МНОГОКОРПУСНОЕ СУДНО Российский патент 1997 года по МПК B63B1/10 

Изобретение относится к судостроению и касается специальной реализации подводной части многокорпусного судна, предназначенного для плавания с большой скоростью, которое может быть использовано для различных целей, а именно для реализации судов коммерческого назначения, военных кораблей или спортивных судов.

Известно многокорпусное судно, содержащее центральный поплавок, связанный по крайней мере с двумя боковыми поплавками (см.SV, а.с. СССР N 268198, Кл. В 63 В 1/10, 1973).

Однако известное судно обладает недостаточной поперечной остойчивостью.

Технический результат от внедрения этого изобретения заключается в повышении поперечной остойчивости многокорпусного судна.

Этот технический результат достигается тем, что многокорпусное судно содержит центральный поплавок, связанный по крайней мере с двумя боковыми поплавками, площади ватерлиний боковых поплавков и расстояния между их диаметральными плоскостями и диаметральной плоскостью всего судна в зоне, простирающейся по высоте на величину, равную, по крайней мере, 6% от расстояния между диаметральной плоскостью каждого из боковых поплавков и диаметральной плоскостью всего судна, выбраны из следующего соотношения:

где: n число боковых поплавков;
S_i площадь ватерлинии бокового поплавка в кв.метрах;
d_i расстояние между диаметральной плоскостью i того бокового поплавка и диаметральной плоскостью всего судна, в метрах;
Δ водоизмещение судна, в метрических тоннах;
ВС расстояние между центром тяжести и центром величины, в метрах;
при этом центральный поплавок имеет отношение его ширины к осадке, измеренной по действующей его ватерлинии, по крайней мере, равное 1,0, а отношение его длины к ширине составляет по меньшей мере 8,0.

Кроме того, максимальное водоизмещение по крайней мере двух боковых поплавков равно 20% от полного водоизмещения судна.

Кроме того, максимальная длина одного бокового поплавка равна 40% от длины центрального поплавка, измеренной в плоскости его ватерлинии.

Кроме того, боковые поплавки выполнены с постоянными сечениями их ватерлиний по своей высоте.

Кроме того, ватерлиния каждого бокового поплавка выполнена овоидной или крыловидной формы в плане.

Кроме того, каждый боковой поплавок в вертикальной боковой проекции выполнен прямоугольной формы.

Кроме того, каждый боковой поплавок выполнен с участком прямоугольной формы в вертикальной боковой проекции и форштевнем, продолжающим этот участок и имеющим наклонный участок, ориентированный в сторону носовой оконечности судна.

Кроме того, каждый поплавок с его наклонным участком форштевня спрофилирован по форме трапеции в вертикальной боковой проекции.

Кроме того, каждый поплавок выполнен с цилиндрическим или эллипсоидным корпусом, размещенным в его нижней части.

Кроме того, корпус выступает за форштевень соответствующего ему бокового поплавка, образуя капсулу.

Кроме того, боковые поплавки связаны с центральным шарнирно и выполнены с силовыми цилиндрами для их поворота вокруг осей шарниров.

Кроме того, каждый поплавок выполнен с телескопически выдвижным участком и с силовым цилиндром для его выдвижения.

Кроме того, поплавки выполнены со стабилизирующими несущими поверхностями.

Кроме того, боковые поплавки выполнены с балластом.

Кроме того, устройство выполнено с элеронами стабилизаторов бортовой качки, расположенными на внутренних бортах боковых поплавков.

На фиг. 1 показан боковой вид многокорпусного судна согласно изобретению; на фиг. 2 изображен вид этого судна со стороны носовой оконечности; на фиг. 3 показан боковой вид прямоугольного бокового поплавка многокорпусного судна; на фиг. 4 -то же, при наклонном участке форштевня бокового поплавка описываемого судна; на фиг. 5 сечение А-А фиг. 3; на фиг. 6 показан вид сверху на многокорпусное судно с увеличенным числом боковых поплавков; на фиг. 7 изображен боковой вид бокового поплавка судна с двумя смежными объемами без плавного перехода; на фиг. 8 показан боковой вид бокового поплавка из двух несмежных объемов; на фиг. 9 изображен боковой вид, аналогичный фиг. 1, но с цилиндрическим корпусом, размещенным в нижней части каждого бокового поплавка; на фиг. 10 вид по стрелке Б фиг. 9; на фиг. 11 представлена схема многокорпусного судна, имеющего шарнирную связь боковых поплавков с центральным поплавком; на фиг. 12 показана схема многокорпусного судна, имеющего телескопически выдвижные участки боковых поплавков.

Многокорпусное судно имеет платформу 1, поддерживаемую центральным поплавком 2, связанным с боковыми поплавками 3, 4. Центральный поплавок 2 поддерживает платформу 1, которая предназначена для обеспечения связи с боковыми поплавками 3, 4.

Согласно фиг. 2 платформа 1 поддерживает прочную конструкцию 1а, формирующую кронштейны или свесы 1b связи кормы с боковыми поплавками.

Центральный поплавок 2 или корпус, по меньшей мере, на уровне своей ватерлинии и для любых условий плавания, имеет большое отношение длина/ширина; это отношение равно, по меньшей мере, 8. В качестве примера для судна с длиной, превышающей 100 метров, ширина по ватерлинии на уровне главного бимса центрального поплавка будет порядка 8 метров.

В рамках изобретения и с учетом того, чтобы судно не было на ограничителе, необходимо, чтобы с каждой стороны центрального поплавка, по меньшей мере один боковой поплавок был бы частично погружен при статическом положении судна на плаву.

Боковые поплавки образуют стабилизаторы и выполнены так, чтобы иметь в комплексе малое водоизмещение, которое должно быть, по меньшей мере, равным 20% полного водоизмещения судна. Кроме того, поверхность погружения боковых поплавков должна быть малой и соответствовать максимально 15% поверхности полного погружения судна. Дополнительно, в статическом положении полезная начальная длина боковых поплавков 3, 4, преимущественно, по меньшей мере, равна 40% длины погружения центрального поплавка 2 в плоскости его ватерлинии. Для центрального поплавка 1 отношение между его шириной и осадкой должно быть больше 1 при любом уровне ватерлинии и любых условиях навигации, т.е. при любой навигационной ватерлинии.

Согласно изобретению, важно, чтобы для любого горизонтального сечения в зоне, которая располагается на высоте, по меньшей мере, равной 6% расстояния от оси X боковых поплавков 3 или 4 до оси X центрального поплавка 2 над и под любой навигационной ватерлинией судна, формы горизонтальных сечений ватерлиний боковых поплавков были бы таковы, что сумма для комплекса этих поплавков, произведений для каждого поплавка поверхности, выраженной в квадратных метрах его горизонтального сечения на квадрат расстояния, выраженного в метрах, от его оси X до оси судна X не превышает произведения 80% веса, выраженного в метрических тоннах этого судна, на сумму цифры 4 и расстояния, выраженного в метрах, между центром водоизмещения В и центром тяжести G этого судна.

С другой стороны, параметры судна должны удовлетворять неравенству:
,
где
n число боковых поплавков,
S_i площадь ватерлинии бокового поплавка в кв.метрах;
d_i расстояние между диаметральной плоскостью i того бокового поплавка и диаметральной плоскостью всего судна, в метрах,
Δ водоизмещение судна, в метрических тоннах;
4 модуль устойчивости;
ВG расстояние между центром величины В и центром тяжести G судна;
С учетом предшествующего, оказывается, что форма горизонтальных прямых сечений боковых поплавков может меняться для согласования с навигационными условиями или конструктивными особенностями.

На фиг. 3 показано, что боковые поплавки, например, поплавок 3, может иметь на основном боковом виде общую прямоугольную форму и что его горизонтальное сечение, т.е. сечение по линии А-А, имеет форму прямоугольника P со скругленными или уточненными малыми сторонами с тем, чтобы обеспечить соответствующее аэродинамическое качество.

На фиг. 1 показано, что на главном виде боковые поплавки могут иметь сложные формы, например, прямоугольный участок R₁ простирается с обеих сторон ватерлинии F, затем, в передней части форштевень 20 продолжается наклонным участком 21.

На фиг. 4 показано, что боковые поплавки могут иметь погруженный участок Т трапециедальной формы в вертикальной боковой проекции, продолженный наклонным носовым участком 22.

На фиг. 7 показано, что боковые поплавки могут ограничивать два смежных объема без плавного перехода.

На фиг. 6 и 8 показано, что боковые поплавки могут быть сформированы двумя несмежными объемами.

Могут быть рассмотрены и другие формы главного вида, лишь бы они не меняли условий, изложенных в предшествующем тексте, т.е. так, чтобы эти формы не создавали повышенного момента выравнивания при малых углах крена, но чтобы этот момент был возрастающим по мере роста угла крена, т.е. другими словами, каждый боковой поплавок или группа боковых поплавков были на уровне возрастающей плавучести:
1-ый уровень: при малом угле крена лишь первый уровень плавучести действует на каждый боковой поплавок 3 или 4;
2-ой уровень: при большом угле крена один из поплавков 3 или 4 может быть погружен, а другой поплавок для компенсации достигает повышенной зоны плавучести.

На фиг. 1 и фиг. 2 судно показано, как имеющее лишь два боковых поплавка 3, 4. Это условие не является обязательным.

На фиг. 6 показан в качестве примера центральный поплавок 2, связанный в задней части с двумя боковыми поплавками 3, 4, а в передней части с двумя боковыми поплавками 3а, 4а, расстояние между которыми, хотя и не обязательно, отличается от расстояния между боковыми поплавками 3, 4.

В качестве примера судно, показанное на фиг. 1 и фиг. 2, имеет центральный корпус 2, длина которого превышает 100 м при длине по ватерлинии в 95 м (приблизительно).

Как указывалось ранее, в этом случае ширина по ватерлинии на уровне главного бимса центрального корпуса будет порядка 8 метров причем ось X боковых корпусов 3 или 4 находится на расстоянии 15 м от оси X центрального корпуса, а прямое сечение прямоугольной части R₁ будет прямоугольным, шириной один метр и длиной порядка 10 30 метров.

Высота боковых поплавков 3, 4 будет в этом случае порядка 5 метров на участке, имеющем однородное прямое постоянное сечение ватерлиний.

Как это видно на фиг. 2, боковые поплавки могут быть снабжены стабилизаторами боковой качки с элеронами 24, 25, расположенными, предпочтительно, с внутренней стороны поплавков.

В частности, поскольку реализация изобретения сообщает судну возвращающие моменты в зависимости от угла крена, существенно большие, чем для других многокорпусных судов, это позволяет обеспечить малую поверхность элеронов 24, 25, а следовательно, и малое сопротивление продвижению вперед. Поскольку элероны 24, 25 могут располагаться на внутренней поверхности боковых поплавков 3, 4 нет необходимости делать их убирающимися, когда судно подходит к причалу, или в других обстоятельствах, что снижает их стоимость.

Кроме того, на фиг. 1 и 2 показано, что под центральной частью предпочтительно носовой оконечности может быть предусмотрен по меньшей мере один стабилизатор тангажа 27. Стабилизатор тангажа 27 может быть активного типа, т.е. с подвижным управляемым элероном с обратной связью по движению тангажа, или пассивного типа, т.е. с неподвижным элероном. Указанный выше стабилизатор может быть объединен с несущими плоскостями как это будет пояснено далее.

Другая реализация изобретения показана на фиг. 9 и 10, на которых центральный поплавок 2 выполнен в форме тонкого корпуса с большим соотношением длина/ширина (L/B), вершина которого соединена, с одной стороны, под платформой 1 или другими средствами связи, а с другой стороны, с боковыми поплавками 3, 4.

Соединение между центральным поплавком 2 и боковыми поплавками выполняется, предпочтительно, путем ограничения сводами 6, 7, а каждый поплавок, кроме того, связан с платформой арочным элементом 8 или 9.

Из предшествующего вытекает, что боковые поплавки имеют непрерывно возрастающую плавучесть вплоть до платформы 1.

Каждый боковой поплавок образован тонкой стенкой 10, на нижнем конце которой предусмотрен корпус 11 цилиндрической формы, кругового или эллиптического сечения, как это показано на рис. 10.

Если боковые поплавки снабжены в нижней части корпусом 11, желательно, чтобы ось 11а их (см. фиг. 9) была расположена на одной линии с килем 12 центрального поплавка.

Средства, представленные выше, и отклонения боковых поплавков выбираются так, чтобы придать судну поперечную остойчивость, необходимую, но оптимальную в условиях нормальной навигации, т.е. так, чтобы вершина волн не достигала верхней части сводов 6, 7 и элементов арки 8, когда они предусмотрены.

Указанные выше условия обеспечиваются тем, что центральный поплавок 2 может иметь очень тонкие обводы, обеспечивающие высокие скорости перемещения, а боковые поплавки большой высоты, например 5 10 м для судна длиной 100 м, и они всегда погружены достаточно для того, чтобы сделать судно слабо чувствительным к эффектам качки. Кроме того, малая ширина боковых поплавков, которая составляет, преимущественно, порядка 1 метра для длины судна приблизительно 100 м, обеспечивает то, что боковые поплавки создают лишь малые волны, что облегчает продвижение судна вперед.

На фиг. 10 показано, что боковые поплавки 3, 4 имеют малую, практически постоянную ширину на большей части своей высоты. Поэтому гидростатический возврат, который они создают в момент поперечного накренения судна, не слишком велик, а поэтому судно ведет себя комфортно по отношению к боковой качке.

Желательно, как это показано на фиг.9, чтобы форштевень 13 стенки 10 был бы расположен с отступом от передней части корпуса 11 для формирования капсулы 14.

Если ширина боковых поплавков составляет порядка 1 метра, корпусы 11 имеют порядок 2 3 метра так, что эти тела полностью погружены, образуя амортизационные элементы по отношению к движениям боковой качки, тангажа и резкой вертикальной качки, которым подвергается судно. Большая длина центрального поплавка 2 и боковых поплавков 3, 4 создает, кроме того, антидрейфные поверхности, которые являются весьма эффективными и обеспечивают, в случае необходимости, парусное продвижение судна.

На фиг. 10 поплавки 3, 4 показаны постоянной ширины. На практике ширина может меняться.

Стенка каждого бокового поплавка показана в виде одной детали. Если это необходимо, стенка может быть частично ажурной или образована последовательными стойками.

Движение судна обеспечивается, как правило, механическим образом (винт или струи воды, например), хотя может быть легко реализовано и парусное продвижение, поскольку возможно воздействие на остойчивость в поперечном направлении, выбирая соответствующим образом расстояние между центральным поплавком 1 и каждым из боковых, которые могут быть снабжены дополнительно балластом для обеспечения наличия регулируемого бокового балласта, компенсирующего крен на борт.

Преимущественная конструкция изобретения, применимая к описанным вариантам реализации, состоит, как это показано на фиг. 11, в шарнирном закреплении боковых поплавков 3, 4 вокруг продольных осей 28, 29 и в управлении положением поплавков с помощью силовых цилиндров 30, 31. По варианту фиг.12 боковые поплавки имеют телескопические выдвижные участки 3₁, 4₁, управляемые силовыми цилиндрами 32, 33.

Кроме того, что было указано выше, в соответствии с преимущественной конструкцией по изобретению, кроме стабилизатора 27, регулируемые или нерегулируемые несущие плоскости 34, могут быть установлены как на боковых поплавках, так и на центральном поплавке или корпусе для создания динамической подъемной силы, обеспечивающей частичную разгрузку судна, а также для взаимодействия со стабилизаторами качки и тангажа путем управления осадкой судна. Кроме того, между центральным поплавком и стенками боковых поплавков для создания туннелей впуска воздуха с целью образования несущих подушек и амортизаторов могут быть предусмотрены гибкие юбки (на чертежах не показаны).

Согласно вышеизложенному, в соответствии с преимущественной конструкцией по изобретению, платформа 1 образует несущий грузовой корпус. Возможно для некоторых применений, что платформа будет заменена другими средствами связи, например, кронштейнами 17, 18 (фиг. 12). Кронштейны 17, 18 могут быть образованы независимо с помощью последовательно расположенных поперечных балок или непрерывным полотном.

Использование: изобретение относится к судостроению и касается специальной реализации подводной части многокорпусного судна, предназначенного для плавания с большой скоростью, которое может быть использовано для различных целей, а именно для реализации судов коммерческого назначения, военных кораблей или спортивных судов, Сущность изобретения состоит в том, что многокорпусное судно содержит центральный поплавок и связанные с ним по крайней мере 2 боковых поплавка, площади ватерлиний боковых поплавков и расстояния между их диаметральными плоскостями и диаметральной плоскостью всего судна в зоне, простирающейся по высоте на величину, равную, по крайней мере, 6% от расстояния между диаметральной плоскостью каждого из боковых поплавков и диаметральной плоскостью всего судна, выбраны из следующего соотношения: , где n - число боковых поплавков, S_i - площадь ватерлинии бокового поплавка в кв.метрах, d_i - расстояние между диаметральной плоскостью i - того бокового поплавка и диаметральной плоскостью всего судна, в метрах, Δ - водоизмещение судна, в метрических тоннах, ВС - расстояние между центром тяжести и центром величины, в метрах, при этом центральный поплавок имеет отношение его ширины к осадке, измеренной по действующей его ватерлинии, по крайней мере, равное 1,0, а отношение его длины к ширине составляет, по меньшей мере, 8,0. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Многокорпусное судно, содержащее центральный поплавок, связанный по крайней мере с двумя боковыми поплавками, отличающееся тем, что площади ватерлиний боковых поплавков и расстояния между их диаметральными плоскостями и диаметральной плоскостью всего судна в зоне, простирающейся по высоте на величину, равную по крайней мере 6% от расстояния между диаметральной плоскостью каждого из боковых поплавков и диаметральной плоскостью всего судна, выбраны из следующего соотношения:

где n число боковых поплавков;
S_i площадь ватерлинии бокового поплавка, м²;
d_i расстояние между диаметральной плоскостью i-го бокового поплавка и диаметральной плоскостью всего судна, м;
Δ - водоизмещение судна, т;
BG расстояние между центром тяжести и центром величины, м,
при этом центральный поплавок имеет отношение его ширины к осадке, измеренной до действующей его ватерлинии, по крайней мере равное 1,0, а отношение его длины к ширине составляет по меньшей мере 8,0. 2. Судно по п. 1, отличающееся тем, что максимальное водоизмещение по крайней мере двух боковых поплавков равно 20% от полного водоизмещения судна. 3. Судно по пп.1 и 2, отличающееся тем, что максимальная длина одного бокового поплавка равна 40% от длины центрального поплавка, измеренной в плоскости его ватерлинии. 4. Судно по пп.1 3, отличающееся тем, что боковые поплавки выполнены с постоянными сечениями их ватерлиний по своей высоте. 5. Судно по пп.1 4, отличающееся тем, что ватерлиния каждого бокового поплавка выполнена овоидной или крыловидной формы в плане. 6. Судно по пп. 1 5, отличающееся тем, что каждый боковой поплавок в вертикальной боковой проекции выполнен прямоугольной формы. 7. Судно по пп.1 5, отличающееся тем, что каждый боковой поплавок выполнен с участком прямоугольной формы в вертикальной боковой проекции и форштевнем, продолжающим этот участок и имеющим наклонный участок, ориентированный в сторону носовой оконечности судна. 8. Судно по п. 7, отличающееся тем, что каждый боковой поплавок с его наклонным участком форштевня спрофилирован по форме трапеции в вертикальной боковой проекции. 9. Судно по пп.1 8, отличающееся тем, что каждый боковой поплавок выполнен с цилиндрическим или эллипсоидным корпусом, размещенным в его нижней части. 10. Судно по пп.1 9, отличающееся тем, что упомянутый корпус выступает за форштевень соответствующего ему бокового поплавка, образуя капусулу. 11. Судно по п. 1, отличающееся тем, что боковые поплавки связаны с центральным шарнирно и выполнены с силовыми цилиндрами для их поворота вокруг осей шарниров. 12. Судно по п.1, отличающееся тем, что каждый поплавок выполнен с телескопически выдвижным участком и с силовым цилиндром для его выдвижения. 13. Судно по п.1, отличающееся тем, что поплавки выполнены со стабилизирующими несущими поверхностями. 14. Судно по п. 1, отличающееся тем, что боковые поплавки выполнены с балластом. 15. Судно по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с элеронами стабилизаторов бортовой качки, расположенными на внутренних бортах боковых поплавков.

Приоритеты по пунктам:
17.04.91 по пп.1 11,14,15;
17.01.92 по пп.12, 13.