Сплошная носовая часть днища судна на воздушной подушке
Изобретение относится к судостроению и касается создания судов на воздушной подушке. Сплошная носовая часть днища однокорпусного судна содержит множество носовых частей, любая из которых имеет плоский нижний киль. Поперечное кормовое ограждение соединяется с носовыми частями с использованием наклоненной несущей поверхности и пары внешних ограждений, образовывая воздушную камеру для нагнетания в нее сжатого воздуха с целью образования воздушной подушки под днищем судна. Соответствующие каналы для потока воды, расположенные между каждой парой из множества носовых частей, уменьшают энергию волн во время работы. Морское однокорпусное судно имеет множество носовых частей, переходящих в один корпус, множество каналов для потока воды, расположенных между носовыми частями, корму, один корпус, проходящий от носовой части до вышеупомянутой кормы, участок воздушного давления, средство направления сжатого воздуха в участок воздушного давления, а также средство продвижения вперед или буксирования. Участок, находящийся под давлением воздуха, эффективно изолирован на переднем конце носовыми частями и каналами для потока воды, на бортах - гребнями, а на заднем конце он изолирован кормой. Технический результат при реализации группы изобретений заключается в повышении эффективности эксплуатации судна на воздушной подушке посредством использования сочетания силы плавучести с пневматической и гидродинамической силами поддержания судна. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 14 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
1. Область изобретения
Данное изобретение в целом касается области морских надводных судов. В частности, данное изобретение касается надводного морского судна, которое поддерживается подушкой сжатого воздуха, нагнетаемого в воздушную подушку воздуходувками.
2. Описание существующего уровня техники
Существует много типов морских надводных судов, в некоторых из которых применяется подушка сжатого газа, такого как воздух, для снижения трения с поверхностью воды. Некоторые из таких морских судов функционируют при условии поверхностного эффекта, создаваемого путем захвата подушки(ек) искусственно сжатого воздуха между судном и поверхностью воды, например, с применением множества воздуходувок, заполняющих гибкую юбку в дне судна. В других применяют эффект скоростного напора окружающего воздуха, слой которого находится между судном и поверхностью воды, когда судно движется на высоких скоростях. Первый тип судна называют судами на воздушной подушке или судами, функционирующими благодаря поверхностному эффекту (SES), а последний называют судами на крыльях, функционирующими благодаря эффекту земной подушки (WIG), судами, функционирующими благодаря поверхностному эффекту, или проще - судами на подводных крыльях. В других судах применяют сочетание воздуходувок и эффект скоростного напора для обеспечения сжатой воздушной подушки под судном. Общим знаменателем для всех этих судов является то, что сжатый воздух, находящийся между судном и поверхностью воды, поддерживает большинство массы судна. Эффективность эксплуатации SES-судов значительно более высокая, чем у традиционных морских судов.
Судно, в котором применяют воздуходувки для создания воздушной подушки в паре нижних углублений, описано в выданном 2 января 1990 г. патенте США №4890564 (Burg). Burg описывает морское надводное судно, включающее центральную носовую часть и боковые корпусы, которое поддерживается, по меньшей мере частично, подушкой сжатого воздуха, подаваемого механизированной воздуходувкой. Подушка сжатого газа удерживается в пределах пары продольно ориентированных углублений, образованных в нижней части корпуса и отделенных параллельным центральным разделителем. Углубления закрываются в соответствующих носовых концах корпуса соответствующими передними передвижными ограждениями, что увеличивает срок службы передвижного ограждения. Углубления закрываются на соответствующих кормовых концах соответствующими передвижными кормовыми ограждениями, позволяющими контролировать глубину воздушной подушки, давление воздушной подушки и прочие характеристики воздушной подушки. Отверстия для снижения соударения с водой, проходящие сквозь боковые корпуса, рассеивают энергию соударения с волнами через боковые корпуса. Центральная носовая часть заканчивается впереди от гибкого ограждения. Однако гибкие ограждения подвергаются повреждениям, усталости и износу от ударов. В бурных морях они в значительной мере содействуют сопротивлению и торможению судов, таким образом, замедляя их скорость.
Судно, в котором применяют компрессор для создания воздушной подушки в нижнем углублении, покрытом множеством решеток, предназначенных для выпускания сжатого воздуха вниз и назад, раскрыто в выданном 8 июля 1975 г. патенте США №3893406 (Burgin). Burgin описывает лодку, имеющую дно, два одинаковых продольных киля, прилегающих к боковым краям дна и удлиняющих длину дна. Каждый киль включает продольно направленный канал, имеющий впускное отверстие на носовом конце и выпускное отверстие возле кормового конца. Двигатель приводит в действие соответствующий водный струйный насос, расположенный в каждом канале, для втягивания воды через соответствующее впускное отверстие и выталкивания воды под давлением через соответствующее выпускное отверстие. Двигатель приводит в действие пару роторных барабанов при соответствующих впускных отверстиях, которые не дают мусору попадать во впускные отверстия. Дно лодки сформировано с углублением, имеющим закрытый верх, стороны и концы. Компрессор, приводимый в действие двигателем, доставляет поток сжатого воздуха в углубления. Углубление укрывает множество решеток, расположенных таким образом, чтобы направлять сжатый воздух вниз и по направлению к корме для "смазывания" корпуса, который движется сквозь воду. Центральная носовая часть выступает вперед за кили, заканчивающиеся на уровне переднего конца углубления. Кили выступают вниз и находятся ниже, чем переднее ограждение и уровень воздуха в нише. Однако, поскольку линия киля лодки выступает вниз, и киль расположен ниже, чем носовая часть, сжатый воздух в воздушной полости выходит из ее передней части, которая является наивысшей точкой воздушной полости. Кили создают значительное трение.
Многокорпусное судно «судно на воздушной подушке» (SES), которое представляет собой комбинацию с «экранопластом» (WIG), описано в выданном 18 марта 1997 г. патенте США №5611294 (Burg). Burg описывает многокорпусное морское судно, поддерживаемое газовой подушкой, которое способно переходить на функционирование в режиме поверхностного эффекта в воздухе. Судно имеет три удлиненных корпуса, имеющих соответствующие ножевидные носовые части, которые врезаются в волны. Каждый корпус включает нижнее углубление, имеющее очень тонкий вход и низкий угол отклонения боковой стенки, которое вмещает соответствующую подушку сжатого воздуха. Боковые корпуса включают внешние водоотводные уступы, высоко выступающие на боковые корпуса, и выдвижные водные стабилизаторы в форме перевернутых Т-образных гидрокрыльев для повышения устойчивости при больших волнах. Соответствующая перевернутая V-образная, газовая подушка и кормовые ограждения предусмотрены для обеспечения минимизации воздействия столкновения с волнами в этих участках. В углубления подается сжатый воздух с помощью соответствующей механизированной воздуходувки с углублениями, которые герметически закрываются с помощью соответствующего уплотнительного клапана. В каждом углублении может поддерживаться положительное давление для максимальной тяги или отрицательное давление относительно внешней среды для минимизации надводного профиля, например, для патрульных лодок, для которых требуется минимальная эффективная отражающая поверхность. Соединительные трубы с трубками Вентури соединяют углубления между собой для ослабления перепадов давления между углублениями и для подачи сжатого воздуха в углубления на случай отказа соответствующей воздуходувки (закрытия соответствующего уплотнительного клапана), что позволяет судну беспрерывно функционировать до ремонта. Судно может включать пару выдвижных или фиксированных боковых крыльев для добавления аэродинамической подъемной силы, когда судно находится в воздухе. Боковые крылья могут включать опорные поплавки для дополнительной устойчивости. Однако SES-характеристики этой конструкции лодки не позволяют нести больше, чем сама лодка и команда, судно не может перевозить полезный груз из-за ограничений SES-конструкции. Количество квадратных футов воздушной подушки недостаточно, а трение поплавков и туннелей работающей конструкции слишком большое даже для достижения преимуществ WIG-технологии. WIG-технология имеет те же самые ограничения, что и SES, то есть невозможность перевозить полезный груз. Комбинация двух технологий является высокотехничной конструкцией, требует больших средств на построение и эксплуатацию, а также обслуживание.
Судно, в котором применяют воздуходувки для создания воздушной подушки в паре нижних углублений, описано в выданном 19 марта 1991 р. патенте США №5000107 (Burg). Он является частичным продолжением патента США №4890564, выданного этому автору. Усовершенствование по сравнению с предыдущей конструкцией состоит в том, что подушки сжатого воздуха ограничиваются видоизмененными углублениями корпуса и множеством передвижных передних ограждений таким образом, что от восьмидесяти до девяноста процентов массы суда поддерживается подушкой сжатого воздуха, в результате чего обеспечивается разделение функций. Перепад давления в воздушной подушке обеспечивает лучшие условия езды для пассажиров. Нулевой или низкий угол с горизонтальными поверхностями на передней нижней поверхности бокового корпуса и нижней поверхности заднего ограждения обеспечивает хорошее уплотнение сжатого воздуха и лучшую эффективность корпуса. Угловые поверхности заднего ограждения и выступающая вперед носовая часть также обеспечивают лучшие ходовые качества. Элементы заднего передвижного ограждения могут регулироваться для изменения ориентации корпуса с применением подушек сжатого воздуха. Меньшая ширина корпуса спереди, чем сзади, в результате обеспечивает более привлекательный вид и лучшие ходовые качества носовых частей. Эта лодка усовершенствована по сравнению с предыдущим патентом, но для нее характерны те же самые ограничения.
Грузовое судно, «судно на воздушной подушке» (SES, двойной жесткий бортовой скег), с плоскодонными глиссирующими понтонами (SEPPS), в котором применяют подъемную систему для судов на воздушной подушке и которое заявлено как способное функционировать на вдвое-втрое больших скоростях, чем традиционные грузовые суда, имеющие такое же соотношение мощности и массы, описано в выданном 5 мая 1998 г. патенте США №5746146 (Bixel, Jr.). Bixel, Jr. описывает грузовое судно с "нулевой осадкой" и пригодностью к эксплуатации на высоких скоростях в открытом море. Судно имеет конструкцию типа катамаран, включающую систему воздуходувки для судов на воздушной подушке, способную поднимать судно из воды на небольшую высоту благодаря воздуху, который высвобождается из подушки сжатого воздуха и "смазывает" соответствующее дно понтона во время глиссирования для снижения сопротивления воды. Мягкая воздушная подушка судна располагается в понтонах и стабилизируется ими. Однако это судно имеет SES-конструкцию и согласно формуле функционирует с сопротивлением судна на воздушной подушке. Судно на воздушной подушке является очень неэффективным транспортным средством. Эта конструкция не сможет достичь необходимой скорости и эффективности в эксплуатации как загруженное грузовое судно. Высокоскоростные глиссирующие поверхности сами не обеспечивают достаточной плавучести для того, чтобы держаться на воде как суда с небольшой осадкой. Если бы они были достаточно большими для того, чтобы держать на воде судно с грузом, сопротивление, возникающее при функционировании, было бы очень большим, и сила вертикального удара глиссирующей поверхности уничтожила бы груз. Кроме того, переднее ограждение настолько тупое, что может остановить судно в любом море с более или менее значительными волнами.
Гоночный катер, в котором применяют вентилируемые гидроканалы по всей длине судна для регулирования позиции корпуса, описан в выданном 22 декабря 1998 г. патенте США №5850793 (Bronson). Bronson описывает трехкорпусное судно, в котором вместе применены каналы для воздуха и воды, контролируемые благодаря конструкции судна для повышения скорости и устойчивости в воде. Пара структурных крыльев соединяет внешние корпуса с центральным корпусом и включает соответствующие заслонки, которые могут регулироваться для направления потока окружающего воздуха в нужном направлении и в пару воздухозаборников. Воздух, поступающий в воздухозаборники, проходит через соответствующий воздушный канал в каждом внешнем корпусе и выходит в соответствующий гидроканал, образованный в дне каждого внешнего корпуса. Выходной поток воздуха на воде, который проходит через каждый гидроканал, обеспечивает подъемную силу для хвостовой части каждого внешнего корпуса, в результате чего возникает направленная вниз сила, действующая на носовую часть трехкорпусной конструкции, что повышает устойчивость на больших скоростях. Регулируемые перепускные клапаны для потока воздуха предусмотрены для контролирования потока воздуха в гидроканалы, а пластины под каждым внешним корпусом обеспечивают сцепление во время поворотов. Однако в судне применяют вентилируемые гидроканалы, проходящие по длине судна и предназначенные для стабилизации и контролирования позиции судна во время разгона. Гидроканалы поднимают корму и опускают носовую часть. Этот вариант непригоден для грузовых судов.
Таким образом, цель данного изобретения состоит в обеспечении сплошного днища судна на воздушной подушке для механизированных и немеханизированных морских судов и барж со сниженным сопротивлением в воде.
Другой целью данного изобретения является обеспечение сплошного днища судна на воздушной подушке, имеющего отличное проникновение сквозь волны для эксплуатации в бурном море.
Еще одной целью данного изобретения является обеспечение сплошного днища судна на воздушной подушке однокорпусной конструкции.
Еще одной целью данного изобретения является обеспечение сплошного днища судна на воздушной подушке, в котором применяют сжатый воздух для снижения трения с водой.
И последней целью данного изобретения является обеспечение сплошного днища судна на воздушной подушке, которое поддерживается в движении вперед благодаря сочетанию плавучести, пневматической подъемной силы и гидродинамической подъемной силы.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение позволяет достичь вышеупомянутых целей, а также других, которые могут быть определены при надлежащем ознакомлении и толковании всего описания.
Обеспечивается сплошное днище судна на воздушной подушке, включающее (1) множество носовых частей, каждая из которых включает соответствующие пары наклонных плоскостей носовой части, начинающиеся на верхней линии среза и продолжающиеся вниз и по направлению к корме; (2) множество каналов для потока воды, по одному каналу между каждой парой из множества носовых частей; (3) киль для каждой носовой части, кили начинаются на соответствующих основах носовых частей и продолжаются по направлению к корме и наружу от соответствующих центральных линий носовых частей; (4) множество ограждений носовых частей, которые начинаются на соответствующих основах носовых частей на соответствующих передних концах килей и продолжаются по направлению к корме и наружу вдоль соответствующих килей, пока кили не переходят в каналы для потока воды и внешние ограждения; (5) наклоненную по направлению к корме несущую поверхность, которая находится перед кормовым ограждением, выступающим вперед к верхней поверхности воздушной полости, входящей в соответствующие каналы для потока воды, образовывая под ними воздушную полость, воздушную полость, которая начинающуюся из ограждений носовой части, на основах носовых частей, на соответствующих передних концах килей, воздушную полость, продолжающуюся по направлению к корме и наружу вдоль соответствующих килей до перехода в каналы для потока воды и внешние ограждения; (6) по меньшей мере один канал для выпуска воздуха через верхнюю часть воздушной полости, через который сжатый воздух поступает в воздушную полость, и (7) когда днище судна проходит сквозь воду, указанная наклоненная по направлению к корме несущая поверхность обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия конца днища судна, указанная воздушную полость наполняется потоком сжатого воздуха из указанных каналов для выпуска воздуха, указанная воздушная полость ограничивает подушку сжатого воздуха под днищем судна во время работы для уменьшения контакта с водой с целью снижения ламинарного трения, указанные каналы для потока воды направляют потоки вытесненной воды от ударов с волнами в указанную воздушную полость, причем воздушная подушка и поток сжатого воздуха поддерживают ограниченный контакт с водой для снижения сопротивления и торможения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Разные другие цели, преимущества и отличительные признаки изобретения станут понятными специалистам после ознакомления с представленными ниже фигурами, из которых:
ФИГУРА 1 является видом в плане снизу первого оптимального варианта сплошной носовой части судна на воздушной подушке в форме моторной лодки.
ФИГУРА 2 является боковой вертикальной проекцией моторной лодки.
ФИГУРА 3 является передней вертикальной проекцией моторной лодки.
ФИГУРА 4 является задней вертикальной проекцией моторной лодки.
ФИГУРА 5 является продольным вертикальным разрезом моторной лодки по линии 5-5 с ФИГУРЫ 3.
ФИГУРА 6 является продольным вертикальным разрезом моторной лодки по линии 6-6 с ФИГУРЫ 3.
ФИГУРА 7 является продольным вертикальным разрезом моторной лодки по линии 7-7 с ФИГУРЫ 3.
ФИГУРА 8 является фрагментом вида в плане моторной лодки.
ФИГУРА 9 является боковым вертикальным разрезом моторной лодки по линии 9-9 с ФИГУРЫ 5.
ФИГУРА 10 является боковым вертикальным разрезом моторной лодки по линии 10-10 с ФИГУРЫ 5.
ФИГУРА 11 является видом в плане дна второго оптимального варианта сплошной носовой части судна на воздушной подушке в форме немеханизированной баржи.
ФИГУРА 12 является передней вертикальной проекцией немеханизированной баржи.
ФИГУРА 13 является задней вертикальной проекцией немеханизированной баржи.
ФИГУРА 14 является видом в плане второго оптимального варианта сплошной носовой части судна на воздушной подушке в форме моторной лодки или немеханизированной баржи.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
В соответствии с требованиями авторами описываются подробные варианты воплощения данного изобретения, однако, следует понимать, что описанные варианты воплощения являются всего лишь примерами изобретения, которые могут быть воплощены в разных формах. Следовательно, конкретные структурные и функциональные детали, описанные авторами, не должны толковаться как ограничительные, а всего лишь как основа для формулы изобретения и образец для ознакомления со стороны специалистов с целью применения данного изобретения в форме практически любой приемлемой подробной структуры.
Дается ссылка на чертежи, на которых одинаковые характеристики и отличительные признаки данного изобретения на всех фигурах обозначены одинаковыми номерами.
Первый оптимальный вариант воплощения
На Фигурах 1-10 показана первая оптимальная сплошная носовая часть днища судна на воздушной подушке, в оптимальном варианте в форме моторной лодки.
Фигура 1 показывает моторную лодку 20, имеющую корпус 23 однокорпусной конструкции и верхнюю палубу 26. Корпус 23 включает множество входов или носовых частей (в дальнейшем - "носовые части") в форме центральной или главной носовой части 29 и пары боковых или внешних носовых частей 30 и 31, которые соединены между собой парой соединительных элементов для носовых частей 32 и 33. Пара боковых стенок 34 и 35 направляется по направлению к корме вдоль внешних носовых частей 30 и 31 к транцу 36. Носовые части 29, 30 и 31 располагаются ступенчато для содействия разбиванию кильватерной струи, образованной во время движения по воде.
Пара наклонных плоскостей 38 и 41 главной носовой части 29 начинается на линии среза 44, находящейся между корпусом 23 и верхней палубой 26, и продолжается вниз и по направлению к корме к главному килю 47. Главный киль 47 является плоским и начинается от основы 50 главной носовой части 29 и продолжаются по направлению к корме и наружу от центральной линии 53 главной носовой части 29, которая постепенно разглаживается и расширяется в соответствующие отверстия или каналы для потока воды 56 и 59 снаружи от главной носовой части 29 и внутри внешних носовых частей 30 и 31. Главный киль 47 включает треугольную переднюю поверхность 62 плавучести и гидродинамической подъемной силы. Пара главных гребней 65 и 68 начинается на наклонных плоскостях главной носовой части 38 и 41 на центральной линии 53 главной носовой части 29, и они постепенно разглаживаются и расширяются книзу к соответствующим каналам для потока воды 56 и 59. Главные гребни 65 и 68 направлены вверх на главной носовой части 29 с целью снижения вертикальных ударных сил. Главные гребни 65 и 68 также помогают главной носовой части 29 в создании гидродинамической подъемной силы и поддержки главной носовой части 29, в том числе в приспособлении к условиям моря.
Соответствующие пары наклонных плоскостей 71 и 74 и 77 и 80 внешних носовых частей 30 и 31 начинаются на линии среза 44 и продолжаются вниз и по направлению к корме к соответствующим внешним килям 83 и 86. Внешние кили 83 и 86 являются плоскими и вместе с главным килем 47 составляют наиболее низкую часть моторной лодки 20, очерчивая плоскую поверхность или линию киля 89 и функционируя как переднее и внешнее ограждение. Внешние кили 83 и 86 начинаются на соответствующих основах 91 и 92 внешних носовых частей 30 и 31 и продолжаются по направлению к корме и наружу от соответствующих центральных линий 95 и 98 внешних носовых частей 30 и 31, постепенно разглаживаются и расширяются во внешние наклоненные несущие поверхности 117 и 118 на внешней стороне внешних носовых частей 30 и 31, а также направляются по направлению к корме и вглубь от соответствующих центральных линий 95 и 98 внешних носовых частей 30 и 31, постепенно разглаживаются и расширяются в соответствующие каналы для потока воды 56 и 59 внутри внешних носовых частей 30 и 31 и с обеих сторон главной носовой части 29. Внешние кили 83 и 86 включают соответствующие треугольные передние поверхности плавучести и гидродинамической подъемной силы 101 и 104. Соответствующие пары внешних гребней 107 и 110 и 113 и 116 начинаются на соответствующих парах наклонных плоскостей внешней носовой части 71, 74, 77 и 80 на соответствующих центральных линиях 95 и 98 внешних носовых частей 30 и 31. На внешних сторонах внешних носовых частей 30 и 31 гребни 107 и 116 направляются по направлению к корме для образования внешних наклоненных несущих поверхностей 117 и 118, с соответствующими внешними килями 83 и 86 на основе внешних наклоненных несущих поверхностей 117 и 118, образовывающих нижние ограждения 119 и 120 на линии киля 89. На внутренней стороне внешних носовых частей 30 и 31 гребни 110 и 113 постепенно разглаживаются и расширяются вниз в каналы для потока воды 56 и 59. Пары внешних гребней 107 и 110, а также 113 и 116 направлены вверх на соответствующих внешних носовых частях 30 и 31 с целью снижения сил вертикального удара. Пары внешних гребней 107 и 110, а также 113 и 116 также помогают соответствующим внешним носовым частям 30 и 31 в создании гидродинамической подъемной силы и поддержки для внешних носовых частей 30 и 31, в том числе в приспособлении к условиям моря.
Наклонные плоскости внешней носовой части 71 и 80 направляются по направлению к корме и наружу от поперечного заднего или кормового ограждения 122. Наклоненная по направлению к корме поверхность 128 плавучести или гидродинамической подъемной силы находится перед кормовым ограждением 122, которое простирается вперед к более горизонтальной верхней поверхности 129, простирающейся вперед в соответствующую главную носовую часть 29 и внешние носовые части 30 и 31, образовывая воздушную полость 131 под ними. Воздушная полость 131 представляет собой отсек, заполняемый потоком сжатого воздуха из одного или нескольких компрессоров или воздуходувок (не показаны). Соответствующие передние или носовые ограждения 132, 133 и 134 начинаются на соответствующих основах 50, 91 и 92 главной и внешних носовых частей 29, 30 и 31 на переднем конце главного киля 47 и внешних килей 80 и 81 и продолжаются по направлению к корме и наружу вдоль главного и внешних килей 47, 83 и 86, пока кили 47, 83 и 86 не переходят во внешние ограждения 119 и 120 и каналы для потока воды 56 и 59. Воздушная полость 131 начинается на передних ограждениях носовой части 132, 133 и 134 на передней несущей поверхности 62 главного киля 47 и несущих поверхностях 101 и 104 внешних килей 83 и 86, на соответствующих основах 50, 91 и 92 главной и внешних носовых частей 29, 30 и 31 на переднем конце главного и внешних килей 47, 83 и 86. Воздушная полость 131 продолжается по направлению к корме и наружу вдоль главного и внешних килей 47, 83 и 86, пока они не переходят во внешние ограждения 119 и 120 и каналы для потока воды 56 и 59. Соответствующие боковые стенки 135 и 136 воздушной полости 131 наклонены вглубь для обеспечения максимальной плавучести корпуса. Наклон боковых стенок 135 и 136 постепенно переходит в горизонтальную плоскость, переходя в кормовое ограждение 122. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 128 обеспечивает плавучесть для корпуса 23 и обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия заднего конца моторной лодки 20, когда она находится в движении, уменьшая площадь смоченной поверхности и возникающие в результате сопротивление и торможение. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 128 также уменьшает столкновение с водой и волнами в воздушной полости 131. Множество каналов для выпуска воздуха 137, 138 и 140 доставляют воздух из соответствующих воздуходувок (не показаны) в воздушную полость 131. Моторная лодка 20 проталкивается вперед вдоль линии тяги 143, начинающейся от кормового ограждения 122 и продолжающейся вперед через главную носовую часть 29 до линии среза 44.
Моторная лодка 20 поддерживается в статическом (неподвижном) рабочем состоянии благодаря плавучести в воде. Моторная лодка 20 поддерживается в динамическом (подвижном) рабочем состоянии благодаря гидродинамическому подъему, который обеспечивается главной носовой частью 29, внешними носовыми частями 30 и 31, каналами для потока воды 56 и 59, передними несущими поверхностями 62, 101 и 104, внешними ограждениями 119 и 120, наклоненной по направлению к корме несущей поверхностью 128, передними ограждениями носовой части 132, 133 и 134, внешними ограждениями 119 и 120 и кормовым ограждением 122.
Когда корпус 23 проходит сквозь воду, воздушная полость 131 заполняется потоком воздуха из выпускных каналов 137, 138 и 140, доставляющих поток сжатого воздуха из воздуходувок. Скорость потока, а следовательно, давление воздуха в пределах воздушной полости 131 контролируется путем регулирования скорости воздуходувок или применения соответствующих клапанов (не показаны), регулирующих поток сжатого воздуха в воздушную полость 131. Когда воздушная полость 131 находится под давлением, она поддерживает большую часть массы моторной лодки 20. Кормовое ограждение 122 создает физическую изоляцию между сжатым воздухом в пределах воздушной полости 131 и водой на заднем конце моторной лодки 20. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 128 обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия заднего конца моторной лодки 20, когда она находится в движении, уменьшая площадь смоченной поверхности и возникающие в результате сопротивление и торможение. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 128 уменьшает столкновение с водой и волнами в воздушной полости 131. Сжатый воздух высвобождается из передних ограждений носовой части 132, 133 и 134 и внешних ограждений 119 и 120, аэрируя воду и смазывая смоченную площадь поверхности судна, включая главную и внешние носовые части 29, 30 и 31, каналы для потока воды 56 и 59 и внешние наклоненные несущие поверхности 117 и 118, устраняя эффект ламинарного трения о воду. Кормовое ограждение 122 может быть на одном уровне с главным и внешними килями 47, 83 и 86, а внешние ограждения 119 и 120 на линии киля 89, или могут быть немного приподнятыми над ней таким образом, чтобы вызывать большой поток сжатого воздуха и аэрированной воды, которая протекает мимо кормового ограждения 122, смазывая кормовой конец моторной лодки 20. Каналы для потока воды 56 и 59 направлены вниз по направлению к передней части моторной лодки 20 и являются плоскими по направлению к ее задней части для создания плавучести и гидродинамической подъемной силы во время работы. В случае аварийной остановки моторная лодка 20 быстро замедляет движение, если снижается давление в воздушной подушке.
Каналы для потока воды 56 и 59 направляют вытесненную воду и энергию, возникающую от соударения с волнами, в воздушную полость 131. Энергия соударения с волнами рассеивается в воздушной полости 131 вызванным потоком сжатого воздуха, который также вызывает разделение между водой и корпусом 23. Наклонное расположение внешних наклоненных несущих поверхностей 117 и 118 также уменьшает силу вертикального удара, когда корпус испытывает столкновение с волнами.
Типичная моторная лодка 20 имеет три носовые части 29, 30 и 31, как показано, но может иметь и другое количество носовых частей, как правило, большее. Количество носовых частей может быть четным или нечетным, хотя преимущество отдают нечетному количеству со ступенчатым расположением от носа к корме, как показано, для создания более обтекаемой конструкции. Крайние передние точки главной носовой части 29 и внешних носовых частей 30 и 31 могут располагаться ступенчато или неступенчато, как показано на фигурах. Крайние передние точки главной носовой части 29 и внешних носовых частей 30 и 31 могут располагаться сзади от главной носовой части 29, как показано на фигурах. Внешние носовые части 30 и 31 могут располагаться сзади от главной носовой части 29, как показано на фигурах, или на одной линии, или спереди от главной носовой части 29. Главная носовая часть 29 может быть или не быть более широкой, чем внешние носовые части 30 и 31. Главная, внешние и промежуточные носовые части 29, 30 и 31 в оптимальном варианте являются заостренными для достаточного проникновения сквозь волны с целью снижения столкновения и торможения.
Второй оптимальный вариант воплощения.
На Фигурах 11-13 представлена оптимальная сплошная носовая часть днища судна на воздушной подушке, в оптимальном варианте в форме немеханизированной баржи.
На Фигуре 11 показана немеханизированная баржа 146, имеющая корпус 149 однокорпусной конструкции и верхнюю палубу 152. Корпус 149 включает множество носовых частей в форме пары главных носовых частей 155 и 158, пары внешних носовых частей 160 и 161 и промежуточной носовой части 162, которые соединяются между собой множеством соединительных элементов для носовых частей 163, 164, 165 и 166. Пара боковых стенок 167 и 168 направляется по направлению к корме вдоль внешних носовых частей 160 и 161 к транцу 169. Носовые части 155, 158, 160, 161 и 162 располагаются ступенчато для содействия разбиванию кильватерной струи, возникающей во время движения по воде.
Два пары наклонных плоскостей главной носовой части 170 и 173, а также 176 и 179 соответствующих главных носовых частей 155 и 158 начинаются на линии среза 180, расположенной между корпусом 149 и верхней палубой 152, и продолжаются вниз и по направлению к корме к соответствующим главным килям 182 и 185. Главные кили 182 и 185 являются плоскими и начинаются на соответствующих основах 188 и 191 главных носовых частей 155 и 158 и продолжаются по направлению к корме и наружу от соответствующих основ 188 и 191 главных носовых частей 155 и 158, которые постепенно разглаживаются и расширяются в соответствующие пары каналов для потока воды 200 и 203, а также 206 и 209 наружу от соответствующих главных носовых частей 155 и 158 и промежуточной носовой части 162, внутри внешних носовых частей 160 и 161. Главные кили 182 и 185 включают треугольные передние поверхности плавучести и гидродинамической подъемной силы 212 и 215. Две пары главных гребней 218 и 221, а также 224 и 227 начинаются на соответствующих парах наклонных плоскостей главной носовой части 170 и 173, а также 176 и 179 на соответствующих центральных линиях 194 и 197 главных носовых частей 155 и 158, которые постепенно разглаживаются и расширяются книзу в соответствующие пары каналов для потока воды 200 и 203, а также 206 и 209 наружу от соответствующих главных носовых частей 155 и 158 и промежуточной носовой части 162, внутри внешних носовых частей 160 и 161. Пары гребней 218 и 221, а также 224 и 227 направлены вверх на соответствующих главных носовых частях 155 и 158 с целью снижения сил вертикального удара. Пары главных гребней 218 и 221, а также 224 и 227 также помогают соответствующим главным носовым частям 155 и 158 в создании гидродинамической подъемной силы и поддержки для главных носовых частей 155 и 158, в том числе в приспособлении к условиям моря.
Соответствующие пары наклонных плоскостей внешней носовой части 230 и 233, а также 236 и 239 внешних носовых частей 160 и 161 начинаются на линии среза 180 и продолжаются вниз и по направлению к корме к соответствующим внешним килям 242 и 245. Внешние кили 242 и 245 являются плоскими. Внешние кили 242 и 245 начинаются на соответствующих основах 248 и 251 внешних носовых частей 160 и 161 и продолжаются по направлению к корме и наружу от соответствующих центральных линий 254 и 257 внешних носовых частей 160 и 161, которые постепенно разглаживаются и расширяются в соответствующие внешние наклоненные несущие поверхности 300 и 301 на внешней стороне внешних носовых частей 160 и 161, а также направляются по направлению к корме и вглубь от соответствующих центральных линий 254 и 257 внешних носовых частей 160 и 161, которые постепенно разглаживаются и расширяются в соответствующие каналы для потока воды 200 и 209 внутри внешних носовых частей 160 и 161 на соответствующих внешних сторонах главных носовых частей 155 и 158. Внешние кили 242 и 245 включают соответствующие треугольные передние поверхности плавучести и гидродинамической подъемной силы 260 и 263. Соответствующие пары внешних гребней 266 и 269, а также 272 и 275 начинаются на соответствующих парах наклонных плоскостей внешней носовой части 230 и 233, а также 236 и 239 на соответствующих центральных линиях 254 и 257 внешних носовых частей 160 и 161. На внешних сторонах внешних носовых частей 160 и 161 гребни 266 и 275 направляются по направлению к корме для образования внешних наклоненных несущих поверхностей 300 и 301 с соответствующими внешними килями 242 и 245 на основе внешних наклоненных несущих поверхностей 300 и 301, образовывая внешние ограждения 302 и 303 на линии киля 285. На внутренней стороне внешних носовых частей 160 и 161 гребни 269 и 272 постепенно разглаживаются и расширяются книзу в каналы для потока воды 200 и 209. Пары внешних гребней 266 и 269, а также 272 и 275 направлены вверх на соответствующих внешних носовых частях 160 и 161 с целью снижения сил вертикального удара. Пары внешних гребней 266 и 269, а также 272 и 275 также помогают соответствующим внешним носовым частям 160 и 161 в создании гидродинамической подъемной силы и поддержки для внешних носовых частей 160 и 161, в том числе в приспособлении к условиям моря.
Пара наклонных плоскостей 278 и 281 промежуточной носовой части 162 начинается на линии среза 180 и продолжается вниз по направлению к корме к промежуточному килю 284. Промежуточный киль 284 является плоским и вместе с внешними килями 242 и 245 составляет наиболее низкую часть баржи 146, очерчивая плоскую поверхность или линию киля 285 и функционируя как переднее и внешнее ограждение. Промежуточный киль 284 начинается на основе 287 промежуточной носовой части 162 и продолжается по направлению к корме и наружу от центральной линии 290 промежуточной носовой части 162, переходя в соответствующие каналы для потока воды 203 и 206 внутри главных носовых частей 155 и 158 на соответствующих внешних сторонах главных носовых частей 155 и 158. Промежуточный киль 284 включает треугольную переднюю поверхность 293 плавучести и гидродинамической подъемной силы. Пара промежуточных гребней 296 и 299 начинается из пары наклонных плоскостей промежуточной носовой части 278 и 281 на центральной линии 290 промежуточной носовой части 162. На внешних сторонах промежуточной носовой части 162 гребни 296 и 299 направляются по направлению к корме и переходят в соответствующие каналы для потока воды 203 и 206. Промежуточные гребни 296 и 299 направлены вверх на промежуточной носовой части 162 с целью снижения сил вертикального удара. Промежуточные гребни 296 и 299 также помогают промежуточной носовой части 162 в создании гидродинамической подъемной силы и поддержки для промежуточной носовой части 162, в том числе в приспособлении к условиям моря.
Наклонные плоскости внешней носовой части 230 и 239 внешних носовых частей 160 и 161 направляются по направлению к корме и наружу от поперечного заднего или кормового ограждения 304. Наклоненная по направлению к корме поверхность плавучести или гидродинамической подъемной силы 311 находится перед кормовым ограждением 304, которое простирается вперед к более горизонтально расположенной верхней поверхности 312, простирающейся вперед в соответствующие каналы для потока воды 200, 203, 206 и 209, образовывая воздушную полость 314 под ними. Соответствующие передние или носовые ограждения 315, 316, 317, 318 и 319 начинаются на соответствующих основах 188, 191, 248, 251 и 287 главных внешних и промежуточной носовых частей 155, 158, 160, 161 и 162 на переднем конце главных килей 182 и 185, внешних килей 242 и 2245 и промежуточного киля 284 и продолжаются по направлению к корме и наружу вдоль главных, внешних и промежуточного килей 182, 185, 242, 245 и 284, пока кили 182, 185, 242, 245 и 284 не переходят во внешние наклоненные несущие поверхности 230 и 239 и каналы для потока воды 200, 203, 206 и 209. Воздушная полость 314 начинается на передних ограждениях носовой части 315,316, 317, 318 и 319 на передних несущих поверхностях 212 и 215 главных килей 182 и 185, передних несущих поверхностях 260, 263 внешних килей 242 и 245 и передней несущей поверхности 293 промежуточного киля 284 на соответствующих основах 188 и 191 главных носовых частей 155 и 158, основах 248 и 251 внешних носовых частей 160 и 161 и основе 287 промежуточной носовой части 162 на переднем конце главных килей 182 и 185, внешних килей 242 и 245 и промежуточного киля 284. Воздушная полость 314 продолжается по направлению к корме и наружу вдоль главных, внешних и промежуточного килей 182, 185, 242, 245 и 284, пока они не переходят во внешние ограждения 302 и 303 и каналы для потока воды 200 и 209. Соответствующие боковые стенки 320 и 321 воздушной полости 314 наклонены вглубь для обеспечения максимальной плавучести корпуса. Наклон боковых стенок 320 и 321 постепенно переходит в горизонтальную плоскость, переходя в кормовое ограждение 304. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 311 обеспечивает плавучесть для корпуса 149 и обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия заднего конца баржи 146, когда она находится в движении с помощью буксира (не показан) или другой моторной лодки, уменьшая площадь смоченной поверхности и возникающие в результате сопротивление и торможение во время буксирования. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 311 также уменьшает столкновение с водой и волнами в воздушной полости 314. Множество каналов для выпуска воздуха 322, 323, 324, 325 и 326 доставляет воздух из соответствующих воздуходувок (не показаны) в воздушную полость 314. Баржа 146 буксируется вдоль линии тяги 327, начинающейся на кормовом ограждении 304 и продолжающейся вперед через промежуточную носовую часть 162 до линии среза 180.
Корпус 149 поддерживается в статическом (неподвижном) рабочем состоянии благодаря плавучести в воде. Корпус 149 поддерживается в динамическом (подвижном) рабочем состоянии благодаря гидродинамическому подъему, который обеспечивается главными носовыми частями 155 и 158, внешними носовыми частями 160 и 161 и промежуточной носовой частью 162, каналами для потока воды 200, 203, 206 и 209, передними несущими поверхностями 212, 215, 260, 263 и 293, наклоненной по направлению к корме несущей поверхностью 311, передними ограждениями носовой части 315, 316, 317, 318 и 319, внешними ограждениями 302 и 303 и кормовым ограждением 304.
Когда баржа 146 проходит сквозь воду, воздушная полость 314 заполняется потоком воздуха из выпускных каналов 322, 323, 324, 325 и 326, доставляющих поток сжатого воздуха из воздуходувок. Скорость потока, а следовательно, давление воздуха в пределах воздушной полости 314 контролируется путем регулирования скорости воздуходувок или применения соответствующих клапанов (не показаны), регулирующих поток сжатого воздуха в воздушную полость 314. Когда воздушная полость 314 находится под давлением, она поддерживает большую часть массы баржи 146. Кормовое ограждение 304 создает физическую изоляцию между сжатым воздухом в воздушной полости 314 и водой на заднем конце баржи 146. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 311 обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия заднего конца баржи 146, когда она находится в движении, уменьшая площадь смоченной поверхности и возникающие в результате сопротивление и торможение. Наклоненная по направлению к корме несущая поверхность 311 уменьшает столкновение с водой и волнами в воздушной полости 314. Сжатый воздух высвобождается из передних ограждений носовой части 315, 316, 317, 318 и 319 и внешних ограждений 302 и 303, аэрируя воду и смазывая смоченную площадь поверхности баржи 146, включая главную, внешние и промежуточную носовые части 155, 158, 160, 161 и 162, каналы для потока воды 200, 203, 206 и 209 и внешние наклоненные несущие поверхности 300 и 301, устраняя эффект ламинарного трения о воду. Кормовое ограждение 304 может быть на одном уровне с килями 182, 185, 242, 245 и 284, а внешние ограждения 302 и 303 на линии киля 285, или могут быть немного приподнятыми над ней таким образом, чтобы вызывать большой поток сжатого воздуха и аэрированной воды, которая протекает мимо кормового конца баржи 146, смазывая его. Каналы для потока воды 200, 203, 206 и 209 наклонены вниз в направлении передней части и являются плоскими в направлении задней части для создания плавучести и гидродинамической подъемной силы во время работы. В случае аварийной остановки баржа 146 быстро замедляет движение, если снижается давление в воздушной подушке.
Каналы для потока воды 200, 203, 206 и 209 направляют вытесненную воду и энергию, возникающую от столкновения с волнами, в воздушную полость 314. Энергия столкновения с волнами рассеивается в воздушной полости 314 вызванным потоком сжатого воздуха, который также вызывает разделение между водой и корпусом 149. Наклонное расположение внешних наклоненных несущих поверхностей 300 и 301 уменьшает силы вертикального удара, когда корпус 149 испытывает соударение с волнами.
В днищах суден, таких как баржа 146, много главных носовых частей 155 и 158 может быть скомбинировано с внешними носовыми частями 160 и 161 и промежуточными носовыми частями 162, и все они отделяются каналами для потока воды, такими как 322, 323, 324, 325 и 326. Количество носовых частей может быть четным или нечетным, хотя для создания более обтекаемой конструкции оптимальным является нечетное количество со ступенчатым расположением от носа к корме, как показано на фигурах. Баржа 146 может иметь три носовые части, как у моторной лодки 20, хотя для более высокой грузоподъемности в оптимальном варианте она имеет более трех носовых частей. Крайняя передняя точка каждой главной носовой части 155 и 158 и каждая внешняя носовая часть 160 и 161, и промежуточная носовая часть 162 могут располагаться ступенчато или неступенчато, как показано на фигурах. Внешние носовые части 160 и 161 и промежуточная носовая часть 162 могут располагаться сзади от главных носовых частей 155 и 158, как показано на фигурах, или на одной линии, или спереди от главных носовых частей 155 и 158. Промежуточная носовая часть 162 может быть или не быть менее короткой, чем внешние носовые части 160 и 161. Главные носовые части 155 и 158 могут быть или не быть более широкими, чем внешние носовые части 160 и 161 и промежуточная носовая часть 162. Главные, внешние и промежуточная носовые части 155, 158, 160, 161 и 162 в оптимальном варианте являются заостренными для достаточного проникновения сквозь волны с целью снижения соударения и торможения.
Третий оптимальный вариант воплощения.
На Фигуре 14 представлен третья оптимальная сплошная носовая часть днища судна на воздушной подушке, в оптимальном варианте - в форме моторной лодки или немеханизированной баржи. Баржа имеет конструкцию, подобную моторной лодке 20 и барже 146, поэтому описывается лишь общая конструкция.
Фигура 14 показывает моторную лодку или немеханизированную баржу 330, имеющую корпус 332 однокорпусной конструкции и верхнюю палубу (не показана). Корпус 332 включает пару главных носовых частей 334 и 336 и пару внешних носовых частей 338 и 340 описанной выше конструкции, которые соединяются между собой множеством соединительных элементов для носовых частей 342, 344 и 346. Главные носовые части 334 и 336 располагаются ступенчато от внешних носовых частей 338 и 340 для содействия разбиванию кильватерной струи, возникающей во время движения по воде. Множество каналов для потока воды 348, 350 и 352 располагается между главными и внешними носовыми частями 334 и 336, а также 338 и 340. Пара боковых стенок 354 и 356 направляется по направлению к корме вдоль внешних носовых частей 338 и 340 к транцу 358. Пара плоских главных килей 360 и 362 и пара плоских внешних килей 364 и 366 составляют наиболее низкую часть баржи 330, очерчивая линию киля (не показан) и функционируя как переднее и внешнее ограждение. Соответствующие наклонные плоскости внешней носовой части 368 и 370 внешних носовых частей 338 и 340 направляются по направлению к корме и наружу от поперечного кормового ограждения 372. Задняя поверхность 374 гидродинамической подъемной силы находится перед кормовым ограждением 372, которое простирается вперед к более горизонтально расположенной верхней поверхности 376, простирающейся вперед в соответствующие каналы для потока воды 348, 350 и 352, образовывая воздушную полость 378. Множество каналов для выпуска воздуха 380, 382, 384 и 386 доставляет воздух из соответствующих воздуходувок (не показаны) в воздушную полость 378. Баржа 330 функционирует так же, как и моторная лодка 20 и баржа 146.
Моторная лодка и механизированная или немеханизированная баржа согласно данному изобретению представляют собой значительное усовершенствование судна, функционирующего благодаря эффекту воздушной подушки. Они являются первым настоящим и эффективным сочетанием плавучести, пневматической подъемной силы, гидродинамической подъемной силы и проникновения сквозь волны, делая технологию эффекта воздушной подушки экономически выполнимой. Отсутствуют мягкие, гибкие ограждения, которые надо беречь и заменять в случае износа, или которые замедляют движение судна в бурном море из-за тупой конфигурации. Данное изобретение обеспечивает максимальную эффективность, отличные ходовые качества, создает низкую кильватерную струю, позволяет перевозить большие грузы благодаря высокой весовой нагрузке и небольшой осадке, а также обеспечивается чрезвычайная экономичность функционирования и обслуживания. Таким образом, данное изобретение имеет большую коммерческую и военную ценность.
Следовательно, для достижения и поддержания высоких скоростей нужны меньшие двигатели по сравнению с лодками подобных размеров, в результате чего обеспечивается существенная экономия горючего. При эксплуатации с коммерческими целями, когда судно используют каждый день, одно только сэкономленное горючее покрывает стоимость судна за два-три года эксплуатации. Ходовые качества являются непревзойденными благодаря большой воздушной полости, которая гасит движение и уменьшает силу вертикального удара. Для поднятия или стабилизации судна в бурном море не нужны дополнительные приспособления для контроля хода, такие как гидрокрылья. Возникает очень небольшая кильватерная струя, поскольку лодка и баржа функционируют на поверхности воды или близко к ней. Имеются преимущества и с экологической точки зрения, поскольку повреждение береговой линии, волноломов и эстуариев из-за кильватерной струи является главной проблемой, связанной с морскими транспортными перевозками на больших скоростях.
Испытания и анализ судов и барж согласно данному изобретению по сравнению с функционирующими благодаря эффекту воздушной подушки многокорпусными судами и катамаранами такой же длины и массы четко указывают на то, что при большей на десять процентов нагрузке торможение уменьшается на пять-тридцать процентов. Эта конструкция обеспечивает большую плавучесть и пневматическую подъемную силу, чем многокорпусные SES и катамаранные SES, в результате увеличивая потенциал функционирования с небольшой осадкой. Воздушная полость является большей (в квадратных футах), а следовательно, поддерживает больший груз, который может эффективно перевозиться многокорпусными и катамаранными SES. В результате обеспечивается наиболее эффективное грузовое судно из изобретенных на данное время. Кроме того, в качестве меры безопасности, в случае аварийной остановки лодка или баржа согласно данному изобретению быстро замедляет движение, если прекращается поток воздуха в воздушную полость.
Для сравнения, заявитель был одним из создателей и испытателем шестидесятипятифутового катамарана на воздушной подушке. Эта лодка имела недостаточные плавучесть, пневматическую и гидродинамическую подъемную силу. После многочисленных модификаций корпуса характеристики усовершенствованного катамарана немного улучшились, но все равно катамарану необходимо было добавить два гидрокрыла для обеспечения достаточной гидродинамической подъемной силы для перевозки нормальных грузов коммерческого судна. Гидрокрылья создавали существенное торможение, которое заметно замедляло катамаран. С того времени было проведено значительное исследование путем построения, испытания и анализа многочисленных многокорпусных и катамаранных экспериментальных моделей.
Существуют характерные ограничения для катамаранных SES или многокорпусных SES. Например, оценивалась необходимая комбинация пневматической и гидродинамической подъемной силы для построения практически выполнимого с коммерческой точки зрения грузового судна с наименьшими показателями сопротивления и торможения. Комбинация пневматической и гидродинамической подъемной силы имеет ограничения грузоподъемности, по которым увеличение значения пневматической подъемной силы (то есть количество квадратных футов воздушной полости под корпусом) или гидродинамической подъемной силы (то есть количество квадратных футов площади увлажненной поверхности корпуса) чрезмерно увеличивает торможение корпуса в воде. Корпуса становятся слишком широкими, и в результате с их расширением значительно возрастает торможение. Также было установлено, что туннели многокорпусных и катамаранных судов, функционирующих благодаря эффекту воздушной подушки, являются источником значительного торможения в отличие от традиционных многокорпусных судов и катамаранов, в которых применяют узкие корпуса, и зависят исключительно от гидродинамической подъемной силы. Данное изобретение обеспечивает на тридцать пять процентов меньшее торможение, чем у катамаранов с традиционным дном и водопробивного типа, имеющих такую же массу. Преимущество относительно ватерлинии водопробивных катамаранов не касается многокорпусных судов и катамаранов на воздушной подушке. Традиционные и водопробивные катамараны требуют неактивной или активной системы регулирования ходовых характеристик, такой как гидрокрылья, для того, чтобы езда была приемлемой для пассажиров.
Корпуса судов и барж согласно данному изобретению могут подвергаться многочисленным модификациям без отклонения от идеи изобретения. Например, хотя высокоскоростные моторные лодки обычно должны иметь три носовые части и два канала для потока воды, а баржи должны иметь пять носовых частей и четыре канала для потока воды, допускается и другое количество, как четное, так и нечетное, в оптимальном варианте - нечетное количество и ступенчатое расположение, как показано на фигуре, для более обтекаемой конструкции. Кроме того, хотя промежуточные носовые части применяются, главным образом, в баржах, они могут быть воплощены и в моторных лодках, а также моторных лодках, имеющих пять носовых частей. В частности, в баржах, буксирных или механизированных, могут быть выполнены три или больше носовых частей для создания днища судна на воздушной подушке, которое бы соответствовало необходимой ширине судна. Увеличение количества носовых частей и каналов для потока воды в барже в результате обеспечивает меньшее соударение с волнами в бурном море и меньшее общее сопротивление и торможение. Так же, хотя лодка и баржа показаны с главной носовой частью, выступающей вперед за внешние носовые части и промежуточную носовую часть, все носовые части могут иметь одинаковую или разную длину. Главная(ые) носовая(ые) часть(и) может (могут) быть более короткой(ими), чем внешние носовые части. Другим аспектом, который может подвергаться изменениям, является ограждение, которое, хотя оно и показано поднятым над килем, может быть на одном уровне с килем. Воздух высвобождается из наивысшей точки всей физической изоляции между водой и воздухом, по направлению к корме и наружу, но кормовое ограждение обеспечивает лучшую изоляцию, чем внешние ограждения, из-за большого потока воды, контактирующего с поверхностью кормового ограждения. Однако сопротивление воды меньше, если кормовое ограждение немного поднято. Более устойчивый "оттиск" площади поверхности кормового ограждения на воде в динамическом режиме функционирования означает более надежную и более устойчивую изоляцию, чем любая другая. Движение и крен лодки или баржи вызывают это физическое явление воды, находящейся за кормовым ограждением, тогда как другие ограждения могут быть подняты над поверхностью воды во время работы судна или баржи. К другим модификациям относятся, кроме прочих, уступы в боковых стенках корпуса, граничащего с воздушной подушкой (боковые стенки воздушной подушки и наклоненная по направлению к корме глиссирующая поверхность для устранения ламинарного трения воды, проходящая вдоль корпуса для снижения сопротивления и торможения корпуса в воде). Могут быть предусмотрены противобрызговые рельсы в боковых стенках воздушной подушки, расположенные приблизительно на четверть выше на пути от килей до верха воздушной подушки. Противобрызговые рельсы уменьшают разбрызгивание и увлажненную площадь поверхности корпуса, проходящего сквозь воду, таким образом, снижая ламинарное трение, сопротивление и торможение корпуса.
Хотя изобретение было описано, объяснено и показано в разных условиях или определенных вариантах воплощения или модификациях, которые оно может приобретать на практике, объем изобретения не ограничивается и не должен толковаться как ограничиваемый ими, и другие модификации или варианты воплощения, которые могут вытекать из данного описания, также могут рассматриваться, в особенности, если они охватываются объемом прилагаемой формулы.
1. Сплошное днище судна на воздушной подушке для механизированных или немеханизированных морских судов и барж, имеющее сниженное сопротивление в воде и улучшенное проникновение сквозь волны, для эксплуатации в бурном море, днище судна имеет однокорпусную конструкцию, в которой используется сжатый воздух для снижения трения с водой, которое поддерживается в движении вперед благодаря сочетанию плавучести, пневматической подъемной силы и гидродинамической подъемной силы, и в котором обеспечивается улучшенное проникновение сквозь волны, днище судна включает множество носовых частей, любая из которых включает соответствующие пары наклонных плоскостей носовой части, которые начинаются на верхней линии среза и продолжаются вниз, по направлению к корме, и наружу от поперечного кормового ограждения, образовывая соответствующие внешние продольные ограждения, множество каналов для потока воды, причем по одному такому каналу расположено между каждой парой вышеупомянутых носовых частей, киль для каждой носовой части, причем вышеупомянутые кили начинаются на соответствующих основах вышеупомянутых носовых частей и продолжаются по направлению к корме и наружу от соответствующих центральных линий вышеупомянутых носовых частей, множество ограждений носовых частей, которые начинаются на соответствующих основах вышеупомянутых носовых частей на соответствующих передних концах вышеупомянутых килей и продолжаются по направлению к корме и наружу, пока вышеупомянутые кили не переходят в вышеупомянутые каналы для потока воды и внешние ограждения, наклоненную по направлению к корме несущую поверхность, находящуюся перед вышеупомянутым кормовым ограждением, что простирается вперед до верхней поверхности воздушной полости, входящей в соответствующие каналы для потока воды, образовывая под ними воздушную полость, вышеупомянутая воздушная полость начинается на вышеупомянутой носовой части ограждения, на вышеупомянутых основах вышеупомянутых носовых частей, на соответствующих передних концах вышеупомянутых килей, вышеупомянутая воздушная полость продолжается по направлению к корме и наружу, пока не переходит в вышеупомянутые каналы для потока воды и вышеупомянутые внешние ограждения, по меньшей мере один канал для выпуска воздуха через вышеупомянутую верхнюю поверхность воздушной полости, через которую сжатый воздух поступает в вышеупомянутую воздушную полость, и когда днище судна проходит сквозь воду, вышеупомянутая наклоненная по направлению к корме несущая поверхность обеспечивает гидродинамическую подъемную силу для поднятия кормового конца днища судна, вышеупомянутая воздушная полость заполняется потоком сжатого воздуха из вышеупомянутых каналов для выпуска воздуха, где вышеупомянутая воздушная полость ограничивает подушку сжатого воздуха под днищем судна во время работы для уменьшения его контакта с водой с целью снижения ламинарного трения, и вышеупомянутые каналы для потока воды направляют потоки вытесненной воды от ударов с волнами в вышеупомянутую воздушную полость, причем воздушная подушка и поток сжатого воздуха сохраняют ограниченный контакт с водой для снижения сопротивления и торможения.
2. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что кили являются практически плоскими, вышеупомянутые кили и вышеупомянутые внешние ограждения составляют наиболее низкую часть днища судна, очерчивая линию киля днища судна.
3. Днище судна по п.2, отличающееся тем, что кормовое ограждение немного поднято над уровнем линии киля для создания большого потока сжатого воздуха и аэрированной воды для смазывания кормового конца морского судна.
4. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что носовые части включают соответствующие пары гребней, начинающиеся на соответствующих парах наклонных плоскостей носовой части на соответствующих центральных линиях носовых частей, соответствующие внешние гребни направляются по направлению к корме и наружу от соответствующих центральных линий вышеупомянутых носовых частей и образовывают соответствующие внешние наклоненные несущие поверхности на соответствующих внешних сторонах внешних носовых частей, а также направляются по направлению к корме и вглубь от соответствующих центральных линий вышеупомянутых носовых частей и переходят в соответствующие каналы для воды.
5. Днище судна по п.4, отличающееся тем, что пары гребней и внешние наклоненные несущие поверхности направлены вверх и наружу с целью снижения вертикального удара и создания гидродинамической подъемной силы и поддержки для днища судна.
6. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что каждый из килей включает соответствующую переднюю поверхность, создающую гидродинамическую подъемную силу.
7. Днище судна по п.6, отличающееся тем, что передние поверхности, создающие гидродинамическую подъемную силу, имеют в целом треугольную форму.
8. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что соответствующие боковые стенки, ограничивающие воздушную полость, наклонены вглубь, постепенно переходя в горизонтальную плоскость, переходящую в кормовое ограждение.
9. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что также включает верхнее перекрытие, прикрепленное на линии среза.
10. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что каналы для потока воды наклонены вниз в направлении их переднего конца и являются плоскими в направлении их заднего конца для создания плавучести и гидродинамической подъемной силы во время работы морского судна.
11. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что количество носовых частей является нечетным.
12. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что количество носовых частей является четным.
13. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что носовые части являются заостренными для достаточного проникновения сквозь волны с целью снижения соударения и торможения.
14. Днище судна по п.1, отличающееся тем, что днище судна включает три носовых части и два канала для потока воды для самоходного функционирования.
15. Днище судна по п.14, отличающееся тем, что три носовых части включают одну главную носовую часть и пару внешних носовых частей, вышеупомянутая главная носовая часть располагается между вышеупомянутыми внешними носовыми частями.
16. Днище судна по п.15, отличающееся тем, что главная носовая часть или внешние носовые части выступает(ют) вперед.
17. Днище судна по п.16, отличающееся тем, что главная носовая часть выступает вперед перед внешними носовыми частями.
18. Днище судна по п.15, отличающееся тем, что главная носовая часть и внешние носовые части является(ются) более широкой(ими), чем другие.
19. Днище судна по п.16, отличающееся тем, что включает по меньшей мере одну дополнительную главную носовую часть, по меньшей мере одну промежуточную носовую часть и по меньшей мере три дополнительных канала для потока воды, вышеупомянутая дополнительная главная носовая часть располагается сбоку рядом с главной носовой частью, а вышеупомянутая промежуточная носовая часть располагается между вышеупомянутыми главными носовыми частями, вышеупомянутые дополнительные каналы для потока воды расположены рядом с вышеупомянутой промежуточной носовой частью.
20. Днище судна по п.19, отличающееся тем, что представляет собой днище баржи, имеющее пять или больше носовых частей для обеспечения днища судна на воздушной подушке, имеющего необходимую ширину для перевозки груза.
21. Днище судна по п.20, отличающееся тем, что представляет собой днище механизированной баржи.
22. Днище судна по п.20, отличающееся тем, что представляет собой днище немеханизированной баржи, буксируемой механизированным судном.
23. Морское однокорпусное судно, имеющее множество носовых частей, переходящих в один корпус для улучшенного проникновения сквозь волны во время функционирования в бурном море, где указанное однокорпусное судно имеет большую изолированную площадь постоянного воздушного давления, с использованием сжатого воздуха с целью снижения контакта с водой и поддерживается в движении вперед благодаря сочетанию плавучести, гидродинамической подъемной силы и пневматической подъемной силы, которое включает: множество каналов для потока воды, расположенных между носовыми частями, корму, один корпус, проходящий от носовой части до вышеупомянутой кормы, участок воздушного давления, средство направления сжатого воздуха в участок воздушного давления, средство продвижения вперед или буксирования, причем участок, находящийся под давлением воздуха, эффективно изолируется на переднем конце носовыми частями и каналами для потока воды, на сторонах - гребнями и на заднем конце - кормой.
