Редан высокоскоростного судна из полимерных композиционных материалов

Авторы патента:

Федонюк Николай Николаевич (RU)

Соосаар Дмитрий Юриевич (RU)

Блинов Алексей Владимирович (RU)

Крыжевич Геннадий Брониславович (RU)

B63B1/18 - Суда и прочие плавучие средства; оборудование для судов (транспортные средства на воздушной подушке B60V; устройства для вентиляции, обогрева, охлаждения или кондиционирования на судах B63J 2/00)

Владельцы патента RU 2544030:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции реданов высокоскоростных судов из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Предложен редан высокоскоростного судна, поперечный полый, выполненный из полимерного композиционного материала и содержащий наружную обшивку и амортизирующие элементы в виде по меньшей мере одной пластины (горизонтально расположенной диафрагмы), расположенной в полости редана между обшивками судна и редана, а также соединяющие их вертикальные продольные диафрагмы, высота которых уменьшается к носовой части судна, причем продольные диафрагмы с верхней и нижней сторон амортизирующих элементов смещены относительно друг друга в поперечном направлении. Соединение продольных диафрагм и боковых стенок с обшивкой и амортизирующими элементами производится на клею с использованием опорных элементов из пенопласта, которые приклеиваются к обшивке и амортизирующим элементам и обформовываются одним или несколькими слоями армирующего материала. На боковые стенки и обшивку редана с наружной стороны дополнительно наформовываются приформовочные угольники. Полости редана, расположенные друг над другом в одном или двух симметричных продольных сечениях судна (по отношению к диаметральной плоскости судна), заполняются пенопластом высокой плотности. Предлагаемая конструкция редана высокоскоростного судна позволяет уменьшить действующие на корпусные конструкции нагрузки, вызванные ударами корпуса в районе редана о морские волны, а также снизить сопротивление воды движению судна на волнении. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции реданов высокоскоростных судов из полимерных композиционных материалов (ПКМ).

Известен редан высокоскоростного судна, выполненный из металлического сплава и содержащий днищевую обшивку с поперечным полым реданом, включающим соединенные с наружной обшивкой редана продольные диафрагмы, выполненные в виде балок таврового или бульбового профиля, с уменьшением высоты диафрагм к носовой части судна. Редан снабжен амортизирующими элементами в виде, по меньшей мере, одной пластины, расположенной в полости редана между обшивками судна и редана. При этом обшивки редана и судна, а также амортизирующие элементы соединены между собой продольными диафрагмами, а диафрагмы с верхней и нижней сторон амортизирующих элементов смещены относительно друг друга в поперечном направлении (СССР - авторское свидетельство 663620, 1979 г., бюллетень №19, США - патент №3547064, кл. 114-66.5, 1970 г., РФ - патент №2457974, 2012 г.- прототип). Недостатками их конструктивного решения являются:

- негативные последствия реализации конструкции металлического редана при изготовлении корпуса судна из ПКМ, состоящие в повышении материалоемкости и себестоимости судна;

- повышенный уровень жесткости металлического редана, не позволяющий в полной мере снижать внешние нагрузки на конструкцию корпуса, вызванные ударами морских волн, и относительно низкая амортизация таких ударов реданом;

- пониженный уровень комфортабельности судов, содержащих такие реданы;

- высокий уровень материалоемкости конструкции как самого металлического редана, так и корпуса в целом;

- высокий уровень эксплуатационных расходов при ремонте и обслуживании металлических конструкций;

- большое увеличение сопротивления воды движению судна при ударах корпуса о морские волны в районе металлического редана и, как следствие, снижение скорости хода судна.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение перечисленных недостатков и уменьшение их негативных последствий, упомянутых выше.

Для достижения указанного технического результата предлагаются следующие решения. Редан изготавливается из ПКМ (преимущественно из органопластика или стеклопластика). Соединение продольных диафрагм с обшивкой и амортизирующими элементами в виде пластин производится на клею с использованием опорных элементов из пенопласта, которые также приклеиваются к обшивке, амортизирующим элементам и обформовываются одним или несколькими слоями армирующего материала. На боковые стенки редана с его наружной стороны дополнительно наформовываются приформовочные угольники. Полости редана, расположенные друг над другом в одном или двух симметричных продольных сечениях судна (по отношению к диаметральной плоскости судна), заполняются пенопластом высокой плотности.

Если корпус судна выполнен из ПКМ, продольные диафрагмы верхнего ряда соединяются с днищевой обшивкой корпуса на клею с использованием приклеенных к ней и обформованных армирующим материалом опорных элементов из пенопласта. При изготовлении корпуса судна из металлических сплавов верхний ряд продольных диафрагм по первому исполнению соединяется на клею с верхней частью оболочки редана, выполненной из ПКМ и закрепленной на днище судна с использованием механических соединений. По второму исполнению верхний ряд диафрагм соединяется па клею с металлическими опорными элементами, снабженными продольными канавками, в которые вклеиваются верхние части диафрагм.

Кроме того, редан выполняется с носовыми водозаборными клапанами и кормовыми водовыпускными соплами.

Амортизирующие пластины из низкомодульных материалов (например, органопластика или стеклопластика) обеспечивают повышенную податливость редана при действии ударной нагрузки и увеличение амортизирующего эффекта. Предлагаемое конструктивное решение дает возможность изготавливать отдельные элементы редана (амортизирующие пластины, продолные диафрагмы, боковые стенки и обшивку) с использованием технологии, гарантирующей высокое качество конструкции (например, RTM-технологии) и соответственно высокий уровень допускаемых напряжений в конструкции и ее низкую материалоемкость.

Применение клеевых соединений обеспечивает высокую технологичность конструкции редана и низкую стоимость его изготовления, а применение обформованных армирующим материалом опорных элементов из пенопласта - высокую надежность и работоспособность соединений. Заполнение примыкающих к бортам полостей редана пенопластом высокой плотности обеспечивает прочность редана при действии несимметричных (по отношению к диаметральной плоскости судна) гидродинамических давлений на боковые стенки и обшивку редана.

Носовые водозаборные клапаны и кормовые водовыпускные сопла обеспечивают создание дополнительной пропульсивной реактивной тяги при ударах редана о встречные волн

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-5:

- вид снизу на днище судна с установленным на нем реданом (фиг.1);

- повернутое на 90° сечение по А-А, расположение которого указано на фиг.1 (фиг.2),

- узел I, указанный на фиг.2 (фиг.3),

- узел II, указанный на фиг.2 (фиг.4),

- узел III, указанный на фиг.2, соответствующий исполнению корпуса из металлического сплава, а редана - из ПКМ (фиг.5).

Поперечный полый редан из ПКМ крепится к днищевой обшивке судна 1. Для создания дополнительной пропульсивной реактивной тяги в носовой части редана в его обшивке 2 выполнены водозаборные отверстия, а сам редан снабжен носовыми водозаборными клапанами 3 и кормовыми водовыпускными соплами 4. Наружный контур редана состоит также из боковых стенок 5.

Редан содержит амортизирующие элементы в виде, по меньшей мере, одной пластины 6, выполненной из ПКМ и расположенной в полости редана между обшивками судна и редана. При этом обшивка редана, амортизирующие элементы и обшивка корпуса судна соединены между собой продольными диафрагмами 7, высота которых уменьшается к носовой части судна. Диафрагмы, расположенные с верхней и с нижней стороны амортизирующих элементов, смещены друг относительно друга в поперечном направлении.

Полости редана, расположенные друг над другом в одном или двух симметричных продольных сечениях судна (по отношению к диаметральной плоскости судна), заполнены сердечниками 8 и 9 из пенопласта высокой плотности.

Тавровые клеевые соединения продольных диафрагм с амортизирующими элементами, а также с обшивками судна и редана выполнены с применением приклеенных к днищевой обшивке и обформованных армирующим материалом опорных элементов из пенопласта 10, обформованных армирующим материалом 11. Угловые клеевые соединения боковых стенок с обшивкой редана выполнены с применением опорных элементов 12 из пенопласта, обформованных армирующим материалом 13. На боковые стенки и обшивку редана с наружной стороны дополнительно наформованы приформовочные угольники 14.

При изготовлении корпуса судна из металлических сплавов верхний ряд продольных диафрагм, по второму исполнению, соединяется на клею с металлическими опорными элементами 15, снабженными продольными канавками, в которые вклеиваются верхние части диафрагм.

Достижение технического результата с помощью предлагаемых вариантов исполнения скулового киля осуществляется следующим образом.

При ходе судна и ударном взаимодействии его с волной редан существенно деформируется благодаря наличию податливого элемента и за счет этого амортизируется удар и снижаются нагрузки, действующие на редан и корпус судна. Кроме того, вследствие существенного деформирования редана происходит уменьшение его высоты (обшивка редана приближается к обшивке корпуса) и, следовательно, на волнении снижается сопротивление воды движению судна.

При наличии носовых водозаборных клапанов и кормовых водовыпускных сопел деформация редана при ударе о встречную волну сопровождается существенным уменьшением объема полости редана, расположенной между обшивкой редана и обшивкой корпуса, и из этой полости выбрасываются через водовыпускные сопла струи воды. При таком выбросе воды создается пропульсивная реактивная тяга, созданию которой благоприятствует протекание встречного потока через клапаны. Кроме того, увеличивается амортизирующее влияние редана, поскольку часть импульсного воздействия волны расходуется не на появление скоростей смещений корпуса как жесткого целого и упругого тела, а на приобретение импульса массой воды, выбрасываемой из сопел.

Таким образом, предлагаемая конструкция корпуса судна позволяет уменьшать действующие на корпусные конструкции нагрузки, вызванные ударами корпуса в районе редана о морские волны, а также снижать сопротивление воды движению судна на волнении, что выгодно отличает ее от прототипа.

1. Редан высокоскоростного судна, поперечный полый, содержащий наружную обшивку и амортизирующие элементы в виде по меньшей мере одной пластины (горизонтально расположенной диафрагмы), расположенной в полости редана между обшивками судна и редана, а также соединяющие их вертикальные продольные диафрагмы, высота которых уменьшается к носовой части судна, причем продольные диафрагмы с верхней и нижней сторон амортизирующих элементов смещены относительно друг друга в поперечном направлении, отличающийся тем, что редан выполнен из полимерного композиционного материала, соединение продольных диафрагм и боковых стенок с обшивкой и амортизирующими элементами производится на клею с использованием опорных элементов из пенопласта, которые приклеиваются к обшивке и амортизирующим элементам и обформовываются одним или несколькими слоями армирующего материала, на боковые стенки и обшивку редана с наружной стороны дополнительно наформовываются приформовочные угольники, полости редана, расположенные друг над другом в одном или двух симметричных продольных сечениях судна (по отношению к диаметральной плоскости судна), заполняются пенопластом высокой плотности.

2. Редан высокоскоростного судна по п.1, отличающийся тем, что продольные диафрагмы верхнего ряда соединяются с днищевой обшивкой выполненного из полимерных композиционных материалов корпуса на клею с использованием опорных элементов из пенопласта, приклеенных к днищевой обшивке и обформованных армирующим материалом.

3. Редан высокоскоростного судна по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит носовые водозаборные клапаны и кормовые водовыпускные сопла для создания дополнительной пропульсивной реактивной тяги при его ударах о встречные волны.

Изобретение относится к судостроению и касается устройства и особой формы корпуса судна. Устройство повышения эффективности движения погруженных судов содержит корпус в виде полого усеченного конуса.

Судно с малой площадью ватерлинии на водородном топливе // 2538230

Изобретение относится к области морского флота, в котором используются суда с малой площадью ватерлинии, имеющие высокую мореходность и скорость с главными силовыми установками на водородном топливе - продукте термической диссоциации водяного пара - водороде и кислороде, при этом для работы установок используется пресная вода, запасенная в емкостях, являющаяся энергоносителем.

Судовой движитель // 2537988

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым движителям мелководных плоскодонных судов. Судовой движитель содержит подводящий под напором воду трубопровод и сопло.

Кормовая оконечность полупогружного крупнотоннажного судна // 2537362

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию обводов полупогружных крупнотоннажных судов, преимущественно крупнотоннажных танкеров, газовозов и контейнеровозов.

Носовая оконечность корпуса судна повышенной ледопроходимости // 2536568

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования обводов корпуса судна повышенной ледопроходимости, имеющего форштевень с бульбом. Предложена носовая оконечность корпуса судна, имеющего в районе мидель-шпангоута днище с малой или нулевой килеватостью и борта, близкие к вертикальным, содержащая бульб, имеющий в своей верхней части прямое или слегка изогнутое ребро, образованное в диаметральной плоскости при соединении правой и левой поверхностей бульба под пространственным углом 30-150°, имеющее наклон вперед до 30° к плоскости ватерлинии и пересекающее плоскости (уровни) самого верхнего и самого нижнего положений расчетной ватерлинии судна в носу для разных вариантов его загрузки.

Рыболовное судно северных морей // 2535382

Изобретение относится к области судостроения и касается проектирования судов неограниченного океанского плавания, способных к автономному и всепогодному ведению рыбных промыслов на большом удалении от портов в штормовых и ледовых широтах дальневосточных морей России и в северо-западной части Тихого океана.

Судно // 2535368

Изобретение относится к области морских грузоперевозок жидких и полужидких грузов. Судно содержит корпус, рулевую рубку с антенной радиолокатора, по меньшей мере, одну палубу, трюм, судовые танки, приспособления для погрузки/разгрузки наливом жидких и полужидких грузов, машинное отделение, гребной винт, руль.

Барокатамаран // 2535116

Изобретение относится к водному транспорту, а именно к спортивно-прогулочным судам, являющимся средством повышения физических возможностей пользователей, их оздоровления, повышения работоспособности.

Устройство для повышения проходимости маломерных судов // 2534637

Изобретение относится к маломерному судостроению, в частности к конструированию средств, повышающих проходимость моторных лодок, и может найти применение в качестве дополнения к ним для преодоления труднопроходимых (заболоченных, покрытых водными растениями) внутренних водоемов.

Носовая часть корпуса быстроходного судна // 2534498

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования однокорпусных и многокорпусных быстроходных судов с высокими мореходными качествами, позволяющими их эксплуатацию в условиях интенсивного волнения.

Способ изготовления винта спиралевидной формы (вариант русской логики-версия 2) // 2544073

Изобретение относится к кораблестроению и может быть использовано как при изготовлении гребных винтов для различных судов. Для изготовления гребного винта спиралевидной формы выполняют вал винта с возможностью вращения, на поверхности которого последовательно располагают лопасти грибного винта корпуса судна. Вал выполняют в виде двух половин, конец которых шарнирно располагают в активном фиксаторе. Активный фиксатор закрепляют в средней части крышки жесткости с круглой поверхностью с ее нижней стороны и их функционально связывают и машиной для передачи им момента вращения. Противоположные концы двух половин вала шарнирно располагают в пассивном фиксаторе, который закрепляют в верхней части линейной крышки жесткости с круглой поверхностью ее противоположных сторон. Достигается уменьшение скорости вращения ходовых винтов. 3 ил.

Гидроцикл // 2545161

Изобретение относится к области скоростного маломерного судостроения. Гидроцикл содержит корпус, двигатель, муфту сцепления, редукторы, механизмы управления. Корпус выполнен обтекаемым, сигарообразным с передним поперечным реданом и плоским днищем. В верхней части корпуса установлено сиденье водителя, по бокам которого закреплены горизонтальные стабилизаторы с рулями высоты. За стабилизаторами установлен водовоздушный руль. Внутри средней части корпуса выполнен сквозной цилиндрический канал, который открывается на верхнюю поверхность корпуса и заканчивается на плоской поверхности днища позади редана и закрывается сверху и снизу предохранительными решетками. В верхней части сквозного цилиндрического канала установлен осевой нагнетатель воздуха, позади которого размещено спрямляющее устройство. Двигатель размещен в передней части корпуса, через муфту сцепления, поворотный редуктор и внутриканальный редуктор соединен с осевым нагнетателем воздуха. На верхней части корпуса установлена T-образная ручка с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и кинематически соединенная с водовоздушным рулем и правыми и левыми рулями высоты и с возможностью раздельного поворота в вертикальной плоскости. Достигается повышение технических характеристик судна. 9 ил.

Катер-катамаран сборно-разборный // 2547670

Изобретение относится к судостроению, а именно к маломерным плавучим судам. Катер-катамаран сборно-разборный содержит два поплавка, сборно-разборный каркас, составные соединительные элементы, соединительный крепеж. Поплавки снабжены рымами, обечайками, стабилизатором поперечной устойчивости, носовым отбойником, нижними и верхними опорными рычагами. Сборно-разборный каркас салона состоит из вертикальных стоек, продольных и поперечных реек. Рейки снабжены втулками и угловыми элементами, которые состоят из кронштейнов, левых и правых фигурных углов, боковых и внутренних углов. Достигается простота конструкции, повышение прочности и надежности каркаса катамарана и высокая маневренность и устойчивость на воде. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Катамаран на воздушной подушке // 2548213

Изобретение относится к судостроению и касается катамаранов на воздушной подушке. Катамаран на воздушной подушке содержит два параллельных корпуса с элементами их соединения, вентиляционную установку с приводом, смонтированную в носовой части катамарана, и каналы подачи воздуха от установки. Оба корпуса изготовлены плоскодонными. Выходные концы каналов направлены к днищу корпуса под острым углом, при этом выходные отверстия каналов выполнены в днище в виде расположенных равномерно по длине днища поперечных щелей или рядов отверстий. Достигается повышение скоростных возможностей и снижение энергетических затрат на режиме движения судна над водой. 4 ил.

Судно с частичной массой глиссирования // 2550783

Изобретение относится к области судостроения, а именно к глиссирующим судам, и может использоваться как пассажирское судно при скоростях движения около и значительно больше 100 км/ч. Судно с частичной массой глиссирования на подводных крыльях состоит из трех модулей. Основной и топливный корпуса выполнены каждый на подводном крыле. Основной корпус с топливным корпусом, как и топливный корпус с глиссирующим буксиром соединены с возможностью вертикального перемещения. Входное и выходное отверстия водометного турбонасоса совпадают при виде спереди. Выходной патрубок в проекции на вертикальную плоскость наклонен к глиссирующей площадке под углом 45 градусов. Турбореактивный двигатель расположен в верхней части транцевой области и снабжен свободной турбиной, механически связанной с водометным турбонасосом. Судно с частичной массой глиссирования с воздушным крылом состоит из двух модулей. Основной корпус с глиссирующей площадкой и воздушное крыло выполнено с возможностью горизонтального перемещения. Судно снабжено устройством механизации крыла. Достигается снижение гидравлического сопротивления, повышение коэффициента гидродинамического качества глиссирующих судов, расширение условий эксплуатации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Кормовая оконечность судна ледового плавания // 2551638

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям кормовых оконечностей судов ледового плавания. Предложена кормовая оконечность судна ледового плавания, содержащая ледорезный выступ, жестко закрепленный на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна и расположенный позади пера руля по ходу движения судна. Верхний конец оси поворота пера руля пропущен через ахтерштевень, а нижний размещен на пятке, жестко скрепленной с килем, ось поворота пера руля размещена со стороны ледорезного выступа, который жестко связан вертикальной стойкой с соответствующим концом пятки, образуя вертикальную защитную раму вокруг винто-рулевого комплекса. Задняя по ходу движения судна кромка вертикальной стойки заострена. По обе стороны ахтерштевня под острым углом к горизонтальной плоскости на подводной поверхности корпуса судна жестко закреплены отбойники льда, свободные кромки которых опущены ниже закрепленных кромок, по меньшей мере, на уровень ниже верхней кромки винта. Расстояние от оси поворота пера руля до его задней по ходу движения судна кромки не превышает радиус кривизны, описываемой этой кромкой. Технический результат заключается в повышении управляемости судна при его движении задним ходом и повышении надежности защиты винто-рулевого комплекса, в особенности при перекладке пера руля на любой из бортов судна. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Корпус судна // 2553607

Изобретение относится к области судостроения и касается моделирования преимущественно мелких судов гражданского назначения, например, катеров, моторных лодок, скутеров. Предложен корпус судна, содержащий водонепроницаемую стенку с нанесенной ватерлинией, разделяющей ее на надводную и подводную части, на прямом участке стенки с каждого борта установлено по меньшей мере одно, расположенное наклонно по отношению к ватерлинии, подводное крыло с возможностью его вертикального перемещения из подводного положения в надводное и обратно. Технический результат заключается в повышении ходкости мелких моторных судов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Тримаран с поворотными аутригерами // 2554729

Изобретение относится к судостроению, а именно к средству водного транспорта с основным корпусом и по меньшей мере одним аутригером. Тримаран содержит по меньшей мере два аутригера с возможностью регулирования по высоте. В положении под основным корпусом непосредственно аутригеры прилегают друг к другу и составляют единый жёсткий корпус. Аутригеры поворотно установлены на основном корпусе и с возможностью поворота независимо друг от друга. На основном корпусе и на аутригере установлены крылья. В основном корпусе или в аутригере предусмотрена выемка, которая принимает крыло. Крыло выполнено телескопически выдвигающимся или откидным. Достигается повышение устойчивости, оптимальных динамических качеств на высоких скоростях, оптимальных гидродинамических характеристик, минимизация повреждений при убранном крыле. 16 з.п. ф-лы, 36 ил.

Судно с лопастными гребными колёсами // 2555072

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам с лопастными гребными колёсами. Корма судна с лопастными гребными колёсами выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающих секции. На вертикальных стенках водопроточных каналов установлены опоры двух ведущих валов с гребными колёсами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними лопастями, расположенными по нескольким разноудалённым диаметрам. При вращении колёс лопасти двигаются друг за другом группами, переливая воду на более удалённые от вала лопасти, обеспечивая им безударный вход в воду под углом в 45 градусов. При выходе из воды угол наклона лопастей к горизонту обеспечивает им выброс ускоренной воды ниже ватерлинии. Достигается создание судна с движителем, обладающим большим гидравлическим сечением, обеспечивающим безударный вход в воду, отсутствие волны при выходе из воды, создание большого упора судну как при глубокой воде, так и при ограниченной осадке, возможность использования скоростного напора встречного потока воды. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Корпус судна туннельно-скегового типа // 2555255

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования корпуса судна туннельно-скегового типа. Корпус судна имеет надводный корпус и подводный корпус, имеющий криволинейные борта ниже конструктивной ватерлинии, сходящиеся к носу. Подводный корпус имеет 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. Профиль сечения подводного корпуса по конструктивной ватерлинии имеет максимальную ширину в районе кормы. В носовой и кормовой оконечностях продольного туннеля установлены по меньшей мере по одному подвижному ограждению, каждое с возможностью поворота и крепления относительно оси, проходящей в районе соприкосновения верхнего подковообразного свода и вертикальных стенок продольного туннеля, а также перпендикулярной диаметральной плоскости судна. Каждое подвижное ограждение может находиться в убранном положении и в рабочем положении, при котором подвижные ограждения совместно с вертикальными стенками образуют замкнутую область в продольном туннеле. В надводном корпусе установлено по меньшей мере одно средство для нагнетания воздуха в замкнутую область продольного туннеля. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных и мореходных качеств судна. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.