СУДНО НАДВОДНОГО И ПОДВОДНОГО ХОДА Российский патент 2019 года по МПК B63G8/00 B63C11/49 B63B35/00 B63B1/16 B63B19/02 

Изобретение относится к области судостроения, а именно, к судам, имеющим возможность движения как в режиме надводного хода, так и при полном погружении в режиме подводного хода, и может быть использовано, например, при разработке конструкции высокоскоростных судов надводно-подводного хода, предназначенных, преимущественно, для прогулочных и экскурсионных целей, путешествий, отдыха, исследований. Предлагаемое судно в режиме надводного хода способно обеспечить возможность перемещения (например, в качестве высокоскоростного катера) к месту подводного погружения. Затем, после погружения, в качестве обитаемого подводного аппарата сухого типа, герметичного, с нормальным атмосферным давлением в автономном режиме находиться под водой до нескольких часов на глубине до нескольких десятков метров (то есть глубины, до которой в прозрачной воде обычно доходит солнечный свет) и перемещаться в режиме подводного хода, предоставляя находящимся на судне людям (в частности, пассажирам) возможность обзора и наблюдения подводного мира через иллюминаторы судна.

Водные путешествия и экскурсии неизменно пользуются широкой популярностью, например, у отдыхающих. В последние годы стали особенно актуальны и востребованы предложения подводных погружений, которые могут совершаться неподготовленными людьми (пассажирами, или экскурсантами), не прошедшими специальной тренировочной подготовки для подводных, в том числе, глубоководных погружений. Для этих целей созданы подводные аппараты, имеющие комфортабельные пассажирские отсеки в водонепроницаемом прочном корпусе (принимающем на себя избыточное давление толщи воды) и снабженные системой жизнеобеспечения, что позволяет пассажирам без специального снаряжения находиться в погруженном подводном аппарате и через обзорные иллюминаторы смотреть и наблюдать объекты подводного мира и жизнь его обитателей. Однако при огромной притягательности для человека подводных глубин неизменным остается интерес и к путешествиям по водной поверхности рек, морей, океанов. Также немаловажно, что наиболее красивые места и наиболее интересные обитатели зачастую находятся удаленно от мест пребывания (пунктов проживания, остановок) туристов. В связи с этим представляется оптимальным решением совмещение в одном судне скоростного надводного катера и экскурсионной подводной лодки, что позволяло бы исключить строительство специальных причалов, использование подъемно-спускного оборудования (кранов), а также судов доставки и обеспечения.

В настоящее время актуальной задачей является создание надводно-подводных аппаратов, обеспечивающих возможность путешествий и экскурсий по поверхности акватории, а также возможность погружения на глубину и продолжения путешествия или экскурсии в автономном режиме при полном подводном погружении. При этом наиболее предпочтительным является расположение отсеков для людей (экипажа, включая капитана, и пассажиров) в прочном корпусе сухого типа с нормальным атмосферным давлением (которое обычно принимается 760 мм рт. ст.), что позволяет людям находиться внутри обитаемых помещений подводного аппарата в привычных и комфортных для себя условиях. Данный фактор имеет важное значение еще и потому, что позволяет осуществлять подъем людей на поверхность без применения процедуры декомпрессии (в отличие от аппаратов мокрого типа).

При подводных экскурсиях желательно, чтобы была обеспечена возможность обзора через иллюминаторы судна как можно большей области наружного пространства (то есть за бортом судна) как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении, что позволило бы наблюдателю, находящемуся внутри судна, получить больший объем информации, и наблюдаемая картина стала более полной и интересной. Кроме того, желательно обеспечить и другие условия хорошей видимости объектов: максимально возможно приблизиться к объекту, при необходимости обеспечить дополнительную освещенность объекта (например, внешним источником) и т.д.

Также важным требованием может являться осуществление более быстрой доставки людей к месту подводного погружения (например, в удаленных местах или при намеченных нескольких погружениях в различных местах) либо возможность ознакомления с интересными объектами природного или искусственного происхождения на большой площади акватории в рамках одного надводно-подводного путешествия, что требует от судна возможности движения по поверхности воды с более высокой скоростью.

Кроме того, следует отдельно отметить, что одним из важнейших требований при проведении подводных экскурсий является обеспечение безопасности пассажиров и судна.

Таким образом, в настоящее время актуально и востребовано современное судно надводно-подводного хода, предназначенное преимущественно для экскурсионных и прогулочных целей, путешествий и отдыха, в котором, в частности:

- обеспечена возможность автономного плавания в подводном и надводном режимах;

- обеспечена возможность высокоскоростного движения судна в надводном положении;

- при погружении судна обеспечено размещение людей в помещениях (отсеках) в водонепроницаемом прочном корпусе сухого типа, исключающем необходимость применения специальных средств для поддержания дыхания (например, масок, аквалангов), защитных водонепроницаемых костюмов, процедуры декомпрессии при подъеме на поверхность, при этом очень важно, чтобы люди находились в обычных и комфортных для себя условиях, при давлении воздуха, соответствующем нормальному атмосферному давлению;

- обеспечена возможность обзора (наблюдения) объектов подводного мира через иллюминаторы судна в широкой области (зоне) обзора: как по горизонтали (на уровне глаз наблюдателя), так и в направлении «вверх» (то есть при погруженном состоянии судна – от горизонтали к поверхности воды), а также, что представляет особый интерес для наблюдателя, в направлении «вниз» (то есть при погруженном состоянии судна – от горизонтали в направлении дна), в том числе и в непосредственной близости к судну (например, участки дна на расстоянии до нескольких метров от наблюдателя до объекта наблюдения, в частности, это могут быть рифы, которые всегда являются наиболее привлекательными объектами для экскурсантов);

- обеспечена безопасность людей, находящихся на судне, включая также безопасность эксплуатации судна.

Широко применяются погружные и полупогружные суда, имеющие корпус обтекаемой формы, обладающие высокой скоростью надводного и подводного перемещения и предназначенные для быстрой доставки водолаза или пловца к месту проведения работ, например, судно мокрого типа по патентной заявке № US 2001025594 «Watercraft» [МПК B63B35/73, B63C11/46, B63C11/04, B63G8/08, дата публ. 04.10.2001]. Однако, в подобных судах не предусмотрено наличие защитного прочного водонепроницаемого отсека для человека, при этом водолаз или пловец должен обладать специальной подготовкой и при подводном перемещении использовать защитные средства (маску, водонепроницаемый костюм и т.п.). Также известен полупогружной аппарат по патенту № FR 2607101 «Semi-submersible apparatus» [МПК B63C11/48, дата публ. 27.07.1988], позволяющий вести подводное наблюдение или съемку относительно близко к поверхности, обладающий достаточно высокой скоростью, но не имеющий возможности полноценного подводного погружения. Кроме того, следует отметить, что указанные выше аппараты не обеспечивают возможности наблюдения дна в непосредственной близости от наблюдателя.

Известны подводные аппараты, предназначенные для использования преимущественно на рынке развлечений и отдыха, обеспечивающие возможность подводного наблюдения. Погружение аппаратов под воду осуществляется с помощью троса (тросово-лебедочной системой вертикального перемещения) и содержащие прочный герметичный водонепроницаемый корпус, системы энергоснабжения и жизнеобеспечения, например:

- кабина со смотровыми иллюминаторами [патент № RU 111513 U1 «Устройство для подводного и надводного перемещения», МПК B63B35/00, B63B35/73, дата публ. 10.12.2011];

- подводная обзорная сферическая кабина [патент № CN 106828840 «Underwater sightseeing submersible device», МПК B63G8/00, дата публ. 13.06.2017], содержащая три обзорных иллюминатора, баки с водяным балластом, поплавок, шноркель;

- кабина для подводного наблюдения [пат. з. № US2005109254 «Submerged underwater obsevation booth», МПК B63C11/48, B63B1/00, дата публ. 26.05.2005], выполнена в форме шара с прозрачной двойной стенкой, чтобы обеспечить наблюдателю максимальный обзор, имеет внутренний отсек для размещения наблюдателя и оборудования, ограниченный внутренней стенкой; промежуточный отсек между наружной и внутренней стенкой предназначен для заполнения его регулируемым объемом воды с помощью насоса (для регулирования веса); крыша может быть изготовлена из пластин солнечных элементов.

Аппараты предназначены для осмотра (обзора) и наблюдения подводного мира, эксплуатируются в режиме спуска, подъема и удержания на определенной глубине, механически соединены с базой-платформой (базовой станцией) и не имеют возможности автономного передвижения, обеспечивают возможность лишь стационарного наблюдения за подводным миром, что существенно ограничивает возможности их использования.

Известны обитаемые самоходные подводные аппараты для глубоководных исследований, оснащенные иллюминаторами, например:

- подводный аппарат «Консул», разработанный АО «СПМБМ «Малахит» [адрес интернет-страницы: http://ru-wiki.org/wiki/Консул_(глубоководный_аппарат)], предназначенный для исследований морского шельфа, содержащий сферический прочный корпус, выполненный из титанового сплава, и легкий корпус, выполненный из стеклопластика; иллюминаторы выполнены из оргстекла и расположены в носовой части аппарата;

- погружное судно с обзорными иллюминаторами [патент № GB 910052 «Improved self-propelled submersible vessel», МПК B63G8/06, B63G8/16, B63G8/22, B63G8/26, дата публ. 07.11.1962], предназначенное для проведения подводных исследований на глубине до 400 м, содержащее прочный герметичный корпус, имеющий форму эллипсоида, с двумя ртутьсодержащими цилиндрами, размещенными в корпусной оболочке и соединенными между собой каналом – перемещение ртути обеспечивает возможность сложного наклонного движения вверх или вниз с целью приближения к изучаемому объекту на небольшое расстояние (здесь следует отметить, применение ртути является крайне опасным фактором); система смотровых иллюминаторов обеспечивает наблюдателям возможность полного кругового обзора (в 360º) зоны вокруг судна, причем один из иллюминаторов используется с источником света для освещения поля зрения.

Однако указанные выше глубоководные аппараты, оснащенные обзорными иллюминаторами, не обеспечивают возможности скоростного перемещения в надводном положении и нуждаются в судне обеспечения и крановом оборудовании.

В последнее десятилетие начали активно эксплуатировать экскурсионные подводные лодки (ЭПЛ), оснащенные обзорными иллюминаторами, обеспечивающими широкий обзор окружающего пространства, причем, как отмечалось выше, и в секторе обзора в горизонтальной плоскости на уровне глаз наблюдателя, и от горизонтали как вверх в направлении к поверхности воды, так и вниз в направлении дна, что позволяет наблюдать участки дна, находящиеся в непосредственной близости к бортам подводного аппарата.

Известны подводные лодки, предназначенные для подводных путешествий и экскурсий, обеспечивающие широкую область обзора подводной обстановки, например:

- туристская подводная лодка с иллюминаторами [патент № RU 2108261 «Корпус туристской подводной лодки», МПК B63B 3/13, B63B 35/73, дата публ. 10.04.1998], корпус которой включает обшивку, два ряда боковых иллюминаторов и два ряда верхних иллюминаторов; вдоль кромок верхних иллюминаторов установлены продольные стрингеры, соединенные между собой по наружным кромкам вертикальной стенкой, при этом пространство между стрингерами и стенкой используется как балластная цистерна;

- ЭПЛ "Садко", спроектированная в ЦКБ морской техники «Рубин», имеющая прочный корпус, 22 обзорных иллюминатора (диаметр иллюминаторов в свету 640 мм), забортный светильник, выполнена с повышенным запасом прочности корпуса и иллюминаторов, обеспечена возможность управления скоростью, дифферентом и глубиной погружения [адрес интернет-страницы: https://www.prokipr.ru/LARNACA/submarine.html];

- малые и большие туристические подводные лодки VIP-назначения [адрес интернет-страницы: http://www.tourbus.ru/article/889.html]: Discovery 1000, Triton 650, Explorer 1000 - малые субмарины, имеющие системы энергообеспечения и жизнеобеспечения, которые позволяют продолжительное время находиться в режиме подводного автономного плавания, однако к месту подводного спуска эти субмарины обычно транспортируются на борту современных мегаяхт; Nomad 1000, Seattle 1000, Phoenix 1000 - большие субмарины, могут до нескольких дней находиться в автономном подводном плавании. Для обеспечения широкого обзора подводной обстановки, например, в VIP-субмарине «Discovery 1000» вся передняя часть корпуса выполнена из прочного прозрачного акрила и выполняет функцию иллюминатора.

Однако, рассмотренные выше экскурсионные подводные лодки не предусматривают возможности скоростного передвижения в надводном положении, а также проведения надводных экскурсий или путешествий, а кроме того, в их конструкциях не предусмотрена возможность для пассажиров во время надводного хода находиться на палубе.

Известно техническое решение – многофункциональный подводный экскурсионный поезд [патент № CN105620213 «Multi-purpose underwater tour train», МПК B60F3/00, дата публ. 01.06.2016], который имеет возможность передвижения по земле, по воде, под водой и по морскому дну. Левая и правая стороны салона для пассажиров снабжены обзорными иллюминаторами. Данное техническое решение характеризуется чрезвычайной сложностью конструкции и не обеспечивает скоростного движения в надводном положении.

Известны технические решения, относящиеся к судам надводно-подводного хода, обеспечивающие возможность высокоскоростного передвижения в надводном положении.

Известно изобретение по патенту № RU 2319636 «Погружающийся катер» [МПК B63B 1/00, B63G 8/00, B63C 11/46, дата публ. 20.03.2008], относящееся к новому классу морской техники – морским погружающимся катерам, использование которых возможно как в военных, так и в гражданских целях, например, для быстрой доставки водолазов и ремонтного оборудования к месту проведения работ. Погружающийся катер содержит легкий корпус с балластной цистерной, аккумуляторную батарею и герметичный сухой моторный отсек, носовую и кормовую дифферентно-уравнительные цистерны, два прочных герметичных отсека: носовой (кабину экипажа) и кормовой (моторный отсек), между которыми размещен проницаемый сменный транспортный модуль (СТМ). Судно имеет возможность движения в надводном положении в режиме глиссирования на подводных крыльях. В подводном положении движение судна осуществляется за счет аккумуляторной батареи и гребного электродвигателя. Однако следует отметить, что в известном техническом решении транспортный модуль выполнен проницаемым, т.е. мокрого типа, что требует перевозки людей в специальных защитных средствах, при этом в конструкции судна не предусмотрено наличие обзорных иллюминаторов.

Известно «Надводно-подводное транспортное судно» [патент № RU 2149120, МПК B63B 1/00, B63G 8/00, дата публ. 20.05.2000], конструкция которого обладает высокими ходовыми характеристиками как в надводном, так и в подводном плавании. Судно содержит водоизмещающий корпус с транцем и днищем глиссирующего типа, энергетическую установку, систему погружения и всплытия, герметизированные моторные узлы, емкости для изменения плавучести судна, водонепроницаемый отсек для экипажа. В кормовой части корпуса выполнены грузовые отсеки для размещения герметичных контейнеров. Однако в известной конструкции судна не предусмотрена возможность размещения группы пассажиров в прочном водонепроницаемом отсеке.

Известно морское транспортное средство для доставки пловца и груза [заявка PCT № WO 2009002520 «Shallow water wet-dry vehicle and a littoral fighting vehicle», МПК B63B35/00; B63G8/00, дата публ. 31.12.2008], имеющее возможность движения в двух режимах: надводном с питанием от двигателя внутреннего сгорания и подводном с питанием от источника электроэнергии. Транспортное средство включает в себя корпус внешнего давления и внутренний корпус, расположенный внутри внешнего корпуса. Внутренний корпус выполнен с возможностью размещения в нем по меньшей мере одного пловца и может быть выполнен как корпус влажного типа или сухого типа. Внутренний корпус выполнен с возможностью приема воды из внешнего корпуса давления, при этом обеспечена возможность передачи воздуха из внутреннего корпуса во внешний и наоборот. Топливные цистерны представляют собой гибкие камеры, находящиеся в балластных отсеках, при этом уменьшение объема камеры в результате расхода топлива компенсируется поступлением воды в балластный отсек. Однако, в конструкции известного судна не предусмотрено наличие обзорных иллюминаторов, а также отсека в прочном корпусе для размещения группы пассажиров (экскурсантов), не прошедших специальной водолазной подготовки.

Известно судно для туристических или исследовательских целей [патент № RU 75368U1«Подводный аппарат», МПК B63G 8/00, дата публ. 10.08.2008], содержащее водоизмещающий корпус с транцем, моторный отсек в кормовой части, балластный отсек, оснащенный несколькими балластными емкостями, и обитаемый отсек для экипажа в носовой части. В горизонтальном сечении обитаемый отсек представляет собой многоугольник, в частности, восьмиугольник. Для улучшения обзора иллюминаторы расположены в носовой части в два ряда, что обеспечивает увеличение сектора обзора в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Однако, улучшение обзора обеспечено только для пилота судна, при этом не предусмотрена возможность размещения группы пассажиров, при этом возможности высокоскоростного передвижения судна в надводном положении ограничены.

Таким образом, известные технические решения по патентам №№ RU2319636, RU2149120, WO2009002520, RU75368 имеют ограниченные возможности при использовании их в качестве экскурсионно-прогулочных судов надводно-подводного хода.

В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению, предлагается судно надводного и подводного хода – конфигурируемая подводная лодка, обладающая способностью высокоскоростного перемещения по поверхности воды [патент № EP 2176119 «General purpose submarine having high speed surface capability», МПК B63B39/03, B63G8/00, B63G8/22, дата публ. заявки 21.04.2010).

Судно имеет возможность как надводного, так и подводного перемещения, при этом в режиме надводного хода способно осуществлять высокоскоростное движение по поверхности воды, а при погружении судна, в режиме подводного хода, пассажиры имеют возможность обзора и наблюдения объектов подводного мира.

Судно содержит центральный каркас, к которому крепятся легкий корпус с верхней надстройкой, герметичный прочный корпус для размещения людей (пассажиров, экипажа) и средств управления работой судна, моторный отсек для размещения двигателей энергетической установки, боковые баки. Также судно содержит балластную и топливную систему.

Легкий корпус представляет собой глиссирующий корпус. Конструкция легкого корпуса обеспечивает возможность высокоскоростного движения по поверхности воды.

В надстройке легкого корпуса расположена нижняя часть прочного корпуса.

Прочный корпус сухого типа изготавливают из материалов, способных выдерживать давление на глубине, он может быть выполнен цилиндрической или сферической формы.

Балластная система судна содержит внутренние и внешние балластные отсеки (отделения, резервуары). Внутренние балластные отсеки расположены в легком корпусе, а внешние балластные отсеки выполнены в наружных боковых баках, расположенных по краям центрального каркаса.

Топливная система судна содержит топливный бак с изменяемым рабочим объемом, расположенный в пределах балластного отсека. При расходовании топлива объем бака уменьшается.

Надстройка легкого корпуса содержит площадки (зоны), расположенные по бокам выступающей из надстройки верхней части прочного корпуса и предусмотренные для размещения и закрепления на них герметичных грузовых контейнеров.

Прочный корпус выполнен с обзорными окнами (иллюминаторами), при этом возможно выполнение одного или обоих концов корпуса или всего прочного корпуса из прозрачного акрила.

Моторный отсек выполнен в отдельном корпусе, в котором предусмотрена возможность осуществления воздушной компенсации давления окружающей среды на глубине или представляющем собой прочный корпус.

Следует отметить, что выполнение центрального каркаса с закрепленными к нему блоками, узлами и системами, в том числе расположение по его краям боковых баков обуславливает конструкцию судна, имеющую развитую нижнюю палубную часть, что увеличивает поперечное сечение судна. Кроме того, боковые баки, надстройка, грузовые контейнеры и другие системы и узлы, закрепленные к каркасу, представляют собой выступающие части судна. Указанные выше факторы (как каждый в отдельности, так и в своей совокупности) обуславливают повышение лобового (гидро- и аэродинамического) сопротивления при движении судна, а следовательно, снижение скорости судна.

Также необходимо отметить, что выполнение боковых баков (расположенных с боковых сторон центрального каркаса), верхней надстройки легкого корпуса и размещенных на ней грузовых контейнеров значительно уменьшает область обзора в направлении от уровня глаз наблюдателя (находящегося у иллюминатора в пассажирском отсеке в прочном корпусе) в сторону дна, даже при выполнении прочного корпуса полностью прозрачным, т.к. указанные конструктивные части судна являются препятствием на линии взгляда наблюдателя в направлении дна («вниз»), а контейнеры, установленные на надстройке по бокам прочного корпуса, будут перекрыть наблюдателю и значительную область бокового обзора (по горизонтали), оставляя доступной для обзора только верхнюю часть пространства над судном.

Кроме того, указанные выше выступающие части судна в режиме подводного хода судна увеличивают смоченную поверхность, повышая гидродинамическое сопротивление при подводном движении, обуславливающее снижение скорости, а также, увеличивают парусность судна, что снижает безопасность плавания, т.к. подводное течение может затянуть судно на недопустимую глубину. Данное обстоятельство (грозящее ударами о выступающие части дна) особенно опасно на подводных рифах, которые наиболее привлекательны для подводных экскурсий и посмотреть которые всегда стремятся туристы.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является увеличение области обзора наружного пространства (доступной для наблюдения через иллюминатор судна) в направлении от глаз наблюдателя от горизонтали вниз в сторону дна, а также повышение скорости движения судна при надводном и подводном ходе и уменьшение парусности судна в режиме подводного хода.

Для достижения указанного выше технического результата предлагается судно надводного и подводного хода, имеющее возможность высокоскоростного движения в надводном положении. Судно содержит легкий корпус с обтекаемыми обводами; прочный корпус, предназначенный для размещения людей и расположенный внутри легкого корпуса; энергетическую установку, обеспечивающую возможность движения судна. Судно также содержит по меньшей мере один иллюминатор, обеспечивающий возможность обзора наружного пространства одновременно сквозь легкий корпус и прочный корпус. Также судно содержит балластную емкость между легким и прочным корпусом.

Признаками заявляемого технического решения, отличительными от прототипа, являются: выполнение легкого (наружного) корпуса с обтекаемыми обводами; выполнение прочного корпуса, предназначенного для размещения людей, расположенным внутри легкого корпуса; выполнение по меньшей мере одного иллюминатора, обеспечивающего возможность обзора одновременно сквозь легкий и прочный корпус; выполнение балластной емкости между легким и прочным корпусом.

Размещение прочного корпуса внутри легкого и, следовательно, выполнение иллюминатора (иллюминаторов) для обеспечения обзора наружного пространства одновременно сквозь прочный и легкий корпус, а также выполнение балластной емкости внутри легкого корпуса (между прочным и легким корпусом) обеспечивает отсутствие выступающих частей судна - по сравнению с прототипом, в котором боковые баки расположены по краям центрального каркаса, имеется верхняя надстройка легкого корпуса (в которой расположена нижняя часть прочного корпуса, при этом верхняя часть прочного корпуса выступает над надстройкой), а также предусмотрено размещение грузовых контейнеров на надстройке по боковым сторонам выступающей части прочного корпуса. Кроме того, прототип имеет развитую нижнюю палубную часть вследствие наличия центрального каркаса с закрепленными модульными блоками, не характеризующую заявляемую конструкцию судна. Выполнение легкого корпуса с обтекаемыми обводами способствует уменьшению лобового (аэро- и гидродинамического) сопротивления при движении судна, что позволяет достичь более высокой скорости судна как в режиме надводного, так и в режиме подводного хода.

Предлагаемое выполнение заявляемого судна надводного и подводного хода обеспечивает по сравнению с прототипом:

увеличение области обзора для наблюдателя, находящегося у иллюминатора в прочном корпусе, в направлении от глаз наблюдателя от горизонтали вниз в сторону дна – за счет отсутствия выступающих частей судна на линии взгляда, соединяющей глаз наблюдателя и наблюдаемый объект;

повышение скорости судна как в режиме надводного, так и подводного хода – за счет снижения лобового (гидро- и аэродинамического) сопротивления в результате отсутствия выступающих частей судна и выполнения легкого корпуса с обтекаемыми обводами;

уменьшение парусности судна при подводном ходе (что является важным фактором для повышения безопасности плавания, так как минимизирует возможное негативное влияние подводных течений на движение судна) – за счет исключения имеющихся в прототипе выступающих частей судна, а также развитой нижней палубной части судна-прототипа.

Для обеспечения высокоскоростного движения судна в надводном положении судно может быть выполнено с возможностью движения в режиме глиссирования (что обеспечивается при выполнении легкого корпуса глиссирующего типа) либо с возможностью движения на подводных крыльях (при выполнении судна на подводных крыльях). При указанных режимах движения обеспечивается снижение сопротивления воды при движении судна в надводном положении.

Также возможно совмещение выполнения глиссирующего легкого корпуса судна с выполнением судна на подводных крыльях, что позволяет судну быстрее выходить на режим движения на подводных крыльях.

С целью уменьшения массы при сохранении прочностных характеристик для изготовления прочного корпуса, предназначенного для размещения людей, может быть использован вспененный полиуретан, а именно, прочный корпус может содержать слой вспененного полиуретана.

Уменьшение массы прочного корпуса позволяет при сохранении той же массы судна использовать более мощный двигатель (который, как правило, имеет большую массу), что, в свою очередь, позволяет достичь большей скорости судна, что особенно актуально для режима надводного хода.

С целью уменьшения массы при сохранении прочностных характеристик для изготовления легкого корпуса может быть использован вспененный полиуретан.

Уменьшение массы легкого корпуса также позволяет при сохранении той же массы судна использовать более мощный двигатель, что позволяет достичь большей скорости судна.

С целью упрощения конструкции рама иллюминатора может быть установлена одновременно в легком и прочном корпусе судна.

Так как прочный корпус для размещения людей расположен внутри легкого корпуса, то обзор наружного (т.е. внешнего, за пределами судна) пространства осуществляется наблюдателем через иллюминатор одновременно сквозь прочный и легкий корпус. С целью дополнительного увеличения области обзора светопропускающий элемент иллюминатора может быть расположен одновременно в прочном и легком корпусе и выполнен в виде единого блока, например, из сваренных или склеенных между собой отдельных светопропускающих элементов, или монолитным.

При выполнении светопропускающего элемента монолитным не будут иметь места потери светового потока на отражение от границ между соединенными элементами, что окажет позитивное влияние на условия наблюдения объекта.

С целью улучшения условий обзора и наблюдения подводных объектов судно может содержать источник освещения, расположенный снаружи судна.

С целью обеспечения более длительного автономного плавания судно может дополнительно содержать источник возобновляемой энергии.

Графические материалы содержат пример выполнения судна надводного и подводного хода.

На фиг. 1 - 3 представлено схематичное изображение судна: на фиг. 1 – главный вид, разрез; на фиг. 2 – поперечный разрез судна по прочному корпусу; на фиг. 3 – вид сверху, разрез. На фиг. 4 представлено изображение иллюминатора. На фиг. 5 представлена схема наблюдения объекта наблюдателем, находящимся в прочном корпусе судна у иллюминатора (согласно заявляемому техническому решению). На фиг. 6 представлена схема наблюдения объекта наблюдателем, находящимся в прочном корпусе судна-прототипа. На фиг. 7, 8 представлены варианты возможного выполнения иллюминатора.

Судно надводного и подводного хода (фиг. 1, 2, 3) содержит наружный легкий корпус 1, который выполнен с обтекаемыми обводами для снижения лобового (аэро- и гидродинамического) сопротивления.

Для обеспечения высокоскоростного движения судна в режиме надводного хода возможно, например, выполнение судна с легким корпусом глиссирующего типа, или выполнение судна на подводных крыльях.

Также возможно сочетание выполнения легкого корпуса глиссирующего типа с выполнением судна на подводных крыльях, что позволяет быстрее выходить на режим движения на подводных крыльях. В приведенном примере выполнения судна легкий корпус 1 представляет собой корпус глиссирующего типа, при этом судно также содержит подводные крылья 2. Для изготовления легкого корпуса обычно применяются легкие коррозионностойкие прочные материалы, например, стеклопластик, алюминиевые или титановые сплавы, стали. Также для изготовления легкого корпуса может быть использован вспененный полиуретан, обладающий той же прочностью при меньшей плотности, что позволяет снизить массу легкого корпуса.

Внутри наружного легкого корпуса 1 расположен прочный корпус 3, предназначенный для размещения людей 4 (капитана, экипажа, пассажиров). Прочный корпус 3 выполняется герметичным, способным выдерживать при подводном погружении избыточное внешнее гидростатическое давление воды на глубине погружения, обеспечивает равномерность распределения давления воды. Внутри прочного корпуса 3 сохраняется атмосферное давление, соответствующее атмосферному давлению на поверхности воды или на берегу и комфортное для людей (нормальным атмосферным давлением принято считать 760 мм рт.ст., именно оно или близкое к нему считается комфортным для людей). Таким образом, прочный корпус 3 позволяет погружаться неподготовленным людям, не имеющим навыков подводного плавания с аквалангом, маской и подобным подводным снаряжением (большинство пассажиров относится именно к данной группе), а также выполнять всплытие на поверхность без процедуры декомпрессии для людей. Для изготовления прочного корпуса обычно используют те же материалы, что и для легкого корпуса, например: стеклопластик, алюминиевые или титановые сплавы, стали. Прочный корпус 3 также может быть изготовлен многослойным: например, из трех слоев, где между наружным и внутренним металлическими слоями выполнен слой из вспененного полиуретана.

Использование вспененного полиуретана значительно снижает массу корпуса при той же прочности, а уменьшение массы прочного корпуса позволяет при сохранении той же массы судна в целом использовать более мощный двигатель (который, как правило, имеет большую массу), что, в свою очередь, позволяет достичь большей скорости судна, что особенно актуально для режима надводного хода.

В состав судна входит энергетическая установка, обеспечивающая возможность надводного и подводного хода судна. В состав энергетической установки могут входить отдельные двигатели надводного и подводного хода либо единый двигатель надводного и подводного хода. В представленном примере выполнения энергетическая установка размещена в кормовой части судна и содержит двигатель 5 надводного хода (нуждающийся при работе в сообщении с воздушной атмосферой), двигатель 6 подводного хода (не нуждающийся при работе в сообщении с воздушной атмосферой, например, электродвигатель), топливную цистерну 7, электрические аккумуляторы 8, гребной вал 9. Топливная цистерна 7 для хранения топлива для двигателя 5 надводного хода может быть выполнена, например, секционированной с разделяющей гибкой мембраной.

В состав судна входит балластная система, обеспечивающая возможность погружения и всплытия судна, а также регулировку крена, дифферента и компенсацию нулевой плавучести. Балластная система содержит находящуюся между легким корпусом 1 и прочным корпусом 3 балластную емкость 10, с помощью которой осуществляется изменение плавучести судна, а также соединенные с ней водяной насос 11, воздушный компрессор 12 и баллон сжатого воздуха 13. В приведенном примере выполнения судна балластная емкость 10 представляет собой свободное пространство между прочным корпусом 3 и легким корпусом 1. Балластная емкость 10 соединена с трубопроводом 14 приема и удаления воды, а также с трубопроводом 15, обеспечивающим поступление и удаление воздуха. Балластная система также может содержать дополнительные балластные емкости, предназначенные для регулировки крена, дифферента и компенсации нулевой плавучести. Упомянутые дополнительные емкости могут размещаться в пределах легкого корпуса судна: как вне, так и внутри прочного корпус судна, а также частично в прочном корпусе и частично за его пределами. Следует отметить, что под балластной емкостью также обычно понимают, в частности, отсек, цистерну, бак, резервуар, контейнер и тому подобное, либо их совокупность, предназначенные для изменения плавучести судна. В отношении балластной емкости также может использоваться термин «цистерна главного балласта».

Выполнение иллюминаторов 16 может быть различным, например: возможно выполнение одного протяженного иллюминатора по борту судна; возможно выполнение нескольких круглых иллюминаторов по бортам судна; возможно выполнение, при котором значительная часть прочного корпуса, включая переднюю часть, а также соответствующая ей часть легкого (наружного) корпуса выполнены прозрачными, из прочного акрилового стекла.

Судно, представленное в качестве примера выполнения (фиг. 1), содержит иллюминаторы 16, расположенные по бортам судна и обеспечивающие возможность обзора и наблюдения наружного пространства, в том числе картин и объектов подводного мира. Под наружным пространством понимается пространство за пределами судна, или внешнее пространство. Так как прочный корпус 3 расположен внутри легкого корпуса 1, то иллюминатор 16 должен обеспечивать для людей 4, находящихся в прочном корпусе 3, возможность обзора наружного пространства через прочный корпус 3 и легкий корпус 1 одновременно.

Возможно выполнение иллюминатора 16 судна, при котором он будет состоять из иллюминатора, выполненного отдельно в прочном корпусе 3, и расположенного напротив него иллюминатора, выполненного отдельно в легком корпусе 1 (фиг. 7, 8). При этом в целях исключения дополнительных потерь светового потока требуется исключить попадание воды и посторонних частиц в пространство между отдельными светопропускающими элементами.

Пример предпочтительного выполнения иллюминатора 16, при котором иллюминатор 16 выполнен одновременно в прочном корпусе 3 и легком корпусе 1, показан на фиг. 4. Такое выполнение позволяет приблизить глаз наблюдателя к объекту наблюдения и при этом увеличивает область обзора наружного пространства. Иллюминатор 16 содержит светопропускающий элемент 17 (часто называемый стеклоэлементом), установленный в раме 18 иллюминатора с помощью прижимного элемента (кольца) 19. Между рамой 18 и светопропускающим элементом 17 установлено герметичное уплотнение 20. Рама 18 герметично установлена одновременно в легком корпусе 1 и прочном корпусе 3 (для установки рамы иллюминатора в корпусе судна обычно применяют сварку). Светопропускающий элемент 17 выполнен монолитным, например, из прочного акрилового стекла. Возможно выполнение светопропускающего элемента 17 из иных типов оргстекла или из кварцевого стекла. Рабочие поверхности светопропускающего элемента 17 могут быть выполнены, например, плоской или сферической формы. Также светопропускающий элемент 17 в ряде случаев может быть выполнен единым блоком, но при этом является составным, а не монолитным, и выполнен из склеенных или сваренных между собой отдельных светопропускающих элементов. Однако такое выполнение может сопровождаться дополнительными потерями светового потока, что ухудшит условия наблюдения.

В представленном примере выполнения судно снабжено внешним источником освещения 21, например, подводным фонарем, который закреплен на конце штанги 22, что позволяет приблизить его к объекту наблюдения 23, тем самым улучшив условия наблюдения объекта и его видимости за счет дополнительного светового потока.

В представленном примере выполнения судно также содержит источник возобновляемой энергии 24, например, солнечную батарею, что обеспечивает возможность увеличения времени автономного плавания.

Функционирование судна надводного и подводного хода осуществляется следующим образом.

В надводном положении судна находящиеся на борту люди 4 могут размещаться как в прочном корпусе 3, так и на палубе легкого корпуса 1. При движении судна в режиме надводного хода, во время надводных экскурсий, люди могут свободно передвигаться и находиться на палубе легкого корпуса 1.

Для работы двигателя 5 надводного хода осуществляют подачу топлива из топливной цистерны 7. Судно начинает движение в надводном положении. Достигнув необходимой скорости, судно выходит на режим глиссирования. При дальнейшем увеличении скорости судно переходит в режим движения на подводных крыльях. При движении на подводных крыльях судно имеет возможность при той же мощности двигателя развить более высокую скорость. За счет выполнения обтекаемых обводов легкого корпуса 1 судно при движении испытывает меньшее лобовое сопротивление, что способствует дополнительному повышению скорости. Более высокая скорость судна в режиме надводного хода сокращает время доставки людей к месту погружения. При движении судна в режиме надводного хода люди могут, находясь на открытой палубе, любоваться красотами морских пейзажей. Кроме того, при надводном перемещении судна может осуществляться подзарядка электрических аккумуляторов 8 за счет солнечных батарей 24.

После прибытия судна к месту погружения люди 4 переходят в прочный корпус 3, судно герметизируется и погружается.

При погружении судна балластная емкость 10 заполняется водой, например, самотёком через трубопровод 14 под весом погружающегося судна, при этом воздух из балластной емкости 10 выходит через трубопровод 15 наружу. После заполнения балластной емкости 10 водой судно приобретает нулевую плавучесть и может двигаться в подводном положении.

В режиме подводного хода движение судна обеспечивается за счет двигателя 6 подводного хода, например, электродвигателя, который питается от электрических аккумуляторов 8.

Пассажиры судна во время подводной экскурсии (или прогулки) имеют возможность обзора и наблюдения объектов и картин подводного мира через иллюминаторы.

В заявляемом судне прочный корпус 3 для размещения людей 4 расположен внутри легкого корпуса 1, балластная емкость 10 находится между прочным корпусом 3 и легким корпусом 1, и при этом легкий корпус 1 выполнен с обтекаемыми обводами. Благодаря этому на линии взгляда, соединяющей глаз наблюдателя 4, находящегося у иллюминатора 16, и объект наблюдения 23, находящийся вне судна во внешнем пространстве, отсутствуют препятствия в виде выступающих частей судна (фиг. 5) в отличие от прототипа. Прототип имеет развитую (широкую) нижнюю палубную часть судна, а также выступающие части судна (надстройку легкого корпуса, в которой расположена нижняя часть прочного корпуса; боковые баки (внешние балластные отсеки), а также грузовые контейнеры, размещение которых предусмотрено на надстройке по бокам прочного корпуса), которые перекрывают (загораживают) наблюдателю значительную часть области обзора наружного пространства в направлении от горизонтали (от уровня глаз наблюдателя) в сторону дна, а именно - нижнюю часть зоны обзора (фиг. 6). Например, если объект наблюдения расположен на дне (объект наблюдения 23.1), то заявляемая конструкция судна обеспечивает возможность наблюдения этого объекта со значительно меньшего расстояния, чем судно-прототип, что улучшает условия наблюдения объекта, позволяя рассмотреть его более детально. При этом судно-прототип позволяет беспрепятственно обозревать объект наблюдения, расположенный на дне, только на значительном расстоянии от судна (объект наблюдения 23.2 на фиг. 6).

На фиг. 5, 6 для сравнения схематично показаны линии взгляда от глаз наблюдателя, находящегося в прочном корпусе, до объекта наблюдения: в предлагаемом техническом решении (фиг. 5) и в прототипе (фиг. 6). Показано, что выступающие части судна-прототипа перекрывают объект наблюдения 23.1, находящийся в нижней части зоны обзора (на дне, в непосредственной близости от судна), в то время как заявляемая конструкция судна позволяет беспрепятственно рассмотреть объект наблюдения 23.1.

Отсутствие выступающих частей судна предлагаемой конструкции (по сравнению с прототипом) обуславливает более широкую область обзора, а также обеспечивает уменьшение парусности судна при подводном ходе, что, как отмечалось ранее, является важным фактором для повышения безопасности плавания, т.к. минимизирует возможное негативное влияние подводных течений на движение судна. Кроме того, отсутствие выступающих частей и выполнение наружного (легкого) корпуса с обтекаемыми обводами обеспечивают уменьшение лобового (аэро- и гидродинамического) сопротивления, что позволяет достичь более высокой скорости как при надводном, так и подводном ходе.

Использование внешнего источника освещения 21, закрепленного на штанге 22, позволяет улучшить условия наблюдения объекта за счет его дополнительного освещения и возможности максимального приближения к нему источника освещения 21.

После окончания подводной экскурсии судно осуществляет всплытие на поверхность.

При всплытии вода удаляется из балластной емкости 10 за борт, после чего судно приобретает положительную плавучесть, всплывает и может двигаться в надводном положении. При всплытии удаление воды из балластной емкости 10 может осуществляться, например, с помощью водяного насоса 11, или воздушного компрессора 12, или сжатого воздуха, который был заранее накачан в баллон 13 со сжатым воздухом с помощью воздушного компрессора 12.

После всплытия на поверхность судно в режиме надводного хода возвращается обратно или идет к новому месту погружения.

Таким образом, заявляемое судно надводного и подводного хода обеспечивает по сравнению с прототипом повышение скорости судна, что имеет особенно важное значение в режиме надводного хода, так как позволяет сократить время доставки людей к месту погружения для проведения подводной экскурсии, а также увеличение области обзора наружного пространства в направлении дна для наблюдателей, находящихся в прочном корпусе судна у иллюминатора. Кроме того, дополнительным преимуществом заявляемого технического решения по сравнению с прототипом является уменьшение парусности судна в режиме подводного хода, что позволяет при подводном плавании повысить безопасность судна и находящихся на его борту людей.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам, имеющим возможность движения как в режиме надводного хода, так и при полном погружении в режиме подводного хода, предназначенным преимущественно для прогулочных и экскурсионных целей. Судно надводного и подводного хода имеет возможность высокоскоростного движения в надводном положении, содержит легкий корпус с обтекаемыми обводами, прочный корпус, предназначенный для размещения людей и расположенный внутри легкого корпуса, энергетическую установку, обеспечивающую возможность движения судна, по меньшей мере один иллюминатор, обеспечивающий возможность обзора наружного пространства одновременно сквозь легкий корпус и прочный корпус, а также балластную емкость между легким корпусом и прочным корпусом. Техническим результатом является увеличение области обзора в направлении в сторону дна, повышение скорости движения судна при надводном и подводном ходе, а также уменьшение парусности судна в режиме подводного хода. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Судно надводного и подводного хода, имеющее возможность высокоскоростного движения в надводном положении, характеризующееся тем, что содержит легкий корпус с обтекаемыми обводами, прочный корпус, предназначенный для размещения людей и расположенный внутри легкого корпуса, энергетическую установку, обеспечивающую возможность движения судна, по меньшей мере один иллюминатор, обеспечивающий возможность обзора наружного пространства одновременно сквозь легкий корпус и прочный корпус, а также балластную емкость между легким корпусом и прочным корпусом.

2. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью движения в режиме глиссирования.

3. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью движения на подводных крыльях.

4. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью движения как в режиме глиссирования, так и с возможностью движения на подводных крыльях.

5. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что для изготовления прочного корпуса использован вспененный полиуретан.

6. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что для изготовления легкого корпуса использован вспененный полиуретан.

7. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что рама иллюминатора установлена одновременно в легком корпусе и прочном корпусе.

8. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что светопропускающий элемент иллюминатора выполнен единым блоком.

9. Судно по п. 8, характеризующееся тем, что светопропускающий элемент иллюминатора выполнен монолитным.

10. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что содержит по меньшей мере один источник освещения, расположенный снаружи судна.

11. Судно по п. 1, характеризующееся тем, что дополнительно содержит источник возобновляемой энергии.