Способ образования судна для морского плавания

 

Изобретение относится к судостроению и касается создания высокоскоростных плоскодонных судов с движителем, работающим в воздушной среде. Способ образования судна для морского плавания заключается в том, что днище корпуса выполняют плоским и оснащают движителем. Днище выполняют с вертикальной пластиной, поворотной относительно оси у носовой оконечности. Саму носовую оконечность выполняют наклонной, и ее высота соответствует максимальной высоте волны для выбранных условий эксплуатации. Центр масс корпуса смещают к кормовой оконечности корпуса. Движитель выполняют в виде, по крайней мере, одного летательного аппарата. Летательный аппарат соединяют с носовой оконечностью судна через регулируемую по усилию лебедку посредством троса. Технический результат реализации способа заключается в повышении скорости хода судна вплоть до скорости воздушных перевозок, в повышении безопасности плавания судна и в обеспечении возможности его выхода на берег.

Техническое решение относится к грузовым судам для скоростной перевозки груза по значительным морским трассам, преимущественно для морского использования и при непосредственном воздействии на воздушную среду движителем судна.

Широко известно судно на воздушной подушке, в котором движитель выполнен в виде закрепленного на корпусе судна реактивного двигателя, а днище судна выполняют плоским со шторкой по периметру днища, в указанный объем, образованный шторкой и днищем, подают воздух под давлением и создают подъемную силу, заменяющую трение между водной поверхностью и материалом днища на трение между воздушной средой и водной поверхностью (указанные суда ежегодно демонстрируются на празднике, посвященном Военно-Морскому Флоту с высадкой десанта на прибрежную часть водной среды на Химкинском водохранилище). Суда такого типа не могут найти широкое практическое применение по следующим причинам: - нельзя использовать при даже незначительной волне, допустим, высотой 0,5 метра, так как воздушная подушка будет нарушаться из-за задирания шторки или ее разрушения, - нельзя использовать при наличии в водной среде посторонних предметов, например бревен.

Более широкое распространение нашло судно на подводных крыльях, где используется эффект возникновения подъемной силы крыла и подъем судна над поверхностью воды (Элементарный учебник физики, под редакцией академика Ландсберга, том 1, стр. 415).

Недостатки такого судна следующие: - по волне судно нельзя использовать, - нельзя использовать при наличии в воде посторонних предметов, например бревен.

Все-таки наиболее широкое распространение получили классические суда с классическим корпусом и смещением центра масс ниже ватерлинии, овальным днищем и движителем в виде гребного винта в качестве исполнительного элемента, причем как носовую часть судна для снижения волнового сопротивления, достигающего 70%, используют бульбообразную погружную часть корпуса в носовой части (там же стр. 409). Однако скорость такого судна (наиболее современного) сравнительно мала и не превышает 60 км/ч.

Таким образом, известны плоские днища (баржи, суда на воздушной подушке), известно использование движителя при непосредственном его взаимодействии с воздушной средой (суда на воздушной подушке, суда малого тоннажа, которые используются как спасательные и имеют лопастной движитель, закрепленный на корпусе).

Общими недостатками являются: - невозможность использования на волне выше 0,5 метра, - малая скорость (не более 60 км/ч), - невозможность использования для практических грузоперевозок, значимых по массе грузов.

Целью технического решения является устранение указанных недостатков, а именно: - повышение скорости, - возможность использования на значительной волне, допустим с высотой гребня до 3-5 метров,
- снижение сопротивления водной среды при перечисленных параметрах.

Технический результат достигается тем, что плоское днище выполняют с соизмеримыми между собой габаритами по ширине и длине, с плоской вертикальной и поворотной относительно оси у носовой части пластиной, которую выполняют по высоте не ниже высоты волны для принятых условий эксплуатации с учетом смещения центра масс к кормовой оконечности судна, а движитель выполняют в виде летательного аппарата, который соединяют с носовой частью судна через регулируемую лебедку.

Пояснения к техническому решению
1. Соединение движителя (имеется в виду летательный аппарат, как и далее по тексту) осуществляют путем сброса троса с утяжелителем на судно, где конец троса закрепляют на лебедке с имеющейся на ней дополнительной длиной. Крепление может быть осуществлено карабином. При проведении операции соединения движитель совершает круговое движение над судном. После крепления движитель переходит на прямолинейное движение по курсу, а трос протравливается до выхода на курс, после чего трос постепенно зажимается. Это приводит к началу движения, и по мере зажима троса на лебедке скорость будет выравниваться у образованного комплекса из корпуса и движителя.

2. По мере выравнивания скоростей частей судна гидравлическое сопротивление водной среды погруженной части корпуса будет возрастать, и это приведет к подъему корпуса судна на поверхность воды за счет заходной части носовой оконечности. Далее судно будет перемещаться своим корпусом по поверхности водной среды.

3. При возникновении волнения можно при такой скорости (400-600 км/ч) обойти участок, где волны значительны. Однако сам корпус при такой скорости будет поднят на гребни, т.к. удельное давление будет мало из-за скорости и пролета корпуса между волнами за десятые доли секунды и меньше, что не позволит корпусу "нырять" в водную среду и "пробивать" волну. Погодные условия ограничиваются только условиями эксплуатации движителя-летательного аппарата. Трос сам может служить "пружиной" для компенсации неожиданных рывков: допустим, при столкновении с бревном. На бревно будет наезд плавный, т. к. заходная часть носовой оконечности и смещение центра масс к кормовой оконечности позволят без повреждений преодолевать даже препятствия корпусу судна.

4. Выступающая вертикальная пластина позволит сохранить устойчивость при движении и при боковой волне. При повороте, который осуществляется движителем, пластина будет поворачиваться относительно оси на носовой оконечности и всегда будет занимать положение минимального гидродинамического сопротивления при поддержании устойчивости корпуса судна.

5. Чтобы избежать поломку пластины при встречном ударе, а также при мели, сама пластина должна быть выполнена подпружиненной с возможностью утапливания заподлицо с днищем.

6. Судно может быть загружено грузом или людьми с герметизацией проема на палубе, чтобы даже при перевороте не возникла аварийная ситуация.

7. Корпус судна может быть вынесен на сушу при плавном прибрежном участке без рифов.

8. Особое значение судно приобретает для транспортировки военной техники, которая может быть приведена в готовность в любой точке океана после отсоединения движителя, а также при десантировании по обследованному месту выхода на сушу.

Фактически судно приобретает скорости, которые соразмеримы с воздушным транспортом, но при повышенной устойчивости (ширина равна длине по габаритам) и повышенной безопасности, т.к. при любой аварийной ситуации корпус остается на плаву, т.к. полностью герметизирован. Таким образом достигаются все поставленные цели.

Следует иметь в виду, что в зависимости от тоннажа могут быть использованы вертолет или летательный аппарат с вертикальным взлетом. Во всех случаях энергоноситель можно иметь в нужном количестве в корпусе судна и подавать его на ходу для дозаправки через шланг, который можно опустить по силовому тросу лебедки. Для вертолета и летательного аппарата вертикального взлета в качестве площадки может быть использована палуба корпуса, и отпадает необходимость для протравливания троса лебедки, т.к. сам летательный аппарат может наращивать скорость, и тяга не будет значительной из-за малого коэффициента трения (около 0,0001) из-за возможного наличия тефлонового напыления. Для повышения запаса по тяге можно использовать более одного летательного аппарата с независимыми тросами и регулируемыми лебедками.

Формула изобретения

Способ образования судна для морского плавания, в котором днище корпуса выполняют плоским и оснащают движителем, отличающийся тем, что днище выполняют с вертикальной и поворотной относительно оси у носовой оконечности пластиной, а саму носовую оконечность выполняют наклонной и по высоте, которая соответствует максимальной высоте волны для выбранных условий эксплуатации, центр масс корпуса смещают к кормовой оконечности корпуса, а движитель выполняют, по крайней мере, в виде одного летательного аппарата, который соединяют с носовой оконечностью судна через регулируемую по усилию лебедку посредством троса.