Гидродинамическое судно

Авторы патента:

Григорчук Владимир Степанович (RU)

B63B1/16 - Суда и прочие плавучие средства; оборудование для судов (транспортные средства на воздушной подушке B60V; устройства для вентиляции, обогрева, охлаждения или кондиционирования на судах B63J 2/00)

Владельцы патента RU 2495782:

Григорчук Владимир Степанович (RU)

Изобретение относится к области судостроения и касается, в частности, многокорпусных судов с динамическими принципами поддержания. Гидродинамическое судно содержит подводный корпус, соединенный стойками с надводным корпусом, выполненным водоизмещающим с обводами скоростного судна, внутри которого размещены рулевая рубка, пассажирское отделение, трюм, моторное отделение, внутри которого расположен двигатель, кинематически соединенный с гребным винтом, а также имеются руль и механизмы управления. Подводный корпус выполнен в форме плоского понтона, заостренного спереди и сзади, имеющего сверху ровную и гладкую поверхность, в нижней части которого выполнены глухие внутренние каналы, открывающиеся наружу, размещенные рядами в продольном и поперечном направлениях, прямоугольного сечения, продольная ось каждого из которых наклонена назад под углом 40 градусов к вертикали. Противоположные стенки каждого из каналов равны по площади, а высота каждого из них равна ширине его трех стенок. Технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств многокорпусного судна. 10 ил.

Настоящее изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве морского иди речного судна.

Известно американское судно на подводных крыльях типа "Джетфоил", содержащее корпус, внутри которого размещены водометные движители, приводимые в действие главным двигателем, установленным в моторном отсеке, переднее подводное крыло, установленное на поворотной стойке, заднее подводное крыло, закрепленное на двух стойках и имеющее водозаборник. Длина судна 27,4 м, ширина 9,5 м, пассажировместимость 250 чел., мощность двигателя 4850 кВт, скорость 40 уз., масса 112 т [Р. Шенкнехт, Ю. Люш и др. Суда и судоходство будущего, пер. с немецкого. Л., Судостроение, 1981, с.107-112, 168, рис.82; Морской энциклопедический словарь под ред. д.т.н. В.B. Дмитриева, т.2. СПб., Судостроение, 1993, с.160-161].

Недостатками известного американского судна "Джетфоил" являются кавитационное воздействие на крылья, малая грузоподъемность (не более 15%), непригодность для перевозки грузов, малая автономность плавания и большая мощность, приходящаяся на 1 т массы.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией судна.

Известно также американское многокорпусное судно с малой площадью ватерлинии "Трисек", содержащее два сигарообразных подводных корпуса с двумя главными двигателями, установленными внутри и соединенными механически с гребными винтами, надводную грузовую платформу, на которой расположены грузовые и поссажирские помещения, две вертикальные стойки, соединяющие подводные корпуса с грузовой платформой там же, с.102-105, рис.76; Морской энциклопедический словарь, ред. д.т.н. В.В. Дмитриев, т.3., СПб., Судостроение, 1994, с. 209-210].

Известное американское судно "Трисек", как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.

Недостатками известного американского судна "Трисек", принятого за прототип, являются значительная осадка, повышенный расход материалов, большое сопротивление воды, сложность погрузочно-разгрузочных работ, невозможность движения при повреждении подводных корпусов.

Указанные недостатки обусловлены большими геометрическими размерами подводных корпусов и их большой смачиваемой поверхностью, неспособностью платформы двигаться в водоизмещающем режиме, низким расположением главных двигателей.

Задачей настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств многокорпусного судна.

Технический результат обеспечивается тем, что в гидродинамическом судне, содержащем подводный корпус, соединенный стойками с надводным корпусом, внутри которого размещены рубка управления, пассажирское отделение, трюм, моторный отсек, в котором установлен двигатель, кинематически связанный с гребным винтом, руль, механизмы управления, согласно изобретению подводный корпус выполнен в форме плоского понтона, заостренного спереди и сзади, имеющего сверху ровную и гладкую поверхность, в нижней части которого выполнены глухие внутренние каналы, открывающиеся наружу, размещенные рядами в продольном и поперечном направлениях, прямоугольного сечения, продольная ось каждого из которых наклонена назад под углом 40 градусов к вертикали, причем противоположные стенки каждого из каналов равны по площади, а высота каждого из них равна ширине его трех стенок.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фигуре 1 изображен общий вид гидродинамического судна;

на фигуре 2 - вид на гидродинамическое судно спереди;

на фигуре 3 - вид на гидродинамическое судно сзади;

на фигуре 4 - вид на подводный корпус сверху;

на фигуре 5 - вид на подводный корпус снизу;

на фигуре 6 - вид на подводный корпус сбоку в разрезе;

на фигуре 7 - схема силовой установки судна;

на фигуре 8 - схема возникновения подъемной силы на подводном корпусе;

на фигуре 9 - схема движения судна в гидродинамическом режиме с поднятым над поверхностью воды надводным корпусом;

на фигуре 10 - схема движения судна в глиссирующем режиме при максимальной скорости.

Гидродинамическое судно содержит подводный корпус 1, который посредством стоек 2 соединен с надводным корпусом 3, выполненным водоизмещающим с обводами скоростного судна, внутри которого размещены рубка управления, пассажирское отделение, трюм для багажа пассажиров, моторное отделение, в котором установлен двигатель 4 с разобщительной муфтой 5 и редуктором переднего и заднего хода 6. Посредством соединительных муфт 7 и валов двигатель соединен с верхним поворотным редуктором 8 и нижним поворотным редуктором 9, а последний посредством дейдвудного вала 10 соединен с гребным винтом 11, в водяном потоке которого установлен руль 12. Подводный корпус выполнен в форме плоского понтона, заостренного спереди и сзади, имеющего сверху ровную и гладкую поверхность. В низшей части подводного корпуса выполнены глухие внутренние каналы 13, открывающиеся наружу вниз, размещенные рядами в продольном и поперечном направлениях. Продольная ось каждого из каналов наклонена назад под углом 40 градусов к вертикали. Противоположные стенки каждого из каналов равны по площади S=S₁ и S₂=S₃. Высота каждого из каналов равна ширине его трех сторон h=3ℓ.

Работает гидродинамическое судно следующим образом.

После того как запущен двигатель 4 посредством рукояток редуктор переднего и заднего хода 6 переводится в положение "передний ход" и включается разобщительная муфта 5. Вращающийся момент от двигателя передается через верхний поворотный редуктор 8, нижний поворотный редуктор 9, дейдвудный вал 10 на гребной вал 11, приводя его во вращение. Судно приходит в движение. При этом подводный корпус 1 обтекается водяным потоком, который делится на две части (фиг.8). Первая часть водяного потока обтекает верхнюю ровную поверхность, а вторая часть водяного потока обтекает нижнюю поверхность подводного корпуса. При обтекании верхней поверхности на ней образуется движущийся пограничный слой воды. Из аэрогидродинамики известно, что давление внутри движущегося потока газа или воды меньше, чем в неподвижной среде. Поэтому на верхней поверхности подводного корпуса 1 будет создаваться разрежение Fp. Т.е. давление атмосферного воздуха и воды на нее будет меньше, чем когда она неподвижна. Вместе с этим часть водяного потока, обтекающего нижнюю поверхность подводного корпуса, будет двигаться внутрь глухих внутренних каналов 13 со скоростью V, создавая в них динамическое давление. Эту скорость можно вычислить по формуле V²=2gh, где g - земное ускорение, a h - высота, на которую поднимается вода при данной скорости потока. (Здесь и далее Роман Куркевич. Пять стихий Аристотеля, пер. с польского М. Дубравского, ред. русского издания С.В. Чумаков. Наша Ксенгарня. Варшава, 1977, с. 52-53).

Высота, на которую поднимется вода, может быть определена из формулы $h = \frac{V^{2}}{2 g}$ . Попадая в глухие внутренние каналы, вода производит давление на стенки и дно. Давление в них определяется как Р=hγ - где γ - удельный вес воды. Так как площадь противоположных стенок глухих внутренних каналов 13 равны, то и давление на них одинаково. Силы, действующие на эти стенки взаимно уравновешивают друг друга F=F₁, как в продольном, так и в поперечном направлениях. Силы F₂, действующие на дно глухих внутренних каналов 13, ничем не уравновешены. Таким образом, на подводный корпус 1 будут действовать силы Fp+F₂. Равнодействующая этих сил Fобщ будет действовать в вертикальной плоскости против силы тяжести, поднимая надводный корпус 3 над поверхностью воды, величина подъема надводного корпуса 3 над водой будет зависить от скорости движения судна. Если скорость движения судна средняя, то надводный корпус 3 выйдет из воды и будет двигаться над поверхностью воды (фиг.9), а подводный корпус 1 будет оставаться под водой. При максимальной скорости движения сила Fобщ вытолкнет подводный корпус 1 на поверхность воды и судно будет совершать глиссирующее движение (фиг.10). В глиссирующем режиме, какой бы ни была скорость движения, подводный корпус 1 не сможет оторваться от поверхности воды, иначе сразу же уменьшается подъемная сила и подводный корпус 1 опускается вниз. Таким образом, поддержание судна на определенной высоте производится автоматически за счет определенной скорости движения. Для движения задним ходом при маневрировании рукоятка редуктора переднего и заднего хода 6 перемещается в положение "задний ход". А так как движение задним ходом происходит на малой скорости, то выталкивания надводного корпуса 3 не происходит.

Изобретение позволяет уменьшить мощность двигателя, экономить топливо, уменьшить сопротивление воды, повысить скорость движения и уменьшить вес судна.

Гидродинамическое судно, содержащее подводный корпус, соединенный стойками с надводным корпусом, внутри которого размещены рубка управления, пассажирское отделение, трюм, моторный отсек, в котором установлен двигатель, кинематически связанный с гребным винтом, руль, механизм управления, отличающееся тем, что подводный корпус выполнен в форме плоского понтона, заостренного спереди и сзади, имеющего сверху ровную и гладкую поверхность, в нижней части которого выполнены глухие внутренние каналы, открывающиеся наружу, размещенные рядами в продольном и поперечном направлениях, прямоугольного сечения, продольная ось каждого из которых наклонена назад под углом 40° к вертикали, причем противоположные стенки каждого из каналов равны по площади, а высота каждого из них равна ширине его трех стенок.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования кормовой оконечности судна, имеющей водометные движители. Кормовая оконечность судна туннельного типа имеет надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным, по крайней мере, с одним продольным аркообразным в поперечном сечении каналом, простирающимся вдоль всего корпуса судна ниже конструктивной ватерлинии.

Кормовая оконечность судна ледового плавания // 2494911

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов конструкции судна ледового плавания и компоновки его пропульсивного комплекса. Кормовая оконечность судна ледового плавания имеет корпус с кормовым подзором, размещенный в кормовом подзоре движительно-рулевой комплекс, включающий установленную в диаметральной плоскости судна центральную пропульсивную винтовую установку и побортно установленные и расположенные на площадке пропульсивные установки в виде полноповоротных винто-рулевых колонок с гребным винтом, и наклонный ахтерштевень.

Кормовая оконечность судна с движительно-рулевым комплексом // 2493040

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования кормовой оконечности судна, оборудованной движительно-рулевым комплексом (ДРК), установленным за пределами корпуса судна.

Надводное однокорпусное водоизмещающее быстроходное судно // 2493039

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования однокорпусных быстроходных судов. Судно содержит вытянутый вдоль своей диаметральной плоскости корпус с плавными криволинейными обводами подводной части и с наибольшей шириной конструктивной ватерлинии в кормовой оконечности, успокоитель качки, скуловые кили и вертикальную килевую наделку в кормовой оконечности.

Скоростной тримаран // 2492099

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования скоростных многокорпусных судов - тримаранов. .

Движительный комплекс надводного судна // 2492098

Изобретение относится к судовым движительным комплексам, предназначенным для эксплуатации при различных скоростях в условиях замерзающих морей. .

Водоизмещающее судно с воздушными кавернами // 2488511

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования водоизмещающего судна с воздушными кавернами на днище. .

Быстроходное судно // 2488510

Изобретение относится к области судостроения и касается быстроходного глиссирующего судна с подводным крылом. .

Корабль, остойчивый в штормовом плавании // 2487043

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования судов (кораблей) повышенной штормовой мореходности. .

Корабль, остойчивый в штормовом плавании // 2487043

Устройство для перевозки грузов надводным транспортом а.н. канцера // 2495783

Изобретение относится к области судостроения и касается перевозки грузов надводным транспортом. Устройство для перевозки грузов надводным транспортом включает корпус основного транспортного судна с членами экипажа с надводной его частью для размещения перевозимого груза и дополнительный корпус транспортного судна без членов экипажа, который расположен параллельно корпусу основного транспортного судна и жестко с ним соединен общими полыми трубами жесткости, которые также соединены с последовательно расположенными между ними подводными лодками. В кормовой части подводные лодки выполнены с гребными винтами для перемещения транспортного судна в заданном направлении. Технический результат заключается в увеличении грузоподъемности и повышении маневренности транспортного судна. 1 ил.

Судно снабжения подводной нефтедобывающей платформы // 2498923

Изобретение относится к судостроению, точнее к платформам для бурения скважин и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений на шельфе. Судно снабжения содержит прочный корпус, легкий корпус затопляемой ходовой рубки. Корпус судна выполнен по типу прочного корпуса подводных лодок с группой люков герметичных замков на палубе. Судно дополнено коммутирующей платформой, которая снабжена шлюзовым каналом, расположенным вертикально и пропущенным через палубу и днище легкого корпуса коммутирующей платформы. В прочном корпусе судна на нижнем уровне установлен дополнительный люк герметичного замка, снабженный гнездом герметичного соединения судна снабжения с ответным гнездом на коммутирующей платформе. Патрубок шлюзового канала исполняет функцию прочного корпуса платформы. Над люками герметичных замков шлюзового канала установлены гнезда герметичного соединения с ответными гнездами на судне и на подводной нефтедобывающей платформе. На палубе коммутирующей платформы установлен стапель под днище судна снабжения. На легком корпусе подводной нефтедобывающей платформы установлены лебедки кабельных тросов и механизированные вьюшки гибких шлангов. На верхнем контуре прочного корпуса подводной нефтедобывающей платформы установлен дополнительный люк герметичного замка в комплекте с гнездом герметичного соединения под ответное гнездо на коммутирующей платформе. На палубе подводной нефтедобывающей платформы предусмотрен стапель под днище коммутирующей платформы. Достигается расширение функциональных возможностей судна снабжения путем перекачки и хранения добытого сырья, обеспечения вахтовой смены экипажа подводной нефтедобывающей платформы и возможности проведения аварийной спасательной операции экипажа. 1 ил.

Корпус судна туннельного типа // 2499721

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпуса судна. Корпус судна туннельного типа имеет надводный корпус и подводный корпус с днищем, выполненным с продольным аркообразным в поперечном сечении каналом, простирающимся вдоль всего корпуса судна. Продольный канал расположен ниже конструктивной ватерлинии и выполнен с образующими, параллельными диаметральной плоскости. В средней части продольного канала выполнен вырез, образующий нишу в надводном корпусе выше конструктивной ватерлинии. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик судна туннельного типа за счет уменьшения сопротивления трения при движении судна. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ повышения эффективности снижения гидродинамического сопротивления с помощью полимера для применения на морских и промышленных объектах // 2501823

Изобретение относится к способу повышения эффективности снижения гидродинамического сопротивления с помощью добавок путем нанесения на поверхность вязкоупругого покрытия. Способ включает получение концентрированного раствора полимера приблизительно той же плотности, что и поток жидкости на поверхности, эжекцию смеси/раствора в поток жидкости. Эжекцию проводят таким образом, что полимерное покрытие, толщина которого сначала со временем увеличивается, адсорбируется на поверхности. Затем снижают скорость эжекции первой жидкости так, что полимерное покрытие со временем становится тоньше. Этапы могут повторяться для поддержания минимальной толщины покрытия продолжительное время. Изобретение позволяет уменьшить расход полимера для заданного снижения гидродинамического сопротивления. Полученное вязкоупругое покрытие препятствует налипанию и росту вызванных гидродинамическим сопротивлением естественных организмов и может применяться не только во время стоянки (но и на ходу). 5 з.п. ф-лы.

Корпус водоизмещающего судна-полукатамарана // 2502627

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и катамаранов. Корпус водоизмещающего судна-полукатамарана имеет носовую оконечность с обводами водоизмещающего однокорпусного судна и кормовую оконечность с обводами катамарана. Поплавки катамаранной кормовой оконечности образуют между собой туннель. Внешние борта и палуба (палубы) носовой оконечности плавно переходят во внешние борта поплавков катамарана и палубу (палубы) кормовой оконечности. Однокорпусная носовая и катамаранная кормовая оконечности в поперечном сечении имеют плавные криволинейные обводы, соответствующие водоизмещающему режиму движения. Между носовой и кормовой оконечностями имеется зона плавного перехода их обводов, включающая участок плавного подъема средней части днища судна от однокорпусной носовой оконечности к действующей ватерлинии в районе туннеля между поплавками катамаранной кормовой оконечности. Длины кормовой оконечности с обводами катамарана и зоны плавного перехода обводов составляют не менее 20% от длины действующей ватерлинии каждая, а ширина туннеля между поплавками катамаранной кормовой оконечности составляет 30-55% от максимальной ширины корпуса судна по действующей ватерлинии. Технический результат заключается в улучшении мореходных качеств и эксплуатационных характеристик водоизмещающего судна. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.

Гидроцикл на подводных крыльях // 2505451

Изобретение относится к области спортивного судостроения, а именно к гидроциклам и легким мотолодкам. Гидроцикл на подводных крыльях содержит корпус (1), в котором установлены двигатель, водометный движитель (2). По контуру корпуса установлен привальный брус (3) с эластичной пластиковой шиной (4). На привальном брусе с помощью струбцин (5) крепятся вертикальные стойки (6) подводных крыльев переднего крыла (7) и заднего крыла (8). К фланцу (9) водозаборника водометного движителя закреплен наружный лоток водозаборника (11). Лоток имеет открытый коробчатый профиль. Его передняя кромка расположена ниже поверхности подводных крыльев и вынесена вперед. Лоток водозаборника установлен с наклоном в направлении переднего крыла (1). Достигается повышение скорости гидроцикла при уменьшении мощности двигателя. 6 ил.

Носовая оконечность подводного корпуса полупогружного судна // 2506192

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции носовой оконечности подводного корпуса полупогружных судов, преимущественно крупнотоннажных танкеров, газовозов и контейнеровозов. Носовая оконечность подводного корпуса полупогружного судна представляет собой носовое заострение корпуса судна, образована поверхностью правого и левого бортов. Отношение максимальной ширины носовой оконечности к ее максимальной высоте находится в диапазоне 4,0÷4,3. Носовое заострение, образованное нижней и верхней лекальными поверхностями, сопряженными в кормовом направлении с днищем и палубой, расположено в горизонтальной плоскости. Эти поверхности, соединяясь на середине высоты подводного корпуса, являются прямолинейными, при этом их очертаниям в плане до сопряжения с линией борта придана форма кривой со значительно большим радиусом кривизны, а геометрическое место точек, образующих контуры бортовых ветвей, являющихся продолжением прямолинейных участков и закругляющихся в направлении кормы вплоть до плавного сопряжения с ватерлиниями цилиндрической вставки, определяется по формуле где b - полуширина носовой оконечности без прямолинейного участка при ДП, l - длина носовой оконечности, k - коэффициент, определяющий положение ватерлинии по высоте от СВЛ (для СВЛ k=1). Вычисление коэффициента k для n-й ватерлинии производится посредством формулы, определяющей геометрическое место точек для контура батокса, отстоящего от ДП на 1/10 В в координатах znQ xn, в виде xn=czn2, (2), где zn - аппликата точек поверхности обшивки в плоскости батокса при y =1/10 В, с - коэффициент пропорциональности. Технический результат заключается в снижении сопротивления формы (вихревого) как одной из составляющих общего сопротивления воды движению судна. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ маскировки подводной лодки // 2507108

Изобретение относится к области подводного кораблестроения. Предложен способ маскировки подводной лодки при использовании устройств снижения сопротивления трения корпуса о воду за счет образования перед носовой частью корпуса движущегося аппарата и вокруг него газоводной среды. В качестве рабочего газа используется перегретый водяной пар. Выходящие из отверстий струи пара образуют по курсу движения судна облако взвешенных в забортной воде пузырьков, снижая плотность воды. После прохождения лодки пар охлаждается и, конденсируясь, смешивается с забортной водой, не выходя на поверхность и не демаскируя лодку. Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении скрытности подводного передвижения лодки, оборудованной устройствами снижения сопротивления окружающей среды.

Буксируемое устройство для разрушения ледового покрова при формировании судоходного канала во льдах // 2508224

Изобретение относится к области судостроения. Буксируемое устройство имеет корпус, который состоит из симметрично расположенных относительно диаметральной плоскости устройства двух боковых ледокольных корпусов и центрального вспомогательного ледокольного корпуса, который расположен в диаметральной плоскости устройства впереди боковых ледокольных корпусов так, что плоскость его мидель-шпангоута находится вблизи линии, проходящей через форштевни двух боковых ледокольных корпусов, а его ширина по миделю равна не менее 0,2 аналогичной ширины боковых ледокольных корпусов. Центральный вспомогательный и боковые ледокольные корпусы имеют наклонный форштевень и жестко соединены между собой рамой. Боковые ледокольные корпусы выполнены относительно своей диаметральной плоскости несимметричными, их внешние борта являются прямостенными и имеют одинаковую ширину по миделю. Достигается снижение сопротивления движению ледокольного судна во льдах, обеспечивается прокладка широкого судоходного канала. 1 ил.

Успокоитель качки скоростного судна // 2512078

Изобретение относится к области судостроения и касается успокоителей продольной и бортовой качки скоростных судов. Успокоитель качки скоростного судна включает установленное на скуловом закруглении корпуса судна крыльевое устройство, выполненное в виде последовательно расположенных друг за другом стреловидных крыльев с шагом, составляющим от половины до десяти корневых хорд крыла. Угол стреловидности крыльев по передней кромке составляет не менее 50°. Технический результат заключается в снижении интенсивности качки судна, уменьшении внешних сил, действующих на корпусные конструкции, снижении сопротивления воды движению судна. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.