КОРПУС ЛЕДОКОЛЬНОГО СУДНА Российский патент 1999 года по МПК B63B35/08 

Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции корпуса ледокольного судна.

Одной из проблем в судостроении является то, что корпус судна является компромиссным решением требуемых характеристик. Если корпус судна спроектирован благоприятным только для одной области применения, то остальные характеристики могут ухудшаться. Некоторые области применения судов требуют относительно широкого корпуса. Это однако приводит к ухудшению мореходных характеристик такого судна.

Вышеуказанная проблема возникает особенно на современных ледоколах. В настоящее время основные характеристики ледокола определяются, в первую очередь, шириной прокладываемого во льду канала. Корпус современных ледоколов является слишком широким для эксплуатации в открытых водах, что значительно ухудшает мореходные характеристики в открытых водах.

Известен корпус ледокольного судна, по каждому борту которого за сравнительно широкий носовой оконечностью по направлению к корме образовано по крайней мере одно углубление или сужение и по крайней мере часть которого в этом месте является более узкой по сравнению с носовой оконечностью вблизи ватерлинии с образованием выступа ниже ватерлинии, верхняя поверхность которого расположена под углублением (см. заявку Японии N 52-143692, кл. B 63 B 35/08, публ. 30.11.77).

Недостатком известного корпуса является то, что смещаемая в вертикальном направлении часть корпуса не влияет на мореходные характеристики судна в открытой воде.

Техническим результатом изобретения является улучшение мореходные характеристики судна в открытой воде.

Он достигается тем, что в корпусе ледокольного судна, по каждому борту которого за сравнительно широкой носовой оконечностью по направлению к корме образовано, по крайней мере, одно углубление или сужение, и, по крайней мере, часть которого в этом месте является более узкой по сравнению с носовой оконечностью вблизи ватерлинии с образованием выступа ниже ватерлинии, верхняя поверхность которого расположена под углублением, углубление выполнено с образованием выступа, направленного в сторону кормы, нижняя поверхность которого расположена над углублением, а выступ под ватерлинией представляет собой скуловой выступ с внешней кромкой, выполняющий функцию скулового киля для демпфирования бортовой качки.

Кроме того, скуловые выступы имеют длину, которая представляет собой по крайней мере часть длины углубления.

Кроме того, углубление и скуловой выступ, расположенные под ватерлинией, находятся по крайней мере в средней части корпуса судна.

Кроме того, углубление образовано от середины и до кормы корпуса судна.

Кроме того, скуловой выступ сужается от середины корпуса судна в направлении кормы, при этом скуловой выступ плавно соединяется по существу с вертикальным бортом корпуса.

Кроме того, в средней части корпуса судна верхняя поверхность скулового выступа расположена под углом 0-20^o по отношению к горизонтальной плоскости, при этом скуловой выступ сужается к кормовой оконечности судна, а угол наклона его верхней поверхности увеличивается и он плавно соединяется по существу с вертикальным бортом корпуса.

Кроме того, палуба судна имеет в зоне углубления по крайней мере на части длины углубления, рабочую палубу с полной шириной при суженной ватерлинии корпуса.

Кроме того, нижняя поверхность выступа представляет собой наклонную поверхность, поднимающуюся в направлении кормы судна и образующую по крайней мере часть верхней поверхности углубления.

Кроме того, углубление, образованное между скуловым выступом и выступом, расширяется к корме судна и соединяется с более узкой частью корпуса кормовой оконечности судна.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен вид корпуса судна сбоку согласно одной форме применения изобретения; на фиг. 2 - вид корпуса судна на фиг. 1 сверху; на фиг. 3 - сечение по линии III-III фиг. 1; на фиг. 4 - сечение по линии IV-IV на фиг. 1; на фиг. 5 - вид корпуса судна сбоку по второй форме применения; на фиг. 6 - вид корпуса на фиг. 5 сверху; на фиг. 7 - сечение по линии VII-VII на фиг. 5; на фиг. 8 - вид корпуса судна сбоку по третьей форме применения; на фиг. 9 - вид корпуса судна на фиг. 8 сверху; на фиг. 10 - сечение по линии X-X на фиг. 8; на фиг. 11 вид корпуса судна сбоку по четвертой форме применения; на фиг. 12 - вид корпуса судна сверху на фиг. 11; на фиг. 13 - сечение по линии XIII-XIII на фиг. 11; на фиг. 14 - вид корпуса судна сбоку, снабженного съемными бортовыми секциями; на фиг. 15 - вид корпуса судна на фиг. 14 сверху; на фиг. 16 - сечение по линии XIV-XIV на фиг. 14; на фиг. 17 - поперечное сечение корпуса судна, снабженного бортовой конструкцией другого типа.

На фиг. 1 изображен корпус судна 20 сбоку, где ширина носовой оконечности 65 корпуса 21 соответствует обычному, относительно широкому ледоколу, а кормовая оконечность 64 сделана явно уже, чем носовая оконечность 65. Сужение корпуса 21 выполнено таким образом, что на миделе по каждому борту корпуса близ поверхности воды 22 образованы углубление 60, над и под которыми корпус 21, однако, еще продолжается в широком виде некоторое расстояние к корме. При этом углубление 60 образовывается между поверхностями 63, 66 и 71.

Поверхность 63 представляет собой образующую сужение, главным образом, вертикальную поверхность. Поверхность 71, расположенная над углублением 60, представляет собой нижнюю поверхность выступа 70, а расположенная под ним поверхность 66 - верхняя поверхность скулового выступа 24, выполняющего функцию скулового киля. Углубление 60 и связанная с ним более узкая кормовая оконечность 64 корпуса 21 предназначены для улучшения мореходных характеристик судна.

Выступ 70 предназначен для разлома льда на заднем ходу судна. Поэтому наклонная нижняя поверхность 71 выступа 70 размещена в районе поверхности воды 22, т.е. ломаемого льда таким образом, что часть выступа 70 находится над поверхностью воды, а часть - под ней. Наклонная нижняя поверхность 71 выступа 70 является наклонный по отношению как к продольной оси, так и к поперечной оси. В продольном направлении судна угол ф наклонной нижней поверхности 71 выступа 70 по отношению к поверхности воды 22 составляет, например, 15-20^o, в самом предпочтительном случае 15^o. Скуловой выступ 24 образуется в районе углубления 60 на миделе корпуса 21 судна в качестве расширения широкой носовой оконечности. Наклонность его верхней поверхности составляет около 15^o по отношению к горизонтальной плоскости.

На фиг. 2 изображен корпус 21 судна 20 на фиг. 1 сверху. Из фигуры явствует, что носовая оконечность 65 корпуса 21 является широкой, а кормовая оконечность 64 более узкой. Прерывистые линии показывают углубления 60 по бортам корпуса 21, расположенные между скловым выступом 24 и выступом 70. Из фигуры явствует, что ширина корпуса в районе скулового выступа 24 не совсем такая большая как в районе выступа 70. Это вызвано тем, что борта корпуса 21 являются наклонными. Так как нижняя часть корпуса 21 при этом более узкая, чем верхняя часть, то корпус и в районе скулового выступа 24 является более узким.

Сечение, изображенное на фиг. 3, показывает, как корпус 21 соответствующего изобретению судна является узким в своей кормовой оконечности, т.е. в районе сечения и к корме от него. Перед сечением, т.е. в своей носовой оконечности судно является более широким. Близ сужения по каждому борту корпуса 21 образуются углубления 60, которые расположены между наклонной верхней поверхностью 66 скулового выступа 24, находящегося под поверхностью воды 22, и наклонной нижней поверхностью 71 выступа 70. Передняя часть углубления 60 ограничивается клинообразной, главным образом вертикальной поверхностью 63.

Из фиг. 3 явствует, что на миделе наружные поверхности скулового выступа 24 и выступа 70 главным образом следуют габаритным размерам корпуса 21 судна. Так как вопрос стоит о ледокольном судне, носовая оконечность корпуса должна быть относительно широкой, чтобы во льду образовался канал достаточной ширины, но, с другой стороны, борта должны также быть немного наклонным. Поэтому максимальная ширина скулового выступа 24 меньше, чем максимальная ширина выступа 70. Одновременно скуловой выступ 24 также защищен бортом таким образом, что скуловой выступ не столкнется с причалом.

Из фиг. 3 следует также, что на заднем ходу наклонная нижняя поверхность 71 ломающего льда выступа 70 простирается как над поверхностью воды 22, так и под нее. Эта наклонная поверхность 71 наклонена как по отношению к продольной оси судна 20, как явствует из фиг. 1, так и по отношению к поперечной оси судна. Угол β наклонной поверхности 71, указанный на фиг. 1, в поперечном направлении судна по отношению к поверхности воды 22 находится, например, между 0-45^o, предпочтительно 30^o.

Угол α верхней поверхности 66 скулового выступа 24 по отношению к поверхности воды 22 не является постоянным. Поперечное сечение на фиг. 3 показывает, что минимальная величина этого угла составляет, например 15^o, но в более узкой кормовой оконечности судна 20 скуловой выступ 24 уменьшается и приближается к борту судна.

На фиг. 4 имеется другое поперечное сечение судна 20, которое еще дальше изображает форму углублений 60, расположенных по бортам судна 20. Из фигуры явствует, что корпус 21 судна представляет собой в носовой оконечности совсем обычный нос ледокольного судна, но после носовой оконечности к корме по бортам судна образования эти углубления 60. Углубления 60 направляются клинообразно к ДП судна до ширины кормовой оконечности судна. Углубления ограничиваются верхней поверхностью 66 скулового выступа 24, нижней поверхностью 71 выступа 70 и клинообразной поверхностью сужения 63.

Фиг. 5 изображает вид корпуса 21 судна 20 сбоку в соответствии с изобретением, а фиг. 6 - вид соответствующего корпуса сверху. В этой форме применения носовая оконечность 65 корпуса 21 образуется обычной носовой оконечностью ледокола. Широкая носовая оконечность, однако, начинает суживаться от кромки 62 к корме. После клинообразной поверхности сужения 63 кормовая оконечность 64 корпуса 21 является над ватерлинией 22 прямой и явно уже носовая оконечность 65.

Сужение, начинающееся от кромки 62 носовой оконечности 65 корпуса 21, касается, однако, только района близ ватерлинии 22 корпуса 21 и части корпуса над ней. Под ватерлинией 22 также на кормовой стороне поверхности сужения 63 форма корпуса имеет широкий район. Также на месте сужения в нижней части корпуса 21 остается скуловой выступ 24, который простирается до ширины носовой оконечности 65 корпуса и работает в качестве скулового киля, увеличивающего остойчивость судна 20. В этой форме применения борт корпуса в районе скулового выступа, главным образом, вертикальный и верхняя поверхность 66 скулового выступа образует угол около 15^o с горизонтальной плоскостью.

На фиг. 5 видна дугообразная форма скулового выступа 24 сбоку. Изгиб внешней ее кромки 27 соответствует дугообразной форме корпуса 21, т.е. форма скулового выступа 24 соответствует направлению течения воды против корпуса.

Фиг. 6 показывает, что в этой форме применения скуловой выступ 24 плавно суживается к кормовой оконечности судна 20 и кромка 27 скулового выступа соединяется с суженным, главным образом, вертикальным бортом 64 корпуса только на самом корме судна.

На фигурах 8 и 9 изображена вторая форма применения корпуса 21 судна, в которой скуловой выступ 24 не простирается до кормы корпуса 21. Сужение корпуса 21 начинается от той же кромки 62 как и в предыдущем примере, но скуловой выступ 24 соединяется с суженным бортом 64 кормовой оконечности уже в точке 67.

Таким образом, в суженном районе кормовой оконечности судна 20 образуется район, где борт корпуса 21 является главным образом вертикальным без каких-либо выступов, направленных в сторону. Вертикальный район борта, не имеющий каких-либо выступов, играет значительную роль при погрузке судна.

Проектирование кормовой оконечности корпуса 21 судна 20 имеет значение также с точки зрения течения воды, вызванного винтом при заднем ходе. Для ледокола предпочтительно, если вызванное винтом течение воды поднимается вверх и омывает борт корпуса 21 при заднем ходе. При этом трение между корпусом и льдом уменьшается, причем движение судна во льдах облегчается. Эффект омывания можно еще улучшать путем использования известной системы вздувания воздушными пузырями, которая не описана в этом заявлении.

Фиг. 10 показывает, что верхняя поверхность 66 скулового выступа, которая вблизи суженного района 63 образует угол около 15^o с горизонтальной плоскостью, поворачивается в более вертикальное положение к кормовой оконечности корпуса. В точке поперечного сечения фиг. 10 этот угол составляет уже около 60^o. Другими словами, одновременно, когда скуловой выступ 24 суживается к кормовой оконечности судна 20, его наклонность уменьшается и он постепенно соединяется с, главным образом, вертикальным бортом 64 корпуса кормовой оконечности.

Плавное соединение скулового выступа 24 с формой корпуса 21 судна 20 уменьшает сопротивление потока корпуса при переднем ходе, но это приносит пользу и при заднем ходе. Такая форма эффективно вызывает вышеуказанное течение воды против корпуса 21 ледокола при заднем ходе. Укороченный скуловой выступ, соответствующий этому изобретению, является во многих случаях достаточным для достижения подходящих характеристик остойчивости.

На фигурах 11 и 12 изображена третья форма применения изобретения, в которой по борту корпуса 21 судна 20 образованы углубления 60 таким образом, что сужение корпуса образуется только в районе ватерлинии 22. Как в носовой, так и в кормовой оконечностях корпус 21 является боле широким. Соответственно, корпус является более широким по ватерлинией 22, где образуется скуловой выступ 24 почти по всей длине судна, и над ватерлинией, где имеется палубный выступ 28 палубы 23. Палубный выступ 28 является таким большим, что палуба 23 имеет такую же ширину как и корпуса 21 у скулового выступа 24.

Из фиг. 13 видно, что форма углублений 60 приведена в соответствие с формой корпуса 21 судна таким образом, что их верхняя кромка 61 соответствует линии палубы 23 и нижняя кромка 27 имеет дугообразную форму в соответствии с формой корпуса 21. Дугообразная форма нижней кромки 27 соответствует дугообразной части корпуса 21 под углублением 60, где при этом образуется дугообразный скуловой выступ 24 почти по всей длине судна 20.

Для работы во льдах в образованные углубления корпуса судна устанавливаются съемные бортовые конструкции, которые крепятся к корпусу судна различными методами.

На фиг. 14 изображен схематично вид судна 20 сбоку, снабженного бортовыми конструкциями. Из фигуры видно, что по каждому борту корпуса 21 судна в районе ватерлинии 22 установлены съемные секции 30. Эти секции 30 представляют собой, например, цистерны, которые могут быть прикреплены к борту судна 20 таким образом, что в прикрепленном виде они составляют часть корпуса 21 судна. По практическим причинам цистерны 30 разделены более маленькие части. В примере, указанном на фиг. 14, по каждому борту судна предусмотрены три цистерны.

Форма цистерны 30 соответствует форме корпуса 21 судна таким образом, что их верхняя кромка 31 идет по линии палубы 23 и нижняя кромка 32 имеет дугообразную форму по форме корпуса 21. Дугообразная форма нижней кромки 32 приводит к тому, что дугообразная часть корпуса 21 под цистернами 30 образует дугообразный скуловой выступ 24, когда цистерны 30 убраны.

На фиг. 15 изображен вид судна сверху. Из фигуры видно, что когда цистерны 30 имеются на своем месте, т.е. прикреплены к корпусу 21, форма корпуса судна соответствует широкому корпусу ледокола. Когда цистерны 30 убираются, корпус судна существенно суживается при ватерлинии, причем достигается форма корпуса, подходящая для эксплуатации в открытых водах. Таким образом можно достигнуть корпуса судна, который можно проектировать подходящим как для ледокольных работ, так и для эксплуатации в открытых водах.

Цистерны 30, уменьшающие ширину корпуса 21 судна 20, могут состоять из одной или нескольких отдельных съемных секций. В примере на фигурах 14 и 15 по каждому борту судна прикреплены три цистерны 30.

Цистерны 30 простираются предпочтительно в носовой оконечности 25 до района, где корпус 21 начинает суживаться в нижней части цистерны. При этом носовая оконечность 25 корпуса 21, которая в ледоколе направляет лед в сторону, большей частью состоит из сплошного корпуса. Это решение уменьшает продольные усилия, направляющиеся на съемные секции 30. Передние кромки 33 самых носовых цистерн сделаны косыми для уменьшения сопротивления потока корпуса 21 при эксплуатации в открытых водах, когда цистерны 30 откреплены от корпуса 21.

В кормовой оконечности 26 судна 20 съемные цистерны 30 простираются предпочтительно до района, где их ширина в районе ватерлинии 22 судна остается небольшой. При этом форма корпуса 21 не вызывает дополнительного сопротивления. Естественно, корпус 21 можно альтернативно проектировать и так, что цистерны 30 оканчиваются в кормовой оконечности 26 в такой же выступ как и в носовой оконечности 25.

На фиг. 16 видно, что съемные цистерны 30, прикрепленные к борту корпуса 21 судна 20, простираются из района верхней кромки 27 скулового выступа 24 судна до главной палубы 23. Главная палуба 23 имеет ширину, соответствующую максимальной ширине корпуса 21 судна, и съемные бортовые цистерны 30 прикреплены под палубный выступ 28 палубы 21.

Когда съемные бортовые цистерны 30 судна 20 на фиг. 16 снимаются, в корпусе 21 судна образуется скуловой выступ 24, работающий в качестве скулового киля, демпфируя бортовую качку судна 20. Профиль, образующий скуловой выступ 24, может быть прямым или дугообразным, как изображено на фиг.14. Для приведения сопротивления движения судна 20 до минимума дугообразную форму скулового выступа 24 выгодно проектировать таким образом, что она соответствует направлению течения воды вокруг корпуса 21 судна 20.

Палубный выступ 28 палубы 21 судна 20 и скуловой выступ 24 работают также в качестве выступов, которые образуют защиты от столкновения при эксплуатации судна для работ снабжения. Они заменяют в районе съемных бортовых цистерн 30 двойной борт, который обычно требуется для судна снабжения.

На фиг. 17 имеется другой пример поперечного сечения судна, соответствующего фиг. 16. В этом примере главная палуба 23 судна 20 является в районе съемных бортовых цистерн 30 более узкой и съемные бортовые цистерны 30 простираются над поверхностью воды 22, по крайней мере, на расстоянии, требуемом для ледокольных работ. По решению, показанному на фигуре, двойной борт, требуемый правилами судов снабжения, можно выполнить при помощи переборок 29.

Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции корпуса ледокольного судна. По каждому борту корпуса судна за сравнительно широкой носовой оконечностью по направлению к корме образовано углубление, часть которого в этом месте является более узкой по сравнению с носовой оконечностью вблизи ватерлинии с образованием выступа ниже ватерлинии. Верхняя поверхность этого выступа расположена под углублением. Углубление выполнено с образованием выступа, направленного в сторону кормы. Нижняя поверхность выступа расположена над углублением. Выступ под ватерлинией представляет собой скуловой выступ с внешней кромкой, выполняющий функцию скулового киля для демпфирования бортовой качки судна. Для работы судна во льдах в углублении устанавливаются съемные секции, увеличивающие ширину корпуса судна. Достигается улучшение мореходных характеристик корпуса судна. 8 з.п.ф-лы, 17 ил.

1. Корпус ледокольного судна, по каждому борту которого за сравнительно широкой носовой оконечностью по направлению к корме образовано по крайней мере одно углубление или сужение и по крайней мере часть которого в этом месте является более узкой по сравнению с носовой оконечностью вблизи ватерлинии с образованием выступа ниже ватерлинии, верхняя поверхность которого расположена под углублением, отличающийся тем, что углубление выполнено с образованием выступа, направленного в сторону кормы, нижняя поверхность которого расположена над углублением, а выступ под ватерлинией представляет собой скуловой выступ с внешней кромкой, выполняющий функцию скулового киля для демпфирования бортовой качки. 2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что скуловые выступы имеют длину, которая представляет собой по крайней мере часть длины углубления. 3. Корпус по п.2, отличающийся тем, что углубление и скуловой выступ, расположенные под ватерлинией, находятся по крайней мере в средней части корпуса судна. 4. Корпус по п.2, отличающийся тем, что углубление образовано от середины и до кормы корпуса судна. 5. Корпус по п.2, отличающийся тем, что скуловой выступ сужается от середины корпуса судна в направлении кормы, при этом скуловой выступ плавно соединяется по существу с вертикальным бортом корпуса. 6. Корпус по п.1, отличающийся тем, что в средней части корпуса судна верхняя поверхность скулового выступа расположена под углом 0 - 20^o по отношению к горизонтальной плоскости, при этом скуловой выступ сужается к кормовой оконечности судна, а угол наклона его верхней поверхности увеличивается, и он плавно соединяется по существу с вертикальным бортом корпуса. 7. Корпус по п.1, отличающийся тем, что палуба судна имеет в зоне углубления по крайней мере на части длины углубления рабочую палубу с полной шириной при суженной ватерлинии корпуса. 8. Корпус по п. 1, отличающийся тем, что нижняя поверхность выступа представляет собой наклонную поверхность, поднимающуюся в направлении кормы судна и образующую по крайней мере часть верхней поверхности углубления. 9. Корпус по п.1, отличающийся тем, что углубление, образованное между скуловым выступом и выступом, расширяется к корме судна и соединяется с более узкой частью корпуса кормовой оконечности судна.