КОРМОВАЯ ОКОНЕЧНОСТЬ СУДНА Российский патент 1997 года по МПК B63B1/08 

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования кормовых оконечностей корпусов судов различного назначения.

Известна кормовая оконечность судна, содержащая заканчивающуюся ахтерштевнем обшивку корпуса, гребной движитель, преимущественно гребной винт, в направляющей насадке и руль, причем нижняя часть кормовой оконечности, простирающаяся вдоль оси гребного движителя, выполнена в виде центрального кормового бульба с конусообразной концевой частью, размещенной коаксиально зазору в направляющей насадке (см. а.с. СССР N 1634660, кл. В 63 В 1/08, опубл. 1991).

Однако судно с известной кормовой оконечностью обладает малой вместимостью при сохранении его главных размерений и параметров ходкости.

Технический результат от внедрения описываемого изобретения состоит в увеличении вместимости судна при сохранении его главных размерений и параметров ходкости.

Это достигается тем, что кормовая оконечность судна содержит заканчивающуюся ахтерштевнем обшивку корпуса, гребной движитель, преимущественно гребной винт, в направляющей насадке и руль. Нижняя часть кормовой оконечности, простирающаяся вдоль оси гребного движителя, выполнена в виде центрального кормового бульба с конусообразной концевой частью, размещенной коаксиально зазору в направляющей насадке, выходное сечение конфузорного участка направляющей насадки отстоит от кормового перпендикуляра на расстоянии не менее 0,6 диаметра гребного движителя, а поверхность ступицы гребного движителя плавно сопряжена с поверхностью концевой части кормового бульба, образуя с ней вместе гидродинамически обтекаемое тело.

Кроме того, диаметр ступицы гребного винта равен не менее 0,45 диаметра этого винта.

Полуширина ватерлинии на уровне оси вращения движителя в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки равна не менее половины радиуса этого входного сечения.

На уровне оси вращения движителя в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки угол наклона ватерлинии к диаметральной плоскости имеет локальный максимум.

Непосредственно за гребным винтом установлен спрямляющий аппарат с лопастями для раскрутки потока воды за гребным движителем.

В диффузорной части водовода направляющей насадки установлен направляющий аппарат.

Число лопастей спрямляющего аппарата не равно числу лопастей гребного движителя.

По меньшей мере одна из лопастей спрямляющего аппарата установлена в вертикальной плоскости.

Спрямляющий аппарат ориентирован соосно гребному движителю.

Верхняя и/или нижняя лопасти спрямляющего аппарата примыкают своими кормовыми кромками непосредственно соответственно к верхней и/или нижней частям пера руля, при этом перо руля расположено в диаметральной плоскости.

Кроме того, кормовые участки лопастей спрямляющего аппарата, примыкающие к соответствующим носовым кромкам пера руля, выполнены в виде его обтекателей и образуют гидродинамически обтекаемое тело.

На кормовом конце ступицы гребного движителя установлен обтекатель, образующий с последней гидродинамически обтекаемое тело.

Спрямляющий аппарат выполнен с обтекателем, образующим продолжение ступицы и обтекателя гребного движителя, и гидрообтекаемое тело вместе с ними.

Число лопастей гребного движителя не менее семи.

Гребной движитель выполнен в виде винта регулируемого шага.

Концевая часть кормового бульба в пределах длины конфузорного участка водовода направляющей насадки спрофилирована по форме прямого кругового усеченного конуса, а ее поверхность плавно сопряжена с остальной частью кормового бульба в плоскости входного сечения водозаборного отверстия насадки, причем последняя выполнена кольцевой.

Радиус основания конуса, расположенного в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки, равен не менее половины радиуса этого входного сечения.

Угол конусности концевой оконечности бульба в пределах длины конфузорной части водовода направляющей насадки равен не менее угла конусности бульба в шпангоутных сечениях, расположенных в нос от входного сечения водовода направляющей насадки.

На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез кормовой оконечности судна в районе насадки по диаметральной плоскости корпуса судна;
на фиг. 2 горизонтальный разрез кормовой оконечности корпуса судна в плоскости ватерлинии на уровне оси гребного движителя.

Примером конкретного выполнения заявляемого изобретения является кормовая оконечность судна, нижняя часть которой, простирающаяся вдоль оси 1 гребного движителя 2, например гребного винта, выполнена в виде корпуса, содержащего обшивку 3 и ахтерштевень 4, центрального кормового бульба 5 с конусообразной концевой частью 6, заканчивающейся срезом 7 яблока 8 ахтерштевня, расположенным в шпангоутной плоскости 9, отстоящей от кормового перпендикуляра 10 на расстоянии не более 0,6 диаметра гребного винта 2. Концевая часть 6 бульба 5 размещена коаксиально зазору 11 в направляющей насадке 12, например, кольцевой, пропульсивной. Насадка 12 установлена таким образом, что срез 7 яблока 8 ахтерштевня 4 расположен в районе выходного сечения 13 конфузорного 14 участка (область А) водовода насадки 12 протяженностью l₁. Внутренняя поверхность 15 конфузорного 14 участка водовода насадки спрофилирована таким образом, что величина зазора 11 между его внутренней поверхностью 15 и внешней поверхностью 16 обшивки 3 бульба 5 в пределах протяженности l₁ конфузорного 14 участка обеспечивает сужение водяного потока при работе гребного винта 2, величина которого оценивается значением не менее 1,5. Поверхность 17 ступицы 18 гребного винта плавно сопряжена с поверхностью обшивки 3 концевой (конической) части 6 бульба 5 и образует с ней гидродинамически обтекаемое тело. За гребным винтом 2 соосно в диффузорной 19 части (область Б) насадки 12 размещен спрямляющий аппарат 20, лопасти 21 которого неподвижно закреплены на обтекателе 22, являющемся продолжением ступицы 18 и обтекателя 23 гребного винта 2, образующего с его ступицей гидродинамически обтекаемое тело. Лопасти 21 установлены таким образом, что обеспечивают раскрутку воды, отбрасываемого гребным винтом 2 при его работе. Две противоположно расположенные лопасти 24 спрямляющего аппарата 20 установлены в вертикальной плоскости (см. фиг. 2) и примыкают своими кормовыми кромками 25 к носовым кромкам 26 пера 27 руля 28, установленного в диаметральной плоскости судна. Кормовые участки лопастей 24 спрямляющего аппарата выполнены в виде обтекателей 29 (см. фиг. 2) пера 27 руля 28 и образуют с ним гидродинамически обтекаемое тело. Обтекатель 22 образует вместе с продолжением ступицы 18 винта 2 и его продолжением гидродинамически обтекаемое тело. Диаметр ступицы 18 гребного винта 2 в плоскости среза 7 яблока 8 ахтерштевня 4 составляет величину не менее 0,45 диаметра гребного винта 2. Полуширина r₁ ватерлинии 30 (см. фиг. 2) на уровне оси 1 гребного винта в плоскости входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12 составляет величину не менее половины радиуса r₂ входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12. Концевая часть 6 бульба 5 в пределах длины конфузорного участка водовода насадки 12 спрофилирована по форме прямого кругового усеченного конуса, а ее поверхность плавно сопряжена с остальной частью бульба 5 в плоскости входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12.

Угол α₁ наклона ватерлинии 30 (см, фиг. 2) к диаметральной плоскости на уровне оси 1 гребного винта в плоскости входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12 имеет локальный максимум и является наибольшим из всех углов подхода ватерлинии к диаметральной плоскости в плоскости входного сечения 31, лежащих выше или ниже уровня оси 1 гребного винта. Угол конусности концевой оконечности 6 бульба 5 в пределах протяженности l₁ конфузорной 14 части водовода насадки 12, например угол α₂, составляет величину не менее угла конусности бульба 5 в шпангоутных сечениях, расположенных носовее входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12, например угла α₃ в сечении 32 (см. фиг. 2). В качестве гребного движителя используют винт регулируемого шага 2, например, многолопастной, количество лопастей которого не менее 7. Общее число лопастей 21 и 24 спрямляющего аппарата 20 не равно числу лопастей гребного винта 2.

Предлагаемое техническое решение позволяет следующим образом реализовать преимущества заявляемой кормовой оконечности судна при его работе.

Выполнение нижней части кормовой оконечности в виде кормового бульба 5 с конусообразной концевой частью 6, простирающейся вдоль оси 1 гребного винта 2, и заканчивающейся срезом 7 яблока 8 ахтерштевня 4, отстоящим от кормового перпендикуляра 10 на расстоянии не более 0,6 диаметра гребного винта 2 позволяет увеличить длину подводной части корпуса. Благодаря наличию размещенной коаксиально зазору 11 пропульсивной насадки 12, обеспечивающей сужение водяного потока в диске гребного винта 2 в районе выходного сечения 13 конфузорного 14 участка не менее чем в 1,5 раза, при условии плавного сопряжения поверхностей 17 и 16 ступицы 18 гребного винта и концевой части 6 бульба 5, соответственно, а также поверхности 16 концевой части 6 бульба 5 с остальной его частью в районе плоскости входного сечения 31 водозаборного отверстия насадки 12, удается осуществить безотрывное обтекание кормовой оконечности (бульба 5) судна. При этом увеличение диаметра ступицы 18 до величины не менее 0,45 диаметра гребного винта 2 на срезе 7 яблока 8 ахтерштевня 4 позволяет использовать многолопастной винт регулируемого шага с минимальной протяженностью лопастной системы при одновременном увеличении полноты обводов бульба 5, в т.ч. в районе его конусообразной оконечности 6. Кроме того, расположение непосредственно за гребным винтом 2 последовательно спрямляющего аппарата 20 и пера 27 руля позволяет уменьшить общую протяженность винто-рулевого комплекса (а, следовательно, увеличить длину бульба 5), а также уменьшить сопротивление (сопротивление формы пера 27 руля) воды движению с одновременной утилизацией энергии закрученной струи за гребным винтом 2 и получением дополнительного упора на спрямляющем аппарате 20, что в конечном итоге позволяет сохранить без ухудшения параметры ходкости судна, например скоростные характеристики.

Использование: в конструировании кормовых оконечностей корпусов судов различного назначения. Сущность: кормовая оконечность судна содержит заканчивающуюся ахтерштевнем обшивку корпуса, гребной движитель, преимущественно гребной винт, в направляющей насадке и руль. Нижняя часть кормовой оконечности, простирающаяся вдоль оси гребного движителя, выполнена в виде центрального кормового бульба с конусообразной концевой частью, размещенной коаксиально зазору в направляющей насадке, выходное сечение конфузорного участка направляющей насадки отстоит от кормового перпендикуляра на расстоянии не менее 0,6 диаметра гребного движителя, а поверхность ступицы гребного движителя плавно сопряжена с поверхностью концевой части кормового бульба, образуя с ней вместе гидродинамически обтекаемое тело. 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 1. Кормовая оконечность судна, содержащая заканчивающуюся ахтерштевнем обшивку корпуса, гребной движитель, преимущественно гребной винт, в направляющей насадке и руль, причем нижняя часть кормовой оконечности, простирающаяся вдоль оси гребного движителя, выполнена в виде центрального кормового бульба с конусообразной концевой частью, размещенной коаксиально с зазором в направляющей насадке, отличающаяся тем, что выходное сечение конфузорного участка направляющей насадки отстоит от кормового перпендикуляра на расстоянии не менее 0,6 диаметра гребного движителя, а поверхность ступицы гребного движителя плавно сопряжена с поверхностью концевой части кормового бульба, образуя с ней вместе гидродинамически обтекаемое тело.2 2. Оконечность по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр ступицы гребного винта равен не менее 0,45 диаметра этого винта.2 3. Оконечность по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что полуширина ватерлинии на уровне оси вращения движителя в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки равна не менее половины радиуса этого входного сечения.2 4. Оконечность по пп. 1 3, отличающаяся тем, что на уровне оси вращения движителя в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки угол наклона ватерлинии к диаметральной плоскости имеет локальный максимум.2 5. Оконечность по пп. 1 4, отличающаяся тем, что непосредственно за гребным винтом установлен спрямляющий аппарат с лопастями для раскрутки потока воды за гребным движителем. 2 6. Оконечность по пп. 1 5, отличающаяся тем, что в диффузорной части водовода направляющей насадки установлен направляющий аппарат.2 7. Оконечность по пп. 5 и 6, отличающаяся тем, что число лопастей спрямляющего аппарата не равно числу лопастей гребного движителя.2 8. Оконечность по пп. 5 7, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна из лопастей спрямляющего аппарата установлена в вертикальной плоскости.2 9. Оконечность по пп. 5 8, отличающаяся тем, что спрямляющий аппарат ориентирован соосно с гребным движителем.2 10. Оконечность по п. 9, отличающаяся тем, что верхняя и/или нижняя лопасти спрямляющего аппарата примыкают своими кормовыми кромками непосредственно соответственно к верхней и/или нижней частям пера руля, при этом перо руля расположено в диаметральной плоскости.2 11. Оконечность по п. 10, отличающаяся тем, что кормовые участки лопастей спрямляющего аппарата, примыкающие к соответствующим носовым кромкам пера руля, выполнены в виде его обтекателей, образуя гидродинамически обтекаемое тело.2 12. Оконечность по пп. 1 11, отличающаяся тем, что на кормовом конце ступицы гребного движителя установлен обтекатель, образующий с последней гидродинамически обтекаемое тело.2 13. Оконечность по пп. 5 12, отличающаяся тем, что спрямляющий аппарат выполнен с обтекателем, образующим продолжение ступицы и обтекателя гребного движителя и гидрообтекаемое тело вместе с ними.2 14. Оконечность по пп. 1 13, отличающаяся тем, что число лопастей гребного движителя равно не менее семи.2 15. Оконечность по пп. 1 14, отличающаяся тем, что гребной движитель выполнен в виде винта регулируемого шага.2 16. Оконечность по пп. 1 15, отличающаяся тем, что концевая часть кормового бульба в пределах длины конфузорного участка водовода направляющей насадки спрофилирована по форме прямого кругового усеченного конуса, а ее поверхность плавно сопряжена с остальной частью кормового бульба в плоскости входного сечения водозаборного отверстия насадки, причем последняя выполнена кольцевой.2 17. Оконечность по п. 16, отличающаяся тем, что радиус основания конуса, расположенного в плоскости входного сечения водозаборного отверстия направляющей насадки, равен не менее половины радиуса этого входного сечения.2 18. Оконечность по пп. 17 и 18, отличающаяся тем, что угол конусности концевой оконечности бульба в пределах длины конфузорной части водовода направляющей насадки равен не менее угла конусности бульба в шпангоутных сечениях, расположенных в нос от входного сечения водовода направляющей насадки.