корпус глиссирующего судна

Формула изобретения

1. Корпус глиссирующего судна, имеющий узкую форму с большим удлинением, состоящий из палубы, днища, вертикальных расширяющихся к палубе бортов, кормы и заостренной носовой части, отличающийся тем, что с обеих сторон корпуса, по его бокам, со смещением к кормовой части, корпус имеет крыльевые профили (крылья), нижняя часть которых образована выступающей частью бортов, а верхняя - выступающей частью палубы, при этом на оконечностях крыльев образованы спонсоны (поплавки).

2. Корпус глиссирующего судна по п.1, отличающийся тем, что в носовой и кормовой частях он снабжен обтекателями.

3. Корпус глиссирующего судна по п.1 или 2, отличающийся тем, что в носовой части палубы он снабжен стабилизирующим крылом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к судостроению и гидроавиации, и может быть использовано в быстроходных судах, гидросамолетах, экранопланах и т.п. повышенной мореходности.

В настоящее время широко известны различные типы плавательных средств, имеющих узкие корпуса с большим удлинением и заостренной носовой частью, так называемые "морские ножи" (см., например, журнал "Катера и яхты", N 1(59), 1976 г. , статья под рубрикой: Новое о "морском ноже", "Катер для бурного моря", с.33 [1]; сборник "Катера и яхты" N 1(167), 1999 г. статья В.Зубрицкого "Испытания катера" "VSV 50", с.44 [2], а также Справочник по малотоннажному судостроению, Ленинград, Судостроение, 1987 г., составитель Б.Г.Мордвинов, с.250-251, 268-269 [3].

Наиболее близким к заявляемому является корпус глиссирующего судна "морской нож" (см. [3] с.73,268-270,271-273). Этот корпус имеет удлиненную, заостренную к носу форму и состоит из палубы, плоского клиновидного днища, вертикальных бортов, расширяющихся к палубе, кормы, а в носовой части корпус усечен по плоскости под углом носовым транцем.

Судно с таким корпусом обладает большой валкостью как на стоянке, так и на ходу, и пониженной плавучестью.

Его гидродинамическое качество из-за неоптимальной формы несущей поверхности - днища и специально предусмотренного замывания бортов является очень низким - не более 5:

K=V/R,

где К - гидродинамическое качество,

V - гидродинамическая сила поддержки,

R - сопротивление воды движению судна.

Высока потребляемая мощность и соответственно большой вес двигателя и топлива (по сравнению с катерами с обычными корпусами потребляемая мощность в 2-3 раза больше). На всех режимах движения за исключением ударных нагрузок при волнении его эксплуатационно-технические качества невысоки. А скорости ограничены гидродинамическими силами ввиду постоянного контакта корпуса с водой. Область применения плавательных средств с корпусами типа "морской нож" ограничена ввиду вышеперечисленных недостатков.

Технической задачей изобретения является расширение универсальности судов: обеспечение возможности их использования как на воде, так и в воздухе. При этом повышение мореходных и эксплуатационно-технических качеств, повышение экономичности за счет снижения потребляемой мощности плавательного средства, обеспечение высоких скоростей, ограниченных не гидро-, а аэродинамикой. Также снижение валкости, то есть повышение устойчивости как на ходу, так и на стоянке.

Этот результат достигается за счет того, что в корпусе глиссирующего судна, имеющем узкую форму с большим удлинением и состоящем из палубы, днища, вертикальных, расширяющихся к палубе бортов, кормы и заостренной носовой части, по его бокам, с обеих сторон, со смещением к кормовой части, имеются крыльевые профили (крылья), нижняя часть которых образована выступающей частью бортов, а верхняя - выступающей частью палубы. Оконечности крыльев, за счет внутренних полостей, являются спонсонами (поплавками). Кроме этого, в носовой и кормовой частях корпус снабжен обтекателями, а в носовой части палубы - стабилизирующим крылом.

Вышеприведенные признаки существенны, т.к. в скоростных судах, обладающих свойством полета, гидродинамические профили обводов судов: палуб, бортов, днища, включая крыльевой профиль со спонсонами (поплавками), не применялись.

На фиг. 1 изображен общий вид корпуса глиссирующего судна. На фиг. 2 - вид сверху. На фиг. 3 - вид спереди. На фиг. 4 - судно в движении по водной поверхности.

Корпус (фиг. 1, 2, 3, 4) имеет борта 1, палубу 2 и образованный из них крыльевой профиль (крыло) 3, заканчивающийся спонсонами (поплавками) 4. Внизу корпус ограничен днищем 5 и реданом (уступом) 6, а передняя и задняя его части переходят в обтекатели соответственно 7 и 8.

В верхней части корпуса расположена кабина для экипажа и пассажиров 9, а в передней, на палубе, крыло-стабилизатор 10.

Устройство работаем следующим образом.

В статическом состоянии крылья 3 со спонсонами 4 обеспечивают поперечную устойчивость судна.

При выходе судна на рабочий режим происходит несколько этапов движения корпуса:

- водоизмещающий, то есть движение по прямой без уклона на корму;

- переходный, когда при движении образуются волны, носовая и кормовая, и происходит уклон на корму;

- режим полного глиссирования, когда уменьшается волнообразование и корпус скользит днищем по поверхности воды;

- движение при волнении;

- режим полета над поверхностью воды и выше.

В водоизмещающем режиме задний обтекатель 8 способствует снижению сопротивления движения корпуса. В переходном режиме он также уменьшает сопротивление.

В переходном режиме волна, образуемая корпусом, касается нижней поверхности крыла 3 и уменьшает дифферент (уклон) судна на корму, что в целом приводит к снижению сопротивления корпуса, т.к., хотя и происходит некоторое увеличение смоченной поверхности, приводящее к увеличению сопротивления трения, но за счет изменения дифферента корпуса, сокращается масса воды, отбрасываемая корпусом вперед, и уменьшается волновое сопротивление. Встречный воздушный поток начинает смешиваться с водяными струями, выходящими из-под корпуса судна, создавая дополнительную смазку корпуса, уменьшая сопротивление.

При дальнейшем увеличении скорости водяные струи все более насыщаются воздухом, сопротивление уменьшается, корпус переходит в режим полного глиссирования. При достижении скоростей порядка 70 км/час начинается ощутимое воздействие на корпус аэродинамической силы, составляющей примерно треть веса корпуса. Дальнейшее увеличение скорости приводит к тому, что гидродинамические силы полностью замещаются аэродинамическими и при достижении скоростей 120-150 км/час корпус может полностью выйти из воды.

В режиме полного глиссирования на спокойной воде происходит скольжение днища 5 по ее поверхности, и днище касается воды полностью от передней точки до точки линии редана (уступа) 6. При этом задний обтекатель 8 полностью уходит от соприкосновения с поверхностью воды. Струи воды, вылетающие из-под днища, все более насыщаются воздухом, уменьшая сопротивление корпуса и увеличивая подъемную силу, выталкивающую корпус из воды за счет увеличения подъемной силы крыла. При этом борта постепенно выходят из контакта с поверхностью воды.

При движении на волнах, при размере волн менее высоты носового обтекателя 7, корпус прорезает волны, не ощущая при этом значительных ударных нагрузок, и сильных торможений и колебаний корпуса практически нет.

В случае волны, соизмеримой с высотой корпуса, первым встречает волну передний обтекатель 7 и за счет его водоизмещения происходит подъем палубы над поверхностью воды. Заострение переднего обтекателя 7 уменьшает ударные нагрузки при встрече с волной. Водоизмещение носового обтекателя 7 выбирается такой величины, чтобы избежать зарывания носовой части корпуса в волну, оставляя палубу над поверхностью волны.

При движении на волнении, участие крыльев 3 уменьшает ударные нагрузки, т.к. силы ударов волны распределяются на три составляющие:

- удар носовой части корпуса (обтекателя 7), затем, возможно, переднего крыла 10;

- удар о левый, затем о правый спонсоны крыльев;

- наоборот, удар о правый, затем о левый.

Само крыло 3 выполняет роль амортизатора или рессоры, т.к. обладает упругостью.

Из вышеприведенных примеров видно, что судно с предлагаемой конструкцией корпуса универсально, то есть пригодно к эксплуатации как на воде, так и в воздухе, имеет повышенные мореходные и эксплуатационнно-технические качества, более экономично за счет повышения диапазона максимальных скоростей в 4-6 раз при той же мощности, за счет исключения контакта с водой, обладает высокой устойчивостью и надежностью. При этом гидродинамическое качество (К) возрастает на всех режимах движения корпуса за счет уменьшения его сопротивления движению.