ВОДОИЗМЕЩАЮЩЕЕ СУДНО В.С.ГРИГОРЧУКА Российский патент 1998 года по МПК B63B1/04 B63B39/08 

Изобретение относится области судостроения и может найти применение в качестве морского или речного судна.

Известна моторно-парусная яхта "Борнхольм", содержащая корпус, внутри которого размещены каюты экипажа, двигатель, установленный в моторном отделении и механически связанный с гребным винтом, балласт, размещенный в нижней части корпуса, а в верхней части последнего закреплена мачта с парусным вооружением типа "шлюп", руль управления, кинематически связанный со штурвалом. Длина судна 9,6 м, ширина 3,05 м, осадка 1 м, водоизмещение 6,6 м³, балласт 1,5 т, общая площадь парусов 31,6 м² (Х. Баадер, Разъездные, туристские и спортивные катера, Л.: Судостроение, 1976, с. 158-160).

Недостатками известной моторно-парусной яхты являются: небольшая грузоподъемность, недостаточная остойчивость, сложность управления.

Указанные недостатки обусловлены компромисными обводами судна, наличием значительного балласта, большим аэродинамическим сопротивлением парусов, необходимостью одновременного управления рулем и парусами.

Известен также катер "Диана", содержащий корпус с плавными округлыми обводами, внутри которого размещены каюты команды, внутренний пост управления, двигатель, расположенный в моторном отсеке и механически соединенный с гребным винтом, руль управления, кинематически соединенный со штурвалом. Длина судна 10,0 м, ширина 2,5 м, осадка 0,72 м, водоизмещение без пассажиров 3,7 м³, максимальная скорость 30 км/ч., расход топлива при 3/4 максимальной скорости 15 л/ч. (там же, с. 129-130).

Известный катер "Диана", как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатками известного катера "Диана", принятого за прототип, являются: недостаточная остойчивость на волнении, маневренность и безопасность.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией катера.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств судна.

Указанная цель, согласно изобретения обеспечивается тем, что корпус судна заменен корпусом, имеющим такие же обводы и содержащим в носовой части ниже ватерлинии два водозаборника, двумя водоводами, установленными внутри корпуса судна, входные трубы которых соединены с водозаборниками, а выпускные трубы, открытые в сторону кормы, установлены горизонтально в надводной части вдоль каждого из бортов и имеют запорные краны, кинематически связанные с механизмами привода, и распределительные краны, кинематически связанные с механизмами привода, на корпусах которых размещены вертикальные и горизонтальные насадки, при этом впускная и выпускная трубы соединены между собой посредством верхнего и нижнего колен и вертикальной трубы, а на концах горизонтальных насадок установлены реверсы с механизмами привода, причем отношение внутренних диаметров впускных труб и насадок не менее 5:1, электрогидравлической системой успокоения бортовой качки, вход которой электрически соединен с датчиком поперечных колебаний судна, а выход гидравлически соединен с механизмами привода распределительных кранов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид судна; на фиг. 2 - то же, план; на фиг. 3 - то же, вид спереди; на фиг. 4 - общий вид левого водовода; на фиг. 5 - левый водовод, план; на фиг. 6 - общий вид в разрезе распределительного крана; на фиг. 7, 8 и 9 - положения золотников запорного и распределительного кранов; на фиг. 10 - электрогидравлическая схема успокоения бортовой качки судна; на фиг. 11 - схема действия успокоителя бортовой качки при наклоне корпуса судна на правый борт; на фиг. 12 - схема действия успокоителя бортовой качки при наклоне корпуса судна на левый борт; на фиг. 13 - схема движения судна при отсутствии бортовой качки и его торможение посредством реверса; на фиг. 14 - схема размещения нескольких водоводов на корпусе судна.

Предлагаемое водоизмещающее судно содержит корпус 1, ходовую рубку 2, каюты экипажа 3, двигатель 4, механически соединенный с гребным винтом и расположенный в моторном отсеке. В передней части корпуса, ниже ватерлинии выполнены водозаборники 5 и 6, закрытые предохранительными решетками и соединенные с левым 7 и правым 8 водоводами. Оба водовода имеют одинаковую конструкцию. Каждый из них содержит нижнюю входную трубу 9, соединенную с водозаборником, верхнюю выпускную трубу 10, размещенную вдоль борта и оканчивающуюся горизонтальной 11, верхней 12 и нижней 13 вертикальными насадками. Верхний выпускной и нижний впускной трубопроводы соединены между собой посредством верхнего и нижнего колен, а также вертикального трубопровода 14. Отношение диаметров нижней входной трубы и насадок не менее 5:1. Оба водовода имеют запорные краны 15 и 16, соединенные с механизмами привода 17 и 18, а также распределительные краны 19 и 20, золотники которых механически соединены со штоками гидроцилиндров 21 и 22.

Оба распределительных крана имеют одинаковую конструкцию, и каждый из них содержит корпус 23, к которому приварены горизонтальная и две вертикальные насадки. Корпус с одной стороны закрыт крышкой 24. Внутрь корпуса вставлен золотник 25, имеющий шарнир 26 для соединения с гидроцилиндром привода, отверстие 27 для прохода воды в горизонтальную насадку, верхний вырез 28 для прохода воды в горизонтальную и верхнюю насадки, нижний вырез 29 для прохода воды в горизонтальную и нижнюю насадки.

На концах горизонтальных насадок установлены реверсы 30 и 31, кинематически соединенные с гидроцилиндрами привода 32 и 33, внутренние полости которых подключены к гидравлической системе, не показанной на чертежах.

Судно имеет электрогидравлическую систему успокоения бортовой качки. Она содержит датчик поперечных колебаний, состоящий из полукруглой трубки 34, закрытой с обеих сторон крышками и закрепленный в районе продольной оси судна. Внутрь трубки вставлен стальной шарик 35, взаимодействующий с полукруглыми толкателями 36 и 37, пропущенными в отверстия крышек и удерживающих шарик в центре трубки. Чтобы шарик перемещался плавно, даже в случае резкого наклона корпуса судна, трубка заполнена маслом, имеющим необходимую вязкость. На наружных концах толкателей, на изоляционных втулках установлены левый и правый подвижные контакты, взаимодействующие с левым и правым неподвижными контактами. Масляные насосы 38 и 39, имеющие редукционные клапаны, посредством трубопроводов соединены с масляными баками 40 и 41, трехпозиционными кранами и полостями гидроцилиндров привода распределительных кранов. Трехпозиционные краны одинаковы по конструкции и содержат трубчатые корпуса 42 и 43, закрытые с обеих сторон крышками /на чертеже корпуса и крышки показаны условно, как одно целое/. Внутрь корпусов вставлены золотники 44 и 45, имеющие перепускные каналы 46 и 47, удерживаемые в среднем положении пружинами 48 и 49. На корпус одного из трехпозиционных кранов надеты катушки 50 и 51, которые последовательно соединены с аккумуляторными батареями 52 и 53, обмотками реле 54 и 55, включателями 56 и 57 и с подвижными и неподвижными контактами датчика поперечных колебаний. Катушки 58 и 59 надеты на корпус другого трехпозиционного крана и соединены последовательно с подвижными контактами вышеупомянутых реле, аккумуляторными батареями 60 и 61, контактами переключателя 62, подвижная часть которого закреплена на изоляционной планке, установленной на штоке одного из гидроцилиндров привода трехпозиционного крана. Если корпус судна имеет большую длину, а двигатель достаточно мощный, то могут быть установлены дополнительные водоводы 63 и выполнены дополнительные водозаборники 64. Количество водоводов, дополнительно установленных на судне, должно быть кратно двум.

Работа водоизмещающего судна.

Движение судна при закрытых запорных кранах 15 и 16 ничем не отличается от движения любого водоизмещающего судна. При этом вода через водозаборники 5 и 6 заполняет нижние впускные трубы 9, вертикальные трубы 14 и частично верхние выпускные трубы 10 водоводов 7 и 8. Как только будут открыты запорные краны 15 и 16 посредством приводных механизмов 17 и 18 вода станет поступать через водозаборники 5 и 6, нижние впускные трубы 9, вертикальные трубы 14, верхние выпускные трубы 10 в корпуса водораспределительных кранов 19 и 20 водоводов 7 и 8. Так, как включатели 56 и 57 отключены, то поршни приводных гидроцилиндров 21 и 22 находятся в среднем положении и золотники 25 также находятся в среднем положении (фиг. 6, 9). Путь воде в верхние 12 и нижние 13 насадки закрыт, и она устремляется в горизонтальные насадки 11 водоводов 7 и 8, через которые с большой скоростью вырывается наружу, создавая дополнительную тягу, которая будет компенсировать возросшее вследствие увеличившегося трения воды о внутренние стенки водоводов сопротивление движению судна.

Скорость истечения воды из горизонтальных насадок будет во столько раз больше скорости поступления воды во впускные трубы, во сколько раз внутренний диаметр горизонтальных насадок меньше внутреннего диаметра впускных труб. Если при движении судна возникает необходимость быстрой его остановки, то посредством гидросистемы, не показанной на чертежах, необходимо привести в движение приводные механизмы 32 и 33, которые опустят вниз реверсы 30 и 31, после чего вода, вытекающая из горизонтальных насадок 11, изменит свое направление.

Реактивный момент, приложенный через реверсы к корпусу судна, будет направлен против его движения и будет способствовать быстрой остановке последнего (на фиг. 13 показано пунктиром). Так как тормозные усилия приложены одинаково с обоих бортов судна, то корпус последнего не станет разворачиваться на 180^o, как это имеет место при изменении на полном ходу направления вращения гребного винта с целью торможения (там же, с. 296, рис. 223).

В случае возникновения значительной бортовой качки ее можно значительно ослабить посредством электрогидравлической системы. Для уменьшения бортовой качки необходимо включить включатели 56 и 57, а также не показанные на чертежах электродвигатели привода масляных насосов 38 и 39. При наклоне судна на правый борт (фиг. 11) вместе с ним в ту же сторону повернется трубка 34. Шарик 35 станет передвигаться и нажимать на полукруглый толкатель 37, который переместится и соединит подвижный контакт датчика поперечных колебаний с неподвижным контактом. Ток от аккумуляторной батареи 53 пойдет через включатель 57, подвижный и неподвижный контакты датчика, обмотку реле 55, притянув подвижную часть этого реле и разомкнув тем самым цепь катушки 59, далее через катушку 51, магнитное поле которой, преодолевая сопротивление одной из пружин 49, переместит вправо золотник 45.

Масло от насоса 39 по трубопроводам станет поступать в полости гидроцилиндров 21 и 22. Гидроцилиндр 21 передвинет вправо и станет удерживать в таком положении золотник 25 распределительного крана 19, открывая проход воды в горизонтальную и верхнюю насадки водовода 7, а гидроцилиндр 22 передвинет золотник 25 распределительного крана 20 вправо и станет удерживать его в этом положении, открывая проход в горизонтальную и нижнюю насадки водовода 8.

Вода, вытекая одновременно из горизонтальных насадок, одной верхней и одной нижней насадок, будет создавать реактивный момент вокруг продольной оси судна. Под действием пары сил F - F корпус судна повернется в направлении обратному крену с необходимой скоростью, восстанавливая нормальное положение корпуса судна. Как только корпус судна примет нормальное положение шарик 35 переместится в центр трубки 34 и разомкнет контакты датчика. Магнитное поле катушки 51 исчезнет и пружина 49 возвратит золотник 45 в среднее положение, отключив тем самым насос 39 от гидроцилиндров 21 и 22. Ток перестанет проходить через обмотку реле 55 и подвижная часть замкнет контакты реле. Ток от аккумуляторной батареи 61 станет поступать через замкнутые контакты включателя 62, подвижная часть которого в это время была смещена вправо (на чертеже, фиг. 10, показано пунктиром) на катушку 59, под действием магнитного поля которой золотник 44 трехпозиционного крана переместится вправо и через перепускные каналы 46 подключит насос 38 к полостям гидроцилиндров 21 и 22.

Масло от насоса 38, поступая в одни полости гидроцилиндров и вытекая из других в масляный бак 40, передвинет поршни, а вместе с ними и золотники 25 распределительных кранов 19 и 20 влево до середины, пропуская воду в горизонтальные насадки и закрывая проход воды в верхнюю насадку 12 водовода 7 и в нижнюю насадку 13 водовода 8. Подвижная часть переключателя 62 передвинется в середину и разомкнет контакты. Поступление тока в катушку 59 прекратится, и пружина 48 передвинет золотник 44 трехпозиционного крана снова в среднюю часть, отключая тем самым масляный насос 38 от гидроцилиндров 21 и 22.

При наклоне корпуса судна на левый борт (фиг. 12) вместе с ним в ту же сторону поворачивается и рубка 34 датчика поперечных колебаний. Шарик 35 перемещается влево и передвигает в ту же сторону полукруглый толкатель 36, соединяя подвижный и неподвижный контакты. Ток от аккумуляторной батареи 52 течет через включатель 56, подвижный и неподвижный контакты датчика, обмотку реле 54, которая притягивает якорь и разрывает цепь катушки 58, и далее на катушку 50, магнитное поле которой притягивает золотник 45, передвигая его влево и удерживая его в этом положении. Перепускные каналы 47 подключают насос 39 к полостям гидроцилиндров 21 и 22, поршни которых смещаются влево и передвигают золотник 25 распределительных кранов 19 и 20 влево, открывая проход воды в горизонтальные насадки 11 обоих водоводов, а также в нижнюю насадку 13 водовода 7 и в верхнюю насадку 12 водовода 8. Вода, поступающая в вертикальные насадки, создает пару сил F - F, действующих в вертикальной плоскости и поворачивающих корпус судна с необходимой скоростью в направлении, обратном наклону этого корпуса. Как только корпус судна займет нормальное положение, шарик 35 переместится в центр трубки 34 и полукруглый толкатель 36 под действием пружины, не показанной на чертеже, выведет подвижный контакт датчика от соприкосновения с неподвижным контактом. Катушка 50 обесточивается, и пружина 49 возвращает золотник 45 в среднее положение, отключая насос 39 от полостей гидроцилиндров 21 и 22, при этом также прекращается подача тока в реле 54, которая отпускает якорь и подключает катушку 58 через контакты включателя 62, подвижная часть которого в этот момент смещена влево (на фиг. 10 показано пунктиром) к аккумуляторной батарее 60.

Под действием магнитного поля катушки 58 золотник 44 трехпозиционного крана передвигается влево и подключает насос 38 к полостям гидроцилиндров 21 и 22. Масло, поступая в эти полости, передвигает поршни вправо, а с ними и золотник 25 распределительных кранов 19 и 20 в среднюю часть, закрывая путь прохода воды в вертикальные насадки и оставляя проход воды в горизонтальные насадки. Как только подвижная часть переключателя 62 установится в среднем положении, поступление тока в катушку 58 прекратится и пружина 48 передвинет золотник 44 в среднее положение, отключив тем самым полости гидроцилиндров от насоса 38. В моменты, когда золотники 44 и 45 находятся в среднем положении, насосы 38 и 39 работают вхолостую, перегоняя масло через редукционные клапаны. После прекращения бортовой качки выключателями 56 и 57 электрогидравлическая система отключается.

В момент выхода из строя или поломки руля, а также для повышения маневренности управление судном может осуществляться посредством запорных кранов 15 и 16 или реверсов 30 и 31. Частично или полностью закрывая один из запорных кранов или включая один из реверсов можно поворачивать корпус судна в ту или иную сторону.

Положительный эффект данного изобретения - уменьшение бортовой качки, обеспечение более высокой маневренности и повышение безопасности плавания.

Изобретение относится к судостроению, к устройствам для обеспечения маневрирования судов и снижения качки за счет реакции вытекающих струй. Технический результат достигается тем, что в судне с двигательно-движительной установкой внутри корпуса установлено два водовода с водозаборниками в передней части судна и установленными в надводной части вдоль бортов выпускными трубами. Каждый из водоводов может иметь распределительный кран с возможностью выброса воды в корму, вертикально вверх или вниз. Соотношение диаметров входного и выходного отверстий труб не менее 5:1. Распределительный кран управляется от электрогидравлической системы успокоения качки. Использование изобретения обеспечивает получение реактивного момента, снижающего амплитуды качки и торможение судна. 3 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Водоизмещающее судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого в моторном отсеке установлен двигатель, механически соединенный с гребным винтом, руль управления, кинематически связанный со штурвалом, отличающееся тем, что внутри корпуса судна установлено два водовода, входные трубы которых соединены с водозаборниками, размещенными в передней подводной части корпуса, а выпускные трубы, открытые в сторону кормы, установлены горизонтально в надводной части вдоль каждого из бортов. 2. Судно по п.1, отличающееся тем, что каждый из водоводов содержит нижнюю впускную трубу, верхнюю выпускную трубу, имеющую запорный кран, кинематически связанный с механизмом привода, и оканчивающуюся распределительным краном, на корпусе которого размещены три насадки: горизонтальная, открытая в сторону кормы, и две вертикальные, открытые вверх и вниз соответственно, при этом впускная и выпускная трубы соединены между собой посредством верхнего и нижнего колен и вертикальной трубы, а на конце горизонтальной насадки установлен реверс с механизмом привода. 3. Судно по пп.1 и 2, отличающееся тем, что отношение внутренних диаметров впускной трубы и насадки не менее 5 : 1. 4. Судно по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что каждый распределительный кран содержит корпус, закрепленный на выпускной трубе водовода, внутрь которого вставлен золотник с несколькими перепускными отверстиями, механически соединенный со штоком приводного гидроцилиндра, внутренние полости которого подключены к электрогидравлической системе успокоения качки, которой оборудовано судно.