быстроходное судно

Формула изобретения

Быстроходное судно, содержащее корпус с бортовыми скегами, ограничивающими выемку в днище для воздушной каверны, и водометные движители, отличающееся тем, что насадки с вентилируемыми рабочими колесами водометных движителей закреплены за транцем так, что нижний край насадки выступает под свод выемки на днище на величину в диапазоне от 10 до 80% от диаметра насадки, туннели водоводов в корпусе имеют верхний свод в виде цилиндрической поверхности, плавно поднимающейся вдоль корпуса выпуклостью вниз от свода выемки днища до транца, а в местах перехода боковых стенок туннеля к своду выемки днища установлены гидродинамические шайбы в виде заостренных пластин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судостроению, в частности к проектированию судов и катеров с воздушной каверной на днище.

Известны суда и катера глиссирующего типа, содержащие корпус с бортовыми скулами и с днищевой выемкой для воздушной каверны, образованной бортовыми скегами, например по патенту RU N 2041116, 6 B 63 B 1/38 [1].

У таких судов, при их малом гидродинамическом сопротивлении за счет воздушной каверны под днищем корпуса, трудно осуществить хорошие тяговые характеристики движителей. Это обусловлено тем, что воздух из каверны может попадать на гребной винт, а именно на засасывающую сторону лопастей, что вызывает срыв потока и уменьшение тяговой характеристики винта.

В связи с вышеизложенным, при конструировании судов с воздушной каверной применяют различные конструктивные решения для предотвращения попадания воздуха из каверны в диск гребного винта.

Например, на судне по патенту RU N 2038255, 6 В 63 В 1/38, В 60 B 3/08 [2] для предотвращения попадания воздуха на гребной винт предусмотрен выносной полутуннель над малопогружным гребным винтом, при этом выносной полутуннель выполнен за плоскостью диска гребного винта с прямолинейной образующей цилиндрической внутренней поверхности, отделен от наружной обшивки корпуса судна и соединен с ним промежуточным элементом.

Однако такое судно, принятое за ближайший аналог, имеет следующие недостатки.

1. Выносной полутуннель не полностью предотвращает засасывание воздуха в диск гребного винта, т.к. с носовой части полутуннель не имеет стенку (иначе поток воды не попадал бы на гребной винт). Поэтому атмосферный воздух с передней части полутуннеля засасывается потоком воды, натекающим на гребной винт, и уменьшает его тяговую характеристику.

2. При движении судна на волнении воздушная каверна периодически попадает в район транца (ввиду качки) и, следовательно, засасывается гребным винтом, что также уменьшает его тяговую характеристику.

Целью предлагаемого изобретения является повышение пропульсивного качества судна с воздушной каверной на днище. Указанная цель достигается следующим.

1. Водометные движители состоят из трех частей:

1.1. - насадки закрепленной за транцем судна так, что нижний край насадки выступает под свод выемки на днище на величину в диапазоне от 10-ти до 80-ти процентов от ее диаметра;

1.2. - водовода, выполненного в виде туннеля в корпусе судна;

1.3. - вентилируемого рабочего колеса, выходящие кромки лопастей которого расположены в плоскости среза сопла водометного движителя для обеспечения прососа воздуха с торцевого сечения сопла на засасывающие стороны лопастей. Профили сечений лопастей выполнены с утолщенной выходящей кромкой так, что лопасти рабочего колеса работают только своей нагнетающей стороной, а засасывающая сторона лопастей заполнена воздушной каверной.

Наличие вентилируемого рабочего колеса определяет водометный движитель как вентилируемый водометный движитель. См. [3] стр. 64 и 69.

2. Боковые стенки туннеля сформированы продолжением в нос цилиндрической внутренней поверхности насадки, а верхняя поверхность свода туннеля представляет собой цилиндрическую поверхность, плавно поднимающуюся вдоль корпуса выпуклостью вниз от свода выемки днища до транца.

3. В местах перехода боковых стенок туннеля к своду выемки днища установлены гидродинамические шайбы в виде заостренных пластин.

Предлагаемое быстроходное судно имеет следующее существенное отличие от ближайшего аналога (см. патент RU N 2038255, 6 B 63 B 1/38, B 60 B 3/08).

На предлагаемом судне установлен водометный движитель, состоящий из насадки с вентилируемым рабочим колесом, закрепленными за транцем с выступанием насадки под свод выемки на днище, и туннеля водовода, выполненного в корпусе судна.

На ближайшем аналоге установлен малопогружный гребной винт с выносным полутуннелем над ним.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана аксонометрическая проекция быстроходного судна в перевернутом положении; на фиг. 2 - продольное сечение по диаметральной плоскости водометного движителя; на фиг. 3 - сечение лопасти вентилируемого рабочего колеса; на фиг. 4 - сечение А-А по шпангоуту в районе начала туннеля водовода фиг. 2; на фиг. 5 - сечение Б-Б по шпангоуту в средней части туннеля и сечение В-В на транце фиг. 2.

Предлагаемое быстроходное судно содержит корпус 1 с поперечным реданом 2, бортовыми скегами 3 и транцем 4, ограничивающими выемку со сводом 5 на днище. За транцем 4 закреплены насадки с вентилируемыми рабочими колесами 6. Лопасти рабочих колес 6 имеют утолщенную выходящую кромку 7, засасывающую сторону 8 и нагнетающую сторону 9. Насадки 10 движителей выступают под свод 5 выемки на днище на величину в диапазоне от 10 до 80% от диаметра насадки.

Водоводы движителей в корпусе 1 выполнены в виде туннелей 11, верхний свод 12 которых сформирован цилиндрической поверхностью, плавно поднимающейся вдоль корпуса 1 выпуклостью вниз от свода 5 выемки днища до транца 4.

Боковые стенки туннеля 11 сформированы продолжением в нос цилиндрической внутренней поверхности насадки 10.

В местах перехода боковых стенок туннеля 11 к своду 5 выемки днища установлены гидродинамические шайбы 13 в виде заостренных пластин.

Внутри корпуса 1 установлено устройство 14 для поддува воздуха в зареданную часть к отверстиям 15 с помощью каналов 16.

Быстроходное судно может содержать от одного до пяти водометных движителей.

При движении быстроходного судна на расчетной скорости в зареданной днищевой выемке образуется воздушная каверна 17, в которую подается воздух из устройства 14. Воздушная каверна замыкается на свод 5 выемки днища перед туннелями 11 водоводов. Далее по своду 5 и в туннели 11 водоводов идет поток воды с растворенным в нем воздухом в пропорции примерно 4/96. Такой поток воды не ухудшает работу вентилируемого рабочего колеса, т.к. он рассчитан именно на такую удельную плотность воды и его лопасти работают нагнетающей стороной 9, а засасывающая сторона 8 лопастей заполнена воздухом, легко просасывающимся с кормового торца обечайки насадки 10.

Закрепление насадок 10 за транцем 4 и выпуск их ниже свода 5 выемки днища позволяют движителям принимать большую часть потока воды без захвата воздушной каверны 17 в случае колебаний ее кормовой границы при движении быстроходного судна на волнении. В этом случае возможно попадание некоторых объемов воздуха на рабочие колеса 6 продолжительностью около 2 сек с периодом от 15 до 30 сек. Однако такие явления не ухудшают работу водометных движителей, т.к. цилиндрическая поверхность свода 12 водовода с выпуклостью вниз совместно с насадкой 10 движителя создают подпор давления на 10...15 % перед рабочим колесом 6, что позволяет ему перерабатывать недостающую массу воды без значительной потери тяги. К тому же, попавший в движитель воздух никак не влияет на засасывающие стороны лопастей указанного рабочего колеса, т.к. их засасывающие стороны вентилируемые (заполнены воздухом) в отличие от обычных некавитирующих и кавитирующих гребных винтов, у которых незначительные объемы воздуха, попадая на засасывающие стороны лопастей, уменьшают их тяговые характеристики примерно вдвое.

Гидродинамические шайбы 13, установленные в местах переходов боковых стенок туннелей 11 к своду 5 выемки днища, предотвращают попадание воздуха в водометные движители с бокового направления при нахождении воздушной каверны в зоне туннелей 11 водоводов.

Испытания модели днища быстроходного судна с водометным движителем в кавитационной трубе подтверждают эффективность предложенных конструктивных решений для повышения пропульсивного качества судна.

Предложенное быстроходное судно может использоваться для пассажирских и транспортных перевозок. Зеленодольское ПКБ разработало технический проект пассажирского судна "Вега" пр. 05520 на основе предложенных решений, что подтверждает возможность практической реализации.

Библиография

1. Патент Российской Федерации RU N 2041116, кл.6 B 63 B 1/38.

2. Патент Российской Федерации RU N 2038255, кл.6 B 63 B 1/38, B 60 B 3/08.

3. Труды ЦНИИ им.акад. А.Н.Крылова, 1996 г., выпуск 2 (286), С-Петербург, ISSN 0869-8422.