Модульный успокоитель качки
Изобретение относится к области пассивных гидродинамических успокоителей килевой и вертикальной качки судов. Модульный успокоитель качки включает в себя расположенные попарно и симметрично относительно диаметральной плоскости судна модули, ориентированные передней частью в направлении движения судна на переднем ходу, каждый из которых выполнен в виде первого верхнего гидравлического узла, содержащего трубопровод. В каждый модуль введен второй нижний гидравлический узел, аналогичный первому. Трубопровод первого верхнего гидравлического узла образован неподвижными верхней наружной пластиной, нижней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками. Трубопровод второго нижнего гидравлического узла образован неподвижными нижней наружной пластиной, верхней внутренней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками, общими с боковыми стенками трубопровода первого верхнего гидравлического узла. Неподвижная нижняя стабилизирующая пластина первого верхнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении второго нижнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края верхней наружной платины, ее задний край выполнен на уровне заднего края верхней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края верхней наружной пластины. Неподвижная верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении первого верхнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края нижней наружной платины, ее задний край выполнен на уровне заднего края нижней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края нижней наружной пластины. Нижняя стабилизирующая платина первого верхнего гидравлического узла и верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла прикреплены друг к другу внешними поверхностями в области их максимального изгиба. Достигается уменьшение амплитуды качки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к области пассивных гидродинамических реактивных демпфирующе-уравновешивающих пластинчатых успокоителей килевой и вертикальной качки судов и может быть использовано для уменьшения амплитуды качки, улучшения пропульсивных характеристик и увеличения скорости судна при движении передним ходом к фронту волны.
Известен успокоитель качки судна, содержащий успокоительные пластины, каждая из которых размещена в районе средней части борта судна и снабжена дополнительной пластиной, шарнирно связанной с ней со стороны носовой части судна, механизм крепления каждой из успокоительных пластин включает в себя ползун с проушинами и электромагнитом, установленный в вертикальных направляющих, прикрепленных к борту судна, и промежуточный элемент с проушинами, причем ползун и промежуточный элемент шарнирно связаны между собой через свои проушины, в промежуточный элемент перпендикулярно его боковой поверхности запрессован вал, на котором установлена успокоительная пластина возможностью ее поворота, а каждая из успокоительных пластин имеет устройство подъема и опускания [RU, C1, 2059518, кл. В63В 039/06, 1999].
Недостатком устройства является его относительно высокая сложность и относительно низкая надежность, вызванные наличием шарнирного соединения элементов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, установленное в носовом бульбе судна и включающее в себя расположенные попарно и симметрично относительно диаметральной плоскости судна модули, каждый из которых выполнен в виде гидравлического узла, содержащего вертикальный входной трубопровод и горизонтальный выходной трубопровод, соединенные между собой посредством поворотного колена [RU, C1, 2184047, кл. В63В 039/06, 2000].
При килевой качке набегающий поток воды поступает в вертикальный входной трубопровод и выходит из горизонтального выходного трубопровода, сообщая судну тяговую силу за счет реакции выходящей струи.
Устройство позволяет улучшить мореходные качества судна и уменьшить амплитуду килевой качки.
Недостатком устройства является относительно низкая эффективность уменьшения килевой качки из-за потерь энергии набегающего потока воды в поворотных коленах.
Требуемый технический результат заключается в уменьшении амплитуды качки и увеличении скорости судна.
Требуемый технический результат достигается тем, что в устройстве, включающем в себя расположенные попарно и симметрично относительно диаметральной плоскости судна модули, ориентированные передней частью в направлении движения судна на переднем ходу, каждый из которых выполнен в виде первого верхнего гидравлического узла, содержащего трубопровод, в каждый модуль введен второй нижний гидравлический узел, аналогичный первому, при этом трубопровод первого верхнего гидравлического узла образован неподвижными верхней наружной пластиной, нижней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками, трубопровод второго нижнего гидравлического узла образован неподвижными нижней наружной пластиной, верхней внутренней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками, общими с боковыми стенками трубопровода первого верхнего гидравлического узла, при этом неподвижная нижняя стабилизирующая пластина первого верхнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении второго нижнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края верхней наружной платины, ее задний край выполнен на уровне заднего края верхней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края верхней наружной пластины, неподвижная верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении первого верхнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края нижней наружной платины, ее задний край выполнен на уровне заднего края нижней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края нижней наружной пластины, нижняя стабилизирующая платина первого верхнего гидравлического узла и верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла прикреплены друг к другу внешними поверхностями в области их максимального изгиба.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что модули расположены в районе носовой и кормовой оконечностей судна ниже ватерлинии.
На чертеже представлены: на фиг.1 - конструкция модуля (вид сбоку), на фиг.2 - конструкция первого верхнего гидравлического узла (вид сбоку без боковой стенки), на фиг.3 - конструкция модуля (вид сбоку объемно) с графическим изображением демпфирующих и реактивных сил, воздействующих на устройство при движении модуля вверх.
Модульный успокоитель качки содержит модули 1, закрепленные на корпусе судна ниже ватерлинии в районе носовой и кормовой оконечностей попарно и симметрично, относительно диаметральной плоскости движения судна и ориентированные в направления движения судна на переднем ходу.
Модуль 1 состоит из аналогичных первого верхнего 2 и второго нижнего 3 гидравлических узлов.
Первый верхний гидравлический узел 2 (фиг.2) содержит трубопровод 4, образованный неподвижными верхней наружной пластиной 5, нижней стабилизирующей пластиной 6 и боковыми стенками 7.
Неподвижная нижняя стабилизирующая пластина 6 верхнего гидравлического узла 2 выполнена выгнутой в направлении второго нижнего гидравлического узла 3, ее передний край выдвинут относительно переднего края верхней наружной платины 5, ее задний край выполнен на уровне заднего края верхней наружной пластины 5 и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края верхней наружной пластины 5.
Аналогичная неподвижная верхняя стабилизирующая пластина 8 второго нижнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении первого верхнего гидравлического узла 2, ее передний край выдвинут относительно переднего края нижней наружной платины 9, ее задний край выполнен на уровне заднего края нижней наружной пластины 9 и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края нижней наружной пластины 9, нижняя стабилизирующая пластина 6 первого верхнего гидравлического узла 2 и верхняя стабилизирующая пластина 8 нижнего гидравлического узла 3 прикреплены друг к другу внешними поверхностями в области их максимального изгиба.
Модули могут быть выполнены из корпусной судовой стали по технологиям изготовления корпуса судна.
Модульный успокоитель качки используется следующим образом.
Теоретически эффект успокоения качки возникает вследствие возникновения и действия гидродинамических демпфирующих и реактивных сил, способствующих уменьшению амплитуды качки судна и улучшению его пропульсивных характеристик.
Модульный успокоитель качки выполнен в виде модулей 1, закрепленных на корпусе судна ниже ватерлинии попарно и симметрично, относительно диаметральной плоскости судна в районе носовой и кормовой оконечностей и ориентированных в направлении движения судна на переднем ходу.
Модули состоят из верхнего и нижнего гидроузлов, каждый из которых фактически содержит сформированные боковыми стенками и пластинами трубопроводы, выполненные в виде поворотного полуколена с углом поворота менее 90° и областями сжатия в задней их части.
Модульный успокоитель качки приводится в действие вследствие качки судна.
При наличии качки и движении носовой оконечности судна, например, вверх, происходит движение вверх в толще воды модулей 1, закрепленных на носовой оконечности судна, что приводит к некоторому уменьшению амплитуды качки под действием демпфирующей силы 11, вследствие сопротивления потоку воды элементами конструкции модуля 1.
Одновременно с этим происходит поступление воды в трубопроводы, но особенно интенсивно вода поступает в трубопровод 4 верхнего гидравлического узла 2.
При входе в трубопровод 4 верхнего гидроузла 2 входной поток 12 поток находится под напором воды, действие которого приводит к изменению направления движения потока вдоль нижней стабилизирующей пластины 6. Поскольку выходное отверстие трубопровода 4 меньше его входного отверстия, то вследствие его сжатия формируется более высокая скорость выходного потока воды 13 на выходе трубопровода 4. В результате образуется реактивная сила 14, имеющая две составляющие: вертикальную силу 15, которая уравновешивает качку, и горизонтальную 16 - силу упора, которая утилизирует энергию качки, улучшая пропульсивные характеристики судна и увеличивая его скорость на переднем ходу.
При движении носовой оконечности судна, в обратном направлении вниз, происходит движение вниз в толще воды и нижний гидравлический узел начинает работать аналогично верхнему гидравлическому узлу.
Такие же явления происходят одновременно (при вертикальной качке) или попеременно (при килевой качке) на модулях, закрепленных на кормовой оконечности судна.
Реактивная сила потоков воды, выталкиваемых под напором набегающего потока воды на выходах трубопроводов гидравлических узлов всех модулей, уравновешивает противоположно направленную возмущающую силу и, сообщая судну дополнительный упор, улучшает характеристики его пропульсивной системы, увеличивает скорость и уменьшает амплитуду качки судна.
Таким образом, благодаря введенным конструктивным усовершенствованиям повышается эффективность умерения качки вследствие работы демпфирующих сил, возникающих на стабилизирующих пластинах, уменьшаются потери энергии набегающего потока воды в поворотных полуколенах и увеличивается скорость выходящего потока вследствие сжатия трубопровода, что приводит к возникновению реактивных сил, улучшающих пропульсивные характеристики судна.
Одновременно улучшаются мореходные качества судна за счет преобразования и утилизации энергии качки и направления этой энергии на обеспечение поддержки продольного движения судна на переднем ходу.
1. Модульный успокоитель качки, включающий в себя расположенные попарно и симметрично относительно диаметральной плоскости судна модули, ориентированные передней частью в направлении движения судна на переднем ходу, каждый из которых выполнен в виде первого верхнего гидравлического узла, содержащего трубопровод, отличающийся тем, что в каждый модуль введен второй нижний гидравлический узел, аналогичный первому, при этом трубопровод первого верхнего гидравлического узла образован неподвижными верхней наружной пластиной, нижней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками, трубопровод второго нижнего гидравлического узла образован неподвижными нижней наружной пластиной, верхней внутренней стабилизирующей пластиной и боковыми стенками, общими с боковыми стенками трубопровода первого верхнего гидравлического узла, при этом неподвижная нижняя стабилизирующая пластина первого верхнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении второго нижнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края верхней наружной пластины, ее задний край выполнен на уровне заднего края верхней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края верхней наружной пластины, неподвижная верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла выполнена выгнутой в направлении первого верхнего гидравлического узла, ее передний край выдвинут относительно переднего края нижней наружной пластины, ее задний край выполнен на уровне заднего края нижней наружной пластины и установлен относительно него на расстоянии меньшем, чем ее передний край относительно переднего края нижней наружной пластины, нижняя стабилизирующая пластина первого верхнего гидравлического узла и верхняя стабилизирующая пластина второго нижнего гидравлического узла прикреплены друг к другу внешними поверхностями в области их максимального изгиба.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что модули расположены в районе носовой и кормовой оконечностей судна ниже ватерлинии.
