Быстроходное судно с реданом на днище
Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции быстроходных судов. Быстроходное судно с реданом на днище снабжено наряду с основными движителями вспомогательным движителем. Последний размещен в шахте, находящейся над реданом, и выполнен с возможностью его перемещения в шахте по вертикали. Конструкция вспомогательного движителя принята в виде гребного винта, совмещенного с электродвигателем кольцевого типа. Участок редана, расположенный под нижним отверстием шахты, выполнен с возможностью его перемещения на днище по длине судна. Изобретение позволяет уменьшить затраты энергии на работу пропульсивной установки судна в режиме его полного хода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое изобретение относится к судостроению и касается конструирования корпуса быстроходного судна с реданом на днище с учетом размещения на судне вспомогательного (разгонного, стартового) движителя, а также выбора типа этого движителя. К быстроходным судам (судам с динамическим принципом подержания - СДП) относятся, например, скеговые суда на воздушной подушке и глиссирующие; у этих судов в кормовой оконечности днища выполняется редан.
Рассмотрим аналоги предлагаемого технического решения.
Известно быстроходное судно - пассажирский теплоход на воздушной подушке скегового типа1) (1Любимов В.И., Поспелов В.И., Горбунов Ю.В. Суда на воздушной подушке. Устройство и эксплуатация. - М.: Транспорт, 1984. - 207 с. (см. с. 44-45, 81, 134)) (эксплуатационное наименование «Зарница») с реданом в кормовой оконечности днища; последний в книге представлен как «жесткий наклонный свод».
На судне «Зарница» редан выполняет роль кормового ограждения воздушной подушки, и, кроме того, за счет глиссирования его плоской наклонной поверхности создается подъемная сила. На наклонной поверхности редана жестко закреплен водоприемник основного движителя судна (водомета). Вспомогательный движитель на этом судне отсутствует.
Теплоход «Зарница» относится к быстроходным судам; характер кривой силы сопротивления движению рассматриваемого судна подобен зависимостям R (ν), которые представлены на рис. 50 (стр. 109)1) (1Любимов В.И., Поспелов В.И., Горбунов Ю.В. Суда на воздушной подушке. Устройство и эксплуатация. - М.: Транспорт, 1984. - 207 с. (см. с. 44-45, 81, 134)) и на рис. 4.26 (стр. 186)2) (2Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля: Учебник. - 3-е изд., стереотип. - СПб.: Судостроение, 2002. - 336 с. (С. 186)) для быстроходных судов. Характерным признаком этих зависимостей является «горб» у кривой R (ν) при скоростях разгона судна (в переходный период). В случае использования, наряду с основным(ми), вспомогательного движителя при скоростях разгона, на судне могут быть применены более эффективные основные движители для режима полного хода (длительного хода). За счет этого могут быть уменьшены энергозатраты на основные движители.
Отсутствие на «Зарнице» вспомогательного движителя является недостатком этого судна-аналога.
Известно предложение по выполнению конструкции вспомогательного движителя («дополнительного приводного устройства для судов», см. описание изобретения к патенту RU №2379212). По изобретению вспомогательные движители («пропульсивные блоки») предложено размещать в «коробе» в объеме корпуса судна. Пропульсивный блок (каждый из пары) включает винт и связанный с ним гребным валом двигатель.
Пропульсивные блоки имеют значительные габариты; для приведения их в рабочее положение предусмотрены весьма сложные механизмы поворота и поступательного перемещения блоков. Предполагается, что при использовании вспомогательных движителей они выдвигаются за пределы корпуса судна через отверстия в его стенках; по окончании работы движители возвращаются в «короб», а отверстия в стенках закрываются специальными заслонками.
Конструкция пропульсивного блока по изобретению к патенту RU №2379212 отличается значительными габаритами и сложностью и, кроме того, в подводной (обтекаемой) части корпуса судна необходимо предусматривать отверстия со специальными заслонками. Отмеченные обстоятельства являются недостатками этого вспомогательного движителя (пропульсивного блока).
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке технических решений с целью установки на быстроходном судне с реданом на днище вспомогательного движителя и уменьшения за счет этого энергозатрат на движение судна в режиме полного хода (крейсерском режиме).
Поставленная задача достигается тем, что на быстроходном судне с реданом на днище вспомогательный движитель, согласно изобретению, размещен в диаметральной плоскости судна над реданом, в шахте, с возможностью его перемещения по вертикали, а конструкция движителя принята в виде гребного винта, совмещенного с электродвигателем кольцевого типа.3) (3Конструкция движителя в виде гребного винта, совмещенного с кольцевым электродвигателем, представлена, например, в журнале «Судостроение»: см. за 2012 г. № 3, с. 10 и № 4, с. 68. Отличительная особенность такого типа движителя - его компактность). Кроме того, участок редана, расположенный под нижним отверстием шахты, выполнен с возможностью его перемещения на днище по длине судна.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображен вид сбоку быстроходного судна с показом очертаний (штриховой линией) плоскости днища, а также, расположенных в кормовой оконечности - редана и над ним вспомогательного движителя.
На фиг. 2 представлен вид по А фиг. 1 с вырывом в кормовой стенке в ее средней части по ширине судна; при этом показаны вспомогательный движитель, с удерживающей его рамой, а под ним - перемещаемый блок (участок) редана. На судне, по бортам, размещены два основных движителя.
На фиг. 3 изображен разрез по Б-Б фиг. 2 с показом кормовой оконечности судна без основного движителя (условно). Вспомогательный движитель при этом дан в нерабочем положении, а перемещаемый блок редана (заштрихован) - в «штатном» положении, что соответствует режиму полного хода судна или его плаванию на «стопе».
На фиг. 4 изображен разрез по Б-Б фиг. 2, но с иным, по сравнению с фиг. 3, расположением вспомогательного движителя и перемещаемого блока редана: движитель показан в рабочем положении, а блок редана - в смещенном (временном) положении, которое соответствует этапу разгона судна.
На фиг. 5 представлен вид по В фиг. 4 с обрывом и показом (полностью) вспомогательного движителя и блока редана на фоне кормовой оконечности днища. Вектор T определяет направление действия силы упора, создаваемой движителем.
Быстроходное судно 1 содержит скеги 2 (узкие продольные плавучести), которые ограждают по бортам объем, расположенный под днищем 3 (фиг. 1, 2). В корме этот объем ограждается реданом 4; при его глиссировании создается подъемная сила. При движении судна 1 под днище 3 нагнетается воздух (схема подачи воздуха условно не показана) и, таким образом, обеспечивается его воздушная «смазка». За скегом 2 размещен основной движитель 5 (фиг. 1).
В кормовой оконечности судна 1, в его средней части по ширине, установлена шахта 6, у которой нижнее отверстие располагается на уровне днища 3 (фиг. 3). В шахте 6 находится вспомогательный движитель 7, который жестко связан в его верхней части с рамой 8. Вертикальное перемещение движителя 7 обеспечивается с помощью троса 9, закрепленного на раме 8, и механизма 10 (фиг. 3, 4).
Редан 4, в его средней части по ширине судна 1 (под шахтой 6), выполнен в виде замкнутого объема - блока 11, который закреплен на днище 3 с возможностью перемещения по длине судна 1 (фиг. 3, 4) (устройство для перемещения блока 11 условно не показано).
В нижнем, рабочем положении, движитель 7 удерживается (фиксируется) за счет обжатия рамы 8 в просвете между транцем блока 11, накладной пластиной 12 и прилегающими боковыми стенками неподвижных частей редана 4 (фиг. 4, 5).
Рассмотрим процесс использования вспомогательного движителя 7 на быстроходном судне 1.
При плавании судна 1 «на стопе» движитель 7 располагается в шахте 6, а блок 11 занимает кормовое положение, т.е. такое же положение по длине днища 3, как и неподвижные части редана 4. Блок 11 закрывает собой нижнее отверстие шахты 6.
Перед началом разгона судна 1 блок 11 смещается в нос на расстояние «а-с» (фиг. 4), а вспомогательный движитель 7 с помощью механизма 10 опускается и устанавливается в рабочем положении (фиг. 4, 5). Затем запускаются в работу основные движители 5 и вспомогательный движитель 7.
В процессе увеличения скорости хода судна 1 блок 11 направляет набегающий поток воды в движитель 7 (фиг. 4) и одновременно, взаимодействуя с потоком воды, создает подъемную силу.
В результате совместного действия движителей 5 и 7 судно 1 выходит на «загорбовый» режим движения; после этого вспомогательный движитель 7 с помощью механизма 10 поднимается в шахту 6 и отключается от источника энергии.
После закрепления движителя 7 в шахте 6 блок 11 смещается в корму на расстояние «а-с» и затем фиксируется в «походном» положении (фиг. 3)
Установившийся скоростной режим судна 1 обеспечивается основными движителями 5.
Остановка судна 1 производится путем уменьшения подачи энергии к основным движителям 5.
Целесообразность размещения вспомогательного движителя 7 в диаметральной плоскости (ДП) (в средней части по ширине судна 1) заключается в следующем. Составляющие силы сопротивления движению судна 1 и силы упора основных движителей 5 на прямом курсе распределяются симметрично относительно ДП. В случае установки дополнительного движителя 7 в ДП это условие не нарушится, т.е. не появится фактор, нарушающий прямолинейное поступательное движение (устойчивость на прямолинейном курсе).
Вспомогательный движитель 7 может найти применение не только в процессе разгона, но и, например, для поддержания необходимой скорости хода судна 1 в условиях волнения, когда сопротивление его движению возрастает.
Предложенное техническое решение по типу вспомогательного движителя и устройству для его установки на быстроходном судне с реданом на днище представляется простым и надежным.
1. Быстроходное судно с реданом на днище, отличающееся тем, что в диаметральной плоскости корпуса судна над реданом в шахте размещен вспомогательный подъемно-опускной движитель, выполненный в виде гребного винта, совмещенного с электродвигателем кольцевого типа.
2. Быстроходное судно по п. 1, отличающееся тем, что участок редана, расположенный под нижним отверстием шахты, выполнен с возможностью его перемещения на днище по длине судна.
