ПАРУСНОЕ СУДНО Российский патент 2005 года по МПК B63B15/02 

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для повышения ходкости (в том числе без парусов, под мотором), маневренности, безопасности плавания и улучшения обитаемости парусных судов.

В настоящее время практически все парусные суда (без учета парусных досок) оснащены парусным вооружением, у которого устойчивость мачты парусного судна в рабочем положении в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса, обеспечивается за счет формирования сил-реакций в опоре (степсе) мачты (/Л1/ «Аэрориг»-нерасчаленная вращающаяся углепластиковая мачта», журнал «Катера и Яхты» №162-1997 г., стр.18) и стоячем такелаже, жестко закрепленных на корпусе парусного судна и удерживающих мачту в рабочем положении (/Л2/ К.Х.Марквардт "Рангоут, такелаж и паруса судов VIII века", стр.44, Ленинград, "Судостроение" 1991 г.; /Л3/ Боб Бонд «Справочник яхтсмена», стр.44, Ленинград, «Судостроение» 1989 г.). Парусные суда с жестко закрепленными на корпусе мачтами зарекомендовали себя пригодными для любых условий плавания в любом районе мирового океана. В то же время жесткое закрепление мачты на корпусе парусного судна является причиной появления крена корпуса парусного судна на ходу под парусами. В общем случае движение парусного судна с накрененным корпусом приводит к снижению скорости движения из-за большего по величине сопротивления воды движущемуся накрененному корпусу парусного судна и уменьшения действующей высоты парусного вооружения (здесь под действующей высотой подразумевается площадь проекции закрененной мачты с парусом на диаметральную плоскость корпуса спрямленного парусного судна), к увеличению его дрейфа по сравнению со случаем, когда киль (шверт) парусного судна не наклонен из-за крена корпуса. В связи с креном корпуса парусного судна ухудшаются его остойчивость и обитаемость (удобство пользования), связанная с необходимостью управлять парусным судном, осуществлять штурманскую прокладку, готовить еду, отдыхать от вахты и т.п., в рабочих и жилых объемах парусного судна с накрененными палубами.

В патенте Г.Н.Троицкого «Способ обеспечения устойчивости мачты парусного судна и устройство для его осуществления», патент RU 2145291 С1, предлагается полное или частичное обеспечение рабочего положения мачты парусного судна по крену за счет формирования гидродинамической подъемной силы на дополнительном киле-гидрокрыле с изменяемой геометрией. Для этого мачту парусного судна с парусом-аэрокрылом с изменяемой геометрией снабжают подводной частью мачты в виде дополнительного и киля-гидрокрыла с изменяемой геометрией, с бульбой, внутри которой закреплен балласт, степсом мачты в виде оси в подшипниках, с малыми моментами сопротивления, закрепленных в диаметральной плоскости корпуса парусного судна, жестко скрепленным с мачтой в промежутке между парусом и дополнительным килем.

В этом случае рабочее положение мачты парусного судна в диаметральной плоскости корпуса парусного судна обеспечивается жестким закреплением мачты на степсе. Рабочее положение мачты парусного судна по крену обеспечивается, с одной стороны, восстанавливающим моментом, формируемым балластом (закреплен в бульбе на дополнительном киле) при закренивании мачты парусного судна, с другой стороны, восстанавливающим моментом, формируемым на ходу под парусами с помощью дополнительного киля-гидрокрыла с изменяемой геометрией, использующего с этой целью гидродинамическую подъемную силу, величина и направление которой в совокупности с восстанавливающим моментом от использования балласта позволяет компенсировать кренящие моменты, возникающие в процессе работы парусного вооружения. Такое закрепление мачты на корпусе парусного судна позволяет обеспечить рабочее положение мачты и всего парусного вооружения на ходу под парусами без закренивания корпуса парусного судна на правый и левый борта.

Предлагаемое в Патенте RU 2145291 С1 закрепление мачты позволяет повысить ход парусного судна за счет оптимизации размерений его спрямленного корпуса с точки зрения максимальной скорости хода под парусами, так как в этом случае корпус парусного судна уже не обременен необходимостью обеспечения дополнительной остойчивости, связанной с работой парусного вооружения. Одновременно улучшается обитаемость и повышается маневренность спрямленного корпуса парусного судна за счет улучшения условий работы основного киля.

Вместе с тем очевидно, что конструкция, предлагаемая в Патенте RU 2145291 С1, допускает крен мачты на правый и левый борта, при которых сохраняется спрямленный корпус парусною судна, на углы, меньшие ±90°.

Конструктивные ограничения величины «независимого» угла крена мачты накладывают дополнительные ограничения на работу парусного вооружения при сильных ветровых нагрузках: приводит к необходимости уменьшения площади парусов и т.п., так как на прямую связаны с обеспечением поперечной остойчивости парусного судна на ходу под парусами.

Целью предлагаемого изобретения является повышение ходкости (в том числе без парусов, под мотором), маневренности, безопасности плавания и улучшение обитаемости жилых и рабочих помещений парусного судна.

Указанная цель достигается тем, что парусное судно снабжают в носовой и кормовой оконечностях корпуса дифферентовочными цистернами с арматурой управления дифферентом корпуса парусного судна, степсом в виде трубчатой оси, с установленными внутри трубы подшипниками, допускающими закренивание мачты на левый и на правый борта парусного судна на углы, превышающие ±90°, дополнительным килем, жестко скрепленным с втулкой, надетой на подшипники, закрепленные на внешней поверхности трубчатой оси-степса мачты, снабженной домкратом разворота втулки относительно трубчатой оси-степса мачты, вокруг оси вращения, лежащей в диаметральной плоскости корпуса парусного судна, и механизмами фиксации втулки относительно степса мачты и степса мачты относительно корпуса парусного судна, а дополнительный киль снабжают выдвигающейся консолью с направляющими и механизмом выдвижения консоли с арматурой управления, при этом консоль дополнительного киля снабжают в нижней части бульбой с балластом и гидродинамическими обтекателями консоли, направляющих и механизма выдвижения.

В отдельных случаях «Парусное судно» может быть снабжено дополнительным креплением мачты на степсе в виде шарнира с осью вращения, лежащей в одной плоскости с осью вращения трубчатого степса, а также вантами, натяжителем вант, шкивами, лебедкой с механизмом дистанционного управления, составляющими механизм принудительного наклона мачты на правый или левый борта парусного судна и ее фиксации в одном из выбранных положений.

Предлагаемое техническое решение позволяет вне зависимости от величины ветровой нагрузки на парусное вооружение парусного судна исключить опрокидывание его корпуса и обеспечивает движение парусного судна под парусами со спрямленным корпусом с повышенными ходкостью (в том числе парусно-моторного судна со спущенными парусами под моторами), маневренностью, безопасностью плавания и улучшить обитаемость парусного судна.

На фиг.1 схематически представлена конструкция заявляемого «Парусного судна». На фиг.2 показано закрепление дополнительного киля-гидрокрыла с изменяемой геометрией на втулке трубчатого степса. На фиг.3 представлен один из вариантов механизма разворота дополнительного киля, закрепленного на втулке, относительно трубчатого степса мачты и тормозное устройство для фиксации трубчатого степса относительно цилиндрической вставки корпуса парусного судна. На фиг.4 показана "взорванная сборка" предлагаемой конструкции "Парусного судна" с цилиндрической вставкой корпуса. На фиг.5, 6, 7...11 схематически показаны эволюции парусного вооружения и дополнительного киля при различных режимах движения "Парусного судна" под парусами и мотором. На фиг.12 показан многомачтовый парусник по предлагаемой в заявке конструктивной схеме. Фиг.13 иллюстрирует расширение возможностей команды парусного судна в управлении парусами многомачтового парусника. На фиг.14 показан вариант постановки дополнительных килей скоростного многомачтового парусно-моторного судна в "транспортное положение" для движения с убранными парусами под моторами. На фиг.15 показана конструкция одномачтового парусного судна с трубчатым степсом в виде гидродинамического обтекателя. На фиг.16 изображена схема закрепления трубчатого степса с гидродинамическим обтекателем на корпусе "Парусного судна". На фиг.17 схематически показано одномачтовое "Парусное судно" с трубчатым степсом, выполненным в виде водоизмещающей носовой оконечности, а на фиг.18 - двухмачтовое "Парусное судно" с носовой и кормовой водоизмещающими оконечностями - трубчатыми степсами. На фиг.19 кормовая оконечность двухмачтового судна снабжена трубчатым степсом с гидродинамическим обтекателем. На фиг.20 представлена схематически конструкция крепления мачты на степсе, при которой допускаются принудительные наклоны мачты в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса парусного судна, а на фиг.21 - схема управления величиной действующей высоты Н парусного вооружения.

На фиг.1 корпус парусного судна 1 содержит цилиндрическую вставку корпуса 2 диаметром ⊘d₁ на длине "L", с осью симметрии цилидрической вставки «А-А'», лежащей в диаметральной плоскости корпуса парусного судна. В носовой и кормовой оконечностях корпуса 1 установлены дифферентовочные цистерны забортной воды соответственно позиции 3 и 4, с арматурой заполнения и опорожнения дифферентовочных цистерн (на схеме арматура условно не показана). На цилиндрическую вставку корпуса 2 "надет" (цилиндрический) трубчатый степс 5 (⊘d₂) мачты 6. Степс 5 установлен, например, на радиально-упорные подшипники 7 и 8, закрепленные на цилиндрической вставке корпуса 2. На радиально-упорные подшипники 9 и 10 (подшипники позиции 7, 8, 9, 10 могут быть выполнены как подшипники качения или подшипники скольжения), закрепленные на трубчатом степсе 5, устанавливают втулку 11 (⊘d₃) с жестко скрепленным с ней дополнительным килем 12. На втулке 11 устанавливают домкрат 13 (на фиг.1 показан упрощенно) для разворота втулки 11 относительно трубчатого степса 5. В конструкции домкрата 13 предусмотрен управляемый командой парусного судна механизм фиксации втулки 11 относительно степса мачты 5 (условно на схеме показан в составе домкрата 13). На цилиндрической вставке 2 корпуса парусного судна 1 установлен механизм фиксации 14 углового положения степса мачты 5 относительно корпуса парусного судна 1. Дополнительный киль 12 снабжен выдвигающейся консолью 15 с бульбой 16, внутри которой закреплен балласт. На фиг.1 дополнительный киль 12 показан с выдвинутой на величину Δh_к консолью 15.

Дополнительный киль 12 представляет собой гидрокрыло с изменяемой геометрией за счет, например, управляемого закрылка 17. Дополнительный киль 12 жестко скреплен с втулкой 11 и при повороте втулки вокруг оси Б-Б' поворачивается вместе с ней. Ось вращения Б-Б' лежит в диаметральной плоскости корпуса парусного судна и в общем случае не совпадает с осью цилиндрической вставки корпуса А-А'. В случае, который изображен на фиг.1, когда ось Б-Б' наклонена под углом по отношению к оси А-А', а ось А-А' с помощью дифферентовочных цистерн 3 и 4 в корпусе парусного судна 1 может быть установлена в горизонтальное положение (корпус парусного судна стоит на ровном киле), поворот втулки 11 вместе с дополнительным килем 12 вокруг оси Б-Б' приведет к появлению отрицательного угла атаки у гидрокрыла - дополнительного киля 12. С увеличением угла поворота втулки 11 (угол поворота отсчитывается в любую сторону от 0-ого положения, при котором дополнительный киль 12 находится в нижнем положении в диаметральной плоскости корпуса парусного судна) в любую сторону от 0-го положения, угол атаки гидрокрыла 12 будет изменяться от 0° до при повороте на 90°. Появление отрицательного угла атаки у дополнительного киля 12 приведет к появлению гидродинамической подъемной силы при движении парусного судна, противодействующей дальнейшему закрениванию мачты под действием ветра. На фиг.1 показан случай традиционного закрепления мачты 6 парусного судна, при котором мачта поддерживается стоячим такелажем: вантами 18 и штагом 19. Однако в отличие от традиционного способа закрепления стоячий такелаж крепится не на палубе парусного судна, а на вытянутых в стороны частях 20 и 21 цилиндрической поверхности степса 5. Позициями 22 и 23 соответственно обозначены грот и стаксель парусного судна, а позицией 24 условно обозначена центральная проводка гика-шкота с блоком на поперечном погоне, закрепленном на козырьке 20, являющимся частью цилиндрической поверхности степса 5. Позицией 25 обозначен основной киль (шверт), который может быть выполнен в том числе как гидрокрыло с изменяемой геометрией. Позициями 26 и 27 соответственно обозначены перо руля и гребной винт парусного судна.

На фиг.2 схематически представлен пример конструктивного оформления устройств управления выдвижением консоли 15 и поворотом закрылка 17 дополнительного киля 12 (фиг.1). На втулке 28 (фиг.2) жестко закрепляют дополнительный киль 29, внутри которого установлены, например, гидроцилиндр 30 с поршнем 31, штоком 32 и арматурой (трубопроводами 33, насосом и клапанами, которые на схеме условно не показаны) механизма выдвижения консоли 34 дополнительного киля 29. По трубопроводам 33 в гидроцилиндр 30 подается под давлением жидкость, которая и обеспечивает выдвижение или втягивание консоли 34 по направляющим возвратно поступательного движения, обозначенным на фиг.2 как а'-а"-a''', б'-б"-б''' и с'-с''с''', выполненным, например, на поверхности гидродинамического обтекателя консоли 34. В нижней части консоли 34 жестко закреплен балласт в бульбообразном обтекателе 35.

Для управления величиной гидродинамической подъемной силы, возникающей при движении парусного судна, закрылок 36 дополнительного киля 29, например, подвешивают на петлях 37 и с помощью тяги 38 и, например, гидравлического привода (на фиг.2 условно показаны только два гидроцилиндра 39 и 40 гидравлического привода) осуществляют управление положением закрылка 36.

На фиг.3 на цилиндрическую вставку 41 (⊘d₁) корпуса парусного судна 42 установлены трубчатый степс 43(⊘d₂) с втулкой 44 (⊘d₃), с жестко скрепленным с ней дополнительным килем 45. На нижней части дополнительного киля 45 закреплен балласт в бульбе 46. Втулка 44 снабжена зубчатым венцом 47, который входит в зацепление с зубчатым колесом 48 домкрата 49, предназначенного для разворота втулки 44 относительно трубчатого степса 43. Домкрат 49 выполнен в виде червячного редуктора с большим передаточным отношением, с червяком 50, червячным колесом 51, с муфтой 52 и электродвигателем 53. Управление электроприводом домкрата 49 осуществляют с помощью электронной схемы управления, состоящей из блока управления 54 и пульта управления 55. Электродвигатель 53 запитывается от одного из трех источников тока на борту парусного судна 42: от ветряного электрогенератора 56, вспомогательного двигателя внутреннего сгорания 57 с электрогенератором 58 или от аккумуляторной батареи 59. При отсутствии электроэнергии домкрат 49 может быть использован для разворота втулки 44 относительно степса 43 с помощью ручного привода: рукоятки 60, надеваемой на граненый конец вала 61 электродвигателя 53. Червячный редуктор 49 обеспечивает фиксацию положения втулки 44 относительно степса 43 за счет самоторможения червячной передачи: червяка 50 и червячного колеса 51.

Для обеспечения так называемого "транспортного положения" дополнительного киля 45 (см. описание ниже) необходимо иметь возможность жесткой фиксации трубчатого степса 43 относительно цилиндрической вставки 41 корпуса 42 парусного судна (при убранных парусах). Для этого, например, может быть использовано тормозное устройство с гидравлическим приводом (см. фиг.3). Здесь гидроцилиндр 62, жестко закрепленный на цилиндрической вставке 41, с помощью поршня 63 с фрикционной накладкой 64, арматуры гидросистемы 65, 66 и главного гидроцилиндра 67 позволяет при вращении маховичка 68 привода главного гидроцилиндра 67 создавать давление жидкости на поршень 63, которое вызывает перемещение поршня 63 до упора фрикционной накладки 64 в корпус трубчатого степса 43. При этом степс 43 оказывается зафиксированным относительно цилиндрической вставки 41 и, соответственно, относительно корпуса 42 парусного судна. При необходимости аналогично может быть обеспечено торможение втулки 44 относительно степса 43. На фиг.3 позициями соответственно 69, 70, 71 и 72 обозначены мачта, гик, киль и перо руля парусного судна.

На фиг.4 представлена "взорванная сборка" "Парусного судна", корпус 73 которого снабжен цилиндрической вставкой 74 диаметром ⊘d₁, длиной L. При этом трубчатый степс может быть выполнен, например, в виде двух половин 75 и 76, устанавливаемых с радиально-упорными подшипниками 77', 77" и 78 на цилиндрическую вставку 74 корпуса 73 «Парусного судна». Две половины трубчатого степса 75 и 76 собирают с использованием штифтов и скрепляют болтами (на фиг.4 штифты и болты условно не показаны). На трубчатом степсе, образованном двумя половинами 75 и 76, в гнездо, сформированное пазами 79 и 80, устанавливают мачту 81 с гротом 82, стакселем 83, вантами 84, 85 и штагом 86, закрепленными на вытянутых частях 87, 88 цилиндрической поверхности трубчатого степса 76. В цилиндрическую выточку 89 (поз.89' и 89'') на степсе 75 и 76 устанавливают, например, на радиально-упорных подшипниках 90', 90" и 91 втулку, состоящую, например, из двух половин 92, 93, с каждой из которых жестко скреплены половины дополнительного киля 94, 95. При сборке половин 94, 95 образуется симметричный гидродинамический профиль-крыло, на которое с помощью, например, петель 96 подвешивают управляемый закрылок 97. Управление закрылком 97 осуществляют с помощью гидропривода с гидравлическими цилиндрами 98, 99 и тяги 100 (см. фиг.2 поз. 39, 40 и 38 соответственно). В полости, образовавшейся при сборке двух частей 94, 95 гидродинамического симметричного профиля дополнительного киля, жестко закрепляют гидроцилиндр 101 с поршнем (на фиг.4 поршень не показан), штоком 102 и арматурой управления гидравлическим приводом (на фиг.4 арматура не показана) выдвижения консоли 103 с бульбой 104, внутри которой закреплен балласт.

Фиг.5, 6...11 иллюстрируют работу парусного вооружения и дополнительного киля при различных режимах движения "Парусного судна" под парусами и под моторами со спущенными парусами. На фиг.5 показаны корпус 106 парусного судна с дополнительным килем 107 и управляемым закрылком 108 с бульбой 109, цилиндрической вставкой корпуса 110, мачтой 111 и парусом 112, с основным килем 113 и сечением 114, условно проходящим через мачту 111, парус 112, цилиндрическую вставку 110 корпуса парусного судна 106, втулку с дополнительным килем 107 и бульбу 109.

Сечение 114 на фиг.6 соответствует положению корпуса 106 парусного судна на ровном киле с повернутым управляемым закрылком 108 и ветром, дующим с левого борта парусного судна (направление ветра условно показано стрелкой).

На фиг.7 показано движение парусного судна под парусами, при котором балласт весом заключенный в бульбе 109, в нижней части дополнительного киля 107 создает восстанавливающий момент, противодействующий закренивающему моменту, вызываемому работой парусного вооружения. В отличии от традиционного пассивного способа формирования восстанавливающего момента в нашем случае по аналогии с Патентом №2063901 с приоритетом от 13 мая 1993 года (Патент Российской Федерации) втулка 11 с помощью домкрата 13 (см. фиг.1) разворачивается на угол что оказывается достаточным для удержания мачты 111 фиг.7 в рабочем, например, вертикальном положении.

На фиг.8 показана ситуация, при которой в дополнение к восстанавливающему моменту, вызываемому весом , "подключают" восстанавливающий момент гидродинамической подъемной силы, формируемый при движении парусного судна на дополнительном киле 107, например, при повороте управляемого закрылка 108. Здесь условно показано сложение двух сил: силы и силы , проекции гидродинамической подъемной силы на вертикальную ось. Величина гидродинамической подъемной силы, формирующей восстанавливающий момент, может быть увеличена за счет «вовлечения» в ее формирование всей поверхности дополнительного киля при придании ему отрицательного угла атаки путем управления дифферентом корпуса 106 «Парусного судна» с помощью дифферентовочных цистерн (см. поз.3 и 4 на фиг.1) и разворота втулки 11 с дополнительным килем 12 (см. фиг.1) на угол

На фиг.9 показан случай такого сильного ветрового давления на парус 112, при котором кренящий момент, формирующийся в процессе работы парусного вооружения, не может быть скомпенсирован суммарным восстанавливающим моментом балласта и гидродинамической подъемной силы . В этом случае, как показано на фиг.9, мачта 111 с парусом 112 наклоняется вплоть до горизонтального положения без опасности опрокидывания корпуса парусного судна. При прекращении действия шквала балласт, установленный в бульбе 109 в нижней оконечности дополнительного киля 107, вернет парусное вооружение в рабочее положение.

На фиг.10 показан рабочий момент движения парусного судна под парусами с дополнительным килем 107 и выдвинутой консолью 115, удерживающих мачту 111 парусного судна в рабочем положении. На фиг.10 дополнительный киль 107 полностью выведен из воды путем разворота втулки 11 фиг.1 (поз.28 на фиг.2) с помощью, например, домкрата 13 на фиг.1 с последующей фиксацией положения втулки 11 относительно трубчатого степса 5 (см. фиг.1) с помощью фиксатора, конструктивно встраиваемого, например, в домкрат (например, за счет самоторможения зубчатой передачи домкрата).

На фиг.11 показан дополнительный киль 107 полностью выведенный из воды для уменьшения сопротивления воды при движении «Парусного судна» под моторами (на фиг.11 мачта 111 показана с убранными парусами). Такое положение дополнительного киля 111 может быть рекомендовано с последующим его переводом в подпалубное пространство, (перевод дополнительного киля 111 в трюм при движении под моторами не носит принципиального характера и поэтому не рассматривается в заявке) для многомачтовых парусно-моторных судов с нечетным числом мачт.

Использования дополнительного киля 111 "в сухую" позволяет, с одной стороны, (см. фиг.10) уменьшить сопротивление воды движущемуся парусному судну под парусами, с другой стороны, просматривается два варианта (фиг.10 и 11) закрепления дополнительного киля 111 при движении "Парусного судна" под моторами. И в первом и во втором случаях использование "сухого" дополнительного киля 111 должно привести к повышению ходкости "Парусно-моторного судна" за счет снижения сопротивления воды движущемуся судну.

Отметим еще одну особенность предлагаемого "Парусного судна": во всех без исключения случаях на фиг.5, 6,...11 основной киль 113 выполнял свою основную задачу: препятствовал дрейфу парусного судна при отсутствии крена корпуса 106 (см. фиг.5), вызванного работой парусного вооружения, а значит, такое парусное судно обладает повышенной маневренностью за счет минимальных значений дрейфа при прочих равных условиях по сравнению с парусным судном с закрененным корпусом 106, а значит, и килем 113, из-за работы парусного вооружения.

На фиг.12 показано трехмачтовое парусно-моторное судно, у которого на корпусе 116 на "трубчатых степсах" 117, 118, 119 установлены мачты 120, 121, 122, дополнительные кили 123, 124, 125, с бульбами 126, 127, 128. На корпусе 116 установлены кили 129 и 130. Позициями 131 и 132 соответственно обозначены гребной винт и перо руля парусно-моторного судна. К особенностям парусно-моторного судна на фиг 12 следует отнести то, что (см. фиг.12 и 13) при движении под парусами команда парусного судна может выбрать такой режим работы парусного вооружения, при котором путем разворота втулок (см. поз.11 на фиг.1, на фиг.12 условно не обозначены) на каждом из степсов 117, 118, 119 для каждой мачты на свой угол мачты многомачтового судна будут работать с минимальными помехами друг для друга, а значит, может быть повышена эффективность многомачтового парусного вооружения и, как следствие, увеличена скорость движения парусного судна под парусами. При этом мачта 120 за счет разворота дополнительного киля 123 на угол будет иметь крен мачта за счет разворота дополнительного киля 124 на угол и мачта 122 будет иметь крен за счет разворота дополнительного киля на угол При движении парусно-моторного судна под моторами со спущенными парусами (фиг.14) имеется возможность повысить ходкость судна за счет уменьшения сопротивления воды движущемуся судну. Как уже отмечалось выше, разворотом втулок с дополнительными килями относительно трубчатых степсов, зафиксированных на корпусе парусного судна, можно извлечь дополнительные кили из воды (см. фиг.14) с последующим закреплением дополнительных килей в "транспортном" положении. На фиг.14 (фиг.12 и 13) дополнительный киль 123 первой мачты 120, дополнительный киль 124 второй мачты 121 и дополнительный киль 125 третьей мачты 122 могут быть извлечены из воды в определенной последовательности: например, спускают паруса, фиксируют положения трубчатых степсов 117, 118, 119 относительно корпуса 116 парусного судна (мачты расположены вертикально), с помощью домкратов вначале "выбирают" дополнительные кили 124 и 125 путем их разворота на втулках (втулки условно не обозначены на фиг.14) относительно фиксированных на корпусе парусного судна трубчатых степсов в разные стороны до достижения ими вертикального положения. После этого фиксируется "транспортное положение" дополнительного киля 125 третьей мачты 122. Затем поворачивают втулку степса 117 с подъемом, извлечением из воды дополнительного киля 123 и одновременным поворотом втулки степса 118 с опусканием киля 124 в противоположную по сравнению с дополнительным килем 123 сторону до, например, горизонтального положения. "Сухие" дополнительные кили 123 и 124 крепят в "транспортном " положении по разные борта друг от друга. В то же самое время дополнительный киль 125 убирают в подпалубное пространство (см. поз.128' фиг.14). Механизм уборки дополнительных килей в подпалубное пространство не является предметом настоящей заявки и поэтому не рассматривается.

В "транспортном положении" (см. фиг.14) дополнительные кили 123, 124, 125 при движении под моторами не оказывают сопротивления воде, а это позволяет при прочих равных условиях повысить ходкость и экономичность движения под моторами парусно-моторного судна.

Рассмотрим вариант конструкции "Парусного судна" без использования втулки (поз.11 фиг.1), жестко скрепленной с дополнительным килем (поз. 12 на фиг.1), позволяющей изменять по произволу команды парусного судна взаимное расположение мачты и дополнительного киля. На фиг.15 показано "Парусное судно", у которого корпус 133 снабжен носовой оконечностью в виде оси с радиально-упорными подшипниками и крепежем (сборка поз. 134), с сопрягаемым с ней трубчатым степсом 135, выполненным в виде гидродинамического обтекателя. Степс 135 имеет возможность поворота на любой угол вокруг оси А-A', лежащей в диаметральной плоскости корпуса 133 парусного судна. К степсу 135 с противоположных сторон жестко прикрепляют мачту 136 парусного судна и дополнительный киль 137 с управляемым закрылком 138 и бульбой 139, внутри которой вложен балласт (на фиг.15 условно не показаны носовая и кормовая дифферентовочные цистерны в корпусе парусного судна и механизм управления закрылком 138). В том случае, если парусное вооружение предполагает использование стакселя 140, к корпусу гидродинамического обтекателя 135 жестко крепят балку бушприта 141. На фиг.15 позицией 142 обозначен штаг, позициями 143, 144, 145, 146 обозначены соответственно ванты, грот и гик парусного судна. Позицией 147 обозначена центральная проводка гика-шкота с блоком на поперечном погоне, закрепленном на козырьке-консоли 148, жестко скрепленной с гидродинамическим обтекателем 135. На фиг.15 основной киль 149, например, с управляемым закрылком 150 служит для устранения дрейфа парусного судна при хождении под парусами, а перо руля 151 - для выбора направления движения «Парусного судна».

На фиг.16 представлен более подробно вид «В»: показано устройство сборки 134 на фиг.15. Здесь ось 152 с надетыми на нее, например, радиально-упорными подшипниками 153, 154 и крепежом 155 (так называемый гаечный замок, см. /Л4/ «Краткий Политехнический словарь». Гос. Издат Т-Т литературы, 1956 г., стр.189) обеспечивают вращение трубчатого степса 156 с малыми моментами сопротивления. Степс 156 с внешней стороны конструктивно оформлен в виде гидродинамического обтекателя 157. Степс 157 (156) жестко скреплен с мачтой 158 и дополнительным килем 159 с управляемым закрылком 160 и бульбой 161 с балластом внутри бульбы. Ось 152 жестко закреплена на корпусе парусного судна 162.

При хождении под парусами на гроте 163 (гик 164) и стакселе 165 формируются кренящие моменты, приводящие к повороту мачты 158 (фиг.16) вокруг оси А-A'. Повороту мачты 158 вокруг оси А-A' противодействуют восстанавливающие моменты, возникающие при закренивании дополнительного киля 159 с балластом в бульбе 161 и момент гидродинамической подъемной силы на гидрокрыле с изменяемой геометрией - дополнительном киле 159 с управляемым закрылком 160, формируемый при движении парусного судна (см. фиг.7). Крен мачты, очевидно, будет увеличиваться до тех пор, пока закренивающий момент не будет по величине скомпенсирован противоположным по направлению восстанавливающим моментом, формируемым из двух составляющих: гидродинамической подъемной силы, величина которой будет зависеть от положения управляемого закрылка 160 (фиг.16), угла атаки дополнительного киля 159 (фиг.16) и скорости движения парусного судна (при прочих равных условиях) и момента, формируемого при закренивании дополнительного киля 159 с балластом в бульбе 161. При этом превышение по величине закренивающего момента над восстанавливающим, как уже отмечалось выше, не может повлечь за собой переворот корпуса парусного судна. При предельных ветровых нагрузках паруса парусного судна будут положены на поверхность воды (см. фиг.9). После прохождения шквального напора ветра рабочее положение парусного вооружения будет восстановлено под действием балласта в бульбе 161 дополнительного киля 159 (фиг.16). На фиг.16 позицией 166 условно обозначена центральная проводка гика-шкота с блоком и поперечным погоном, закрепленным на козырьке 167, жестко связанным с гидродинамическим обтекателем 157 (156). Позицией 168 на фиг.16 обозначен фрагмент балки бушприта.

В качестве дальнейшего развития конструкции "Парусного судна" на фиг.15 рассмотрим возможные варианты трубчатого степса в виде водоизмещающей носовой или кормовой оконечности (см. фиг.17, 18, 19 и 20).

На фиг. 17 показано «Парусное судно» с водоизмещающей носовой оконечностью 169. По аналогии с «Парусным судном» на фиг.15 и 16 его снабжают корпусом 170 с жестко закрепленной на нем осью 171 с, например, радиально-упорными подшипниками 172, 173, которые обеспечивают возможность поворота водоизмещающей носовой оконечности 169 относительно корпуса 170 вокруг оси А-A' (фиг.17). На водоизмещающей оконечности 169 со стороны палубы жестко закрепляют мачту 174, а со стороны днища жестко закрепляют дополнительный киль 175 с управляемым закрылком 176 и бульбой 177 с балластом (по аналогии с ранее рассмотренным вариантом управления закрылком дополнительного киля, см., например, фиг.2 и 3, может быть организовано устройство управления закрылком 176). Основной киль 178 (фиг.17) «Парусного судна» с, например, управляемым закрылком 179 закрепляют на корпусе 170. Штаг 180 крепят на палубе носовой оконечности 169, а ванты 181 закрепляют на козырьке 182, являющемся продолжением палубы носовой оконечности 169. На фиг.17 позициями 183,184 и 185 обозначены соответственно грот, стаксель и перо руля «Парусного судна». Позицией 186 на фиг.17 обозначена упрощенно центральная проводка гика-шкота с блоком и поперечным погоном, закрепленным на козырьке 182.

На фиг.18 показан вариант конструкции двухмачтового «Парусного судна» с корпусом 187 и с носовой 188 и кормовой 189 водоизмещающими оконечностями, первой мачтой 190 и второй мачтой 191, с дополнительными килями 192 носовой оконечности (бульба 193) и кормовой оконечности 194 (бульба 195). Аналогично вышеизложенному кормовая водоизмещающая оконечность закреплена на оси и имеет возможность поворота вокруг оси d-d' c малыми моментами сопротивления. Закрепленный на корпусе 187 «Парусного судна» основной киль 196 с, например, управляемым закрылком 197 обеспечивает противодействие дрейфу, а перо руля 198 определяет направление движения «Парусного судна».

Еще одна модификация «Парусного судна» по предлагаемому изобретению представлена на фиг.19. Здесь показан вариант конструкции двухмачтового парусного судна, у которого корпус 187 (см. фиг.17 и 18) снабжают водоизмещающей носовой оконечностью 188, аналогичной той, что показана на фиг.17 поз. 169, а кормовая оконечность 199 выполнена в виде трубчатого степса, оформленного как гидродинамический обтекатель, на котором жестко закрепляют мачту 200 с парусом 201 и ванты 202. На донной части гидродинамического обтекателя 199 закрепляют дополнительный киль 203 с управляемым закрылком 204 и бульбой 205 с балластом, закрепленным внутри нее. Устройство и работа кормовой оконечности 199 принципиально совпадает с работой носовой оконечности с гидродинамическим обтекателем 135 на фиг.15 и поз.157 на фиг.16.

Для парусных судов, представленных на фиг.17, 18 и 19, регулирование действующей высоты парусного вооружения может быть достигнуто путем принудительных наклонов мачты в плоскости, перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса парусного судна (см. фиг.20 и 21). На фиг.20 корпус парусного судна 206 снабжен носовой водоизмещающей оконечностью 207, к которой на оси К-К', позиция 208, лежащей в диаметральной плоскости корпуса парусного судна (при спрямленной носовой оконечности) крепят мачту 209 парусного судна, положение которой относительно носовой оконечности определяется механизмом управления наклоном мачты, состоящим из шкивов 210 и 211, лебедки 212, вант 213 и 214, «перематываемых» через шкивы 210 и 211 лебедкой 212. Для обеспечения силового замыкания кинематической цепи управления положением мачты в устройство вводится натяжитель вант 215 (на фиг.20 и 21 показан условно упрощенно, см. \Л4\, стр.804 «Ременная передача»). Ось трубчатого степса (см. фиг.16 поз.152 и фиг.17 поз.171) совпадает с осью А-A' на фиг.20. Степс выполняется полым и внутри него (показано условно упрощенно) проведен механизм дистанционного управления положением мачты 216 из кокпита 217 корпуса 20 парусного судна. На фиг.20 позициями 218, 219, 220, 221 и 222 обозначены соответственно дополнительный киль, бульба с балластом, грот, стаксель и перо руля парусного судна. Под действием парусного вооружения носовая оконечность 207 вместе с мачтой 209 кренится относительно корпуса 206 вокруг оси А-A', при этом механизм дистанционного управления наклоном мачты 216 также поворачивается вокруг оси А-А'. В этом случае положение мачты 209 относительно носовой оконечности 207 не будет изменяться из-за самоторможения червячного редуктора 223. Изменение наклона мачты 209 относительно носовой оконечности 207 может быть получено только путем вращения маховика 224 механизма дистанционного управления 216. Сказанное иллюстрируется дополнительно фиг.21, где позицией 225 обозначен основной киль парусного судна.

Рассмотренные конструктивные схемы «Парусных судов» в конкретных условиях плавания «дают в руки» команды парусного судна дополнительные возможности по его управлению. Предлагаемые технические решения позволяют

1) увеличить ходкость за счет:

1-1) подбора на стадии проектирования обводов корпуса парусного судна, не обремененного необходимостью противодействия опрокидыванию, вызываемому работой парусного вооружения;

1-2) несения полных парусов без опасности опрокидывания;

1-3) работы парусного вооружения с максимальной действующей высотой, достигаемой путем разворота втулки с дополнительным килем относительно степса с мачтой парусного судна;

1-4) снижения сопротивления воды движению "Парусного судна" при использовании дополнительных килей с балластами "всухую" (в том числе при движении со спущенными парусами под моторами);

1-5) в случае многомачтовых парусных судов при движении под парусами, индивидуального подбора наклона (крена) каждой мачты путем выбора наиболее рационального поворота дополнительных килей с расчетом повышения эффективности парусов на каждой из мачт;

2) повысить маневренность парусного судна за счет движения под парусами со спрямленным основным килем;

3) повысить безопасность плавания, так как опрокидывание ветром мачты с парусом в предлагаемых конструкциях парусных судов не приводит к опрокидыванию корпуса парусного судна;

4) улучшить обитаемость парусного судна, идущего под парусами, так как закренивание мачты (мачт) парусного судна в нашем случае не вызывает крен корпуса, и, значит, команда парусного судна обитает в помещениях с горизонтальными палубами.

Изобретение относится к судостроению, а именно к парусным судам. Судно снабжено в носовой и кормовой оконечностях корпуса дифферентовочными цистернами с арматурой управления. Степс мачты выполнен в виде трубчатой оси и установлен на цилиндрической вставке корпуса с возможностью закренивания мачты на борта судна на углы, превышающие ±90°. Дополнительный киль судна закреплен на внешней поверхности трубчатого степса посредством втулки и снабжен домкратом разворота. Технический результат заключается в повышении ходкости, маневренности, безопасности плавания и улучшении обитаемости парусных и парусно-моторных судов. 2 з.п. ф-лы, 21 ил.

1. Парусное судно, снабженное килем-швертом, мачтой с парусом-аэрокрылом с изменяемой геометрией и подводной частью мачты в виде дополнительного киля с изменяемой геометрией, с бульбом, внутри которого закреплен балласт, со степсом мачты в виде оси, скрепленным с мачтой в промежутке между парусом и дополнительным килем, отличающееся тем, что оно снабжено в носовой и кормовой оконечностях корпуса дифферентовочными цистернами с арматурой управления дифферентом корпуса судна, степсом в виде трубчатой оси, установленным через подшипники на цилиндрической вставке корпуса судна с возможностью закренивания мачты на левый и правый борта судна на углы, превышающие ±90°, при этом дополнительный киль жестко скреплен с втулкой, надетой на подшипники, закрепленные на внешней поверхности степса мачты, и снабженной домкратом разворота втулки относительно степса мачты вокруг оси вращения, лежащей в диаметральной плоскости корпуса судна, и механизмами фиксации втулки относительно степса мачты и степса мачты относительно корпуса судна, при этом дополнительный киль снабжен выдвигающейся консолью с направляющими и механизмом выдвижения консоли с арматурой управления, при этом консоль дополнительного киля снабжена гидродинамическими обтекателями консоли, направляющих и механизма выдвижения.2. Парусное судно по п.1, отличающееся тем, что мачта парусного судна выполнена с креплением в виде шарнира на поверхности степса с осью вращения шарнира, лежащей в одной плоскости с осью вращения степса, вантами, натяжителем вант, шкивами, лебедкой с механизмом дистанционного управления лебедкой, составляющими механизм принудительного наклона мачты на правый или левый борт судна и ее фиксации в выбранном положении.3. Парусное судно по п.1, отличающееся тем, что мачта парусного судна жестко скреплена со степсом.