РЕАКТИВНЫЙ КАТАМАРАН Российский патент 2007 года по МПК B63B1/10 B63H7/00 B63B35/08 

Изобретение относится к судостроению, а именно к реактивным катамаранам.

Известны суда-катамараны с различными движителями, приводимыми в действие, в основном, от дизельных силовых агрегатов. Известны также катамараны на воздушной подушке.

Наиболее близким прототипом реактивного катамарана является катамаран на воздушной подушке "Sea Coaster", изготовленный по проекту холдинга "American Marine Holdings". Он способен нести большой груз и много людей, плавать на скорости до 60 узлов (˜110 км\час). Борта каждого корпуса такого катамарана имеют каверны, в которые нагнетается воздух, создавая подъемную силу и скорость хода. (Реферативный журнал 05. Водный транспорт. 2005 г.).

Прототип не выполняет функцию очищения водного пути ото льда, имеет сложный движитель, ограниченные скоростные возможности.

Целью изобретения является создание катамарана с эффективным реактивным движителем, создаваемым реактивной скоростью газового потока, истекающего из сопла двухконтурного турбореактивного двигателя (ТРДД), установленного между корпусами, на пилонах верхнего расположения, в передней части корпусов катамарана.

В реактивном катамаране реализуется ряд преимуществ, в частности высокая температура реактивных газов используется для разрушения структуры ледовой массы, очищения водного пути ото льда и уменьшения сопротивления "облепляемости" водной средой бортов в холодную погоду и отрыва носовой части корпусов от поверхности среды плавания.

Реактивный катамаран укомплектован двухконтурным турбореактивным двигателем (ТРДД), снабженным выходным соплом, направляющим реактивные газы вниз в сторону кормы корпусов под углом до 45° со скоростью более 550 м/с, сохраняющим температуру более 100°С до встречи с водной (ледовой) поверхностью на расстоянии до 7-8 метров от двигателя.

Для рационального использования реактивной скорости газов двигателя, высокой температуры для разрушения структуры ледовой массы и очищения водной глади ото льдов и отрыва носовой части корпусов от поверхности среды плавания двухконтурный турбореактивный двигатель устанавливается между пилонами, расположенными на уровне верхней поверхности корпусов ближе к носовым оконечностям корпусов. При соприкосновении реактивных газов с ледовой поверхностью водной среды их давление резко возрастает и распространяется под пространство днищ корпусов в носовой части, образуемое под действием тяги, направленной вперед под углом до 45° и назад в сторону кормовых оконечностей корпусов. При этом эффективность реактивного движителя возрастает за счет давления газов на ледовую поверхность.

Высокотемпературные газы, распространяясь по ледовой поверхности между корпусами и в пространстве под их днищами, разрушают структуру ледовой массы над водой и очищают путь для высокоскоростного хода катамарана.

Тяга, создаваемая реактивной скоростью и давлением газов, распределяется на поступательную скорость и на подъемную силу носовой части корпусов. При этом скорость хода реактивного катамарана по чистой водной поверхности может превышать 200 км/ч.

Грузопассажирские корпуса реактивного катамарана для плавания на высокой скорости имеют обтекаемую продолговатую форму с округленной верхней поверхностью и мореходным профилем днища и заостренными носовыми оконечностями. Скорость хода регулируется оборотами ТРДД.

Корпуса между собой соединяются несколькими элементами.

Элемент соединения корпусов, на уровне верхней поверхности кормовой части корпусов, одновременно выполняет функцию аэродинамического крыла, создает подъемную силу, компенсирующую часть силы тяжести массы судна. Несимметричный профиль этого элемента за счет разности давления и скорости воздушного потока создает эффективную подъемную силу.

Элемент соединения носовой части располагается перед воздухозаборником двигателя ниже пилонов. Выпуклая поверхность этого элемента способствует приросту скорости встречного воздушного потока и увеличивает объем воздуха, поступающего в воздухозаборник двигателя.

Ходовой мостик, служебные каюты и салоны для пассажиров размещаются в носовой части корпусов, имеют высокую комфортность и безопасность.

Ходовой мостик, служебные каюты оснащаются радиоэлектронными приборами и средствами безопасной навигации в сложных метеоусловиях.

Типовые рулевые механизмы и маневровые реверсивные гребные винты размещаются в углублении кормовых конечностей.

Реактивный катамаран как грузопассажирское судно предназначается для эксплуатации на полноводных замерзающих реках Сибири, например на реке Енисей между портами Дудинка, Игарка, Красноярск, Абакан и на реках Обь, Иртыш между портами Томск, Нижневартовск, Сургут, на реке Лена между портами Якутии - Ленск, Бодайбо. Такие суда необходимы для развития производительных сил Сибири и Севера.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен внешний вид реактивного катамарана, где представлены корпуса реактивного катамарана 1, 2, двухконтурный турбореактивный двигатель 3, направляющее реактивное выходное сопло 4, пилоны 5, 6, мореходное днище 7.

Элементы соединения корпусов: кормовой 8, передний 9, ходовой мостик 10, иллюминаторы 11, входные двери 12, рулевой механизм 13, гребной винт 14, водная среда 15, угол отрыва носовой части корпуса α (˜10-15°).

На фиг.2 - схема распределения сил.

Вектор тяги Р, векторы подъемных сил Y, Yc.э, вектор поступательной скорости U, вектор реактивной скорости газового потока Up, вектор скорости водной среды за кормой U, вектор тяжести G, векторы сопротивления Q.

В зависимости от назначения реактивный катамаран может иметь различные габаритные размеры корпусов, могут использоваться реактивные двигатели различной модификации и мощности тяги. За основу можно взять размеры прототипа или проект ВМТ, Nigel Gee & Associates LTD (Р.Ж. 05. Водный транспорт за 2005 год).

Изобретение "Реактивный катамаран" может быть использовано при проектировании надводных судов морского и речного флотов гражданских коммерческих организаций и силовых ведомств России.

Технической задачей, решаемой изобретением под названием "Реактивный катамаран", является использование реактивного двигателя для создания высокоскоростного катамарана, способного плавать в реках и морях, замерзающих в холодное время года.

Реактивный катамаран состоит из двух грузопассажирских корпусов с элементами их соединения и движителя. Движитель катамарана выполнен в виде установленного в носовой части на пилонах между корпусами двухконтурного турбореактивного двигателя с реактивным соплом, направляющим реактивные газы вниз в сторону кормы под углом 45° к поверхности водной среды для приподнятия носовой части катамарана над поверхностью водной среды и обеспечения возможности растапливания ледовой массы на этой поверхности между корпусами. Пилоны расположены на уровне верхней поверхности корпусов. Такое выполнение катамарана расширяет возможности его использования. 2 ил.

Реактивный катамаран, состоящий из двух грузопассажирских корпусов с элементами их соединения и движителя, отличающийся тем, что движитель катамарана выполнен в виде установленного в носовой части на пилонах между корпусами двухконтурного турбореактивного двигателя с реактивным соплом, направляющим реактивные газы вниз в сторону кормы под углом 45° к поверхности водной среды для приподнятия носовой части катамарана над поверхностью водной среды и обеспечения возможности растапливания ледовой массы на этой поверхности между корпусами, при этом пилоны расположены на уровне верхней поверхности корпусов.