Стабилизирующее устройство судна или плавучего сооружения

 

Изобретение относится к области судостроения и направлено на создание устройств, улучшающих стабилизацию плавучих объектов. Стабилизирующее устройство судна или плавучего сооружения состоит из двух скегов-стабилизаторов, установленных в кормовой оконечности побортно и симметрично относительно диаметральной плоскости. Скеги-стабилизаторы установлены жестко на днище судна или плавучего сооружения и выполнены состоящими из двух участков. Один из участков имеет протяженность 0,72-0,82 от общей длины скега-стабилизатора и ориентирован на днище параллельно диаметральной плоскости судна. Другой участок развернут в плоскости ватерлинии на угол 25-35^o от диаметральной плоскости в сторону бортов и составляет 0,28-0,18 от общей длины скега-стабилизатора. Достигается устойчивость несамоходного судна или плавучего сооружения при морской буксировке. 3 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания устройств, улучшающих стабилизацию плавучих объектов.

Одной из важных задач, возникающих при проектировании несамоходных судов и плавучих сооружений, является обеспечение устойчивости их движения при морской буксировке, поскольку это напрямую связано с вопросами безопасности и эффективности буксировки: выбором параметров буксирного троса (материал, длина и диаметр), параметров буксировщика (мощность, усилие на лебедке), допустимых гидрометеоусловий и т.д.

Наиболее остро эта проблема проявляется для судов (плавучих сооружений), имеющих определенные соотношения главных размерений: малое отношение длины к ширине (L/B<5) или большое отношение ширины к осадке (В/Т>4.5), что оказывает неблагоприятное влияние на устойчивость прямолинейного движения. В этом случае обеспечение устойчивости может быть достигнуто путем установки скегов-стабилизаторов в кормовом подзоре судна. Однако, как показывает опыт проектирования, зачастую для обеспечения устойчивости при буксировке эта конструктивная мера оказывается недостаточной и требуется установить на судне стабилизаторы, выступающие вниз за основную плоскость, что является нерациональным из-за увеличения осадки. Установка дополнительных стабилизаторов (больше двух) приводит к усложнению конструкции и увеличению веса корпуса.

Известными устройствами, улучшающими устойчивость движения судна, являются скеги-стабилизаторы, развернутые в плоскости ватерлинии относительно диаметральной плоскости (ДП) на определенный угол. Эти устройства улучшения устойчивости реализованы в изобретении "Стабилизирующее устройство несамоходного судна" (патент N 1404410, от 16.09.86, кл. B 63 B 39/06), рассматриваемом в качестве прототипа.

Конструкция данного стабилизирующего устройства такова, что позволяет устанавливать скеги-стабилизаторы в два положения: рабочее положение, при котором они фиксируются в кормовом подзоре под днищем судна в положении, развернутом относительно ДП как в плоскости шпангоута, так и в плоскости ватерлинии; и нерабочее положение, при котором стабилизаторы поджаты к днищу. Для обеспечения возможности приведения стабилизаторов в рабочее состояние имеется сложное фиксирующее устройство, состоящее из рычагов, пружин, стопорных винтов, манжет и т.п.

По замыслу автора устройства-прототипа нерабочее положение стабилизаторов должно использоваться при буксировке несамоходного судна методом толкания (речная буксировка), при котором стабилизаторы, будучи расположенными в рабочем положении, увеличивают сопротивление движению буксирного ордера, а вопрос обеспечения устойчивости движения не является актуальным.

Несмотря на отмеченные выше положительные качества устройства-прототипа, оно обладает рядом существенных недостатков, связанных главным образом со сложностью данной конструкции. Это приводит к снижению надежности эксплуатации данного устройства и существенно увеличивает стоимость его изготовления. Кроме того, зачастую отсутствует экономическая целесообразность в разработке и создании такого устройства. Это характерно для тех случаев, когда буксировка является важной и ответственной, но в то же время единичной операцией; например, это касается таких несамоходных объектов, как плавучие электростанции или отдельные блоки стационарных буровых платформ.

Задачей предлагаемого изобретения является создание стабилизирующего устройства, обеспечивающего устойчивость несамоходного судна или плавучего сооружения при морской буксировке и отличающегося надежностью и простотой. Для достижения указанного технического результата в отличие от известного стабилизирующего устройства, состоящего из двух поворотных скегов-стабилизаторов, установленных в кормовой оконечности судна побортно и симметрично развернутых относительно ДП судна, в предлагаемом устройстве скеги-стабилизаторы, жестко установленные в кормовом подзоре на днище судна или плавучего сооружения, имеют участок протяженностью 0.72...0.82 от общей длины стабилизатора, параллельный ДП, и хвостовую часть протяженностью 0.28...0.18 от длины стабилизатора, развернутую относительно ДП в плоскости ватерлинии на угол 25...35^o задними кромками в сторону бортов.

Жесткое сварное соединение стабилизатора с корпусом обеспечивает надежность эксплуатации данной конструкции.

Разворот только хвостовой части стабилизаторов по сравнению со случаем разворота всего стабилизатора позволяет уменьшить сопротивление движению несамоходного судна, и, кроме того, наиболее эффективным образом влияет на устойчивость прямолинейного движения.

Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан вид на днище судна или плавучего сооружения.

На днище 1 объекта жестко установлены скеги-стабилизаторы 2-3, каждый из которых имеет два участка: один участок 2 протяженностью 0.72...0.82 общей длины скега-стабилизатора, ориентированный параллельно диаметральной плоскости объекта, а другой 3 - длиной 0.28...0.18 общей длины скега-стабилизатора, развернут на угол Ψ^o, равный 25...35^o, от ДП в плоскости ватерлинии в сторону бортов.

Устройство работает следующим образом.

В процессе перемещения плавучего объекта части скегов-стабилизаторов, параллельные ДП, обеспечивают смещение точки приложения гидродинамических сил в сторону кормовой оконечности, что способствует улучшению устойчивости прямолинейного движения.

Работу хвостовой части скега-стабилизатора физически можно уподобить работе крыла с закрылком, который позволяет эффективно влиять на положение точки приложения гидродинамических сил, действующих на корпус судна. При развороте хвостовой части стабилизатора точка приложения гидродинамических сил смещается кормовее по сравнению со случаем неразвернутого стабилизатора, что и обеспечивает улучшение устойчивости прямолинейного движения.

Авторами была выполнена расчетно-экспериментальная проверка работоспособности предлагаемого устройства. Результаты этой работы для случая движения на чистой воде приведены на фиг. 2 и 3, где дано сопоставление параметров буксировки судна (угла дрейфа β и усилия в тросе F) при использовании предложенных скегов-стабилизаторов с развернутой хвостовой частью - "а" и скегов-стабилизаторов традиционного типа - "б". Как видно из приведенных результатов, при буксировке на тросе несамоходного судна, у которого хвостовая часть скегов-стабилизаторов развернута на угол 30^o, амплитуда поперечных угловых перемещений (угла дрейфа) β практически равна 0 - "а", в то время как при использовании обычных скегов-стабилизаторов β превышает 25^o - "б". Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить максимальное значение усилия в тросе F ~ в 4 раза. Испытания по буксировке судна в ледовых условиях не выявили отрицательного влияния развернутых хвостовых частей скегов-стабилизаторов на ледовую ходкость.

Формула изобретения

Стабилизирующее устройство судна или плавучего сооружения, состоящее из двух скегов-стабилизаторов, установленных в кормовой оконечности судна или плавучего сооружения побортно и симметрично относительно его диаметральной плоскости, отличающееся тем, что скеги-стабилизаторы жестко установлены в кормовом подзоре на днище судна или плавучего сооружения, причем каждый из них выполнен состоящим из двух участков, один из которых имеет протяженность 0,72 - 0,82 от общей длины скега-стабилизатора и ориентирован на днище параллельно диаметральной плоскости судна или плавучего сооружения, а другой участок развернут в плоскости ватерлинии на угол 25 - 35^o от диаметральной плоскости в сторону бортов и составляет 0,28 - 0,18 от общей длины скега-стабилизатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3