Корпус судна
Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в судах среднего и большого водоизмещения для предотвращения разрыва корпусов судов и их опрокидывания от значительных по высоте и силе волн, а также для повышения маневренности и живучести судов. Предложен корпус судна, выполненный как минимум с одним сквозным боковым каналом с вертикальной перегородкой, связанной с механизмом привода, причем сквозной боковой канал расположен на уровне или выше ватерлинии, перегородка установлена посередине сквозного бокового канала и корпуса судна с возможностью перемещения внутри надстроек и палуб, а также с возможностью выдвижения над верхней палубой судна. Технический результат заключается в увеличении живучести судна. 11 ил.
Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в судах среднего и большого водоизмещения, для предотвращения разрыва корпусов судов и их опрокидывания от значительных по высоте и силе волн, а также для повышения маневренности и увеличении живучести судов.
Известно, что средние волны-убийцы способны создать давление на корпус судна в 15 тонн на квадратный метр, а максимальное давление на корпус судна составляет от 100 тонн и более на квадратный метр, что приводит к деформации и разрыву корпусов судов и их гибели. Высота таких волн может превышать 30 метров, а скорость составлять более 70 км/ч.
К волнам-убийцам относятся блуждающие волны с высотой более 20 метров, при том, что обычная 12-метровая волна создает разрывное давление около 6 тонн на квадратный метр.
Современным крупнотоннажным судам не страшны только волны с разрывным давлением до 15 тонн на квадратный метр, а также Цунами, возникающие от тектонических сдвигов и несущие разрушение в прибрежные зоны и по береговой линии суши.
Кроме того, в рамках «Морской доктрины» намечено освоение Северного морского пути и соответствующих акваторий, проходящих в сложнейших условиях эксплуатации судов.
Известен корпус судна, содержащий кормовую оконечность, за которой установлен отклонитель потока с перфорацией для отсоса пограничного слоя с его внешней поверхности, образующий вместе с кормовой оконечностью судна канал для этого отсоса (SU №19947, В63В 1/34, 1927).
Известен корпус судна, выполненный с боковыми каналами в плоскости ватерлинии, причем в вертикальных стенках боковых каналов установлены воздуховоды, имеющие монотонно сужающиеся поперечное сечение и сообщенные на выходе с перфорированными устройствами для выпуска водовоздушной смеси, которыми снабжен корпус судна в своей подводной части, а на повороте - с ресивером, которым снабжен корпус судна (SU №1643310, В63В 1/32, 1988)
Известно судно с двухъярусным корпусом, включающее нижний трюмный корпус и верхний пассажирский корпус, установленный над нижним корпусом посредством пространственной обтекаемой металлоконструкции и расположенного на высоте, недосягаемой для средних волн. Корпуса соединены между собой несколькими стволами с трапами и лифтами. При полной загрузке судна верхняя палуба нижнего корпуса располагается на уровне моря, и волны любого направления беспрепятственно перекатываются через палубу, не нанося корпусу гидравлических ударов, а амплитуда качки значительно уменьшается, обеспечивая комфортное, экономическое и безопасное плавание в условиях сильного волнения моря (патент RU 2401763, В63В 1/10, В63В 1/12, B63G 8/00, 2010).
Известен корпус судна, содержащий кормовую оконечность, за которой установлен отклонитель потока с перфорацией для отсоса пограничного слоя с его внешней поверхности, образующий вместе с кормовой оконечностью судна канал для этого отсоса, причем канал выполнен с переменным сечением и щелевыми отверстиями в его суженной части, а отклонитель потока с полостью, сообщающей отверстия с перфорацией отклонителя потока (RU №2051063, В63В 1/38, 1995).
Известен корпус судна туннельного типа, содержащий надводный корпус и подводный корпус, имеющий криволинейные борта ниже конструктивной ватерлинии, сходящиеся к носу, и днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом и вертикальными стенками, простирающимися вдоль всего корпуса судна ниже конструктивной ватерлинии и с образующими, параллельными диаметральной плоскости судна, а профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы (патент RU №2302971, В63В 1/00, В63В 1/40, 2007).
Наиболее близким по технической сути является корпус судна, выполненный с боковыми каналами в плоскости ватерлинии, причем в вертикальных стенках боковых каналов установлены воздуховоды, имеющие монотонно сужающееся поперечное сечение и сообщенные на выходе с перфорированными устройствами для выпуска водовоздушной смеси, которыми снабжен корпус судна в своей подводной части, а на повороте - с ресивером, которым снабжен корпус судна (SU №1643310, В63В 1/32, 1988).
Недостатками известных устройств является низкая живучесть судов, связанная с невозможностью противостояния волнам с высоким разрывным давлением на корпус, низкая маневренность и сложность подъема затонувшего судна.
Технический результат изобретения заключается в увеличении живучести.
Технический результат достигается тем, что корпус судна выполнен, как минимум, с одним боковым каналом и, как минимум с одним устройством управления, связанным с боковым каналом, причем, как минимум, один боковой канал выполнен сквозным, устройство управления представлено, как минимум, одной перегородкой и/или движителем, причем перегородки выполнены с возможностью частичного или полного открывания или перекрывания сквозного бокового канала.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показан корпус судна с продольным сквозным боковым каналом, выполненным ниже ватерлинии у днища судна, вид сбоку; на фиг. 2 - корпус судна с двумя продольными сквозными боковыми каналами, выполненными ниже ватерлинии у днища судна, вид сбоку; на фиг. 3 - корпус судна с тремя круглыми в сечении сквозными боковыми каналами, выполненными ниже ватерлинии, вид сбоку; на фиг. 4 - корпус судна с двумя круглыми в сечении сквозными боковыми каналами, выполненными ниже ватерлинии, с установленными в них движителях в виде винтов, вид сбоку; на фиг. 5 - корпус судна с одним открытым сверху сквозным боковым каналом с миной или грузом, захватывающим зону ниже ватерлинии, на уровне ватерлинии и выше ватерлинии, вид сбоку; на фиг. 6 - корпус судна с одним сквозным боковым каналом, выполненным выше ватерлинии с одной вертикальной перегородкой, вид сбоку; на фиг. 7 - корпус судна с двумя сквозными боковыми каналами, выполненными на уровне ватерлинии с двумя вертикальными перегородками, вид сбоку; на фиг. 8 - корпус судна с одним сквозным боковым каналом, выполненным ниже ватерлинии и одной вертикальной перегородкой, вид сбоку; на фиг. 9 - корпус судна с тремя сквозными боковыми каналами, выполненными ниже ватерлинии, и с тремя вертикальными перегородками, вид сбоку; на фиг. 10 - корпус судна с одним сквозным боковым каналом и двумя парами горизонтальных перегородок в виде наружных раздвижных дверей с наружными направляющими, вид сбоку; на фиг. 11 - принципиальная схема работы вертикальной перегородки, установленной по середине сквозного бокового канала и корпуса судна, выполненная в виде реечной передачи, поперечный разрез.
Корпус судна 1 выполнен, как минимум, с одним сквозным боковым каналом 2. Число сквозных боковых каналов 2 может варьировать от одного до нескольких.
Сквозные боковые каналы 2 могут иметь в сечении форму прямоугольника, квадрата, треугольника, ромба, параллелограмма, круга и эллипса.
Сквозные боковые каналы 2 могут располагаться выше ватерлинии 3, на уровне ватерлинии 3, ниже ватерлинии 3, а также в различных комбинациях, например, два сквозных боковых канала 2 располагаются выше ватерлинии 3, два сквозных боковых канала - ниже ватерлинии 3 и один сквозной боковой канал - на уровне ватерлинии 3, что связано с условиями и особенностями эксплуатации судна.
Для судов, находящихся в зоне боевых действий и атакуемых торпедами, сквозные боковые каналы 2 располагаются ниже или на уровне ватерлинии 3.
Для судов, которые могут находиться в зоне морских мин, сквозные боковые каналы 2 располагаются на уровне ватерлинии 3 или ниже ватерлинии при заглубленных минах.
Для океанских лайнеров, подверженных атаке высоких и мощных волн-убийц, сквозные боковые каналы 2 выполняют выше ватерлинии 3.
Кроме того, сквозные боковые каналы 2 могут быть выполнены открытыми сверху (фиг. 5), захватывая зоны выше ватерлинии, на уровне ватерлинии или ниже ватерлинии.
Сквозные боковые каналы 2 снабжены устройством управления в виде подвижных перегородок и/или движителей.
Перегородки сквозных боковых каналов 2 корпуса судна 1 могут быть представлены вертикальными перегородками 4 (фиг. 6, фиг. 7, фиг. 8, фиг. 9 и фиг. 11) или горизонтальными перегородками 5 (фиг. 10).
Вертикальные перегородки 4 могут быть установлены в направляющих 6 и снабжены механизмом привода 7, например, в виде двухсторонней реечной передачи, работающей от собственной силовой установки или от силовой установки судна.
Вертикальные перегородки 4 могут располагаться по центру сквозных боковых каналов 2 и корпуса судна 1, по двум сторонам сквозного бокового канала 2 или с одной стороны сквозного бокового канала 2, вдоль обшивки корпуса судна 1, ограничивающих сквозной боковой канал 2.
При этом вертикальные перегородки 4, располагаемые по центру сквозных боковых каналов 2, могут перемещаться как внутри надстроек 8 и палуб корпуса судна 1, так и выдвигаться над верхней палубой, располагаясь открыто (фиг. 7).
Горизонтальные перегородки 5 могут быть одиночными или выполняться в виде сдвижных внутренних или внешних дверей (фиг. 10), которые имеют механический или гидравлический привод, выполняемый, например, по известной схеме створчатых раздвижных дверей вагонов типа 81-717 (81-714), маятниковых дверей, раздвижных платформенных дверей.
При этом соединения вертикальных перегородок 4 и горизонтальных перегородок 5 выполнены изолированными переборками от отсеков корпуса судна 1, как с уплотнителями, герметизирующими соединения, так и без таковых.
В сквозных боковых каналах 2, расположенных ниже ватерлинии 3, могут быть установлены реактивные или винтовые движители 9 (фиг. 4), способствующие оперативному развороту или повороту корпуса судна 1, а также располагаться торпедные отсеки и грузовые платформы.
В сквозных боковых каналах 2, расположенных выше ватерлинии, могут размещаться боевые расчеты, автоматические ракетные или торпедные установки, которые закрываются с обеих сторон вертикальными перегородками 4 или горизонтальными перегородками 5.
Сквозные боковые каналы 2 могут быть снабжены герметичными люками, обеспечивающими возможность перемещение плавсостава и команды боевых расчетов судна из корпуса судна 1 в сквозные боковые каналы 2 и обратно.
После выполнения работ люки задраивают, обеспечивая герметизацию соединения корпуса судна 1 и сквозных боковых каналов 2.
Корпус судна 1 работает следующим образом.
Корпус судна 1 со сквозными боковыми каналами 2, расположенными ниже ватерлинии 3 повышает остойчивость судна и обеспечивает плавность хода за счет образования стабилизирующей водной перемычки по сквозным боковым каналам 2.
При закрытых сквозных боковых каналах 2 перегородками, корпус судна 1 ведет себя как аналогичные суда без сквозных боковых каналов.
В случае атаки судна торпедами, вероятность того, что торпеда пройдет сквозь сквозной боковой канал 2 не прикрытый вертикальными перегородками 4 или горизонтальными перегородками 5, минуя корпус судна 1, увеличивается с увеличением площади сквозного бокового канала 2.
При этом вероятность сохранения живучести судна при торпедной атаке прямо пропорциональной длине корпуса судна 1 к общей длине сквозных боковых каналов 2, расположенных на линии атаки.
В сквозных боковых каналах 2, расположенных ниже ватерлинии 3 корпуса судна 1, могут размещаться движители 9, например, в виде реактивных или винтовых устройств, которые способствуют увеличению маневренности судна путем поворота, разворота, оперативного изменения курса, движения боком к причалу, расположенному вдоль береговой линии или к пирсу, выступающему от берега в водоем.
При этом движители 9 могут приводиться в действие, как от самостоятельной силовой установки, так и от силового агрегата судна за счет передач и редукторов.
На затонувшем судне сквозные боковые каналы 2 позволяют провести через них тросы, обеспечив тем самым удержание от сползания тросов с корпуса судна и подъем судна со дна.
Кроме того, в сквозных боковых каналах 2, расположенных ниже ватерлинии 3 (фиг. 5), могут располагаться военные или тяжеловесные грузы, которые не подвержены разрушению водой или находящиеся в герметичной упаковке или таре.
В этом случае груз, размещенный в подводных сквозных боковых каналах 2, будет весить меньше, на величину выталкивающей силы, равной вытесненному грузом объему воды, что дает преимущество по тоннажу для подводной транспортировки против транспортировки аналогичного груза на судне. Например, при объеме груза в 1 кубический метр, выталкивающая сила составит 1 тонну.
Помимо прочего, негабаритные грузы и такелаж, размещенные в открытых сквозных каналах 2 (фиг. 5), повышают остойчивость судна, нежели размещение груза на верхней палубе, увеличивающей возможность опрокидывания.
Корпус судна 1 со сквозными боковыми каналами 2, расположенными на уровне ватерлинии 3, повышает вероятность сохранения живучести судна при торпедной атаке и при наличии минных полей в акватории.
Сквозные боковые каналы 2, выполненные на уровне ватерлинии 3, с перекрытием водной и воздушной среды, снижают вероятность контакта корпуса судна 1 с гальваноударными колпаками мины, в том числе и с якорными минами, располагаемыми выше, ниже или на уровне границы воды.
Посредством натянутых тросов, проходящих в сквозные боковые каналы 2, расположенные на уровне ватерлинии 3, два спасательных судна, ориентированные по обеим сторонам тонущего судна, могут оказать содействие в борьбе за живучесть корабля и транспортировать поврежденное судно в док для ремонта.
Во время боевых столкновений, через сквозные боковые каналы 2 с открытыми вертикальными перегородками 4 и горизонтальными перегородками 5, маломерные суда и водолазы могут перемещаться на другую сторону корпуса судна 1 или выходить в акваторию для выполнения работ.
Сквозные боковые каналы 2, выполненные выше ватерлинии, позволяют снизить разрушающее давление волн-убийц на корпус судна 1 и предотвратить опрокидывание судна за счет того, что часть волны пройдет через открытые сквозные боковые каналы 2. Особенно это касается судов, находящихся на рейде в прибрежных акваториях вблизи берега или военно-морских баз для якорной стоянки судов, когда высокая и мощная волна-убийца способна деформировать корпус судна 1 или опрокинуть судно.
Аналогичным образом повышается живучесть судна в случае применения ядерных взрывов в акваториях морей и океанов, когда высокие волны способны разорвать корпус судна, опрокинуть и затопить судно.
В этом случае поднимают вертикальные перегородки 4 или раздвигают горизонтальные перегородки 5, что обеспечивает свободное прохождение волны от взрыва боезапаса в сквозные боковые каналы 2 корпуса судна 1.
За закрытыми сквозными боковыми каналами 2 корпуса судна 1 могут размещаться боевые артиллеристские или торпедные установки, прикрываемые вертикальными перегородками 4 или горизонтальными перегородками 5. При подходе к объекту атаки вертикальные перегородки 4 или горизонтальные перегородки 5 открывают, и осуществляют атаку на противника, после чего перегородки перекрывают сквозные боковые отверстия 2, обеспечивая защиту расчета и боевой установки.
Судно, следующее курсом в море или в реках во время навигации, эксплуатируют с закрытыми сквозными боковыми каналами 2, что обеспечивает обтекаемость корпуса судна 1 и снижение энергозатрат.
Технический результат по увеличению живучести судна достигается тем, что в открытые сквозные боковые каналы проходит часть волны- убийцы, снижая деформирующее и опрокидывающее действие волны.
Технический результат по повышению маневренности достигается тем, что в сквозных боковых каналах устанавливают движители, которые позволяют оперативно поворачивать, разворачивать или швартовать судно.
Технический результат по облегчению подъема затопленного судна достигается тем, что в сквозные боковые каналы проводят тросы, которые не позволяют тросам съезжать с корпуса судна, обеспечивая заданное положение тросов при подъеме и транспортировке судна в ремонтный док.
Корпус судна, выполненный как минимум с одним сквозным боковым каналом с вертикальной перегородкой, связанной с механизмом привода, отличающийся тем, что сквозной боковой канал расположен на уровне или выше ватерлинии, перегородка установлена посередине сквозного бокового канала и корпуса судна с возможностью перемещения внутри надстроек и палуб, а также с возможностью выдвижения над верхней палубой судна.
