Корпус судна с поверхностным эффектом

Настоящее изобретеъше относится к корпусам морских судов с использованием подуШСК С сжатым ГЗЗОМ, расположенных В ВЫСМКС части дна корпуса для уменьшения сопротивления воды, действующего на корпус, и, таким образом, увеличения скорости судна и экономии топлива. Это изобретение, более конкретно, относится к морскому судну, имеющему конфигурацию катамарана, причем каждый боковой корпус катамарана шиеет подушку с сжатым газом.Одной из важнейших целей при конструировании судна является уменьшение сопротивления, вызванного взаимодействием корпуса с поверхностью воды. Ранее, скользящие корпуса были устроены так, что движение корпуса вперед поднимало судно, в результате чего оно ДВИГЗЛОСЬ на МСНЪШСЙ ЧЗСТИ ПОВСрХНОСТИ КОрпуса, что приводило к уменьшению трения корпуса о воду. Конструкция судов на гидрокрыльях дополнительно уменьшала Контакт корпуса с водой путем прикрепления к корпусам гидрокрыльев, на которых суда движутся с высокой скоростью. В некоторых морских судах пленка воздуха помещается между корпусом судна и водой для уменьшения трения корпуса о воду. Один пример показан в Патенте США Мг 3191572, выданном Х.Л.Вильсону(НАМ/Неон), в котором трехкорпусное судно имеет слой воздуха, введенного вдоль днища каждого корпуса. Этот воздух свободно вытекает из-за кормы судна. Патент США Р 4031841,выданный Бредту (Вгеаг) также описывает технологию создания корпуса с воздушной пленкой. Корпуса Бредта и Вильсона все же движутся так, что корпус находится относительно низко в воде и большая часть бортов корпусов сохраняет контакт с водой, но сопротивление между частью днища и водой в некоторой степени уменьшено пленкой воздуха, смешанного с водой.Суда с поверхностным эффектом явились усовершенствованием по сравнению с корпусами с воздушной пленкой, поскольку корпуса судов с поверхностным эффектом поднимаются из воды подушкой сжатого воздуха, которая частично удерживается внутри корпуса судна. Конструкции корпусов судов на воздушной подушке предусматривали содержание воздушной подушки в гибких уплотнениях, которые являлись прорезиненными экранами, расположенными либо вокруг судна, как в случае с зависающими судами на воздушной подушке, либо поперек передней и задней частей судна с тонкими параллельными бортами, обеспечивающими боковое уплотнение воздушной подушки,как в случае с судами с поверхностным эффектом. Гибкие уплотнения уменьшают объем потерь воздуха из воздушной подушки, но приводят к неровному движению ("движению по булыжной мостовой") даже по гладкой воде. Если поверхность воды становится менее гладкой, 000340гибкие уплотнеъшя могут отделяться друг от друга, вызывая дальнейшее ухудшение качества движения. Кроме того, на неровной воде гибкие уплотнения часто не способны удерживать воздушную подушку, в результате чего корпус судна опускается ниже в воду, пока уплотнение не будет вновь получено, и пока воздушная подушка не восстановится. Потеря воздушной подушки увеличивает контакт корпуса с водой,увеличивая трение корпуса о воду и заметно замедляя движение судна. Уплотнения создают проблему большого объема текущего ремонта из-за частых разрывов, которые приводят к совершенной потере воздушной подушки и медленному движению в ремонт. Такие суда с поверхностным эффектом описаны в Патентах США Р 5415120 и Р 4392445, выданных Дональду Е. Бургу (Вопаш Е.Впг 3) и Патенте США Р 4523536, выданном Марку Х.СмутуНесмотря на наличие таких известных судов с поверхностным эффектом, все еще ясно,что существует необходимость в судне, которое будет сохранять относительно ровное движение и поддерживать воздушную подушку как на гладкой воде, так и на неровной, без использования гибких уплотнений. Кроме того, существует необходимость улучшить устойчивость судов с поверхностным эффектом, которые известны неустойчивостью на бурной воде.Настоящее изобретение относится к судну с поверхностным эффектом, имеющему пару с/-образным сечением корпусов, имеющих выемки для воздушной подушки, которые принимают сжатый воздух для обеспечения эффективного, устойчивого, ровного и скоростного движения. Корпус судна с поверхностным эффектом содержит два катамаранных корпуса,соединенных палубой, причем каждый катамаранный корпус образует продольную конфигурацию. Каждый катамаранный корпус содержит днище, имеющее наружную поверхность, и противостоящие борта, имеющие первьцй и второй концы, прикрепленные к дъшщу и отступающие от него вверх, причем борта изогнуты внутрь и соединяются на первом конце, формируя нос судна, и соединяются на втором конце, простирающимся в поперечном направлении транцем. Уступ или, в целом, плоская поверхность отступает внутрь от днища, в целом, перпендикулярно продольному измерению так, что плоскость,образуемая уступом, разделяет каждый катамаранный корпус на две части, при этом носовая часть простирается вперед от плоскости, и часть для расположения воздушной подушки простирается назад от плоскости.Носовая часть днища содержит первую поверхность и вторую поверхность, которые соединены между собой, формируя /-образную конфигурацию, простирающуюся от точки, расположенной вблизи носа, до уступа. Гребень /образной конфшурации образует киль носовойчасти. Первая и вторая поверхности каждая образует угол к горизонтальной плоскости, который является углом килеватости корпуса. Поперечное сечение корпуса, в целом, перпендикулярное продольному измерению, образует угол килеватости, лежащий в пределах 45-65. Угол килеватости уменьшается до менее чем 25 там,где он образован пересечением уступа и днища носовой части.Часть днища, где расположена воздушная подушка, имеет сформированную в ней выемку,простирающуюся внутрь от наружной поверхности днища, включающей уступ, являющийся одной стороной выемки, и выемка простирается назад от уступа к транцу. Выемка ограничивает вторичные секции катамаранного корпуса, которые простираются от уступа до точки, примыкающей к транцу. Средство для образования сжатого воздуха, которое хорошо известно по предшествующему уровню техники, соединено с выемкой для воздушной подушки с воздушным сообщением между ними.Изобретение, соответственно, содержит предмет производства, обладающий признаками, свойствами и взаимосвязью элементов, которые будут пояснены на примерах далее, и рамки изобретения будут обозначены в формуле изобретения.Для более полного понимания сущности и целей изобретения будут делаться ссылки на следующее подробное описание, приведенное в связи с прилагаемыми чертежами, на которых:фиг. 1 изображает вид в перспективе корпуса судна с поверхностным эффектом, соответствующего настоящему изобретению;фиг. 2 - вид снизу в плане варианта воплощения изобретения, показанного на фиг. 1;фиг. 3 - правильный вертикальный вид сбоку корпуса с поверхностным эффектом;фиг. 5 - вертикальный вид ланного по линии 5-5 на фиг. 2;фиг. 6 - вертикальный вид ланного по линии 6-6 на фиг. 2;фиг. 7 - вертикальный вид ланного по линии 7-7 на фиг. 2;фиг. 8 - вертикальный вид ланного по линии 8-8 на фиг. 2;фиг. 9 - вертикальный вид ланного по линии 9-9 на фиг. 2;ОДИНЗКОВЫС ССЫЛОЧНЫС НОМСРЗ ОТНОСЯТСЯ К ОДИНЗКОВЫМ ЧЗСТЯМ на НССКОЛЬКИХ ВИДЗХ, ПОКЗЗЗННЫХ на чертежах.Предпочтительный вариант выполнения корпуса судна с поверхностным эффектом показан на фиг. 1-10, на которых судно с поверхностным эффектом, в целом, обозначено позицией 10. Обратившись сначала к фиг. 1, можно видеть, что корпус 10 судна содержит пару ката Сдесечения, сдесечения,сечения,сечения,сечения, Сде сде 000340мараннЬ 1 х корпусов 12, которые соединены друг с другом палубой 14.Как показано на фиг. 2, каждый катамаранный корпус имеет продольное измерение А и содержит днище 16, которое имеет наружную поверхность 18, пару противостоящих бортов 20, которые пршсреплены к днищу 16 и отступают от него вверх. По замыслу этого описания,ребро 22 ограничивает линию крепления бортов 20 к днищу 16. Первые концы 24 каждого борта 20 соединены, формируя нос 26, и вторые конць 1 28 соединены друг с другом транцем 30,простирающимся в поперечном направлении между ними. Уступ 32, который лучше виден на фиг. 3 и 8, простирается внутрь от днища 12, в целом, перпендикулярно продольному измерению А. Как видно на фиг. 2, уступ 32 лежит в плоскости В, которая разграничивает носовую часть 34, выступающую вперед, включая нос 26,и часть 36 для расположения воздушной подушки, простирающуюся назад от указанной плоскости и включающую транец 30. В предпочтительном варианте воплощения изобретения, носовая часть 34 составляет 50% от общей длины судна от носа 24 до транца 30, т.е. уступ 32, в целом, находится в срединной точке между носом 26 и транцем 30. В других вариантах воплощения изобретения уступ 32 может располагаться между 42 и 80% продольной длины судна 10 при измерении от носа 26, и это все же обеспечит создание судна с допустимыми характеристиками. Носовая часть 34 днища 16 содержит первую поверхность 38 и вторую поверхность 40, которые соединены вдоль киля 42,формируя /-образную конфигурацию. Каждая поверхность 38 и 40 формирует угол С к горизонтальной плоскости, причем угол С образован как угол килеватости корпуса. В сечении днища 16 вблизи носа 26, как показано на фиг. 5, угол С, предпочтительно, составляет 55 однако в других вариантах воплощения изобретения угол С вблизи носа 26 может лежать в пределах от 30 до 65 и все же будет обеспечивать удовлетворительную работу. В предпочтительном варианте воплощения изобретения угол С постепенно уменьшается до 16-20 у транца 30, т.е. до угла С на фиг. 8. В других вариантах воплощения изобретения угол С может лежать в пределах от 25 до 0 и все же будет действовать удовлетворительно.Часть 36 днища 16 для воздушной подушки имеет сформированную в ней выемку 44 для воздушной подушки, которая простирается внутрь от наружной поверхности 18 днища 16 и простирается назад, до точки, лежащей вблизи транца 30. Выемка 44 ограничена уступом 32 на ее переднем конце, наклонными сторонами 46 выемки, которые простираются назад к транцу 30, и наклоненной вниз верхней поверхностью 48, которая в описанном варианте воплощения изобретения суживается до нуля, как показано на фиг. 9 и 10. В других вариантах воплощенияизобретения выемка 44 для воздушной подушки может иметь много различных конфигураций,которые хорошо известны по предшествующему уровню технши, однако показанная конфигурация является одним из примеров, который работает эффективно. Стороны 46 выемки и борта 20 катамаранното корпуса 12 формируют пару вторичных секций 50 катамаранното корпуса, которые простираются от уступа 32 до транца 30. Каждая вторичная секция 50 катамаранного корпуса имеет сформированньцй на ней стабилизатор, который простирается, в целом,по длине вторичной секции 46 катамаранното корпуса. В предпочтительном варианте воплощения изобретения длина выемки 44 (продольная длина сторон 46 выемки) больше поперечной ширины (измерение поперек судна) выемки 44 при измерении расстояния между килями 52 под прямыми углами к продольному измерению А.В ПрСДПОЧТИТСЛЬНОМ варианте ВОПЛОЩСНИЯ изобретения стабилизаторы 52 простираются от точек, лежащих вблизи транца, до точек, лежащих спереди от уступа 32, на поверхность 18 днища носовой части 34, причем точка, лежащая спереди от уступа, расположена на расстоянии от уступа, которое лежит в пределах от 2,9 до 7,1% общего продольного измерения судна 10. В предпочтительном варианте воплощения изобретения стабилизаторы 52 простираются за уступ на расстояние, составляющее 5% общего продольного измерения судна 10, например, на судне длиной 30,5 м стабилизаторы 52 будут простираться за уступ 32 на 1,525 м. Протяженность стабилизаторов 52 за уступ более 5% ухудшает характеристики движения судна без получения повышенной защиты вЬ 1 емки 44 для воздушной подушки. Вертикальные размеры стабилизатора 52, измеренные, в целом, по нормали к корпусу, предпочтительно,составляют от 0,5 до 1% от общего продольного измерения корпуса судна 10 и отступают от поверхности 18 днища, например, приблизительно на 9-12 дюймов (22,86-30,48 см) для судна 10,имеющего продольное измерение, составляющее 30,5 м.Часть каждого стабилизатора 52, которая находится на дальнем от судна 10 конце стабилизатора, содержит килевую часть 54 стабилизатора. Килевые части 54 каждого стабилизатора 52 лежат, в целом, в одной плоскости друг с другом и, в целом, в одной плоскости с частью киля 42 носовой части 34 корпуса 10, которая находится вблизи уступа 32.Средство для выработки сжатого воздуха,показанное в целом позицией 58, предпочтительно, установлено внутри судна 10 и соединено каналом 60 с выходными отверстиями 62,сформированными в верхней поверхности 48 выемки 44. Средства 58 для подачи воздуха под давлением хорошо известны и могут применяться как отдельные элементы, как показано нафиг. 3, или может использоваться единый элемент, который соединен с каждым выходным отверстием 62 удлиненными каналами 60. Средства могут приводиться в действие собственнЬ 1 МИ ДВИГЗТСЛЯМИ ИЛИ ОНИ МОГУТ ПрИВОДИТЬСЯ В действие мощностью, отводимой от бортовых двигателей.Корпус 10 с поверхностным эффектом может быть выполнен из стекловолокна, синтетиЧССКИХ СМОЛ, КОМПОЗИТНЫХ материалов, ЗШОМИния, стали или любого другого пригодного для этой цели материала. Лодки или суда, построенные с использованием описанной конструкции корпуса с поверхностным эффектом могут применяться с любым двигателем, включая стандартные навесные двигатели для меньших лодок и большие бортовые бензиновые или дизельные двигатели или турбинные двигатели для больших судов. Количество мощности, требуемой для работы такого судна, будет значительно меньшим, чем количество мощности, требуемое для обычной лодки или судна.Таким образом, было изложено описание предпочтительной конструкции корпуса 10 с поверхностным эффектом согласно этому изобретению, однако следует помнить, что это лишь предпочтительнЬцЙ вариант воплощения изобретения. Внимание не привлекается к описанию использования корпуса 10 с поверхностным эффектом. Несомненно, много различных дополнительных конструкций может устанавливаться на корпусе 10 в зависимости от предназначения судна, включая (но не ограничиваясь ЭТИМ) ИСПОЛЬЗОВЗНИС В КЗЧССТВС ГОНОЧНОГО СУДна, яхты для развлечений и грузового и/или пассажирского транспорта.Корпус 10 с поверхностным эффектом,описанный ниже, относится к корпусу 10,имеющему продольное измерение, составляющее 100 футов (30,5 м). Могут быть построены корпуса 10 различных размеров с, в целом, проПОРЦИОНЗЛЬНЬТМИ ИЗМСрСНИЯМИ, однако ЭТИ ИЗмерения могут приспосабливаться средним специалистом в данной области техники в зависимости от специфического применения, для которого предназначено судно с использованием корпуса 10 с поверхностным эффектом. Корпус 10 с поверхностным эффектом не содержит каких-либо гибких уплотнений, что устраняет связанные с НИМИ проблемы, такие как неровное движение, большой объем текущего ремонта,проблемы управления, высокое сопротивление волн (имеются в виду суда с гибкими уплотнениями, для которых требуются большие энергетические затраты для подъема на подушке и подъема на волну, чего не требуется, когда судно лежит на подушке). Корпус 10 с поверхностным эффектом является катамараном со спаренными корпусами, каждый из которых ИМССТ поДуШКу С СЖЗТЬТМ ВОЗДУХОМ, приблизительно на 50% его длины. Каждьпй корпус 12 имеет носовую часть 34, которая со ставляет остальные 50% продольного измерения. Носовая часть 34 каждого катамаранного корпуса 12 имеет /-образное днище 16 с острой входящей кромкой вблизи носа 26, угол килеватости составляет 55 причем угол килеватости уменьшается до менее 25 вблизи уступа 32,легко создавая динамическую подъемную силу при увеличении скорости судна и судно легко начинает планировать, как это делали лодки без воздушной подушки в течение многих лет. Острая входящая кромочная часть 34 предназначена для отражения набегающих волн как вниз, так и в стороны поступательно вдоль существенной части длины судна. Вода, проходящая под воздушными подушками, в результате этого преобразуется, становясь, по существу, горизонтальной, даже когда судно 10 с поверхностным эффектом действует в суровых морях. Преимущества этой конструкции, которая преобразует набегающие волны до того, как они достигнут частей 36 расположения воздушных подушек корпуса 12, значительны. Гибкие уплотнения,используемые в обычных судах с поверхностным эффектом, не нужны, что устраняет вЬ 1 сокие затраты на текущий ремонт и простои для ремонта гибких уплотнений. Без преобразования волн, по существу, до горизонтальной конфигурации, волны ударяют в гибкие уплотнения обычных судов с поверхностным эффектом,вызывая уменьшение объема воздушной поДУШКИ И ИЗМСНСНИЯ ДЗВЛСНИЯ В ВОЗДУШНОЙ ПОдушке, что приводит к потребности в дополнительной подъемной силе и, наряду с биением носовой части, эти эффекты являются главными факторами, которые могут приводить к неровному движению. Острая входящая кромка носовой части 34 двух катамаранных корпусов 12 значительно уменьшает килевую качку И образование брызг по сравнению с обычным судном с поверхностным эффектом.Однако при планировании остается большая часть днища 12 судна, которая остается в контакте с водой, создавая сопротивление. ПуТСМ ПОМСЩСНИЯ ПОДУШКИ С сжатым ВОЗДУХОМ под этой частью корпуса сопротивление значительно уменьшается, поскольку часть 36 расположения воздушной подушки судна 10 с поверхностным эффектом движется по воздуху. Таким образом, корпус 10 с поверхностным эффектом комбинирует динамическую подъемную силу с подъемной силой подушки с сжатым воздухом, что облегчает достижение судном планирования и существенно уменьшает сопротивление, действующее на корпуса 12. Носовая часть 34 корпуса 12 имеет лишь малую погруженную в воду и создающую сопротивление часть, благодаря высокоэффективной подъемной силе, создаваемой носовой частью 34. Подушки с сжатым воздухом которые создают подъемную силу, охватывают большую часть поверхности корпуса, относящейся к части 36 корпуса 12 для размещения воздушной подуш 000340ки, которая находится в непосредственном контакте с водой, что уменьшает сопротивление. Эта комбинация выигрывает благодаря лучшей динамической подъемной силе и подъемной силе воздушной платформы и создает высокоэффективную конструкцию корпуса, которая ранее не была получена в успешных конструкциях лодок и судов.Использование сдвоенных корпусов 12,каждыи из которых имеет отдельную подушку с сжатым воздухом, увеличивает устойчивость без заметного увеличения сопротивления. Отдельные корпуса И отдельные воздушные подушки создают большую восстанавливающую силу при бортовой качке, что обеспечивает получение судна с поверхностным эффектом, которое не очень чувствительно к расположению центра тяжести. Жесткость и демпфирование при бортовой качке значительно увеличиваются, поскольку каждая воздушная подушка воздействует на разделяющую подушки траверсу,обеспечивая устойчивость при бортовой качке. Пролет между сдвоенными корпусами 12 значительно меньше, чем пролет обычного судна с поверхностным эффектом такой же ширины. Такое широкое разнесение корпусов обычного судна с поверхностным эффектом приводит к большому весу судна, поскольку широкое разнесение корпусов требует очень значительного усиления конструкции. Сдвоенные корпуса 12 также увеличивают эффективность работы при любых скоростях, по сравнению с конструкцией судна с поверхностным эффектом с одной подушкой, которое может эффективно работать только на одной скорости. Улучшение эффективности также происходит благодаря выемкам для воздушных подушек, которые имеют продольное измерение, которое значительно больше поперечного измерения.Распространение выемки 44 для воздушной подушки слишком далеко вперед уменьшает динамическую подъемную силу и открывает выемку 44 для воздушной подушки, что в результате потребует использования гибкого экрана как у обычных судов с поверхностным эффектом предшествующего уровня техники. Расположение начала выемки 44 для воздушной подушки слишком далеко от носа 26 значительно увеличит сопротивление. Было обнаружено,что 50-процентная носовая часть 34, скомбинированная с 50-процентной частью 36 для воздушной подушки, будет предпочтительным вариантом выполнения корпуса 10 с поверхностным эффектом.Выемка 44 для воздушной подушки должна быть защищена так, чтобы вода не проникла в выемку 44, или чтобы недопустимый объем воздуха не выходил вперед. Острая входящая кромка, которая постепенно переходит в угол килеватости, которьш меньше 25, отражает набегающие ВОЛНЫ как ВНИЗ, так И В СТОрОНЫ И преобразует поверхность воды, по мере ее при