Носовая оконечность судов
О П И С А Н И Е 284636
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Кл. 65ат, 10
Заявлено 02.1Ъ,1969 (№ 1321195/27-11) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 14.Х.1970, Бюллетень № 32
Дата опубликования описания 18.1.1971
МПК В 63b 1/40
УДК 629.12.011.1(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
Е. А. Виноградова, Д. Г. Соколов, В. С. Шпаков и В. М . Штумпф
Заявитель
НОСОВАЯ ОКОНЕЧНОСТЬ СУДОВ
Изобретение относится к области судостроения.
Известны формы носовой оконечности относительно тихоходных судов, плавающих при значениях чисел Фруда менее 0,2 с вынесенной вперед за носовой перпендикуляр подводной частью форштевня, образующей таран. Такие формы обводов, в ряде случаев называемые бульбовыми, в последние годы широко применяются на крупнотонна>кных транспортных 10 судах. При всем многообразии таких форм носовой оконечности, отличающихся различными конструктивными особенностями, по общим принципам построения они могут быть подразделены на бульбы так называемого наделочно- 15 го типа, представляющие собой дополнительный объем, наращенный на основной безбульбовый корпус и бульбы, образованные переносом части объемов основного корпуса вперед за носовой перпендикуляр, с соответствующи- 20 ми заострением носовых ветвей грузовой и выше расположенных ватерлиний.
Наделочные бульбы, как свидетельствуют результаты неоднократно проводившихся модельных испытаний, могут дать значительный 25 положительный эффект при плавании судна в балласте, однако в грузу снижение сопротивления судна с таким бульбом оказывается весьма малым или вовсе отсутствует. Применение бульба второго типа в сочетании с за- 30 острением действующей грузовой ватерлинии дает заметный выигрыш в величине сопротивления и скорости хода при обоих состояниях загрузки. Однако при большой полноте обводов и соответственно малой длине носового заострения, стремление уменьшить углы входа ватерлиний приводит к резкому возрастанию кривизны носового плеча ватерлиний в месте нх перехода в цилиндрическую вставку. В результате высота гребня волны, образующейся в этом районе, тактке возрастает п, несмотря на уменьшение носовой волны форштевня, начиная с некоторого значения коэффициента общей полноты, зависящего от ряда геометрических элементов корпуса, бульбовые обводы указанного типа становятся менее эффективными. На судах с большой полнотой обводов иногда применяются так называемые цилиндрические носовые обводы, имеющие одинаковые в каждом сечении в пределах осадки судна тупые ватерлинии с плавным переходом к цилиндрической вставке. Эти обводы в некоторых случаях по величинам сопротивления в полном грузу оказываются предпочтительнее бульбовых, но приблизительно в такой же степени уступают пм при плаваьнш в балласте.
Цель изобретения — снижение сопротивления воды движению судов преимущественно с коэффициентом общей полноты 0,8 н более, эксплуатирующихся при осадках в полном
284636 грузу и балласте, например крупнотоннажных танкеров и судов для перевозки навалочных грузов. Для этого в районе действующей балластной осадки оконечность выполнена с выемкой, ориентированной так, что минимальные ординаты шпангоутов приблизительно совпадают с профилем волны в балласте, причем ватерлинии вблизи балластной осадки образуют в месте притыкания к диаметральной плоскости (ДП) острый угол. По мере перехода от осадки в балласте к осадке по грузовой ватерлинии (ГВЛ) шпангоуты имеют развал наружу, а ватерлинии приближаются к круговым с половиной угла входа íа ГВЛ около 90 и радиусам кривизны не менее 1/6 ширины судна. По мере удаления от ГВЛ в надводной части радиусы кривизны ватерлиний увеличиваются таким образом, что ватерлинии, расположенные B районе ГВЛ и выше, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной носового плеча и максимальным удлинением носового заострения.
На фиг. 1 изображен теоретический корпус носовой оконечности, сечепие по шпангоутам; на фиг. 2 — совмещенные проекции сечений по носовым ветвям ватерлиний и очертания форштевня для предлагаемой носовой оконечности; на фиг. 3 — результаты испытаний В опытовом бассейне модели с предлагаемой носовой оконечностью в сравнении с результатами испытаний моделей с известными носовыми обводами; на фиг. 4 — кривые удельного полного сопротивления натурного супертанкера водоизмещением 150 тыс. т с предлагаемой и известными формами носовой оконечности, У предлагаемой носовой оконечности штангоуты, начиная с сечений по тарану а, б и в и далее от 0 шпангоута до 2 — 3 шпангоутов в нижней части от основной линии (ОЛ) и приблизительно до третьей ватерлинии имеют округлую форму, характерную для таранных и бульбовых обводов. В районе между третьим и четвертыми ватерлиниями, что соответствует действующей балластной осадке, на шпангоутах располагается выемка, ориентированная таким образом, что ее минимальные ординаты примерно совпадают с волновым профилем при плавании в балласте. Выше четвертой ватерлинии шпангоуты имеют развал наружу, и их ординаты возрастают по мере приближения к пятой ГВЛ и далее в надводной части ватерлиний шестой и седьмой.
Носовые ветви ватерлиний (см. фиг. 2) в нижней части оконечности (первые и третьи) имеют очертания, обычные для таранных и бульбовых обводов, по возможности с легкой
S — образностью. Ватерлинии вблизи балластной осадки между третьими и четвертыми ватерлиниями образуют в месте притыкания ДП острый угол. По мере перехода от осадки в балласте к осадке по ГВЛ очертания ватерлиний приближаются к круговым с половиной угла входа около 90 . В надводной части радиус кривизны носовых ветвей ватерлиний, составляющий у ГВЛ не менее 1/6 ширины суд5
55 ьо
65 на, по мере удаления от ГВЛ возрастает. При этом ватерлинии, расположенные в районе
ГВЛ и выше ее, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной у носового плеча и максимальным удлинением носового заострения. Для обеспечения необходимого заострения балластных ватерлиний форштевню придаются таранные очертания (см. фиг. 2) с выносом тарана ниже четвертой ватерлинии вперед за носовой перпендикуляр, При движении судна в грузу, вследствие малой кривизны ватерлиний у носового плеча, уменьшаются градиент давлений в этом районе и гребень образующейся здесь волны, так, что, несмотря на возрастание носовой подпорной волны у форштевня, интеграл давлений по носовой оконечности и сопротивление водьг движению судна уменьшаются. Указанный эффект проявляется при достаточно большой полноте носового заострения, по крайней мере начиная со значений коэффициента общей полноты 0,80, и оказывается тем сильнее, чем меньше отношение длины к ширине судна и ближе к носу расположен его центр величины.
При плавании в балласте используется эффект заострения носовых обводов и уменьшения носовой подпорной волны, а также благоприятного интерференционного воздействия таранных или бульбовых обводов на волновую систему судна.
Вследствие реализации в одной носовой оконечности указанных способов воздействия на волнообразование судна при плавании в, грузу и балласте, достигается снижение сопротивления при обоих случаях загрузки и выигрыш в средней скорости, определенной для этих осадок.
Результаты испытаний ряда моделей в опытовом бассейне подтверждают высокую эффективность перечисленных мероприятий. Данные испытания моделей с коэффициентом общей полноты 0,85 (см. фиг. 3) и предлагаемой носовой оконечности (кривые I) в сравнении с результатами испытаний моделей, имеющих такие же полноту и главные размерения, но бульбовый нос с заострением грузовой ватерлинии (кривые II) и цилиндрические носовые обводы (кривые III) показывают, что применение предлагаемых носовых обводов значительно уменьшает волновое сопротивление в грузу и балласте. Коэффициент остаточного сопротивления на ходовом режиме (число
Фруда F, = 0,16) уменьшается на 12 — 20 /о для различных условий загрузки. С повышением энерговооруженности перспективных судов и соответствующем увеличении относительных скоростей эффективность предлагаемых носовых обводов, по крайней мере в грузу, еще более возрастает.
Сопротивление величии удельного полного
R сопротивления —, где R сопротивление D—
D водоизмещение судна, рассчитанных для натурного супертанкера водоизмещением
150 тыс. т (см. фиг. 4) с предлагаемой носовой.
284636,оп
170о о а
k P
Фиа 2 оконечностью (кривые I), бульбовой (кривые
II) и цилиндрической (кривые III), свидетельствует, что при скорости хода 1б узлов, в случае использования предлагаемой носовой оконечности, величины сопротивления и буксировочной мощности снижаются до 11%. При установке на таком судне двигателя мощностью
30 тыс. л. с. выигрыш в средней скорости в грузу и балласте от реализации предлагаемого мероприятия составит 0,4 — 0,5 узла, что при постоянной скорости эквивалентно снижению потребной мощности и экономии по расходу топлива на 8 — 10О О.
Предмет изобретения
Носовая оконечность судов, плавающих при значениях чисел Фруда меньше О, 2, с вынесенной вперед за носовой перпендикуляр подводной частью форштевня, образующей таран, отличающаяся тем, что, с целью снижения сопротивления воды движению судов преимущественно с коэффициентом общей полноты 0,8 и более, эксплуатирующихся при осадках в полном грузу и балласте, например крупнотоннажных танкеров и судов для перевозки навалочных грузов, в районе действующей балластной осадки оконечность выполнена с выемкой, ориентированной так, что минимальные ординаты шпангоутов приблизительно совпадают с профилем волны, причем ватерлинии вблизи балластной осадки образуют в месте
10 притыкания к диаметральной плоскости острый угол, а по мере перехода от осадки в балласте к осадке по грузовой ватерлинии шпангоуты имеют развал наружу, а ватерлинии приближаются к круговым с половиной угла
15 входа на грузовой ватерлинии около 90 и радиусом кривизны не мнее 1/б ширины судна, который увеличивается по мере удаления от грузовой ватерлинии в надводной таким образом, что ватерлинии, расположенные в рай20 оне грузовой ватерлинии и выше, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной носового плеча и максимальным удлинением носового заострения.
284636
С> (A++ р/ ж "
Составитель Л. Кепке
Редактор Т. А. Киселева Техред А. А. Камышникова Корректор Е. Н. Миронова
Заказ 3880 5 Тираж 480 Подписное
ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
