КРУПНОТОННАЖНОЕ СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ И ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ Российский патент 2001 года по МПК B60V1/22 

Изобретение относится к судостроению и касается создания крупнотоннажных судов. Ближайшим аналогом является патент Великобритании N 1328212, МПК 7 B 60 Y 1/22, опубликованный в 30.08.1973.

Технический результат реализации изобретения состоит в обеспечении подъема на крыло крупнотоннажного судна и повышении его скорости.

Изобретение схематически поясняется чертежами, где:
фиг. 1 - вид сбоку трюма описываемого крупнотоннажного судна; фиг. 2 - то же, поперечный разрез в районе расположения колесного движителя спереди; фиг. 3 - боковой вид держателя подводного крыла судна; фиг. 4 - горизонтальный разрез трюма судна; фиг. 5 - поперечный разрез судна в районе заднего колесного движителя; фиг. 6 - вид конечных отростков распределительной системы /10/ компрессора, нагнетающего воздух, рассматриваемых с верхней стороны крыла; фиг. 7 - боковой вид подводного крыла волнообразной формы; фиг. 8 - вид распределительной системы воздуха, включающей компрессор, главные распределительные ветви, /8, 9/ конечные отростки системы и выходные отверстия для выхода воздуха - "устья" (11); фиг. 9 - вертикальный поперечный разрез судна по оси переднего колесного движителя. Видна прилегающая к нему шестерня (16) подпятник барабана (14), забортные подводные крылья (25, 29), полотнище (6).

Условные обозначения:
1 - носовая часть корабля; 2 - палуба, верхняя часть трюма;
3 - система воздушных компрессоров, расположенных на донной поверхности трапа; 4 - границы трапа; 5 - бортовые скеги; 6 - защитное полотнище; 7 - компрессор; 8 - часть воздухораспределительной системы, находящаяся на палубе; 9 - главный ствол воздухораспределительной системы, располагающийся в толще крепления подводного крыла или на его поверхности; 10 - конечные /побочные/ отростки воздухорасределительной системы; 11 - "устья" воздухораспределительной системы, места выхода воздуха в воздушную подушку; 12 - поверхность водоема; 13 - барабан колесного движителя; 14 - подпятник барабана; 15 - лопасти колесного движителя; 16 - шестерня колесного движителя; 17 - мотор; 18 - шестерня мотора;
19 - наклонная часть подводного крыла; 20 - горизонтальная часть подводного крыла; 21 - крепление подводного крыла; 22 - подводное крыло с волнообразным изгибом; 23 - кожух движителя; 24 - подводное крыло в целом; 25 - наружная /забортная/ часть подводного крыла; 26 - воздушная подушка; 27 - днище трюма; 28 - носовые, расположенные под углом, подводные крылья; 29 - крепление забортной части подводного крыла; 30 - колесо движителя с лопастями; 31 - крепление лопастей колеса движителя к барабану; 32 - ось колеса движителя.

А теперь дадим разъяснение назначения и роли всех вышеперечисленнных деталей в совокупности образующих многотоннажный корабль с подводными крыльями и воздушной подушкой.

Бортовые скеги служат для защиты плоского дна и колесных движителей от ударов волн и являются важными элементами, формирующими границы воздушной подушки. Оба скега соединяются сотканным из стальных и пластмассовых нитей полотнищем, которое также имеет важную роль в защите колесного движителя и дна судна от ударов волн.

Движитель в центре имеет ось 30, своими концами упирающуюся в бортовые скеги и подпятники 14. К оси крепится металлическая ферма цилиндрической формы, образующая барабан 13 колесного движителя, к которому прикрепляются металлическими крепежными элементами 31 лопасти колеса движителя 15.

Две трети колеса сверху покрыто металлическим кожухом 23, внизу трюм имеет соответствующих размеров вырез таких размеров и расположения, чтобы края этого выреза точно сваривались с краями кожуха. Низ колесного движителя выходит за пределы трюма примерно на треть своего диаметра, чтобы лопасти колес погружались в воду под оптимальными углами атаки 30 - 90^o.

Воздушная подушка, на которой лежит судно, образуется за счет всей системы подводных крыльев, а также погружающихся в воду под углом до 90^o лопасти колеса к днищу. Лопасть по длине почти соответствует ширине трюма и приводит в движение массу воды. Тем более - лопасти всего колеса в целом.

Между кожухами, в которых заключены колеса движителей, которые располагаются от борта до борта, находится пространство, в котором, параллельно кожуху, располагается 3-4 подводных крыла так, чтобы горизонтальная часть крыла заканчивалась у начала наклонной части следующего. Чередование наклонной и горизонтальной частей подводного крыла создает волну в воздушной подушке, гасящую волнение, пришедшее извне.

Система расположенных поперек трюма кожухов, колесных движителей, подводных крыльев, полотнищ из стальных и пластмассовых нитей или струн и бортовых скегов сильно упрочняет корпус судна, что особенно важно в бурю.

С правой стороны кожухов, с торцов, располагается соединенная с осью колеса шестерня 16. Рядом, на дне трюма, лежит примыкающий к кожуху мотор 17 с его шестеренкой 18.

Шестерня мотора 18 во много крат меньше шестерни колеса 16 и внешне высокая скорость вращения шестеренки мотора еще не гарантирует высокую скорость вращения шестеренки колеса и самого его.

На дне трюма, на равных расстояниях, располагаются в единой системе компрессоры, соединенные воздухораспределительным стволом 8. От него через дно вниз спускаются главные распределительные стволы 9, идущие либо в толще крепления подводного крыла 21, либо поверх него. От ствола отходят конечные или побочные отростки 10, выходящие отверстиями - "устьями" на переднюю, образующую "воздушную смазку" или заднюю струю воздуха. В результате поверх воздушной подушки толстый слой пены, которая вместе с бортами, подводными крыльями, полотнищем "выглаживает" поверхность подушки, содействует увеличению скорости судна, снижает лобовое сопротивление воды, поднимая судно на крыло.

Предлагаемая конструкция возможна не только для судов высокой тоннажности, но и для средних и малых. Для таких судов подводные крылья достаточно расположить по нижним краям днища, но необходимы бортовые скеги и подводные крылья, но меньших размеров.

Суда с высоким водоизмещением требуют расположения подводных крыльев, чередующееся через 3-4 ряда крыльев с колесными движителями. Каждое крыло должно иметь держатель и упираться в дно, а идущие от борта до борта иметь по 5-20 держателей. Благодаря этому дно судно "не провисает". Креплению дна и всего судна содействует и колесный движитель с покрытием кожухом. Т.о. элементы новизны - колесный движитель, кожух, большие подводные крылья с держателями, способствуют в целом увеличению прочности судна.

Кожухи колес герметизированы, чтобы воздух из "подушки", куда можно спускать выхлопные газы, не проникал в салон и при этом не происходило снижения давления в воздушной подушке. Чем подушка мощнее, тем меньшая часть судна оказывается в воде и это снижает лобовое и общее сопротивление воды и воздуха движению судна.

Чем выше поднимается судно, тем легче его дальнейший подъем вверх, так как при подъеме вверх снижается лобовое давление.

Подводные крылья, полотнище, диффузия воздуха через мельчайшие "устья" с образованием воздушной смазки и густой пены уменьшают волнение в области воздушной подушки и всей поддонной области, но работа колесных движителей, компрессоров требует мощных моторов. Наиболее удобным видом топлива может быть энергия атомной электростанции, которая при относительно минимальной занимаемой площади может дать и причем длительное время максимум необходимой энергии.

Поэтому широкий переход к атомной энергетике в судостроении, особенно морском, чрезвычайно перспективен и экономическая политика здесь должна учитывать требования техники.

Изобретение относится к судостроению и касается создания судов на воздушной подушке и подводных крыльях. Судно имеет трюм, дно, бортовые скеги, подводные крылья и движители. Движители являются колесными и в количестве 10-15 расположены внутри трюма перпендикулярно его оси. Каждый движитель покрыт стальным кожухом, герметично сваренным снизу с краями выреза в дне трюма так, чтобы лопасти примерно на одну треть выходили из кожуха с возможностью опускания их в воду под оптимальными углами в 30...90°. Подводные крылья имеют наклонную и горизонтальную части. Подводные крылья расположены между колесными движителями поперек оси судна от одного бортового скега к другому. Подводное крыло прикреплено сверху прямо ко дну судна и имеет 5-20 держателей, стоящих вертикально и передающих на обе части подводного крыла нагрузку со дна судна. Воздушная подушка образована лопастями колесных движителей между бортовыми скегами. Скеги могут быть соединены на их нижних краях полотнищем, связанным из стальных и пластмассовых нитей. Судно имеет распределительную трубу, соединяющую компрессоры и находящуюся поверх дна трюма. От нее, пронизывая трюм, опущены главные стволы распределительной системы подводного крыла. От этих стволов могут отходить побочные стволы распределительной системы, которые, как и главные стволы, могут находиться на внутренней стороне подводного крыла. Технический результат реализации изобретения состоит в обеспечении подъема крупнотоннажного судна на крыло и в повышении его скорости. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Крупнотоннажное судно на воздушной подушке и подводных крыльях, содержащее трюм, дно, бортовые скеги, подводные крылья и движители, отличающееся тем, что движители являются колесными и в количестве 10 - 15 расположены внутри трюма перпендикулярно его оси, причем каждый покрыт стальным кожухом, герметично сваренным снизу с краями выреза в дне трюма так, чтобы лопасти примерно на одну треть выходили из кожуха с возможностью опускания их в воду под оптимальными углами в 30 - 90^o, при этом подводные крылья имеют наклонную и горизонтальную части и расположены между колесными движителями поперек оси судна от одного бортового скега к другому, при этом подводное крыло прикреплено сверху прямо ко дну судна и имеет 5 - 20 держателей, стоящих вертикально и передающих на обе части подводного крыла нагрузку со дна судна, а воздушная подушка образована лопастями колесных движителей между бортовыми скегами. 2. Крупнотоннажное судно по п.1, отличающееся тем, что бортовые скеги соединены на их нижних краях полотнищем, связанным из стальных и пластмассовых нитей, а судно имеет распределительную трубу, соединяющую компрессоры и находящуюся поверх дна трюма, от которой, пронизывая трюм, опущены главные стволы распределительной системы подводного крыла, от которых отходят побочные стволы распределительной системы, которые, как и главные стволы, находятся на внутренней стороне подводного крыла. 3. Крупнотоннажное судно по п.1, отличающееся тем, что подводные крылья имеют волнообразную форму для снижения трения о воду. 4. Крупнотоннажное судно по п.1, отличающееся тем, что к торцевой части колесного движителя прикреплено на его оси шестеренчатое колесо, связанное с шестерней мотора, располагающегося на дне трюма рядом с кожухом колесного движителя.