высоты носового обтекателя 7, корпус прорезает волны, не ощущая при этом значительных ударных нагрузок, и сильных торможений и колебаний корпуса практически нет.

В случае волны, соизмеримой с высотой корпуса, первым встречает волну передний обтекатель 7 и за счет его водоизмещения происходит подъем палубы над поверхностью воды. Заострение переднего обтекателя 7 уменьшает ударные нагрузки при встрече с волной. Водоизмещение носового обтекателя 7 выбирается такой величины, чтобы избежать зарывания носовой части корпуса в волну, оставляя палубу над поверхностью волны.

При движении на волнении, участие крыльев 3 уменьшает ударные нагрузки, т.к. силы ударов волны распределяются на три составляющие:
- удар носовой части корпуса (обтекателя 7), затем, возможно, переднего крыла 10;
- удар о левый, затем о правый спонсоны крыльев;
- наоборот, удар о правый, затем о левый.

Само крыло 3 выполняет роль амортизатора или рессоры, т.к. обладает упругостью.

Из вышеприведенных примеров видно, что судно с предлагаемой конструкцией корпуса универсально, то есть пригодно к эксплуатации как на воде, так и в воздухе, имеет повышенные мореходные и эксплуатационнно-технические качества, более экономично за счет повышения диапазона максимальных скоростей в 4-6 раз при той же мощности, за счет исключения контакта с водой, обладает высокой устойчивостью и надежностью. При этом гидродинамическое качество (К) возрастает на всех режимах движения корпуса за счет уменьшения его сопротивления движению.

Формула изобретения

1. Корпус глиссирующего судна, имеющий узкую форму с большим удлинением, состоящий из палубы, днища, вертикальных расширяющихся к палубе бортов, кормы и заостренной носовой части, отличающийся тем, что с обеих сторон корпуса, по его бокам, со смещением к кормовой части, корпус имеет крыльевые профили (крылья), нижняя часть которых образована выступающей частью бортов, а верхняя - выступающей частью палубы, при этом на оконечностях крыльев образованы спонсоны (поплавки).

2. Корпус глиссирующего судна по п.1, отличающийся тем, что в носовой и кормовой частях он снабжен обтекателями.

3. Корпус глиссирующего судна по п.1 или 2, отличающийся тем, что в носовой части палубы он снабжен стабилизирующим крылом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4