Корпус высокоскоростного катера (глиссирующего судна) с улучшенными ходовыми качествами Российский патент 2024 года по МПК B63B1/18 B63B1/00 

Изобретение относится к судостроению и касается корпуса высокоскоростных катеров (глиссирующих судов).

Известны скоростные глиссирующие катера и суда различного назначения с обводами с умеренной и повышенной килеватостью и с обводами типа «глубокое V», основной особенностью которых является большая килеватость днища (более 10°), которая сохраняется постоянной от миделя до транца (см. Справочник по малотоннажному судостроению, издательство «Судостроение», Ленинград, 1987 г.). Величина углов килеватости днища от транца до миделя у них лежит в пределах от 10 до 30°. Как правило, такие корпуса имеют на днище продольные реданы. Недостатком таких корпусов является то, что, обеспечивая достаточную мореходность при движении с высокими скоростями, они требуют значительной энерговооруженности вследствие относительно низкого гидродинамического качества таких обводов по сравнению, например, с немореходными обводами с малой килеватостью.

Известно, что гидродинамическое качество глиссирующих корпусов с указанной выше килеватостью более 10° на больших числах Фруда по водоизмещению Fro может быть увеличено введением в конструкцию днища горизонтальных плоских элементов, повышающих несущие свойства корпуса, что проявляется в увеличении подъемной силы и всплытия корпуса на больших скоростях движения, благодаря чему может уменьшаться смоченная поверхность корпуса и связанное с ней сопротивление трения.

Известно так же, что гидродинамическое качество глиссирующих корпусов при больших числах Фруда растет при смещении центра масс по направлению от миделя к транцу (в корму), при этом на меньших числах Фруда наблюдается существенное ухудшение гидродинамического качества в районе так называемого "горба сопротивления". В таких случаях для снижения сопротивления движению и повышения гидродинамического качества на скоростях хода в районе "горба сопротивления" распространено управление углом ходового дифферента катера путем использования транцевых плит или транцевых интерцепторов (как неподвижных, так и управляемых).

Целью настоящего изобретения является разработка корпуса высокоскоростного катера (глиссирующего судна), который при сохранении большой (более 14°) килеватости днища от миделя до транца обеспечил бы снижение сопротивления движению и повышение гидродинамического качества как при больших числах Фруда, характерных для максимальных скоростей хода, так и при меньших числах Фруда в районе "горба сопротивления".

Для достижения указанной цели предлагаемый корпус имеет следующую совокупность существенных отличий, поясняемых чертежами на фиг.1 и фиг. 2:

- в кормовой части корпуса днище сформировано со сломом у килевой линии, который образует примыкающий к транцу плоский участок днища 1, перпендикулярный ДП и представляющий собой симметричный относительно ДП равносторонний треугольник с основанием по линии пресечения с транцем, равным от 0,05 до 0,15 ширины корпуса по скуле на транце Bctr и вершиной на килевой линии, который имеет протяженность в нос от своего основания на 3-4 теоретические шпации (на 0,15-0,20 длины по КВЛL_CWL);

- на транце по кормовой кромке днища от киля до скул установлены, выдвигающиеся поперек набегающего потока, управляемые интерцепторы 2 с возможностью изменять свой выдвиг ниже поверхности днища от 0 до максимального значения, равного от 0,01 до 0,03 ширины корпуса по скуле на транце B_Ctr, с целью изменения угла ходового дифферента и достижения максимального снижения сопротивления движению и повышения гидродинамического качества при оптимальном для каждой скорости движения выдвиге интерцепторов.

Кроме того, для уменьшения смоченной поверхности корпуса, уменьшения замыва брызговыми струями борта над скулами и повышения гидродинамического качества корпуса за счет увеличения подъемной силы (силы динамического поддержания) на днище между килем и скулой дополнительно могут устанавливаться продольные реданы 3 (две-три ветки с каждого борта), а также формироваться отгиб скулы 4 так, что от внутренней, ближней к ДП, линии слома до скулы ветки шпангоутов перпендикулярны ДП или отклонены вниз по мере удаления от ДП и приближения к скуле. Аналогично отгиб скулы может формироваться в виде идущего вдоль скулы накладного брызгоотбойного бруса на всю свою ширину или частично выходящего за линию скулы наружу. При этом ширина каждого продольного редана и отогнутого участка днища вдоль кромки скулы составляет от 0,02 до 0,03 ширины корпуса по скуле B_C.

Результат внедрения предлагаемого изобретения состоит в следующем:

- примыкающий к транцу треугольный в плане плоский участок днища снижает сопротивление движению и повышает гидродинамическое качество корпуса на высоких числах Фруда (при Fr_G>3,5 для испытанной модели) за счет уменьшения смоченной поверхности корпуса вследствие увеличения угла ходового дифферента и всплытия, вызывающих рост подъемной силы (силы динамического поддержания);

- на меньших скоростях движения в районе "горба сопротивления" (при 1,0<Fr_G<3,0 для испытанной модели) особенно при смещении центра масс катера в корму (выгодном с точки зрения повышения гидродинамического качества на высоких числах Фруда) для снижения сопротивления движению и повышения гидродинамического качества корпуса используются оптимальные для каждой скорости хода выдвиги транцевых интерцепторов;

- между указанными выше диапазонами скоростей хода (при 3,0<Fr_G<3,5 для испытанной модели) сопротивление движению и гидродинамическое качество предлагаемого корпуса незначительно отличается от корпуса с повышенной килеватостью без предлагаемых изменений;

- дополнительная установка продольных реданов и формирование отгиба скулы (либо установка вдоль скулы накладного брызгоотбойного бруса) также способствуют снижению сопротивления движению и повышению гидродинамического качества в рассмотренных выше диапазонах скоростей движения за счет уменьшения смоченной поверхности корпуса и увеличения подъемной силы (силы динамического поддержания).

Эффект уменьшения сопротивления движению и увеличения гидродинамического качества корпуса высокоскоростного катера (глиссирующего судна), выполненного предложенным образом, был экспериментально подтвержден при буксировочных испытаниях модели с относительной абсциссой центра масс X_G/L_CWL=0,339 в опытовом бассейне в диапазоне чисел Фруда 0,25<Fr_G<4,1. На модели в исходном и модифицированном предложенным способом варианте были установлены продольные реданы и был выполнен отгиб скулы, как описано выше. Результаты буксировочных испытаний в виде зависимостей от числа Фруда по водоизмещению Fr_G относительного сопротивление модели R_m/(ρ⋅(B_C)³) в исходном и модифицированном вариантах приведены на фиг.3. Положительный эффект от упомянутого выше примыкающего к транцу треугольного в плане плоского участка днища проявляется на высоких скоростях движения при Fr_G>3,5 и выражается в уменьшении сопротивления движению по мере дальнейшего роста скорости хода. При этом сопротивление уменьшается на 5% уже при Fr_G=4,0. Эффект от оптимального выдвига транцевых интерцепторов на меньших скоростях движения в районе "горба сопротивления" присутствует при числах Фруда по водоизмещению 1,0<Fr_G<3,0. При этом максимальное уменьшение сопротивления движения составляет ~18% при 1,5<FrG<2,0. В промежуточном диапазоне скоростей хода при 3,0<Fr_G<3,5 сопротивление движению предлагаемого корпуса практически не отличается от исходного.

Предлагаемый корпус высокоскоростного катера (глиссирующего судна) на примере испытанной модели обладает меньшим сопротивлением движению и более высоким гидродинамическим качеством при движении на высоких скоростях хода при Fr_G>3,5 и в районе "горба сопротивления" при 1,0<Fr_G<3,0 при приблизительно равном сопротивлении движению в промежуточном диапазоне скоростей хода при 3,0<Fr_G<3,5, что выгодно отличает его от обычного корпуса.

Изобретение относится к судостроению и касается корпуса высокоскоростных катеров. Корпус высокоскоростного катера имеет остроскулые обводы с углами внешней килеватости, по меньшей мере 14°. В кормовой части днище выполнено со сломом у килевой линии, который образует примыкающий к транцу плоский участок днища, перпендикулярный диаметральной плоскости (ДП) и представляющий собой симметричный относительно ДП равносторонний треугольник с основанием на транце, равным от 0,05 до 0,15 ширины корпуса по скуле на транце, и вершиной на килевой линии, расположенной на расстоянии 3-4 теоретические шпации от транца. По кормовой кромке днища от киля до скул установлены выдвигающиеся поперек набегающего потока управляемые интерцепторы с возможностью изменять свой выдвиг ниже поверхности днища от 0 до максимального значения, равного от 0,01 до 0,03 ширины корпуса по скуле на транце, с целью изменения угла ходового дифферента. Достигается максимальное снижение сопротивления движению и повышение гидродинамического качества при оптимальном для каждой скорости движения выдвиге интерцепторов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Корпус высокоскоростного катера, имеющий остроскулые обводы с углами внешней килеватости, по меньшей мере 14°, характеризующийся тем, что в кормовой части днище выполнено со сломом у килевой линии, который образует примыкающий к транцу плоский участок днища, перпендикулярный диаметральной плоскости (ДП) и представляющий собой симметричный относительно ДП равносторонний треугольник с основанием на транце, равным от 0,05 до 0,15 ширины корпуса по скуле на транце, и вершиной на килевой линии, расположенной на расстоянии 3-4 теоретические шпации от транца, при этом по кормовой кромке днища от киля до скул установлены выдвигающиеся поперек набегающего потока управляемые интерцепторы с возможностью изменять свой выдвиг ниже поверхности днища от 0 до максимального значения, равного от 0,01 до 0,03 ширины корпуса по скуле на транце, с целью изменения угла ходового дифферента и достижения максимального снижения сопротивления движению и повышения гидродинамического качества при оптимальном для каждой скорости движения выдвиге интерцепторов.

2. Корпус высокоскоростного катера по п.1, характеризующийся тем, что для уменьшения смоченной поверхности корпуса и замыва брызговыми струями борта над скулами, а также для повышения гидродинамического качества корпуса за счет увеличения подъемной силы на днище между килем и скулой дополнительно могут устанавливаться продольные реданы и формироваться отгиб скулы путем отклонения вниз до горизонтали или ниже веток шпангоутов перед кромкой скулы или в виде идущего вдоль скулы накладного брызгоотбойного бруса, выходящего за линию скулы наружу, при этом ширина каждого продольного редана и отгиба днища вдоль кромки скулы составляет от 0,02 до 0,03 ширины корпуса по скуле.