НОСОВАЯ ОКОНЕЧНОСТЬ СУДОВ Советский патент 1970 года по МПК B63B1/40 

Изобретение относится к области судостроения.

Известны формы носовой оконечности относительно тихоходных судов, плавающих при значениях чисел Фруда менее 0,2 с вынесенной вперед за носовой нернендикуляр подводной частью форштевня, образующей таран. Такие формы обводов, в ряде случаев называемые бульбовыми, в носледнне годы щироко применяются на крупнотоннажных транспортных судах. При всем многообразии таких форм носовой оконечности, отличающихся различными конструктивными особенностями, по общим принципам построения они могут быть подразделены на бульбы так называемого наделочиого типа, нредставляющие собой дополнительный объем, наращенный на основной безбульбовый корпус и бульбы, образованные переносом части объемов основного корнуса вперед за носовой перпендикуляр, с соответствующими заострением носовых ветвей грузовой и выше расположенных ватерлиний.

Наделочные бульбы, как свидетельствуют результаты неоднократно проводившихся модельных испытаний, могут дать зиачнтельный положительный эффект при плавании судиа в балласте, однако в грузу снижение сопротивления судна с таким бульбом оказывается весьма малым или вовсе отсутствует. Применение бульба второго типа в сочетании с заостреннем действующей грузовой ватерлннни дает заметный выигрыщ в величине сонротивлення и скорости хода при обоих состояниях загрузки. Однако при большой полноте обводов и соответственно малой длнне носового заострення, стремление уменьшить углы входа ватерлиний приводит к резкому возрастанию кривизны носового плеча ватерлпннй в месте их перехода в цилиидрическую вставку. В результате высота гребня волны, образующейся в этом районе, также возрастает и, несмотря на уменьщенне носовой волны форщтевня, начиная с некоторого значения коэффнцпепта общей полпоты, зависящего от ряда геометрических элементов корпуса, бульбовые обводы указанного тнпа становятся менее эффектнвнымн. На судах с больщой полнотой обводов иногда нрименяются так называемые цилиндрические носовые обводы, имеющие одинаковые в каждом сечении в пределах осадки судна тупые ватерлинии с плавным нереходом к цилиндрической вставке. Эти обводы в некоторых случаях но величииам сопротивления в полном грузу оказываются предпочтительнее бульбовых, но приблнзительно в такой же степени уступают им при плавании в балласте.

грузу и балласте, например крупнотоннажных танкеров и судов для перевозки навалочных грузов. Для этого в районе действующей балластной осадки оконечность выполнена с выемкой, ориентированной так, что минимальные ординаты шиангоутов приблизительно совпадают с профилем волны в балласте, причем ватерлинии вблизи балластной осадки образуют в месте притыкания к диаметральной плоскости (ДЯ) острый угол. По мере перехода от осадки в балласте к осадке по грузовой ватерлинии (ГВЛ) шпангоуты имеют развал наружу, а ватерлинии приближаются к круговым с половиной угла входа на ГВЛ около 90° и радиусам кривизны не менее 1/6 ширины судна. По мере удаления от ГВЛ в надводной части радиусы кривизны ватерлиний увеличиваются таким образом, что ватерлинии, расположенные в районе ГВЛ и выше, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной носового плеча и максимальным удлинением носового заострения.

На фиг. 1 изображен теоретический корпус носовой оконечности, сечение по шпангоутам; на фиг. 2 - совмеш,енные проекции сечений по носовым ветвям ватерлиний и очертания форштевня для предлагаемой носовой оконечности; на фиг. 3 - результаты испытаний в опытовом бассейне модели с предлагаемой носовой оконечностью в сравнении с результатами испытаний моделей с известными носовыми обводами; на фиг. 4 - кривые удельного полного сопротивления натурного супертанкера водоизмешением 150 тыс. г с предлагаемой и известными формами носовой оконечности.

У предлагаемой носовой оконечности штангоуты, начиная с сечений по тарану а, б и б и далее от О шпангоута до 2-3 шпангоутов в нижней части от основной линии (ОЛ) и приблизительно до третьей ватерлинии имеют округлую форму, характерную для таранных и бульбовых обводов. В районе между третьнм и четвертыми ватерлиниями, что соответствует действующей балластной осадке, на шпангоутах раснолагается выемка, ориентированная таким образом, что ее минимальные ординаты примерно совпадают с волновым профилем при плавании в балласте. Выше четвертой ватерлинии шпангоуты имеют развал наружу, и их ординаты возрастают по мере нриближения к пятой ГВЛ и далее в надводной части ватерлиний шестой и седьмой.

Носовые ветви ватерлиний (см. фиг. 2) в нижней части оконечности (первые и третьи) имеют очертания, обычные для таранных и бульбовых обводов, по возможности с легкой 5 - образностью. Ватерлинии вблизи балластной осадки между третьими и четвертыми ватерлиниями образуют в месте притыкания ДЯ острый угол. По мере перехода от осадки в балласте к осадке по ГВЛ очертания ватерлиний приближаются к круговым с половиной угла входа около 90°. В надводной части радиус кривизны носовых ветвей ватерлиний, составляющий у ГВЛ не менее 1/6 ширины судна, по мере удаления от ГВЛ возрастает. При этом ватерлинии, расположенные в районе ГВЛ и выше ее, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной у

носового плеча и максимальным удлинением носового заострения. Для обеспечения необходимого заострения балластных ватерлиний форштевню придаются таранные очертания (см. фиг. 2) с выносом тарана ниже четвертой

ватерлинии вперед за носовой перпендикуляр. При движении судна в грузу, вследствие малой кривизны ватерлиний у носового плеча, уменьшаются градиент давлений в этом районе и гребень образующейся здесь волны, так,

что, несмотря на возрастание носовой подпорной волны у форщтевня, интеграл давлений поносовой оконечности и сопротивление воды движению судна уменьшаются. Указанный эффект проявляется при достаточно большой

полноте носового заострения, но крайней мере начиная со значений коэффициента общей полноты 0,80, и оказывается тем сильнее, чем меньше отнощение длины к ширине судна и ближе к носу расположен его центр величины.

При плавании в балласте используется эффект заострения носовых обводов и уменьшения носовой подпорной волны, а также благонриятного интерференционного воздействия таранных или бульбовых обводов на волновуюсистему судна.

Вследствие реализации в одной носовой оконечности указанных способов воздействия на волнообразование судна при плавании в. грузу н балласте, достигается снижение сопротивления при обоих случаях загрузки и выигрыш в средней скорости, определенной для этих осадок.

Результаты испытаний ряда моделей в опытовом бассейне подтверждают высокую эффективность перечисленных мероприятий. Данные иснытания моделей с коэффициентом общей полноты 0,85 (см. фиг. 3) и предлагаемой носовой оконечности (кривые I) в сравнении с результатами испытаний моделей, имеющих

такие же полноту и главные размерения, но бульбовый нос с заострением грузовой ватерлинии (кривые II) и цилиндрические носовые обводы (кривые III), показывают, что применение предлагаемых носовых обводов значительно уменьшает волновое сопротивление в грузу и балласте. Коэффициент остаточного сопротивления на ходовом режиме (число Фруда Ff 0,16) уменьшается на 12-20% для различных условий загрузки. С повышением энерговооруженности перспективных судов и соответствующем увеличении относительных скоростей эффективность предлагаемых носовых обводов, по крайней м.ере в грузу, еще более возрастает.

Сопротивление величии удельного полного

сопротивления - , где R - сопротивление D -

оконечностью (кривые I), бульбовой (кривые II) и цилиндрической (кривые III), свидетельствует, что при скорости хода 16 узлов, в случае использования предлагаемой носовой оконечности, величины сопротивления и буксировочной мощности снижаются до 11%- При установке на таком судне двигателя мощностью 30 тыс. л. с. выигрыщ в средней скорости в грузу и балласте от реализации предлагаемого мероприятия составит 0,4-0,5 узла, что при постоянной скорости эквивалентно снижению потребной мощности и экономии по расходу топлива на 8-10%.

Предмет изобретения

Носовая оконечность судов, плавающих при значениях чисел Фруда меньще О, 2, с вынесенной вперед за носовой перпендикуляр подводной частью форщтевня, образующей таран, отличающаяся тем, что, с целью снижения сопротивления воды движению судов преимущественно с коэффициентом общей полноты 0,8

и более, эксплуатирующихся при осадках в: полном грузу и балласте, например крупнотоннажных танкеров и судов для перевозки навалочных грузов, в районе действующей балластной осадки оконечность выполнена с выемкой, ориентированной так, что минимальные ординаты шпангоутов приблизительно совпадают с профилем волны, причем ватерлинии вблизи балластной осадкн образуют в месте

нритыкания к диаметральной плоскости острый угол, а по мере перехода от осадки в балласте к осадке по грузовой ватерлинии щпангоуты имеют развал наружу, а ватерлинии нриближаются к круговым с половиной угла

входа на грузовой ватерлинии около 90° и радиусом кривизны не мнее 1/6 щирины судна, который увеличивается по мере удаления от грузовой ватерлинии в надводной таким образом, что ватерлнннн, расположенные в районе грузовой ватерлинии и выще, плавно переходят в цилиндрическую вставку с минимальной кривизной носового плеча и максимальным удлииеннем носового заострения.