Судно с воздушной каверной на днище и устройством для защиты от попадания воздуха на гребной винт



Судно с воздушной каверной на днище и устройством для защиты от попадания воздуха на гребной винт
Судно с воздушной каверной на днище и устройством для защиты от попадания воздуха на гребной винт
Судно с воздушной каверной на днище и устройством для защиты от попадания воздуха на гребной винт

 


Владельцы патента RU 2578896:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования водоизмещающего судна с воздушной каверной на днище и гребным винтом, расположенным в диаметральной плоскости судна. Предложено самоходное судна с выемкой на днище, предназначенной для образования единой воздушной каверны, начинающейся с редана в носовой части и ограниченной скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной плоскости. Полость выемки сообщена с источником воздуха повышенного давления, а внутри выемки размещены продольные кили для ограничения поперечного перемещения воздуха и поперек расположенные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку. В задней части кормового свода симметрично диаметральной плоскости судна установлена обтекаемая наделка стреловидной формы в плане, предназначенная для защиты гребного винта судна от проникновения на него воздуха, выходящего из единой воздушной каверны. Технический результат заключается в повышении эффективности судна с воздушной каверной на днище. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования самоходного водоизмещающего судна с выемкой в днище для создания воздушной каверны и с гребным винтом, расположенным в диаметральной плоскости судна.

Известно судно с воздушной прослойкой под днищем, содержащее выполненную в днище выемку, которая ограничена носовым реданом, бортовыми скегами и кормовой наклонной плоскостью и разделена на отдельные секции продольными килями и расположенными по всей ширине выемки и размещенными по потоку вдоль выемки поперечными козырьками, и источник воздуха повышенного давления, сообщенный с полостью выемки днища судна для создания и поддержания образованных за поперечными козырьками воздушных прослоек - искусственных каверн (Авторское свидетельство СССР №1145587 от 30.04.1994 по заявке №3664908/11 от 29.09.1983) - прототип. Основным элементом устройства является днищевая выемка, внутри которой создается воздушная прослойка - единая каверна с волновым профилем. Продольные кили, установленные внутри выемки, делят эту каверну на секции, ограничивая поперечное перемещение воздуха и обеспечивая тем самым повышение поперечной остойчивости судна. Поперечные козырьки обеспечивают возможность создания в выемке воздушной каверны с волновым профилем при движении судна, предотвращая ее разрушение.

Однако в процессе движения судна воздух, уносимый потоком из центральной (средней по ширине) секции каверны, попадает в диск гребного винта, вызывая пульсации упора и момента или уменьшение упора, вследствие чего происходит снижение скорости судна. В результате эффективность использования каверны для повышения экономических характеристик судна существенно снижается.

Известно устройство, которое позволяет предотвратить попадание воздуха из каверны на гребной винт судна (авторское свидетельство СССР №217980 от 22.07.1970 по заявке №1086740/27-11 от 27.06.1966). Устройство представляет собой козырьки, установленные в кормовой оконечности подводной части корпуса судна между последней каверной и гребным винтом. В устройстве козырьки выполнены в виде наклонных по ходу судна листов, примыкающих передней кромкой к корпусу судна по всей ширине его днища и по бортам, имеющих заднюю острую кромку и образующих с корпусом судна открытую сзади внутреннюю полость. При движении судна поток жидкости срывается с острой кормовой кромки козырька, и пространство между наружной обшивкой и козырьком оказывается заполненным воздухом и водяными парами. Воздух, использованный для создания воздушной смазки и снесенный встречным потоком к кормовой части судна, достигнув козырьков, засасывается в образовавшиеся за этими козырьками каверны и уносится в атмосферу, не попадая на гребной винт. Устройство было проверено экспериментально на моделях в опытовом бассейне и затем подтвердило свою эффективность в натурных условиях. Недостатком этого устройства является наличие на днище и бортах судна выступающих за габариты корпуса элементов, которые легко могут быть повреждены при столкновении с подводным препятствием, при посадке судна на мель, при выполнении швартовных операций, при шлюзовании или при плавании во льдах. Кроме того, устройство увеличивает буксировочное сопротивление, что приводит к снижению эффективности применения воздушной каверны.

Известно устройство, названное воздушным дефлектором (ЕР 1361151 от 12.11.2003 по заявке 02076818.0 от 07.05.2002), которое действует аналогично устройству, описанному выше. Его отличие заключается в том, что участки козырьков (дефлекторов), расположенные на днище, могут быть установлены под некоторым углом (не перпендикулярно) к диаметральной плоскости, а участки козырьков, расположенные на борту, могут быть наклонены под некоторым углом к вертикали. Соответственно это устройство обладает всеми вышеперечисленными недостатками.

В семействе корейских патентов, которые собраны в один Европейский патент (ЕР 2288188 от 23.11.2011 по заявке 10193774.3 от 30.12.2010), приводится описание устройства для сбора воздуха, уносимого из каверны. Устройство для сбора воздуха содержит воздушный всасывающий канал, газ/жидкость сепаратор, рециркуляционный воздушный компрессор и соединительную трубу. Воздушный всасывающий канал установлен в кормовой части судна и служит для всасывания воздуха, стравливающегося из каверны. Воздушный всасывающий канал присоединен к газ/жидкость сепаратору. Поскольку через воздушный всасывающий канал вместе с воздухом всасывается вода, газ/жидкость сепаратор отделяет воздух от воды. Вода, отделенная газ/жидкость сепаратором, откачивается за борт, а воздух сжимается рециркуляционным воздушным компрессором и затем по трубопроводу через воздушную накопительную емкость возвращается в носовую часть воздушной каверны. По мнению авторов патента, кроме предотвращения попадания воздуха в гребной винт, существует возможность уменьшить мощность основного компрессора, который служит для подачи воздуха в воздушную каверну.

Недостатком этого устройства является его конструктивная сложность и необходимость использовать значительные внутренние объемы корпуса. Кроме того, испытания модели, оборудованной устройством аналогичного принципа действия, показали его низкую эффективность: практически весь воздух, уносимый из каверны, минуя всасывающий канал, по-прежнему проходил в зону расположения движителей.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности самоходного судна, имеющего выемку для создания воздушной каверны на днище, за счет обеспечения надежной защиты его гребного винта от попадания на него воздуха, уносимого потоком из средней секции каверны.

Это достигается тем, что у самоходного судна с выемкой на днище, предназначенной для образования воздушной каверны, начинающейся с редана в носовой части и ограниченной скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной плоскости, причем полость выемки сообщена с источником воздуха повышенного давления, а внутри выемки размещены продольные кили для ограничения поперечного перемещения воздуха и поперек расположенные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку, по изобретению в задней части кормового свода симметрично диаметральной плоскости судна установлена обтекаемая наделка стреловидной формы в плане, предназначенная для защиты гребного винта судна от проникновения на него воздуха, выходящего из единой воздушной каверны. При этом наделка по высоте не выступает за пределы основной плоскости судна.

Придание наделке стреловидной формы в плане позволяет направлять воздух, уносимый потоком воды из средней части каверны, к бортам судна и тем самым защитить гребной винт судна от попадания на него упомянутого воздуха, обеспечивая повышение эффективности его работы.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 схематично показано самоходное судно с выемкой на днище, предназначенной для образования единой воздушной каверны (сечение по диаметральной плоскости);

- на фиг. 2 - схематично показано то же судно со стороны днища;

- на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1;

Цифрами и буквенными сокращениями на рисунках указаны:

1 - днище судна;

2 - выемка в днище судна;

3 - единая каверна;

4 - редан;

5 - кормовой свод;

6 - скег;

7 - трубопровод;

8 - источник принудительной подачи воздуха;

9 - продольный киль;

10 - центральная (средняя) секция каверны;

11 - боковая секция каверны;

12 - поперечный козырек;

13 - обтекаемая наделка;

14 - гребной винт;

ОП - основная плоскость судна;

ДП - диаметральная плоскость судна.

Предлагаемое самоходное судно содержит на днище 1 (фиг. 1, 2) выемку 2 для образования воздушной прослойки - единой каверны 3 с волновым профилем, выполненную в днище судна, которая начинается в носовой части корпуса судна с редана 4, заканчивается кормовым сводом 5 в виде наклонной плоскости, а по бортам ограничена скегами 6 (фиг. 3). Полость выемки 2 сообщена трубопроводами 7 с источником принудительной подачи воздуха 8 для создания под днищем воздушной каверны 3. Внутри выемки 2 параллельно диаметральной плоскости размещены продольные кили 9, разделяющие воздушную каверну на продольные секции - центральную (среднюю) 10 и боковые 11, и ограничивающие поперечное перемещение воздуха по днищу выемки 2, а также поперек расположенные козырьки 12, следующие друг за другом вниз по потоку по длине выемки 2, предназначенные для обеспечения целостности воздушной каверны 3.

В задней части кормового свода 5 в центральной (средней) секции 10 каверны 3 симметрично диаметральной плоскости судна установлена обтекаемая наделка 13 стреловидной формы в плане, которая разделяет поток воздуха, выводя его на поверхность со стороны бортов, не допуская проникновение воздуха на гребной винт 14 судна. При этом нижняя поверхность наделки 13 не выступает за основную плоскость (ОП) судна.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При движении судна воздух от источника принудительной подачи 8 по системе трубопроводов 7 подается к редану 4 и к поперечным козырькам 12 для создания внутри выемки 2 воздушной прослойки в виде искусственной единой каверны 3. Подаваемый воздух удерживается в зоне пониженного давления жидкости, возникающего за реданом 4 и поперечными козырьками 12, в результате чего за реданом 4 и за каждым поперечным козырьком 12 образуется система отдельных, следующих друг за другом, воздушных каверн. За счет подаваемого воздуха длины отдельных каверн с течением времени постепенно возрастают, достигая своих предельных значений, равных при эксплуатационной скорости хода расстояниям между нижними кромками поперечных козырьков 12. При достижении хвостовыми частями воздушных каверн нижних кромок поперечных козырьков 12 происходит их объединение в единую воздушную каверну 3 с волновым профилем. Замыкание каверны 3 происходит на кормовом своде 5.

Воздух, использованный для создания воздушной каверны 3, из боковых секций 11 каверны 3 естественным путем, минуя кормовой свод, выносится на поверхность воды со стороны бортов, не достигая гребного винта 14 судна. А воздух, уносимый потоком из центральной секции 10 единой каверны 3, огибает обтекаемую наделку 13 и, разделяясь на две части, выносится на поверхность воды, не достигая гребного винта 14. В результате работа гребного винта 14 осуществляется в нормальном режиме, обеспечивающем высокие пропульсивные характеристики, и эффективность его работы существенно возрастает.

Предлагаемое самоходное судно с выемкой на днище, предназначенной для образования единой воздушной каверны, обладает, за счет предотвращения проникновения воздуха из воздушной каверны на днище в область его гребного винта, повышенной эффективностью работы, что его выгодно отличает от прототипа. Устройство для защиты от попадания воздуха на гребной винт, выполненное в виде обтекаемой наделки стреловидной формы в плане, позволяет эффективно предотвратить проникновение воздуха из каверны на гребной винт судна и в то же время обладает небольшими размерами, простой конструкцией, высокой надежностью и низким гидродинамическим сопротивлением, что выгодно отличает его от известных устройств аналогичного назначения.

1. Самоходное судно с выемкой на днище, предназначенной для образования единой воздушной каверны, начинающейся с редана в носовой части и ограниченной скегами по бортам и кормовым сводом в виде наклонной плоскости, причем полость выемки сообщена с источником воздуха повышенного давления, а внутри выемки размещены продольные кили для ограничения поперечного перемещения воздуха и поперек расположенные козырьки в виде наклонных пластин, следующих друг за другом вниз по потоку, отличающееся тем, что в задней части кормового свода симметрично диаметральной плоскости судна установлена обтекаемая наделка стреловидной формы в плане, предназначенная для защиты гребного винта судна от проникновения на него воздуха, выходящего из единой воздушной каверны.

2. Самоходное судно с воздушной каверной на днище по п. 1, отличающееся тем, что наделка по высоте не выступает за пределы основной плоскости судна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к амфибийным транспортным средствам и касается мореходных скоростных амфибий с изменяемой поверхностью глиссирования. Амфибийное транспортное средство содержит водоизмещающий корпус, силовую установку, трансмиссию, сухопутный и водоходный движители, установленные по бортам силовые цилиндры, связанные со средствами управления.

Система для управления движением для скоростных судов содержит пульт индикации и управления с видеоконтроллером, две группы датчиков динамических перемещений судна положения органов управления, носовые и кормовые двухканальные исполнительные приводы рулевых поверхностей судна, два вычислителя нижнего управления, размещенные в пульте индикации и управления, неблокирующий коммутатор транзакций на основе программируемой пользователем вентильной матрицы FPGA, соединенные определенным образом радиальными каналами связи.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водному судну, имеющему улучшенные характеристики для передвижения во льдах, в частности к ледоколу, судну снабжения, грузовому судну или соответствующему судну, имеющему корпус (1), содержащий в кормовой части установку, обеспечивающую продвижение и управление по курсу и содержащую по меньшей мере один выступ (8, 9), выполненный наподобие скега, в котором расположено по меньшей мере одно лопастное устройство (10, 11).

Изобретение относится к области кораблестроения, в основном к сторожевым кораблям и эсминцам. Предложенный корабль представляет собой два корпуса с транцевой кормой, соединенные кормами с помощью управляемого временного крепления.

Изобретение относится к водному транспорту, а именно к судам с подводными крыльями. Средство водного транспорта содержит по меньшей мере одно подводное крыло, регулируемое по высоте.

Изобретение относится к системе транспортировки криогенной текучей среды на шельфе. Плавучая конструкция находится на поверхности моря и содержит установки для обработки.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса проектирования обводов носовой оконечности корпуса судна. Предложена форма надводной части носовой оконечности судна, образованной поверхностями правого и левого бортов, соединяющимися у форштевня, ограниченной снизу конструктивной ватерлинией судна, представляющей собой носовое заострение корпуса судна выше ватерлинии и имеющей полные носовые обводы.

Изобретение относится к области гидроавиации и касается конструкций корпусов для уменьшения сопротивления при движении высокоскоростных низкосидящих, повышенной килеватости морских судов по водной поверхности.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов улучшения гидродинамических, технико-эксплуатационных и экологических качеств транспортных судов.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и тримаранов.

Изобретение относится к судостроению, а именно к тримаранам, полимаранам, и катамаранам. Многокорпусное судно состоит из двух или более корпусов и балок между ними. Судно имеет два или более корпуса, которые соединены между собой двумя поперечными балками, одна из которых соединена с корпусами двумя поперечными подшипниками, а вторая - попарно шаровыми шарнирами или одним шарниром Гука или Кардана, или шарниром равных угловых скоростей (шрусом). Однако другие балки соединены попарно с помощью рычажного механизма, который состоит из одного вертикального рычага или же соединены с помощью рычажно-кулисного механизма, который состоит из одной горизонтальной кулисы и рычага. При этом вторая балка может быть закреплена поперечно на корпусах скользяще поперечно с возможностью поперечного перемещения с помощью следящей автоматической системы. Поперечная балка соединена с каждым корпусом одним или двумя поперечными подшипниками. Достигается уменьшение усилий и смягчение хода на волнении. 6 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается успокоителей продольной и бортовой качки судов. Успокоитель качки судна содержит крылья-стабилизаторы, закрепленные на корпусе судна. Корпус выполнен с выемками на носовой оконечности. Каждое крыло-стабилизатор закреплено над выемкой с образованием сообщающегося с внешней средой объема. Крылья-стабилизаторы выполнены с возможностью отклонения от корпуса под действием гидродинамической силы, возникающей при погружении носовой оконечности корпуса. Крыло-стабилизатор также снабжено упругим элементом для прижима к корпусу при всплытии. Технический результат заключается в повышении безопасности мореплавания. 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам повышенной проходимости. Волновой шагающий движитель содержит корпус, в котором установлены коленчатые валы. Одинаковые коленчатые валы установлены в два яруса по вертикали и попарно соединены одинаковыми вертикальными шатунам, и вертикальные шатуны оснащены объемными опорами в нижней их части. Верхний или нижний ряд коленчатых валов введен в зацепление горизонтальным шатуном. Достигается расширение функциональных возможностей волнового шагающего движителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для проектирования корпусов судов с возможностью осуществления погрузочно-разгрузочных операций на необорудованном побережье, десантных кораблей, в решении задач освоения ресурсов шельфа. Предложена носовая оконечность корпуса судна, содержащая набор корпуса с обшивкой, снабженный парой бульбов, бульбы размещены симметрично относительно диаметральной плоскости корпуса судна в пределах его ширины, при этом их набор интегрирован в набор корпуса судна и выполнен с возможностью безаварийного опирания на них судна при частичной обсушке его корпуса. Технический результат выражается в том, что повышается устойчивость корпуса судна при взаимодействии с грунтовым основанием, решается проблема снижения волнового сопротивления, обеспечивается возможность снижения высоты носовой аппарели и тем самым снижения высоты надводного борта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к реверсивно-рулевым устройствам судов с водометными движителями. Реверсивно-рулевое устройство водометного движителя включает в себя два вертикальных синхронных руля, которые расположены за соплом. Рули установлены по боковым краям обечайки сопла и снабжены закрылками. В нижних торцах рулей и закрылок имеются наклонные гидродинамические шайбы со стороны диаметральной плоскости водометного движителя. На нижней части сопла установлен козырек в виде продолжения сопла в корму. Рули закреплены в верхней части с помощью баллеров к коробчатой раме, которая выполняет роль верхнего свода реверсивно-рулевого устройства. В нижней части рули закреплены к соплу с помощью обухов. Рули с закрылками могут отклоняться от системы управления синхронно влево и вправо или в противоположные стороны. Коробчатая рама закреплена на верхней части сопла с помощью книц, которые являются носовой стенкой реверсивно-рулевого устройства. Достигается упрощение конструкции и повышение надежности работы реверсивно-рулевого устройства, повышение эффективности и удобства управления судном. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции полупогружных судов, предназначенных для эксплуатации в ледовых условиях Арктики и в незамерзающих морях. Предложено универсальное полупогружное крупнотоннажное транспортное судно для плавания в морях с ледовым покровом и на чистой воде, содержащее надводную часть и подводный грузовой корпус, соединенные пилоном, конструкция которого позволяет разрушать ледовый покров. Судно оснащено винторулевыми колонками, расположенными в выкружках носовой оконечности подводного грузового корпуса, размеры которых обеспечивают невыступание лопастей винтов за габаритные размеры судна в нос и на борт и позволяют осуществлять вертикальный поворот осей гондол винторулевых колонок обоих бортов в пределах 20° вниз и вверх относительно основной плоскости, кроме того, оси гребных винтов имеют наклон к ДП на угол от 10° до 20°. Технический результат заключается в улучшении параметров ходкости в ледовых условиях, в первую очередь, ледопроходимости, а также повышении пропульсивных качеств при эксплуатации судна на чистой воде. 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для проектирования корпусов судов с возможностью осуществления погрузочно-разгрузочных операций на необорудованном побережье, десантных кораблей, в решении задач освоения ресурсов шельфа. Предложена носовая оконечность корпуса судна, содержащая набор корпуса с обшивкой, снабженный парой бульбов, бульбы размещены симметрично относительно диаметральной плоскости корпуса судна в пределах его ширины, при этом их набор интегрирован в набор корпуса судна и выполнен с возможностью безаварийного опирания на них судна при частичной обсушке его корпуса, кроме того, носовая оконечность судна снабжена мощной грузовой стрелой. Приведено выражение для определения выноса грузовой стрелы. Технический результат заключается в повышении устойчивости корпуса судна при взаимодействии с грунтовым основанием, снижении волнового сопротивления, обеспечении возможности снижения высоты носовой аппарели и тем самым снижения высоты надводного борта. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции глиссирующего судна, предназначенного для перемещения по воде, льду и снегу. Аэросани-амфибия содержат корпус с некилеватым днищем, кабину, двигатель с воздушным винтом и аэродинамические рули. Передняя часть корпуса выполнена в виде упрощенной панели. Воздушный винт смонтирован в передней части корпуса и не выступает над плоскостью панели, и сообщен с атмосферой соосным с осью вращения винта приемным каналом и дополнительными каналами. Отводящий канал воздушного винта сообщен с атмосферой выпускным отверстием и выполнен с наклоном от носа к корме корпуса. Полость отводящего канала снабжена внутренним кожухом на участке. Кромка кожуха, ближняя к воздушному винту, составляет подводящий зазор с внутренней поверхностью панели с возможностью прохода воздуха к винту. Выпускные отверстия дополнительных каналов открыты в зазор между кожухом и стенкой отводящего канала. Аэродинамические рули установлены в сечении выпускного отверстия отводящего канала. Днище по всей длине снабжено продольно ориентированными гофрами. Достигается повышение безопасности эксплуатации, эффективность и мореходность судна. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания ледокольных судов, предназначенных для прокладки широкого канала, обеспечивающего безопасную проводку крупнотоннажных судов во льдах. Предложено ледокольное судно, включающее корпус, состоящий из основного головного корпуса и связанных с ним с помощью жесткой платформы побортно расположенных симметрично от диаметральной плоскости судна двух боковых корпусов, размещенных со смещением вниз по потоку от головного корпуса, и имеющий наклонный форштевень и разваленные борта, при этом головной корпус оборудован движительно-рулевым комплексом, а боковые корпуса - винтовыми движителями; крепление головного корпуса к соединяющей корпуса жесткой платформе осуществлено через шарнирную связь, обеспечивающую возможность поворота указанного корпуса в плоскости ватерлинии относительно диаметральной плоскости судна на угол не менее ±15°, а движительно-рулевой комплекс головного корпуса выполнен в виде поворотной винторулевой колонки, имеющей возможность поворота вокруг своей вертикальной оси на угол не менее ±90°. Технический результат заключается в улучшении управляемости многокорпусного ледокольного судна при формировании ледокольного канала, а также его ледопроходимости при движении задним ходом. 1 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции быстроходных судов. Быстроходное судно с реданом на днище снабжено наряду с основными движителями вспомогательным движителем. Последний размещен в шахте, находящейся над реданом, и выполнен с возможностью его перемещения в шахте по вертикали. Конструкция вспомогательного движителя принята в виде гребного винта, совмещенного с электродвигателем кольцевого типа. Участок редана, расположенный под нижним отверстием шахты, выполнен с возможностью его перемещения на днище по длине судна. Изобретение позволяет уменьшить затраты энергии на работу пропульсивной установки судна в режиме его полного хода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх