Безэкипажный катер - носитель сменной полезной нагрузки

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки безэкипажных катеров. Безэкипажный катер (БЭК) – носитель сменной полезной нагрузки включает в себя жесткий корпус, систему дистанционного управления и съемные модули сменной полезной нагрузки. На продольной оси БЭК размещены носовой и кормовой универсальные конструктивные узлы крепления модулей сменной полезной нагрузки, каждый из которых содержит универсальный посадочный фланец. БЭК дополнительно снабжен съемным универсальным устройством обеспечения безопасности, которое содержит две полки по левому и правому бортам, прикрепленные к корпусу катера, между которыми жестко установлены баллоны из эластичного пенополиуретана. Баллоны крепятся к корпусу при помощи шпилек и болтов, проходящих насквозь через обе полки и баллоны. Достигается обеспечение безопасности БЭК. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки безэкипажных катеров (БЭК), целевое назначение которых меняется в зависимости от размещаемой на них полезной нагрузки. Некоторые образцы сменной полезной нагрузки, размещаемые на БЭК (например, ракетные установки и высоко расположенные антенны радиотехнических систем), имеют большую массу и расположены высоко над палубой, что может уменьшить остойчивость катера, и послужить причиной развития аварийной ситуации (опрокидывание) в случае получения катером больших кренов на волнении. В этом случае необходимо дополнить конструкцию БЭК универсальным устройством обеспечения безопасности, которое одновременно может выполнять одновременно три функции:

- увеличивает остойчивость катера на больших углах наклонения;

- поддерживает БЭК на плаву при пробоине и затоплении внутренних объемов в корпусе;

- повышает безопасность корпуса БЭК при швартовке к пирсу или к борту другого судна.

Известна конструкция кранца, https://7ft.ru/t124186. Кранец выполнен в виде короткого цилиндра из эластичного пенополиуретана и защищает корпус судна при его швартовке к пирсу или другому судну.

Недостатком данной конструкции является невозможность его использования для увеличения остойчивости судна на больших углах наклонения, так как все эти кранцы не закреплены жестко к корпусу судна, а просто висят у борта на канатах. Данную конструкцию кранца принимаем в качестве аналога.

Известна конструкция кранца (https://news.myseldon.com/ru/news/index/ 172354528). Кранец выполнен в виде длинного цилиндра из эластичного пенополиуретана и защищает корпус судна при его швартовке к пирсу или другому судну. Кранец жестко закреплен к корпусу катера при помощи ряда эластичных бугелей.

Недостатком данной конструкции является невозможность его использования для увеличения остойчивости катера на больших углах наклонения, так как он расположен высоко над ватерлинией и не успеет войти в воду при большом крене и увеличить остойчивость катера. Данную конструкцию кранца принимаем в качестве аналога.

Известен «Катер» (патент № 101426 U1 опубликованный 20.01.2011г.). Катер, содержит корпус с жесткими бортами, снабженными надувным баллоном U - образной формы, и однокилевым днищем с реданом, транец, моторное отделение и рубку. Борта выполнены вертикальными плоско-выпуклого полого поперечного сечения, заполненного пенистым материалом, и обращены выпуклой стороной наружу, на которой выше ватерлинии установлен надувной баллон, образующий в накаченном состоянии в поперечном сечении полуцилиндр. Баллон снабжен крепежными элементами в виде проушин, расположенными равномерно вдоль баллонов в нижней и верхней части его поперечного сечения и жестко закрепленный к борту.

Недостатком данного изобретения является то, что надувной баллон является частью корпуса катера и находится непосредственно на воде, что создает дополнительное трение баллонов о воду и увеличивает сопротивления корпуса, снижая скоростные характеристики, а в случи пробития надувного баллона катер теряет свои мореходные качества в скорости и манёвренности. Из этого следует, что надувной баллон нельзя использовать в качестве средства повышения безопасности катера. Данное изобретение принимаем в качестве аналога.

Известна «Спасательная система для судов» (патент № 2494912 С1 опубликованная 10.10.2013 г.). Спасательная система для судов, содержит гибкий пояс из высокопрочного материала с клапанами ограничения давления, разделяющими перегородками, делящими пояс на четыре части, стропы, обхватывающие этот пояс, вдоль кормы судна с ребрами жесткости судна, штуцеры, шланги и баллоны со сжатым воздухом, электроклапаны и вентили для подачи сжатого воздуха в гибкий пояс, а также кожух, закрывающий пояс, с замком и шарниром.

Недостатком данного изобретения является то, что оно имеет сложную конструкцию и является только спасательным средством, причем при повреждении гибкого пояса (например, пулевые пробоины) данная конструкция вообще теряет смысл. Данное изобретение принимаем в качестве аналога.

Известно изобретение «Безэкипажный катер-носитель сменной полезной нагрузки» (патент RU 2760797 C опубликованное 30.11.2021г.). БЭК содержит съемные кормовой и носовой модули сменной полезной нагрузки. На продольной оси БЭК размещены носовой и кормовой универсальные конструктивные узлы крепления модулей сменной полезной нагрузки, каждый из которых содержит универсальный посадочный фланец. В носовой части надстройки корпуса, в его диаметральной плоскости, выполнено отверстие под установку съемных модулей сменной полезной нагрузки. Универсальный посадочный фланец жестко соединен с тумбой, закрепленной на шпангоутах в носовой части корпуса БЭК, под отверстием в надстройке корпуса таким образом, что универсальный посадочный фланец расположен ниже поверхности надстройки. Универсальный посадочный фланец кормового универсального конструктивного узла крепления модулей сменной полезной нагрузки закреплен на жесткой раме, которая расположена на направляющих, закрепленных на палубе. Изобретение расширяет функциональные возможности БЭК и повышает эффективность его использования.

Некоторые образцы сменной полезной нагрузки, размещаемые на БЭК (например ракетные установки и высоко расположенные антенны), имеют большую массу, центры их тяжести расположены высоко над палубой, что может уменьшить остойчивость катера, и послужить причиной развития аварийной ситуации (опрокидывание) в случае получения катером больших кренов на волнении. В этом случае необходимо дополнить конструкцию БЭК съемным универсальным устройством обеспечения безопасности, которое может выполнять одновременно три функции:

- увеличивает остойчивость БЭК на больших углах наклонения;

- поддерживает БЭК на плаву при пробоине и затоплении внутренних объемов в корпусе;

- повышает безопасность корпуса БЭК при швартовке.

Технической задачей заявленного изобретения является создание такого реконфигурируемого БЭК, который при любых возможных вариантах его оснащения сменными модулями полезной нагрузки обладал следующими свойствами: оставался бы остойчивым на больших углах наклонения; обеспечивал плавучесть БЭК при пробоинах и затоплении внутренних объемов корпуса, а также служил в качестве кранца защищающего корпус при швартовке катера к пирсу или к другому судну.

Поставленная задача решается тем, что к корпусу катера жестко прикреплены две полки по левому и правому бортам, между которыми жестко установлены баллоны из эластичного пенополиуретана, которые крепятся к корпусу при помощи шпилек и болтов проходящих насквозь через обе полки и баллоны, выполненные в форме полуокружности с плоскостью, прилегающей к корпусу БЭК по высоте равной расстоянию между полками. Баллоны имеют отверстия для прохода шпилек предназначенных для крепления баллонов к корпусу катера, имеющие сверления для крепежных болтов, фиксирующих шпильки и баллоны при их креплении к корпусу катера.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг. 1 показано схематическое изображение предлагаемого съемного универсального устройства обеспечения безопасности реконфигурируемого БЭК вид сбоку;

- на фиг. 2 показано схематическое изображение предлагаемого съемного универсального устройства обеспечения безопасности реконфигурируемого БЭК вид сверху;

- на фиг. 3 показано схематическое изображение предлагаемого съемного универсального устройства обеспечения безопасности реконфигурируемого БЭК в разрезе А-А;

- на фиг. 4 показан поперечный разрез устройства и способ его крепления к корпусу БЭК;

- на фиг. 5 показано три возможных состояния БЭК: а - без крена и без съемного универсального устройства обеспечения безопасности; б - с креном и без съемного универсального устройства обеспечения безопасности; в - с креном и со съемным универсальным устройством обеспечения безопасности;

- на фиг. 6 показан алгоритм расчета поперечной метацентрической высоты БЭК;

- на фиг. 7 показано посадка катера по аварийную ватерлинию.

На чертежах обозначены:

1 - верхняя полка;

2 - нижняя полка;

3 - кормовой баллон;

4 - средний баллон;

5 - корпус катера;

6 - носовой баллон;

7 - шпилька;

8 - отверстие;

9 - болт;

10 - внутренняя резьба (резьбовое соединение).

Изобретение (см. фиг. 1-4) включает корпус 5 катера с обоих бортов которого жестко прикреплены к корпусу верхняя полка 1 и нижняя полка 2, которые имеют ряд отверстий (не показано) для прохода крепежных шпилек 7 и крепежных болтов 9. Между полками 1 и 2 по высоте борта (с обоих бортов) образуется пространство, в которое вставляются три плавучих баллона, изготовленных из сплошного, эластичного пенополиуретана, это: кормовой баллон 3, средний баллон 4 и носовой баллон 6. Каждый баллон имеет три отверстия 8 для прохода крепежной шпильки 7. Каждый из шести баллонов крепится к корпусу 5 катера при помощи шпилек 7, которые проходят насквозь через отверстия 8 и отверстия в верхней и нижней полках. Каждая крепежная шпилька 7 имеет внутреннюю резьбу 10 и фиксируется при помощи крепежного болта 9, входящего в резьбовое соединение, что приводит к жесткому креплению всех шести баллонов к корпусу БЭК и обеспечивает их быструю съемку в случае отсутствия в них надобности при другой конфигурации катера. Все шесть баллонов (см. фиг. 3) расположены выше ватерлинии БЭК на величину δ, что исключает их трение о воду и не допускает снижения ходовых и маневренных качеств катера.

Реконфигурируемый БЭК со съемным универсальным устройством обеспечения безопасности работает следующим образом. Все возможные конфигурации реконфигурируемого БЭК, согласно изобретению (патент RU 2760797 C опубликованный 30.11.2021 г.), заранее, еще на этапе проектирования и постройки имеют свои рассчитанные характеристики остойчивости (например, метацентрическую высоту h). Если какая либо новая конфигурация БЭК вызывает опасения в плане остойчивости (например, имеет ракетные установки и высоко расположенные антенны), тогда принимается решение дооснастить катер еще одним съемным модулем - съемным универсальным устройством обеспечения безопасности. Для монтажа этого устройства между верхней и нижней полками 1 и 2 жестко прикрепленными (приваренными) к корпусу 5 катера устанавливаются по очереди шесть баллонов из эластичного пенополиуретана 3, 4 и 6. При этом шпильки 7 пропускаются сверху насквозь через отверстия в полках (не показано) и отверстия 8 в баллонах и фиксируются снизу болтами 9 при помощи резьбового соединения 10.

На фиг. 5 показаны три возможных состояния БЭК: а - без крена и без съемного универсального устройства обеспечения безопасности; б - с креном и без съемного универсального устройства обеспечения безопасности; в - с креном и со съемным универсальным устройством обеспечения безопасности. Алгоритм расчета поперечной метацентрической высоты БЭК заключается в следующем (фиг. 6):

- определяем площадь погруженной части мидельшпангоута, зная среднюю осадку Т;

- находим центр величины С, как геометрический центр площади погруженной части мидельшпангоута;

- определяем ординату центра величины Z_c,;

- определяем ординату центра тяжести БЭК Z_g относительно основной плоскости по формуле:

(1)

- создаем крен θ = 12 (фиг. 6);

- находим новый геометрический центр объема погруженной части мидельшпангоута С₁ и восстанавливаем из этой точки перпендикуляр, до пересечения его с диаметральной плоскостью БЭК. Это будет точка m, т. е. поперечный метацентр БЭК;

- находим ординату поперечного метацентра - z_m;

- находим поперечную метацентрическую высоту h.

h = z_m - z_g (2).

При резком наклонении БЭК на угол θ под воздействием ветра (см. фиг. 5в) следует, что метацентрическая высота h₀₂ больше чем метацентрическая высота h₀₁ (см. фиг. 5б).

При получении БЭК пробоины и затоплении внутренних объемов корпуса, катер сядет по аварийную ватерлинию (см. фиг. 7). При этом подъемная сила шести баллонов 3, 4 и 6 составит 1,6 т для катера длиной 10 м. При этом собственный вес устройства составит 0,39 т (при плотности пенополиуретана ρ = 50 кг/м³).

Если какая либо новая конфигурация БЭК не вызывает опасения в плане остойчивости, тогда съемный модуль - съемное универсальное устройство обеспечения безопасности - демонтируется. Для этого отворачиваются болты 9, вынимаются вверх шпильки 7 и снимаются все баллоны 3, 4 и 6. Далее все устройство складируется до следующей конфигурации БЭК, где это устройство будет необходимо.

Техническим результатом заявленного безэкипажного катера-носителя сменной полезной нагрузки является создание реконфигурируемого БЭК, который при любых возможных вариантах его оснащения сменными модулями полезной нагрузки обладает следующими свойствами: остается остойчивым на больших углах наклонения; обеспечивает плавучесть БЭК при пробоинах и затоплении внутренних объемов корпуса, а также служит в качестве кранца защищающего корпус при швартовке катера к пирсу или к другому судну.

1. Безэкипажный катер (БЭК) – носитель сменной полезной нагрузки, включающий жесткий корпус, систему дистанционного управления и съемные модули сменной полезной нагрузки, при этом на продольной оси БЭК размещены носовой и кормовой универсальные конструктивные узлы крепления модулей сменной полезной нагрузки, каждый из которых содержит универсальный посадочный фланец, отличающийся тем, что БЭК дополнительно снабжен съемным универсальным устройством обеспечения безопасности, выполняющим одновременно три функции – увеличивает остойчивость катера на больших углах наклонения; поддерживает БЭК на плаву при пробоине в корпусе и повышает безопасность БЭК при швартовке, содержащим две полки по левому и правому бортам, прикрепленные к корпусу катера, между которыми жестко установлены баллоны из эластичного пенополиуретана, которые крепятся к корпусу при помощи шпилек и болтов, проходящих насквозь через обе полки и баллоны.

2. БЭК – носитель сменной полезной нагрузки по п.1, отличающийся тем, что баллоны из эластичного пенополиуретана выполнены в форме полуокружности с плоскостью, прилегающей к корпусу БЭК по высоте, равной расстоянию между полками.

3. БЭК – носитель сменной полезной нагрузки по п.1, отличающийся тем, что баллоны из эластичного пенополиуретана имеют отверстия для прохода шпилек, предназначенных для крепления баллонов к корпусу катера.

4. БЭК – носитель сменной полезной нагрузки по п.1, отличающийся тем, что крепежные шпильки имеют сверления для крепежных болтов, фиксирующих шпильки и баллоны при их креплении к корпусу катера.