БЫСТРОХОДНОЕ СУДНО Российский патент 2001 года по МПК B63B1/20 

Изобретение относится к судостроению, более конкретно оно касается конструирования быстроходных судов, оборудованных управляемыми интерцепторами и предназначенных для движения в переходном режиме и в режиме глиссирования.

В настоящее время быстроходные суда с системой управляемых интерцепторов находят все большее применение в судостроении. Так, например, из патента РФ 2108260 (B 63 B 1/20, опубл. 10.04.98) известно быстроходное судно, содержащее корпус с транцевой кормой и оборудованное кормовыми автоматически управляемыми интерцепторами. Такие интерцепторы выдвигаются из-за кормового среза днища. При этом днище судна перед интерцепторами плавно отогнуто от линии киля вверх. На каждый интерцептор приходится от двух до четырех опор.

Особенность конструкции такого судна заключается в том, что при установке интерцепторов за транцевой плитой их опоры должны крепиться на транце с использованием клиновидных прокладок и болтовых соединений. Процесс индивидуальной подгонки клиновидных прокладок для каждой опоры требует много времени и высокой квалификации монтажников. Эти прокладки устанавливаются для обеспечения параллельности между осью вращения каждого интерцептора и нижней кромкой транцевой плиты. Выполнение этого условия в свою очередь необходимо для обеспечения минимального зазора между рабочей поверхностью интерцептора и указанной кромкой. Кроме того, каждое болтовое соединение, проходящее через корпус судна, должно обеспечивать герметичность и электроизоляцию соединяемых деталей для исключения электрохимической коррозии.

Наиболее близким аналогом изобретения из числа известных судов является быстроходное судно, описанное в патенте РФ 2108259 (B 63 B 1/20, опубл. 10.04.98), которое выбрано в качестве прототипа. Известное судно содержит корпус с транцевой кормой и оборудовано автоматически управляемыми интерцепторами, выдвигаемыми из-за кормового среза днища. При этом кормовой срез днища корпуса выполнен в виде редана, высота которого не менее высоты интерцепторов. Редан сдвинут вперед от транца на величину, равную 5-15 высотам интерцептора.

Крепление опор кормовых интерцепторов производится на днище корпуса в кормовом подрезе, т.е. на открытом и доступном месте. Однако технология изготовления такого судна по-прежнему включает трудоемкие операции индивидуальной подгонки клиновидных прокладок, проверки на герметичность корпуса судна. Для такой конструкции необходима также электроизоляция болтовых соединений, с помощью которых осуществляется крепление опор интерцепторов на днище.

Патентуемое изобретение направлено на упрощение технологии изготовления судна и регулировки интерцепторов при монтаже, на повышение надежности корпуса судна, оборудованного комплексом управляемых интерцепторов.

Конкретными задачами, на решение которых направлено изобретение, являются также снижение трудоемкости установки и электроизоляции носовых и кормовых интерцепторов на днище корпуса. Задачей изобретения является также исключение сверления корпуса судна и проверки герметичности болтового соединения, проходящего через отверстие в корпусе. Изобретение направлено на исключение технологических ограничений на место установки опор интерцепторов и на упрощение процесса регулировки зазора между нижней кромкой редана и рабочей цилиндрической поверхностью интерцептора.

Указанные технические результаты обеспечиваются тем, что быстроходное судно содержит корпус со скулообразными обводами и килевым днищем с носовыми и/или кормовыми реданами, за которыми расположены управляемые интерцепторы, последние выполнены с возможностью выдвижения из-за среза днища и установлены с возможностью поворота с помощью штанг относительно опор, закрепленных на днище корпуса в зареданном пространстве, при этом согласно настоящему изобретению опоры интерцепторов закреплены на днище с помощью башмаков. Одна опорная часть каждого такого башмака соединена посредством сварки с днищем, а другая выполнена с опорной поверхностью, параллельной кромке соответствующего редана и перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса. Опоры интерцепторов закреплены с помощью разъемных соединений на указанных опорных поверхностях башмаков.

Такое выполнение элементов крепления интерцепторов не требует сверления днища корпуса судна для болтового крепления опор, а также позволяет исключить нагрузки, действующие на изгиб опор интерцепторов.

Для исключения электрохимической коррозии, в случае выполнения башмаков и опор из различных металлов или сплавов, опоры интерцепторов электроизолируются от башмаков.

Рабочая поверхность интерцепторов предпочтительно выполняется в форме выпуклой цилиндрической поверхности.

Патентуемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых изображено:
на фиг. 1 - схематичный вид днища корпуса судна, на котором установлены интерцепторы;
на фиг. 2 - продольный разрез корпуса судна в области носового редана (по плоскости А-А на фиг. 1);
на фиг. 3 - вид Б на узел крепления опоры интерцептора (изображенный на фиг. 2) на башмаке с местными разрезами;
на фиг. 4 - блок-схема системы автоматического управления интерцепторами.

Быстроходное судно (см. фиг. 1-3) содержит корпус 1 с килевым днищем, разделенным носовым реданом 2 на две части - носовую 3 и кормовую 4. В кормовой части днища выполнен кормовой подрез 5 с образованием кормового редана 6. За реданами 2 и 6 заподлицо с соответствующей частью днища (носовой 3 или кормовой 4) побортно и симметрично относительно диаметральной плоскости (ДП) корпуса судна установлены носовые 7 и кормовые 8 управляемые интерцепторы. Перед кормовыми интерцепторами 8 размещены гребные винты 9 и рули управления 10. Носовые интерцепторы 7 с помощью штанг 11 и опор 12 шарнирно закреплены на башмаках 13, которые приварены к кормовой части днища 4.

Опорная поверхность башмаков 13, обращенная к опоре 12 интерцептора, перпендикулярна диаметральной плоскости судна (ДП) и параллельна нижней кромке носового редана 2. Между опорами 12 и башмаками 13 размещены регулировочные электроизоляционные прокладки 14. Штанга 11 интерцептора 7 через серьгу 15 и рычаги 16 и 17 шарнирно соединена со штоком 18 исполнительного механизма 19, который закреплен на фундаменте 20 внутри корпуса 1 судна. В днище 4 в области серьги 15 выполнена полость 21, через стенки которой проходит ось 22. На оси 22 жестко закреплены наружный рычаг 16 (внутри полости 21) и внутренний рычаг 17 (внутри корпуса 1). Указанные рычаги вместе образуют качалку (поз. 16, 22, 17), которая преобразует движение штока 18 в перемещение интерцептора 7. В результате работы привода интерцептор 7 выдвигается в поток из-за кромки редана 2 при повороте относительно осей 23 на заданную величину. Количество штанг 11 и осей 23 зависит от размаха интерцептора 7 и лежит в пределах от 2 до 4. Интерцепторы 7, изображенные на фиг. 2, подвешены на трех штангах.

Обычно принимается, что величина максимального выдвига интерцепторов в поток составляет от 0,015 до 0,025 ширины судна в месте установки интерцепторов. Для носовых интерцепторов 7 такой размер определяется от одной бортовой скулы 24 до противоположной скулы, а для кормовых интерцепторов 8 - от скулы 25 до противоположной скулы. Если интерцепторы и днище судна изготовлены из различных материалов, между которыми в паре возникает электрохимическая коррозия, то интерцепторы электроизолируют от корпуса с помощью прокладок 14 под опорами 12 (см. фиг. 2) и втулок 26 и шайб 27 в болтовых соединениях (см. фиг. 3). Аналогичная электроизоляция предусматривается и в месте крепления серьги 15 на штанге 11.

На фиг. 4 изображена блок-схема системы 29 управления интерцепторами, которая включает в свой состав следующие элементы:
- блок 30 задатчиков углового положения судна;
- блок 31 задатчиков статических положений интерцепторов 7 и 8;
- блок 32 датчиков, с которых поступает информация об углах и угловых скоростях дифферента и крена судна, его скорости хода, перегрузках в днище;
- блок 33, формирующий законы управления для следящих приводов 34, 35, 36 и 37, кинематически связанных с соответствующими интерцепторами.

Кинематические связи 38 и 39 между исполнительными механизмами 19 и соответствующими интерцепторами 7 и 8 обеспечиваются с помощью качалок (поз. 17, 22, 16) и серьги 15. В состав каждого следящего привода 34, 35, 36, 37 входит исполнительный механизм 19, датчик 40 обратной связи и усилитель мощности 41 (см. фиг. 4).

Монтаж интерцепторов осуществляется следующим образом.

Носовые 7 и кормовые 8 интерцепторы устанавливают на днище судна в соответствующих зареданных пространствах после выравнивания реданной кромки и приварки к днищу башмаков 13. Перед приваркой башмаков 13 их предварительно выравнивают в плоскости установки. При этом контролируют вертикальность опорной плоскости башмаков 13 под опоры интерцепторов и плотность прилегания поверхности башмаков к днищу. После этого на всех штангах 11 интерцептора устанавливают с помощью общей технологической оси опоры 12 и крепят их на башмаках 13. При установке опор одновременно обеспечивают регулировку зазора между рабочей поверхностью интерцептора и нижней кромкой редана. Перед разметкой отверстий в башмаках 13 под болты 28 и электроизоляционные втулки 26 опоры и башмаки стягивают с помощью струбцин и устанавливают технологические штифты (на чертеже не показаны). После этого рассверливают отверстия под болты 28 и втулки 26 и производят крепление опор на башмаках. Затем последовательно заменяют общую технологическую ось на рабочие оси 23 и соединяют среднюю штангу интерцептора с серьгой 15.

Работа системы носовых и/или бортовых интерцепторов, опоры 12 которых закреплены на башмаках 13, осуществляется следующим образом при движении судна.

При увеличении скорости хода судна, движение которого осуществляется с помощью гребных винтов 9 и рулей управления 10, оно последовательно проходит режим плавания, переходной режим и выходит на режим глиссирования.

При достижении судном скорости, при которой эффективно использование интерцепторов для управления угловым положением судна, включают автоматическую систему 29 управления интерцепторами (см. фиг. 4). С помощью системы 29 управления устанавливаются необходимые статические положения для интерцепторов, которые обеспечивают судну максимальное гидродинамическое качество. Установка положения интерцепторов может производиться либо вручную - с помощью блока 29, либо в автоматическом режиме - при возможности программирования положения интерцепторов в зависимости от скорости хода. При этом задаются оптимальные статические положения интерцепторов 7, при которых обеспечивается максимальное гидродинамическое качество судна. Относительно выбранных положений интерцепторы далее могут выдвигаться в поток до максимальной величины или полностью убираться за обводы днища. При парировании возмущений от волны и ветра интерцепторы убираются за кромку редана и работают как успокоители килевой и бортовой качки.

В случае ручной установки положения интерцепторов с помощью блока 31 задатчиков статического положения интерцепторов на первые входы усилителя мощности 41, входящих в состав следящих приводов 34, 35, 36, 37, от вычислителя 33 поступают постоянные сигналы. Эти сигналы усиливаются и отрабатываются исполнительными механизмами 19. При этом с датчиков обратной связи 40 на вторые входы усилителя мощности 41 поступают сигналы, которые компенсируют сигналы на первых входах. Каждый исполнительный механизм 19 и соответствующие интерцепторы 6 или 22 перемещаются до того положения, когда сумма сигналов на входах усилителя мощности 41 становится равной нулю. Следящие приводы 34, 35, 36, 37 отслеживают сигналы, поступающие на каждый из них с вычислителя 33. Эти сигналы изменяются не только при изменении скорости хода судна, но и при изменении его углового положения. Информация об изменении углового положения судна и скорости этого изменения поступает в вычислитель 33 с выходов блока 30 задатчиков углового положения судна и блока 32 датчиков, определяющих углы и угловые скорости дифферента и крена судна.

В результате проведенных испытаний было установлено, что установка интерцепторов на днище быстроходных судов с помощью опор, закрепленных на башмаках, приваренных к корпусу судна, позволяет:
- в 2-3 раза сократить время регулировки зазора между нижней кромкой редана и рабочей цилиндрической поверхностью интерцептора при их монтаже на корпусе судна (величина такого зазора обычно составляет от 0,5 до 1 мм);
- исключить при монтаже интерцепторов операцию проверки корпуса судна на герметичность;
- исключить ограничения на место установки опор интерцепторов на днище корпуса судна (ранее место установки опор с помощью болтового соединения определялось размещением силовой конструкции днища корпуса);
- повысить надежность крепления опор интерцепторов, поскольку детали крепления интерцепторов работают на сжатие, а не на изгиб.

Изобретение может найти широкое применение в судостроении, при разработке конструкции быстроходных судов, оборудованных комплексом управляемых интерцепторов. Такие суда обычно имеют возможность движения на переходном режиме и на режиме глиссирования, на которых наиболее эффективно применение интерцепторов.

Изобретение относится к судостроению и касается создания быстроходных судов, предназначенных для движения в переходном режиме и в режиме глиссирования. Быстроходное судно содержит корпус со скулообразными обводами и килевым днищем с носовыми и/или кормовыми реданами. За реданами установлены управляемые интерцепторы. Интерцепторы выполнены с возможностью выдвижения из-за среза днища и с возможностью поворота с помощью штанг относительно опор. Опоры закреплены на днище корпуса в зареданном пространстве с помощью башмаков. Одна опорная часть каждого из башмаков соединена посредством сварки с днищем, другая опорная часть выполнена с опорной поверхностью. Опорная поверхность параллельна кромке соответствующего редана и перпендикулярна диаметральной плоскости корпуса. Опоры интерцепторов закреплены с помощью разъемных соединений на упомянутых опорных поверхностях башмаков. Опоры интерцепторов могут быть электроизолированы от башмаков. Рабочую поверхность интерцепторов целесообразно выполнять цилиндрической и выпуклой. Технический результат - упрощение технологии постройки судна, упрощение регулирования интерцепторов при монтаже и повышение надежности корпуса судна, оборудованного комплексом управляемых интерцепторов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Быстроходное судно, содержащее корпус со скулообразными обводами и килевым днищем с носовыми и/или кормовыми реданами, за которыми расположены управляемые интерцепторы, при этом интерцепторы выполнены с возможностью выдвижения из-за среза днища и установлены с возможностью поворота с помощью штанг относительно опор, закрепленных на днище корпуса в зареданном пространстве, отличающееся тем, что опоры интерцепторов закреплены на днище с помощью башмаков, одна опорная часть каждого из которых соединена посредством сварки с днищем, а другая выполнена с опорной поверхностью, параллельной кромке соответствующего редана и перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса, причем опоры интерцепторов закреплены с помощью разъемных соединений на указанных опорных поверхностях башмаков. 2. Быстроходное судно по п.1, отличающееся тем, что опоры интерцепторов электроизолированы от башмаков. 3. Быстроходное судно по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность интерцепторов выполнена в форме выпуклой цилиндрической поверхности.