плавучее средство

Формула изобретения

1. Плавучее средство, в частности речное судно, содержащее корпус (12) для размещения полезного оборудования (14), причем на нижней стороне (22) корпуса (12) в носовой части (18) со стороны правого и левого бортов установлено по одному направляющему элементу (24), имеющему форму вертикального, сужающегося вперед клина, между двумя направляющими элементами (24) предусмотрен участок (28) корпуса (12), который выполнен в форме горизонтального клина (30), и пропульсивные узлы (16), установленные на корпусе (12) для создания приводной силы, отличающееся тем, что

а) в носовой части (18) со смещением назад к соответствующему направляющему элементу (24) установлен соответственно, по меньшей мере, один пропульсивный узел (16);

б) пропульсивные узлы (16) установлены с возможностью поворота;

в) направляющие элементы (24) имеют ниши, в которых установлены пропульсивные узлы (16).

2. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что пропульсивные узлы (16) установлены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси (40).

3. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что пропульсивные узлы (16) выполнены в виде приводных гребных винтов (38).

4. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что участок (28) имеет, в основном, форму носа катамарана.

5. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из направляющих элементов (24) выполнен с сужением назад в форме вертикального клина (36) со стороны кормы.

6. Плавучее средство по п.5, отличающееся тем, что, по меньшей мере, у одного из направляющих элементов (24) форма клина (36) со стороны кормы выполнена более тупой, чем форма клина (26) со стороны носа.

7. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что в кормовой части корпуса (12) установлены дополнительные пропульсивные узлы (16).

8. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что в кормовой части корпуса (12), в частности со стороны правого и левого бортов, установлены суженные назад направляющие элементы в форме вертикального клина.

9. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрены кожухи для, по меньшей мере, частичного закрывания ниш (42).

10. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что корпус (12), в частности носовые направляющие элементы (24), выполнены для ломки льда.

11. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что предусмотрено устройство для смазки воздушными пузырями.

12. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что угол установки пропульсивных узлов (16) может быть согласован со скоростью движения.

13. Плавучее средство по п.1, отличающееся тем, что в направляющих элементах (24) выполнены водоподводящие прорези (38) для пропульсивных узлов (16), причем водоподводящие прорези (38) расположены вдоль направления движения.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к плавучему средству, в частности речному судну, согласно ограничительной части п.1 формулы.

Такие плавучие средства известны, например, из DE 3712534 А1 и содержат корпус для размещения полезного оборудования, а также расположенные на корпусе пропульсивные узлы для создания приводной силы. На нижней стороне корпуса, кроме того, в носовой части предусмотрены направляющие элементы, каждый из которых имеет форму стоячего, сужающегося вперед клина. Наконец между направляющими элементами предусмотрен участок корпуса, выполненный в форме лежачего клина.

У речных судов обтекание корпуса в мелком и ограниченном с боков фарватере с возрастающей скоростью и возрастающей шириной судна становится проблематичным.

Традиционный нос судна вытесняет воду преимущественно в стороны наружу, причем под дном судна вода пропускается всегда меньше или почти не пропускается.

Судно, так сказать, присасывается к дну фарватера, и скорость бокового обтекания возрастает. Вода тогда всегда хуже стекает, и судно начинает продвигать перед собой как бы водяной вал. Этот вал может стекать только между стороной судна и берегом, что, в свою очередь, приводит ко все более высокой скорости бокового течения. Вместе со все более уменьшающимся, пропускаемым вдоль дна судна в направлении кормы количеством воды это, в том числе, значительно снижает кпд установленного сзади посередине гребного винта или винтов. К тому же за судном образуется сильная поперечная волна, которая в определенной степени удерживает судно.

В отношении возможности располагать водой для привода судна со стороны носа, в принципе, существовали бы оптимальные пропульсивные условия, которые, однако, не могут быть использованы при обычных формах носа судов. Вместо этого в кормовой части судна посредством сложных форм и комплексных пропульсивных геометрий предпринимаются попытки отвоевать у худших, в принципе условий притока, тем не менее, оптимум. Действие поперечных подруливающих устройств и горизонтальных систем винт/насос в носовой части судна, как они сегодня устанавливаются на речных судах, конечно, также значительно уменьшено из-за высоких скоростей течения и отсутствия в крайнем случае притока воды под судном.

Другие плавучие средства с направляющими элементами описаны в DE 2928634 В1 и DE 69612995 Т2.

Задачей изобретения является создание плавучего средства описанного выше рода, у которого только часть воды вытесняется носом в сторону и у которого кпд приводных агрегатов значительно повышен.

Эта задача решается посредством плавучего средства с признаками п.1 формулы.

Плавучее средство описанного выше рода усовершенствовано, согласно изобретению, за счет того, что пропульсивные узлы в носовой части смещены назад к направляющим элементам и что пропульсивные узлы установлены с возможностью поворота.

Предпочтительные выполнения плавучего средства, согласно изобретению, являются объектом зависимых пунктов формулы.

В качестве первой основной идеи изобретения можно рассматривать то, что в носовой части плавучего средства предусмотрено множество направляющих элементов, имеющих форму стоячего клина и сужающиеся вперед. За счет этих направляющих элементов значительная часть вытесненной воды вытесняется не наружу, а внутрь.

Другая основная идея состоит в том, что участок между клинообразными направляющими элементами выполнен в форме лежачего клина, также сужающегося вверх по потоку. За счет такого клинообразного участка вытесненные направляющими элементами внутрь массы воды могут быть направлены под корпус судна.

Третья основная идея состоит в том, что пропульсивные узлы установлены в носовой части со смещением назад к направляющим элементам. Этим достигается заметное повышение кпд пропульсивных узлов.

Четвертую основную идею можно наконец усматривать в том, что пропульсивные узлы установлены с возможностью поворота. Так, например, угол установки пропульсивных узлов можно согласовать со скоростями движения. Из этого следуют значительные преимущества в отношении кпд приводных узлов.

В качестве первого существенного преимущества изобретения можно рассматривать то, что в отличие от ситуации в кормовой части судна вода подается к пропульсивным узлам впереди с давлением подпора. Давление подпора уменьшается тогда посредством пропульсивных узлов или пропульсоров в носовой части, что в отношении характера волн в носовой части позволяет ожидать аналогичного эффекта, как бульбовый нос в традиционных формах судов.

Другое преимущество изобретения состоит в том, что с этой новой формой носа возникает значительное меньшее волнообразование, что значительно снижает нагрузку на береговые зоны по сравнению с традиционными речными судами.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения направляющие элементы предусмотрены со стороны правого и левого бортов. Тогда под плавучим средством можно пропускать особенно большое количество вытесненной воды.

Особенно хорошая маневренность плавучего средства достигается тогда, когда пропульсивные узлы, которые могут быть выполнены целесообразно в виде приводных гребных винтов, установлены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Таким образом, обеспечивается также угловая установка приводных гребных винтов в зависимости от скорости движения.

Участок между направляющими элементами может быть выполнен так, что он имеет, в основном, форму носа катамарана. Клинообразные направляющие элементы могут быть выполнены по типу геометрии носовой части катамарана или полукатамарана. При этом речь идет об известных формах корпуса, так что в этом отношении можно воспользоваться известными технологиями и сократить расходы.

Улучшение свойств течения может быть достигнуто тогда, когда, по меньшей мере, один из направляющих элементов сужается назад в форме стоячего клина. Особенно хорошие результаты достигаются при этом, если, по меньшей мере, у одного направляющего элемента форма клина со стороны кормы выполнена более тупой, чем форма клина со стороны носа.

Кпд пропульсивных узлов может быть повышен, если направляющие элементы имеют ниши, в которых установлены пропульсивные узлы. Особенно хорошие результаты достигаются тогда, когда пропульсивные узлы устанавливают в зонах, где сходится большее число линий течения, например непосредственно за кромкой направляющих элементов со стороны кормы.

Само собой, пропульсивные узлы могут быть установлены также в кормовой части корпуса. За счет этого можно достичь еще большей маневренности плавучего средства.

Пропускание воды под корпусом судна можно улучшить, если клинообразные направляющие элементы имеются также в кормовой части корпуса, в частности со стороны правого и левого бортов. Также эти направляющие элементы могут сужаться назад в форме стоячего клина. При необходимости такие направляющие элементы могут быть предусмотрены также в средней части корпуса или распределены по всей длине корпуса.

Пропускание водяных масс под корпусом судна можно, кроме того, улучшить за счет устройства для смазки воздушных пузырьков. В частности, речь может идти об устройствах описанного в DE 10307795 рода.

Предпочтительно в направляющих элементах выполнены отверстия, например водоподводящие прорези, для подачи воды к пропульсивным узлам. Эти водоподводящие прорези могут быть расположены целесообразно вдоль направления движения, благодаря чему, кроме того, можно предотвратить возможность проникновения в приводные узлы дрейфующих предметов или льда.

Геометрия новой формы носа прекрасно подходит также для ледового плавания, причем тогда корпус, в частности направляющие элементы со стороны носа, выполнены предпочтительно для ломки льда.

Корпуса катамаранов ломают ледяной покров посредством давления сверху. Лишь приблизительно половина разломанных льдин должна быть оттеснена в сторону, а другая половина движется под корпусом и направляется назад с малыми потерями на трение посредством смазываемого, например, воздушными пузырями днища. Особая форма кормовой части препятствует тогда повреждению задних пропульсоров льдинами. Для защиты пропульсивных узлов со стороны носа при таком ледовом плавании целесообразно предусмотрены кожухи для, по меньшей мере, частичного закрывания ниш в направляющих элементах, в которых установлены пропульсивные узлы.

При ледовом плавании с малой осадкой передние пропульсоры отключают и внешнюю туннельную прорезь с каждой внешней стороны закрывают до высоты пропульсоров, если смотреть спереди, перемещаемым по рельсам кожухом, который может представлять собой носовую заслонку. Таким образом, при плавании во льдах пустого судна или с балластом в передние пропульсивные туннели не могут проникнуть льдины.

Существенной основной идеей настоящего изобретения является, следовательно, угловое положение приводных узлов в сочетании с геометрией формы носа. Равнодействующая реактивной струи гребного винта приводит к предварительной тяге, причем можно в значительной степени избежать трения спутной струи гребного винта о борт. Угол установки передних, т.е. со стороны носа, приводных узлов может быть всегда оптимально согласован со скоростью судна. Особенно хорошие результаты могут быть достигнуты, если приводные узлы установлены с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и, тем самым, могут быть установлены под любыми углами в зависимости от скорости движения.

Далее благодаря плавучему средству, согласно изобретению, создана форма носа, при которой совершенно целенаправленно часть натекающей воды отклоняется не наружу в сторону, а под судно и к приводам. Лишь часть натекающей воды вытесняется в сторону наружу.

Другие свойства и преимущества плавучего средства, согласно изобретению, описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых изображают:

- фиг.1: перспективный вид формы носа плавучего средства согласно изобретению;

- фиг.2: вертикальный разрез в направлении продольной оси плавучего средства;

- фиг.3: горизонтальный разрез плавучего средства из фиг.1;

- фиг.4: горизонтальный разрез плавучего средства из фиг.1.

Пример выполнения плавучего средства 10, согласно изобретению, в виде речного судна, изображен на фиг.1-4. Одинаковые компоненты обозначены теми же ссылочными позициями.

Показана носовая часть 18 речного судна, согласно изобретению. На палубной поверхности 50 корпуса 12 может быть размещено любое полезное оборудование 14. На обращенной к воде 20 нижней стороне 22 корпуса 12 со стороны левого и правого бортов, согласно изобретению, предусмотрены клинообразные направляющие элементы 24. Направляющие элементы 24 сужаются, согласно изобретению, вперед в форме клиньев 26 со стороны носа, которые в изображенном здесь примере расположены заподлицо с концом 48 корпуса со стороны носа и проходят, в основном, поперек поверхности 34 воды. Форму направляющих элементов 24 можно поэтому рассматривать как стоячий клин.

Как видно из горизонтального разреза на фиг.3, внутренние боковые поверхности клинообразных направляющих элементов 24 ограничивают в сечении, в основном, прямоугольный участок 28. Согласно изобретению, этот участок, как особенно хорошо видно в перспективе на фиг.1 и в вертикальном разрезе на фиг.2, выполнен в виде лежачего клина 30, который сужается в направлении конца 48 корпуса 12 со стороны носа, т.е. вперед.

Далее на фиг.3 видны отверстия 38, через которые к пропульсивным узлам 16, как точнее показано на фиг.4, подается вода. Эти отверстия лежат вдоль направления движения, благодаря чему можно избежать попадания в приводные узлы 16, 32 дрейфующих предметов или льда.

За счет взаимодействия расположенных с боков клинообразных направляющих элементов 24 с выполненным в виде лежачего клина участком 28 значительная часть попадающей на корпус со стороны носа воды пропускается между направляющими элементами 24 и затем под корпусом 12. Расположенные, в основном, параллельно внутренние боковые поверхности клинообразных направляющих элементов 24 вызывают при этом особенно спокойный характер течения, поскольку вихреобразования можно в значительной степени избежать.

Для размещения приводных гребных винтов 32 в качестве пропульсивных узлов 16 в обоих направляющих элементах 24 предусмотрены ниши 42. Приводные гребные винты 32 установлены вниз с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, т.е. под азимутальным углом. Предпочтительно приводные гребные винты 32 установлены с возможностью поворота, по меньшей мере, на 180°, причем, в принципе, могут быть реализованы также большие углы поворота. Таким образом, в частности, если также со стороны кормы предусмотрены соответствующие приводные агрегаты, можно достичь прекрасной маневренности речного судна 10, согласно изобретению.

Направляющие элементы 24 сужаются назад в форме клиньев 36 со стороны кормы, которые по сравнению с клиньями 26 со стороны носа выполнены более тупыми и проходят, в основном, также поперек поверхности 34 воды, т.е. также представляют собой стоячие клинья.

Особенно предпочтительный характер течения, который может быть достигнут благодаря форме носа, согласно изобретению, схематично изображен на фиг.4 с помощью множества стрелок 46. Во взаимодействии с выполненным в виде лежачего клина 30 участком 28 и боковыми поверхностями клинообразных направляющих элементов 24 за счет выполнения носовых 26 и кормовых 36 клиньев направляющих элементов 24 получают характер течения, у которого за кормовыми клиньями 36 сходится особенно много линий течения. Приводные гребные винты 32 установлены, следовательно, именно там, где сходится особенно много линий течения. Помимо особенно спокойного характера течения и небольшого волнообразования за счет этого достигается заметное повышение кпд пропульсивных узлов 32.

Согласно изобретению, исходя из формы носа судна в сочетании с передней геометрией полукатамарана, реализована форма носа в сочетании с азимутирующими, вертикально стоящими гребными винтами. Даже на сильном мелководье у новой геометрии носа лишь часть воды вытесняется носом перед судном в сторону, а остаток направляется носом под судно или подается к передним приводным гребным винтам.

Нос состоит поэтому, в основном, из трех клиньев - по одному стоячему клину снаружи аналогично геометрии носовой части катамарана (или полукатамарана) и лежачего между ними посередине клина аналогично форме носа судна.

Внешние части носа, т.е. клинья катамарана, вытесняют часть воды перед судном наружу, тогда как лежачий клин судна направляет воду между частями корпуса катамарана под судно и к установленным снаружи в частях корпуса катамарана пропульсорам, которые выполнены в данном случае в виде вертикально установленных азимутирующих гребных винтов.

Пропульсоры установлены соответственно в подобии туннеля в боковых носовых корпусах с возможностью поворота, по меньшей мере, на 180°, т.е. с возможностью создания тяги в сторону и вперед, например для торможения судна.