Асимметричное судно

Изобретение относится к области судостроения и касается профилирования обводов корпусов судов. Предложен корпус водоизмещающего судна несимметричной формы с криволинейным несимметричным днищем, имеющим вытянутую изогнутую каплевидную форму, с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, а также с округлой носовой и заостренной кормовой частями, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств в отношении корпусов судов. 2 ил.

 

В настоящее время мировой флот в основном состоит из судов водоизмещающего типа с симметричным корпусом. За многовековое использование судов подобного типа, скорость их существенно не изменилось и составляет около 15-20 узлов. Скорость таких судов ограничивается нелинейным увеличением сопротивления движению и требует огромных энергетических затрат.

Одна из основных тенденций в современном кораблестроении - создание принципиально новых скоростных водоизмещающих судов и кораблей различных типов и классов с высокой боевой и транспортной эффективность. Повышение скорости хода диктуется военной целесообразностью и экономической необходимостью. Достижения в этих двух направлениях в значительной степени определяют прогресс в современном судостроении. Рост скоростей движения какого-либо вида транспорта, особенно пассажирского, реально повышает его конкурентоспособность. Только скорость позволяет сократить пространственную разобщенность и способствует росту объема перевозок (http://www.unionexpert.ru).

Водоизмещающие суда имеют оптимальное соотношение скорости и мощности, поэтому их скорость не превышает ≈ 10-40 узлов. Необходимая для движения судна мощность энергетической установки растет примерно пропорционально третей степени скорости судна. Например, при дальнейшем повышении скорости большого 40-узлового сухогрузного судна всего на 1 уз, требуется значительное увеличение мощности энергетической установки - до 40%. Но такое повышение скорости обошлось бы слишком дорого. Поэтому увеличение скорости за счет увеличения мощности энергетической установки не целесообразно.

При движении известных судов на их носовую часть действует сила лобового давления. Преодолевая его и раздвигая массу воды, корпус судна создает систему волн, приводящую к появлению волнового сопротивления. Оно принципиально ограничивает скорость движения судна известным соотношением Фруда.

Ф. ч. Fr=u2/gl где u - скорость течения или скорость движущегося тела, g - ускорение свободного падения, l - характерный размер потока или тела. Условие подобия - равенство Ф. ч. для модели и для натурных объектов - применяют при моделировании движения кораблей, течений воды в открытых руслах, испытаниях моделей гидротехнических сооружений и др.

При движении судна на его корпус действуют силы трения, также противодействующие движению. Сумма этих основных сил создает сопротивление движению судов.

Можно утверждать, что значительного увеличения скорости хода, однокорпусных кораблей большого водоизмещения с традиционной геометрией корпуса, ожидать не следует.

Проведенный информационно-патентный поиск показал, что в настоящее время спользующиеся суда имеют носовую, кормовую части и два борта ниже ватерлинии симметричных относительно диаметральной плоскости (RU 2502627; SU 1055325; RU 2106279). Исключение составляет судно патента U.S 5,999,520. Рассмотренные суда не способны создавать подъемную всасывающую силу возникающую за счет разности потоков и зависящую от асимметричной аэродинамической формы судна, направленную в сторону большего борта, так как их борта равны по длине и симметричны относительно ДП.

Известен катамаран патента RU 21 06279, содержащий два корпуса, связанных между собой соединительным мостом, при этом каждый из корпусов имеет форму обводов в плане плоско-выпуклого крыловидного профиля, причем корпуса расположены зеркально симметрично друг другу относительно оси катамарана расширенной частью вперед по ходу движения и выпуклыми частями внутрь к оси катамарана (RU 2106279). Катамараны, как и однокорпусные суда, имеют существенный недостаток, а именно, не зависимо от формы конструкции своих корпусов, они расположены зеркально симметрично друг к другу относительно оси катамарана и представляют собой в плане симметричное судно разделенное надвое. Фактически, являясь симметричными судами, их корпуса свои гидродинамические свойства, связанные с разностью потоков, взаимно компенсируют. Поэтому катамараны, так же как и симметричные суда, не способны использовать всасывающую подъемную силу в качестве фактора увеличения скорости и уменьшения энергозатрат, в отличие от предлагаемого изобретения.

Судно патента U.S 5,999,520 имеет асимметричную форму корпуса, но в отличие от заявленного судна, менее удобообтекаемую. Ледокол, так же имеет носовую и кормовую части, но в отличие от существующих судов, борта судна (ледокол «Балтика»), так же расположены асимметрично, как и у заявленного судна, но отличается тем, что обводы его не несут и не выполняют задачи увеличения скорости и уменьшения энергетических затрат. Борта выполнены асимметрично относительно диаметральной плоскости, днище ледокола с одной стороны уплощено, а с другой стороны имеет нарост, для наезда на лед, с последующей его колкой, поверхность бортов имеет резкий скос, не способствующий плавному обтеканию. Корпус судна ледокола конструктивно не приспособлен для использования подъемной всасывающей силы. Между тем, скоростные показатели судна находятся в рамках обычного для известных судов диапазоне, т.е. до 14 узлов. Изначально, когда только начиналось строительство судна, некоторые отзывались о нем с долей иронии, В основном из-за того, что термин асимметричный, часто путали со словом «кривой» или «косой». (Рис 2).

Асимметричность данного судна обусловлена его задачей, а именно колкой льда, поэтому его авторами и не ставилось целью увеличения скорости (скорость при пробивке фарватера не превышает 6 км/час, а максимальная скорость равна 25 км/час), что сказалось на его гидродинамических характеристиках, не предполагалось использование всасывающей силы.

Мировой опыт показывает, что надводные суда традиционного типа имеют практически очень малый (на несколько процентов) резерв для улучшения своих технико-экономических показателей. Выход из данной ситуации возможен только путем перехода к качественно иной технической системе. Конструкция ледокола « Балтика» этих проблем не решает.

U.S. Patent Dec. 7,1999 Sheet 1 of 3 5,996,520

Заявленное судно принципиально отличается от водоизмещающих судов традиционной симметричной формы, где уже определены основные оптимальные геометрические соотношения корпуса, обеспечивающие минимизацию составляющих полного сопротивления воды корпусу корабля, тем, что имеет существенное отличие от аналогов - за счет своей удобообтекаемой асимметричности увеличивает скорость судна с использованием подъемной всасывающей силы.

Термин - «всасывающая, подсасывающая сила» редко используется в данной области техники, но определяет природу возникновения этой силы, проявляющейся за счет разряжения потока, образующегося со стороны более изогнутого борта, в который всасывается корпус судна, в отличие от сил давления потока, которые минимизируются при нулевом угле атаки.

Для того, что бы было понятно о какой именно подъемной силе идет речь в данном случае, автор предлагает использовать определение - «всасывающая сила», как отличающуюся от используемых в технике названий, как подъемная сила, прижимная сила, боковая сила и т.д.

В науке и технике используется термин «подъемная сила». По определению этот термин обозначает явление, которое что-либо поднимает, но при описании судов на воздушной подушке, глиссирующих, на подводных крыльях подъемная сила имеет различную природу своего образования, хоть и соответствует своему предназначению. Так же на практике, подъемная сила зачастую меняет свое направление, поэтому возникает необходимость его определения как, сдвигающая, отклоняющая, прижимающая, наклоняющая и т.д. Фактически это приводит к некоторой путанице, например в случае движения асимметричного судна, если принимать термин подъемная сила, как отклоняющую, то можно понять ее как разворачивающую, либо сдвигающую, либо меняющую направление, при этом не вполне понятна природа этих проявляющихся реакций на, либо внешнее воздействие, либо на внутренние силы объекта, либо на проявление аэродинамических сил. Поэтому термин «всасывающая сила» предлагается применять, когда используется подъемная сила для сдвига судна разряженным потоком в описании движения погруженного корпуса.

Поэтому гидродинамическая сила, возникающая за счет разности потоков, на наш взгляд, более полно характеризует силу, действующую на асимметричный корпус, указывая на то, что корпус не преодолевает ее, а именно притягивается ей, т.е. всасывается в зону разряжения. Это означает, что всасывающая сила не преодолевает ни каких сил, кроме силы инерции судна, в отличие от подъемной силы выполняющую работу по преодолению веса тела.

В случае движения судна возникает ряд сил, воздействующих на него, и так или иначе влияющих на его скорость. Рассмотрение этих дополнительных сил; как волновое сопротивление, сила трения и т.п., в данном описании не целесообразно, поскольку они являются общими для всех видов судов, в том числе и для заявленного корпуса судна и широко описаны в научной литературе.

Корпус заявленного судна также имеет асимметричную форму, но она в отличии от судна патента США, легшего в основу строительства ледокола «Балтика», принципиально имеет вытянутую изогнутую асимметричную каплевидную форму, с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, имеет округлую носовую и заостренную кормовую части, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси, который при движении использует всасывающую силу, возникающую со стороны более длинного борта и за счет подвижной кормовой оконечности соединенной с основным корпусом имеет хорошую управляемость, так как обеспечивает как плавный схода потоков, так и резкое их перераспределение.

Достижение технического результата увеличения скорости и уменьшению энергозатрат, присущих предлагаемому техническому решению, затруднительно воплотить в конструкциях известных судов традиционного симметричного типа и рассмотренного асимметричного корпуса ледокола, в виду их не достаточной приспособленности для использования разности потоков. Заявленное изобретение корпуса судна, в отличие от известных водопогруженных судов, способно выполнить задачу увеличения скорости и уменьшения энергозатрат.

1. RU №2502627 кл. B63B 1/00 31.05.2012 г.

2SU №1055325кл. B63B 35/14 14.11.1977 г.

3 U.S. Paten №5,999,520 Dec. 7. 1999

4 RU №21 06279 кл. B63B 61/10 1960 г.

Для решения этой задачи необходим качественно новый технический подход.

Раскрытие изобретения

Очевидно, что создание скоростного корабля нового поколения подразумевает другой уровень требований к геометрии корпуса, к главным двигателям и движителям, а также к мореходности, так как быстроходным может считаться только тот корабль, который способен поддерживать высокую скорость при движении в условиях больших волнений среды.

Наиболее распространенная схема водоизмещающего судна традиционной геометрии имеет преимущество в том плане, что на основании многочисленных теоретических и экспериментальных исследований в отечественном и зарубежном кораблестроении, для каждого типа водоизмещающих кораблей, уже определены основные оптимальные геометрические соотношения корпуса. А они, в свою очередь, обеспечивают минимизацию составляющих полного сопротивления среды корпусу корабля, с учетом эксплуатационных, энергетических, экономических и экологических факторов в судостроении.

Таким образом, на настоящий момент, независимо от размеров и водоизмещения надводных судов и кораблей, количества движителей и места их расположения по длине корабля, уже получены предельно возможные оптимальные сочетания всех указанных параметров при движении этих кораблей большого водоизмещения на максимальных скоростях хода, которые составляют величину, не превышающую 30-35 узлов. В итоге, можно утверждать, что значительного увеличения скорости хода кораблей большого водоизмещения с традиционной геометрией корпуса и винтовыми движителями ожидать не следует» (http://www.unionexpert.ru/index.php/zhurnal-qekspertnyi-soyuzq-osnova/zhurnal-qehkspertnihyi-soyuzq-16-2015g/item/1153-ognennyi-direktor)

Заявленное изобретение направлено на устранение недостатков кораблей большого водоизмещения с традиционной геометрией корпуса, на увеличение скорости и уменьшение энергозатрат.

Из законов физики известно, что во время обтекания тела жидкостью скорость разделенных потоков зависит от формы тела. Если форма тела имеет удобообтекаемую симметричную конфигурацию, то жидкость, проходя от точки раздвоения потока в передней части, движется к точке смыкания потока в задней части, с равной скоростью с обеих сторон, соответственно силы давления жидкости равны и суммарно составляют силу давления в общем потоке.

Если тело имеет удобообтекаемую несимметричную форму, относительно прямой линии, называемой хордой,, то скорости потоков с разных сторон тела будут различными. При этом скорость потока с более выпуклой стороны, больше скорости потока с менее выпуклой стороны. Потоку жидкости с более выпуклой стороны, и потоку с менее выпуклой стороны нужно одинаковое время чтобы не нарушать количество жидкости в сплошной среде после задней точки обтекания. Для упрощенного понимания изобретения будем считать, что обтекание идеальное.

При прямолинейном движении судна, имеющего в плане каплевидную форму (форму крыла), под некоторым углом атаки (либо прямолинейно при асимметричной каплевидной форме) помимо силы лобового сопротивления, направленной противоположно движению, возникает подъемная сила, направленная перпендикулярно набегающему потоку. В результате равнодействующая этих сил также будет направлена противоположно движению, но под углом к направлению потока. Величина равнодействующей сил пропорциональна углу атаки и квадрату скорости набегающего потока (сайт в Инернет: http://seaworm.narod.ru/14/managamnt.doc Силы и моменты, действующие на судно при его движении).

Возьмем, для примера, корпуса судов с идентичными гидродинамическими качествами и геометрическими характеристиками, имеющими в плане форму симметричного и асимметричного профиля крыла, и сравним их.

Видно, что при прямолинейном движении симметричного судна при нулевом угле атаки, величина равнодействующей сил остается пропорциональна только квадрату скорости набегающего потока, так как подъемная сила отсутствует. А это значит, что энергия силовой установки уравновешивает только силу лобового сопротивления (остальные силы воздействующие на корпус водопогруженного судна упустим, т.к. они одинаковы для обоих корпусов).

Теперь рассмотрим прямолинейное движение несимметричного судна при том же нулевом угле атаки. В этом случае силовая установка тратит энергию на уравновешивание той же лобовой силы. Но известно, что у асимметричного профиля при нулевом угле атаки возникает всасывающая сила, направленная перпендикулярно набегающему потоку, действующая на тело в сторону разряженного потока, уравновешивающая силу инерции судна. На практике, что доказано во множестве научных источниках, асимметричное судно равномерно движется в двух направлениях одновременно, с разными скоростями. Геометрическая сумма этих скоростей будет скоростью равномерного движения судна, т.е. сумма скоростей всегда больше одной из составляющей скорости, в частности направленной против силы лобового сопротивления.

На практике, если несимметричный корпус судна движется в воде с постоянной скоростью, то прилагаемая сила движителя уравновешивает полную аэродинамическую, т.е. силу лобового сопротивления, подъемную и инерционную силу судна при определенном угле атаки, одновременно по двум направлениям - против действия лобового сопротивления и против инерционных сил, в направлении более быстрого потока. Полная аэродинамическая сила не связана с парой: инерционная сила - всасывающая сила, так как всасывающая сила всегда направлена перпендикулярно потоку создаваемому асимметричной формой и только своим движением, в отличие от внешних потоков, которые участвуют в создании полной аэрогидродинамической силы и накладываются на общую картину возникновения подъемной силы.

В научной литературе приведены факты исследования аэродинамических профилей, показаны данные экспериментального характера исследованные и подтвержденные авторитетными организациями. В книге (А.С.Кравец « Характеристики авиационных профилей», Государственное издательство оборонной промышленности, Москва, 1939 г., Ленинград, http://airspot.ru/library/book/kravets-a-s-harakteristiki-aviatsionnyh-profiley) опубликованы данные научных исследований асимметричных профилей различных геометрических и аэрогидродинамических характеристик, выполненных в США в лаборатории NACA. В качестве примера рассмотрим один из аэродинамических профилей - асимметричный профиль NACA-21012 №55, испытанный в лаборатории LMAL - NACA, Труба переменной плотности, стр.202-203, аэродинамические характеристики пересчитаны по числу

Reэ=3110 000, р=20,6 am., где

α0=0, Су=0,035, Сх=0,0071. ρ=(1,225 кг/м3 - воздуха, 999,841 - воды)

Данные NACA показывают, что коэффициент подъемной силы у данного профиля Сх, больше коэффициента лобового сопротивления Сх в несколько раз, а именно в 0,035/0,0071=4,9295, т.е. практически в 5 раз. (… у современных самолетов подъемная сила Ya может быть в 20-30 раз больше силы лобового сопротивления Ха, то величина угла качества оказывается незначительной (порядка 2-4°) и можно считать, что направление полной аэродинамической силы мало отличается от направления подъемной силы крыла. Чем больше разность давлений под крылом и над крылом, тем больше по величине подъемная сила. Эксперименты показывают, что подъемная сила крыла создается в основном за счет разряжения над крылом, а не за счет повышения давления под крылом (стр 30 http://venec.ulstu.ru/lib/disk/2014/Starikov_l.pdf).

В нашем случае полная гидродинамическая сила практически перпендикулярна лобовому сопротивлению, а в случае с нулевым углом атаки равна ему,

R - полная аэродинамическая сила

CR - коэффициент полной аэродинамической силы

ρ - плотность среды

V - скорость судна или набегающего потока

S - смоченная площадь корпуса (в случае возникновения инерционной силы смоченная площадь более изогнутого борта)

Подъемная сила Ya всегда направлена перпендикулярно набегающему потоку (вектору скорости) в сторону пониженного давления. Эта сила возникает вследствие разности давлений под крылом и над крылом. Причем, чем больше разность давлений на профиль, тем больше подъемная сила.

S - условно примем за 1, так как нас интересует только разница между лобовым сопротивлением и подъемной силой данного профиля.

Лобовое сопротивление Ха направлено параллельно набегающему потоку (против полета). Сила лобового сопротивления возникает вследствие разности давлений впереди и за крылом, а также, вследствие трения воздуха в ПС (пограничный слой) крыла (стр. 29).

Xa<Ya9.3926263/1,882313=4,9899246 т.е. ≈ в 5 раз

Можно записать:

Vy - скорость тела под действием подъемной силы при скорости набегающего потока Va=20,8 м/с

но

Примем кг и равными 1, то получим Vy=V 5=20,8*5=104 (м/с)

По аналогии с крылом получим скорость судна под воздействием всасывающей силы. Если использовать для сравнения скорость ледокола «Балтика» в 14 узлов, то скорость в сторону всасывающей силы будет рана 14×5=70 узлам. Не смотря на то что инерционная сила достигает больших величин, которую мы не учли из за отсутствия опытных данных, но и всасывающая сила из-за плотности воды, также увеличивается. Тем не менее, сумма скоростей всегда больше, чем скорость одной составляющей силы, в частности направленной против силы лобового сопротивления.

Предлагаемое изобретение решает задачу увеличения скорости без увеличения мощности энергетической установки путем использования, возникающей подъемной всасывающей силы. При этом сила лобового сопротивления является такой же, как и у симметричного судна (выше мы условились, что возьмем, для примера, корпуса судов с идентичными гидродинамическими качествами и геометрическими характеристиками, имеющими в плане форму симметричного и асимметричного профиля крыла).

Корпус водоизмещающего судна имеющий несимметричную форму отличающийся криволинейным несимметричным днищем принципиально имеющим вытянутую изогнутую каплевидную форму (рис. 1), с перпендикулярными или частично наклонные к основной плоскости бортами ниже ватерлинии, имеет округлую носовую часть и заостренную кормовую часть, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси, который при движении использует всасывающую в бок силу возникающую со стороны более длинного борта и превышающую в несколько раз силу лобового сопротивления.

При этом движитель (движетели) располагается вне зоны возникающих потоков в носовой или кормовой части судна, либо в подвижной части кормы и выполняет в данном случае роль руля, либо располагаясь в кормовой оконечности выполняет роль руля за счет вращения на вертикальной оси.

При этом вдоль днища на уровне основной плоскости выполнены закругленные наросты в виде полосы начиная от носовой части и до комовой части для исключения срывов возникающих потоков жидкости под днище судна для сохранения более оптимального использования всасывающей в бок силы.

Этот эффект засасывания используется в предлагаемом изобретении. Для построения судна используется обтекаемая асимметричность его обводов. Другими словами предлагаемый корпус судна, при движении, использует всасывающую силу, которая во много раз превышает лобовое сопротивление. Этот эффект может использоваться для построения асимметричных корпусов судов всевозможного назначения. При этом киль корпуса, практически перестает играть решающую роль в удержании судна на курсе, поскольку в данном случае, сам поток жидкости удерживает его на курсе.

Появляется возможность значительно снизить энергозатраты судна, т.е. повысить скорость его движения при той же мощности двигательной установки.

Управляемость судна имеет оптимальные значения за счет подвижной задней части кормы. Поворотливость судна велика и регулируется подвижной задней частью кормы, которая при определенных условиях способно развернуть судно практически на месте.

За счет перераспределения скорости потоков жидкости вдоль противоположных бортов, при повороте подвижной части кормы в сторону разворота, резко увеличивается скорость потока жидкости вдоль этого борта, увеличивается засасывающий эффект, что и позволяет произвести разворот. Скорость разворота и его крутизна зависит от крутизны угла поворота подвижной части кормы.

Киль перестает играть существенную роль, что позволяет значительно уменьшить осадку судна. Это способствует более широкому использованию судна на мелководье, а значит, увеличивает возможности использования судна для выполнения более широкого диапазона возникающих в практике задач.

Скорость асимметричного судна, при использовании стандартных энергетических установок, увеличивается в несколько раз за счет всасывающего эффекта. Так как затраты энергии на всасывающий эффект, при постоянном значении лобового сопротивления, не требуется, скорость судна при этом увеличивается, что открывает дополнительные возможности к более рациональному расходу топлива и перераспределению энергии.

Использование асимметричного корпуса позволит суда большого водоизмещения поставить на подводные крылья, или использовать глиссирующий режим, что в свою очередь позволит еще более увеличить скорость, и преодолевать проблемные участки водоемов, связанные с мелководьем и ограничением ширины фарватера.

Так же, у обтекаемого асимметричного судна из-за большой скорости обтекающих потоков, происходит самоочищение корпуса судна, что позволяет экономить средства на его очистку и покраску.

Экономия топлива за счет использования всасывающего эффекта и уменьшение осадки судна, позволяет достичь более рациональной загруженности судна и увеличивает его автономность. А, при стандартной осадке автономность увеличивается в разы, так как увеличивается степень загрузки судна.

При уменьшении значения отношения ширины к осадке увеличивает остойчивость за счет ширины.

Обтекаемые обводы предлагаемого несимметричного корпуса, позволяют оптимизировать соотношение длинны судна к его ширине, так как эффект всасывания наиболее действенен при вертикальных бортах по отношению поверхности воды и, в определенных пределах крутизны обводов корпуса судна. Иными словами, чем больше разница в длинах изгибов бортов, тем больше всасывающий эффект, то есть играет большую роль поверхность бортов.

В зоне пониженного давления, то есть со стороны всасывания, наблюдается эффект гашения волн, т.е. уменьшается волновое сопротивление, что дает дополнительный резерв для экономии мощности.

Всасывающий эффект позволяет достичь скоростей до ста км/ час и более, что показывают опыты на моделях. Более корректным будет проведение экспериментов в специальных опытовых бассейнах с полномасштабными моделями или испытание опытных образцов в реальных условиях.

Состояние исследований и разработок в реализации данного изобретения.

Осуществление изобретения.

Развитие транспортных средств характеризуется неуклонным увеличением их скоростей. Быстрыми темпами растут скорости самолетов, существенный сдвиг в скоростях произошел за последние десятилетия на железнодорожном транспорте, ускоряют свой бег автомобили. И лишь скорость транспортных судов, не смотря на наиболее длительный период их развития по сравнению с другими видами транспорта, остаются на много ниже скоростей других транспортных средств. Причина сравнительной тихоходности судов кроется в том, что судно, двигаясь на грани двух сред (воды и воздуха), вынуждено производить сложные возмущения больших масс тяжелой и вязкой жидкости, требующие значительных затрат энергии для достижения сколько ни будь значительной скорости.

Разработка принципов движения судов с использованием подводных крыльев и воздушной подушки позволила в 50-60-х годах создать пассажирские суда со скоростями хода в два-три раза превышающими скорости судов традиционного типа. Флот скоростных судов стал быстро расти. В 80-е годы к скоростным судам на подводных крыльях (СПК) и воздушной подушке (СВП) присоединились скоростные катамараны. Выигрыш в сопротивлении воды движению у катамаранов по сравнению с обычными судами достигается при больших удлинениях корпусов (более 18-20) и больших относительных скоростях (числа Фруда более 1,5).

За последние 10 лет рынок скоростных коммерческих судов значительно расширился. Постоянный рост интереса к подобным судам связан с возрастающей потребностью общества в увеличении скорости перевозок в целом, и морских в частности. Существует большое число транспортных линий, на которых скоростные суда могут успешно конкурировать с другими видами морского, сухопутного и воздушного транспорта. Поэтому скоростные морские и речные суда являются наиболее перспективным направлением развития водного транспорта во всем мире.

Но, не смотря на существующие технико-экономические потребности общества водоизмещающие суда, по разным причинам не имеют существенных резервов роста скорости и других технических характеристик. Некоторого их улучшения удается добиться совершенствования формы корпуса (обычно за счет существенного его усложнения) и применения более мощных энергетических установок. Но и увеличение мощности движителей, так же крайне не эффективно, ибо увеличение скорости в 2 раза требует более чем 8-кратного увеличения мощности. В связи с этим более чем актуальны новые технические решения, направленные на резкое улучшение характеристик судов. Именно это и позволяет воплотить предлагаемое техническое решение, характеризующееся тем, что использует закон Вернули, где при увеличении скорости жидкости возникает сила разряжения. Это разряжение можно сравнить со струей пылесоса втягивающего в себя различные тела.

Наличие современных верфей позволяет строить суда различной сложности. Предлагаемое судно по технологии изготовления не отличается от постройки известных симметричных судов. Анализ технологических условий постройки и сборки судов симметричной формы не выявил затруднений для выпуска асимметричных судов. Проблем связанных с разницей обводов симметричных и асимметричных корпусов в судостроении на сегодня не наблюдается.

Корпус водоизмещающего судна, имеющий несимметричную форму с криволинейным несимметричным днищем, отличающийся тем, что имеет вытянутую изогнутую принципиально асимметричную каплевидную форму с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, имеет округлую носовую и заостренную кормовую части, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам - носителям плавучих средств, например глубоководных исследовательских аппаратов. Предложено судно тримаранного типа с аутригерами - энергетическими модулями, состоящее из основного корпуса, двух боковых плавучестей - аутригеров и соединяющих их с корпусом надводных мостов.

Изобретение относится к судостроению, в частности к надувным гидроциклам. Надувной гидроцикл со стационарным транцем содержит центральный несущий баллон и U-образный бортовой баллон.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам с лопастными гребными колесами. Предложено мелкосидящее судно с лопастными колесами, состоящее из корпуса, двигателей, силовых трансмиссий, лопастных колес, закрепленных на гребных валах, установленных перпендикулярно направлению движения судна, водопроточных каналов и рулевого устройства, причем корма судна выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающие секции, на которых установлены опоры двух гребных валов с закрепленными на них лопастными колесами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними изогнутыми лопастями, расположенными по нескольким разноудаленным от вала диаметрам так, что при вращении колес они следуют друг за другом, переливая воду на более отдаленные от вала лопасти, и входят в воду под прямым углом в безударном режиме.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к однокорпусным глиссирующим судам. Предложена конструкция формы корпуса судна, которая содержит бортовые полувыступы, представляющие собой выступы, расположенные с обеих сторон V-образной центральной части корпуса.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при постройке и модернизации морских быстроходных однокорпусных килевых парусных/парусно-моторных судов с большой парусной энерговооруженностью, где используется единственный водоизмещающий узкий волнопронизывающий корпус.

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавсредствам. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания включает в себя вариант конструкции надводного судна, которое содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами, перекрывающимися при их движении в сторону осевой линии судна лопастями.

Изобретение относится к транспортной технике, в частности к маломерному судостроению, и может быть использовано в конструировании глиссирующих корпусов. Корпус маломерного судна содержит борт, носовую часть, транец и днище, которое расположено между ними и снабжено центральной горизонтальной гидролыжей.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию успокоителей продольной и бортовой качки судов. Предложен успокоитель качки судна, содержащий крылья-стабилизаторы, закрепленные на выполненном с выемками на носовой оконечности корпусе судна, снабженные упругими элементами для прижима к корпусу при всплытии и закрепленные над выемками с образованием сообщающихся с внешней средой объемов с возможностью отклонения от корпуса под действием гидродинамической силы, возникающей при погружении носовой оконечности корпуса, при этом объемы в выемках на носовой оконечности выполнены сообщающимися между собой, а сообщение объемов в выемках с внешней средой установлено через обратные клапаны.

Изобретение относится к водному транспорту, а именно к средствам, предназначенным для повышения оздоровительных и физических возможностей пользователей. Катамаран спортивно-прогулочный содержит раму с седлом, рулевое устройство, движитель, поплавки.

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, касается вопроса погрузки, транспортировки и установки на морское дно тяжеловесного и крупногабаритного морского подводного объекта, к которому относится, в частности, подводное нефтегазопромысловое оборудование и подводное оборудование для добычи полезных ископаемых на морском дне, и решает задачу по обеспечению погрузки на судно катамаранного типа тяжеловесного (до 16000 тонн) и крупногабаритного морского объекта, его транспортировку и спуск с судна на глубины до 1000 м для установки на морское дно в назначенном месте акватории.

Изобретение относится к области судостроения и морского транспорта, в частности касается транспортировки тяжеловесных и крупногабаритных морских подводных объектов. Предложено устройство погрузки, транспортировки и установки на морское дно тяжеловесного и крупногабаритного морского подводного объекта, включающее судно катамаранного типа, имеющее два жестко соединенных между собой с помощью моста корпуса и грузоподъемные механизмы, а также передаточный плавучий док с балластной системой, стапель-палубой с расположенными на ней кильблоками, устройство стыковки передаточного дока с передаточным стапелем, средство вывода в глубоководный котлован плавучего передаточного дока с судном и с раскрепленным между его корпусами подводным объектом. Грузоподъемные механизмы размещены на палубе с расположением вдоль судна в ряд с каждой стороны от ДП судна, и представляют собой функционирующие грузоподъемные механизмы группового действия с суммарной грузоподъемностью до 16000 т, оснащенные грузонесущими связями длиной до 1000 м. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных показателей и повышении уровня безопасности устройства погрузки, транспортировки и установки на морское дно тяжеловесного и крупногабаритного объекта. 2 ил.

Изобретение относится к способам снижения лобового сопротивления аппаратов на статической воздушной подушке и касается транспортных средств с малым отношением длины к ширине. Для снижения скорости и изменения направления набегающего воздуха из отверстий в носовой части корпуса аппарата выпускают струи воздуха избыточного давления. Носовое гибкое ограждение выполнено полукруглой в плане цилиндрической или конической формы, которую поддерживают полукруглым обводом носовой части корпуса и давлением воздушной подушки. Причем отверстия выполняют в виде вертикальных щелей, которые ориентируют в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Струи воздуха избыточного давления формируют воздухом воздушной подушки и направляют по касательной к поверхности носового гибкого ограждения в стороны от диаметральной плоскости аппарата. Достигается увеличение скорости аппаратов на статической воздушной подушке. 4 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструированию корпусов судов с газовыми днищевыми кавернами. Предложен корпус судна, который имеет надводный корпус и подводный корпус с криволинейными бортами ниже конструктивной ватерлинии, сходящимися к носу. Подводный корпус имеет днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом и вертикальными стенками, простирающимся вдоль всего корпуса судна ниже конструктивной ватерлинии и с образующими, параллельными ДП судна. Профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы. На вертикальных стенках продольного туннеля симметрично ДП судна установлено по меньшей мере по одному продольному редану, каждый из которых выполнен полым и по всей длине которых проделаны отверстия, например, щелевидной формы, при этом в корпусе судна размещено средство для подачи воздуха или газа к каждому редану. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик судна за счет снижения сопротивления трения при движении судна. 3 ил.

Изобретение относится к области гидродинамики судна. Предложено судно с гидродинамическим каналом управления потоком на носу этого судна, причем канал содержит пару боковых стенок (2, 3) с частью крылового профиля на каждой стороне носа судна, соединенных с горизонтально ориентированным или наклонным участком (1) стенки с частью крылового профиля, причем канал выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении между положением (а) и положением (b) и способствует уменьшению волнообразования и фрикционных сопротивлений за счет дифференцирования потока в нем от потока вне канала во взаимодействии с носом судна, имеющим горизонтально простирающиеся прямолинейные или выпуклые боковые стенки (102, 103). Боковые стенки (2, 3) имеют их заднюю кромку на постоянном расстоянии от боковых стенок (102, 103) носа судна, в то время как в силу эстетических требований они могут содержать покрытия (2', 3') части крылового профиля или внутренние листовые ламинаты (20', 30'), которые выступают наружу во время навигации судна и задвинуты вовнутрь, когда судно расположено неподвижно в порту. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при конструировании судов, использующих динамическую воздушную подушку. Предложено устройство для снижения гидродинамического сопротивления днища корпуса судна на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус, нагнетатель воздуха высокого давления, рулевое устройство, бортовые скеги, при этом днище обтекаемого корпуса защищено слоем материала, выполненного со свободно выступающими одним концом отдельными упругими стержнями и/или волокнами, изготовленными из упругих полиэтиленовых материалов в виде щетки, скрепленных жестко с защитным покрытием материала. Достигается уменьшение сопротивления движению судна на сжатом пневмопотоке и повышение его устойчивости по курсу. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к двухкорпусным подводным лодкам. Предложена подводная лодка с герметичным прочным и легким корпусами. Особенность предлагаемой подводной лодки заключается в том, что легкий корпус, который охватывает герметичный прочный корпус, выполнен из пористого металла, а полость между корпусами соединена воздухопроводом с высоконапорным компрессором, причем воздухопровод снабжен отсекателем (клапаном). Технический результат заключается в снижении гидродинамического сопротивления и соответственно увеличении скорости движения подводной лодки. 1 ил.

Изобретение относится к амфибийным транспортным средствам на динамической воздушной подушке. Амфибийное судно на сжатом пневмопотоке содержит корпус с движительной установкой, выполненной с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в разделительные камеры. Днище выполнено из частей, размещенных под различными углами. Днище имеет по центру полый и сквозной клиновидный редан, выполненный эквивалентно бортовым стенкам скегов, с острой кромкой и под углом к днищу в сторону кормы. При этом между реданом и рулевым устройством для поворота размещена с возможностью поворота и крепления относительно оси створка по высоте редана в начальной его части. Рулевое устройство выполнено щитком в виде независимо поворачивающихся заслонок, смонтированных на общей оси по центру днища и в зоне сопла импеллера. Заслонки выполнены с отверстиями перфорации. Достигается безопасность и простота управления, увеличение скоростных характеристик судна, улучшенная управляемость. 5 ил.

Настоящее изобретение относится к переключателю для морского сейсмического датчика. Переключатель включает в себя сильфон, имеющий закрытый конец, боковой участок и открытый конец, в котором боковой участок соединяет закрытый конец с открытым концом, закрытый конец включает в себя электропроводную поверхность и боковой участок действует как пружина; пробку основания, которая включает в себя первый входной и первый выходной контакты на первой стороне и второй входной и второй выходной контакты на противоположной стороне; и пробку, расположенную на открытом конце сильфона и выполненную с возможностью формирования камеры, внутри которой предусмотрены второй входной контакт и второй выходной контакт. Электропроводная поверхность замыкает накоротко второй входной контакт и второй выходной контакт, когда давление, большее, чем заданное давление (Р), действует на электропроводную поверхность. Технический результат - повышение информативности получаемых данных. 4 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования судов с повышенной скоростью перемещения в водной среде. Предложено судно с двойным корпусом, один из которых прочный 1, а второй наружный технологический 2, окружающий часть прочного корпуса, расположенную ниже уровня воды, свободным пространством 3 между корпусами, компрессором 4 для выполнения технологических операций и сплошным днищем 5. Наружный технологический корпус расположен с внешней стороны над прочным корпусом и выполнен из пористого металла, а компрессор соединен с помощью воздуховода с пространством между прочным и наружным технологическим корпусами. Технический результат заключается в повышении скорости движения судна. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается скоростных судов. Предложен способ создания упора между водой и судном с использованием двух транспортеров, в которых нижняя часть ленты неподвижна относительно воды, при этом используются транспортеры с независимым изменением их положения относительно судна и кинематики движения. Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации предложенного способа, является повышение маневренности судна. 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается профилирования обводов корпусов судов. Предложен корпус водоизмещающего судна несимметричной формы с криволинейным несимметричным днищем, имеющим вытянутую изогнутую каплевидную форму, с перпендикулярными или частично наклонными к основной плоскости бортами, а также с округлой носовой и заостренной кормовой частями, оконечность кормы подвижна относительно вертикальной оси. Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств в отношении корпусов судов. 2 ил.

Наверх