СУДНО НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ Российский патент 1997 года по МПК B63B1/30 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при проектировании судов на подводных крыльях.

Известно судно на подводных крыльях, содержащее корпус с подъемным крыльевым устройством, включающим в себя разрезное кормовое подводное крыло со стойками, а также оси поворота для каждой половины разрезного кормового крыла, закрепленные на корпусе для подъема каждой половины разрезного кормового крыла, а носовое подводное крыло выполнено сплошным с концевыми участками по размаху /Г.П. Злобин и др. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Л. Судостроение, 1976, с.103-104, рис. 48/.

Однако такое судно обладает пониженным эксплуатационными качествами из-за увеличения габаритов крыльевого устройства по ширине.

Технический результат от внедрения этого изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств судна на подводных крыльях путем сокращения габаритов его крыльевого устройства по ширине.

Этот технический результат достигается тем, что судно на подводных крыльях содержит корпус с подъемным крыльевым устройством, включающим в себя разрезное кормовое подводное крыло со стойками, а также оси поворота для каждой половины разрезного кормового крыла, закрепленные на корпусе для разворота каждой половины разрезного кормового крыла при ее подъеме вдоль судна, а носовое подводное крыло выполнено сплошным с концевыми участками по размаху, каждая половина разрезного кормового крыла выполнена в виде скользящего крыла с отрицательной продольной стреловидностью и положительной поперечной V образностью, а количество его стоек равно двум.

Кроме того, концевые участки носового крыла выполнены с отрицательным углом продольной стреловидности и с положительным углом поперечной V - образности, а носовое крыло соединено с корпусом более, чем одной стойкой.

На фиг. 1 показана боковая проекция судна на подводных крыльях в месте установки разрезного кормового подводного крыла в рабочем положении; на фиг. 2-тот же боковой вид судна при поднятом в верхнее положение кормовом крыле; на фиг.3 вид сверху на судно на подводных крыльях в месте установки разрезного кормового подводного крыла при его рабочем положении; на фиг. 4 тот же вид при поднятом в верхнее положение разрезном кормовом подводном крыле; на фиг. 5 приведен вид с кормы на судно на подводных крыльях с разрезным кормовым подводным крылом при его рабочем положении; на фиг. 6 тот же вид с кормы на судно при поднятом в верхнее положение разрезном кормовом подводном крыле; на фиг. 7 кормовое подводное крыло, в аксонометрической проекции; на фиг. 8 боковой вид судна на подводных крыльях в месте установки носового подводного крыла в рабочем положении; на фиг. 9 тот же боковой вид судна, но при поднятом в верхнее положение носовом подводном крыле; на фиг. 10 вид снизу на судно в месте установки носового подводного крыла при его рабочем положении; на фиг. 11 тот же вид судна, но при поднятом в верхнее положение носовом подводном крыле; на фиг. 12 вид с носа на судно при рабочем положении носового подводного крыла; на фиг. 13 тот же вид с носа на судно при поднятом в верхнее положение носовом подводном крыле.

К кормовой части корпуса 1 описываемого судна с транцем 2 посредством днищевой стойки 3 и бортовой стойки 4 присоединена одна половина разрезного кормового подводного крыла и плоскостью 5, пересекающей поверхность воды под углом поперечной V образности β_к и относящей от диаметральной плоскости /ДП/ на расстояние L/2, как это видно из фиг. 5. Носовая кромка плоскости 5 имеет внутреннюю точку "а" и наружную точку "в" такие, что проведенная через них условная прямая линия не встречается больше с точками носовой кромки этой плоскости 5, а проекции этой условной линии на основную плоскость /ОП/ располагается по отношению к перпендикуляру к диаметральной плоскости под углом продольной стреловидности χ_к имеющим отрицательное значение, как это показано на фиг. 3. Днищевая стойка 3 и бортовая стойка 4 посредством соосных втулок 6 и 7 шарнирно соединены с кронштейнами 8 и 9, закрепленными на корпусе 1 судна на подводных крыльях. Шарнирные соединения втулок 6 и 7 с кронштейнами 8 и 9 допускают свободу вращения половины разрезного подводного крыла вокруг оси, расположенной под острым углом к диаметральной плоскости. В результате такового поворота условная прямая линия между точками "а" и "в", которая при рабочем положении крыла на фигурах имеет обозначение a_pb_p, займет верхнее положение a_bb_g.

Если корпус 1 препятствует бортовой стойке 4 занять оптимальное положение, в его обводах выполняется специальная ниша 10, как это изображено на фиг.1, 2, 3, 4, и 7.

К носовой части корпуса судна с форштевнем 11 и кринолином 12 посредством килевой стойки 13 и других бортовых стоек 14 присоединена плоскость носового крыла 15, бортовые участки по концам размаха которой пересекают поверхность воды под углом поперечной V образности β_н как это показано на фиг. 12, а в проекции на основную плоскость располагаются под углом продольной стреловидности по носовой кроме χ_н имеющим отрицательное значение, как это видно из фиг. 10. Килевая стойка 13 в верхней части может быть жестко связана с бортовыми стойками 14 посредством кронштейнов 16, как этом видно из фиг. 8 13. Верхние участки бортовых стоек 14 шарнирно связаны с кронштейном 17, конструктивно закрепленном на форштевне 11 таким образом, что носовое крыло имеет свободу вращения вокруг оси, расположенной перпендикулярно к диаметральной плоскости судна.

В рабочем и верхнем положениях кормовые крылья и носовое крыло фиксируются одним из известных устройств /не показано/. Их подъем и опускание выполняется за счет какого-либо силового привода /не показан/.

При проектировании кормового подъемного крыльевого устройства задается рабочее положение скользящего подводного крыла с отрицательным углом продольной стреловидности χ_к и отстоянием от диаметральной плоскости L/2.

Такая геометрия подводного крыла оправдана с позиций гидродинамики, т.к. зависимость изменения производной коэффициента подъемной силы по погружению Chу

в функции от глубины h_o погружения для крыла, пересекающего поверхность воды, с отрицательной стреловидностью является лучшей из рассмотренных в отношении удовлетворения требованиям эксплуатации судна на подводных крыльях. Такое крыло характеризуется также устойчивым обтеканием в широком диапазоне углов атаки и погружений. Поэтому для элементов крыльевых устройств, пересекающих поверхность воды и обеспечивающих продольную стабилизацию и остойчивость судна, как более рациональная может быть рекомендована отрицательная стреловидность. Затем определяется область приемлемых положений крыла в верхнем положении. Варьируя углом отрицательной продольной стреловидности, отстоянием крыла от диаметральной плоскости и положением поднятого крыла, с учетом рационального расположения стоек, определяется положение оси поворота подводного крыла. Для этого можно условную прямую линию "ab" рассматривать как прямолинейную образующую однополостного гиперболоида вращения, при котором рабочие и верхние положения два из всех возможных. Очевидно, что ось поворота подъемного крыльевого устройства совпадает с продольной осью этого гиперболоида вращения. Она совпадает с линией пересечения плоскостей, проходящих через середины a_pa_b и b_pb_b перпендикулярно к ним.

В этом случае относительно осей, жестко связанных с судном, задаются координаты точек:
и, обозначая
получают каноническое уравнение осевой линии. Его можно представить выражением:

Может также быть решена и обратная задача, т.е. определено верхнее положение подводного крыла по его рабочему положению и оптимальному положению оси поворота. При использовании предлагаемого кормового подъемного крыльевого устройства угол между осью поворота и диаметральной плоскостью судна не может быть ограничен снизу величиной 30^oC.

Например, у изображенного на фиг. 7 судна при угле продольной стреловидности крыла χ -31 угол между осью поворота и диаметральной плоскостью составляет 28,5. Возможность оптимизации в этом случае расширяется также за счет того, что ось поворота располагается не обязательно в плоскости палубы, как у ближайшего аналога, а может пересекать ее под необходимым углом, как это показано на фиг. 1, 2, 5, 6. В этом случае, располагая кронштейн для опоры днищевой стойки за транцем судна, можно найти такое положение кронштейна бортовой стойки на корпусе, при котором обеспечивается оптимальное относительное удлинение подводного крыла, а также устранить неизбежные нагрузки в стойке и механизме поворота вблизи оси поворота за счет увеличения расстояния между опорами днищевой и кормовой стоек.

Применительно к носовому подъемному крыльевому устройству используется возможность обеспечения оптимального сочетания обводов носовой части корпуса 1 судна и распределения углов обратной продольной стреловидности по размаху плоскости 15 для расположения ее в необходимой близости к носовой части корпуса 1 при верхнем положении крыла, как это показано на фиг. 9, 11 и 13.

При швартовке, для защиты носового крыла может быть использован кринолин 12, называемый также носовым транцем, как это видно из тех же фиг.9, 11 и 13. Размеры кринолина в этом случае близки к общепринятым и заметно не влияют на габариты судна.

Ось поворота носового подъемного крыльевого устройства располагается перпендикулярно диаметральной плоскости судна. Килевая стойка 13 может иметь свою шарнирную опору, а может быть конструктивно связана с верхними частями бортовых стоек посредством кронштейнов 16, как это представлено на фиг.8 13. Эти верхние части шарнирно связаны с кронштейном 17, выполняемым на форштевне 11 корпуса 1 так, чтобы в верхнем положении носовое крыло занимало оптимальное положение.

Использование: изобретение относится к судостроению и может быть использовано при проектировании судов на подводных крыльях. Сущность изобретения состоит в том, что судно на подводных крыльях содержит корпус с подъемным крыльевым устройством, включающим в себя разрезное кормовое подводное крыло со стойками, а также оси поворота для каждой половины разрезного кормового крыла, закрепленные на корпусе для разворота каждой половины разрезного кормового крыли при ее подъеме вдоль судна, а носовое подводное крыло выполнено сплошным с концевыми участками по размаху, каждая половина разрезного кормового крыла выполнена в виде скользящего крыла с отрицательной продольной стреловидностью и положительной поперечной V - образностью, а количество его стоек равно двум. Кроме того, концевые участки носового крыла выполнены с отрицательным углом продольной стреловидности и с положительным углом поперечной V - образности, а носовое крыло соединено с корпусом более чем одной стойкой. 1 з.п.ф-лы, 13 ил.

1. Судно на подводных крыльях, содержащее корпус с подъемным крыльевым устройством, включающим в себя разрезное кормовое подводное крыло со стойками, а также оси поворота для каждой половины разрезного кормового крыла, закрепленные на корпусе для разворота каждой половины разрезного кормового крыла при ее подъеме вдоль судна, а носовое подводное крыло выполнено сплошным с концевыми участками по размаху, отличающееся тем, что каждая половина разрезного кормового крыла выполнена в виде скользящего крыла с отрицательной продольной стреловидностью и положительной поперечной V-образностью, а количество его стоек равно двум. 2. Судно по п.1, отличающееся тем, что концевые участки носового крыла выполнены с отрицательным углом продольной стреловидности и с положительным углом поперечной V-образности, а носовое крыло соединено с корпусом более, чем одной стойкой.