RU2108258C1

RU2108258C1 - High-speed vessel

Info

Publication number: RU2108258C1
Application number: RU96105767A
Authority: RU
Inventors: А.А. Баганин; Ю.М. Банников; И.Ш. Бомштейн; В.И. Бочагов; В.А. Лукашевский; Н.А. Серков; А.В. Шляхтенко
Original assignee: Центральное морское конструкторское бюро "Алмаз"; Московский государственный авиационный институт (технический университет)
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; designing of high-speed vessels equipped with complex of automatically controllable interceptors moving in transient mode or in planing. SUBSTANCE: high-speed vessel has hull with bilge and interceptors mounted flush with bottom. Hull is provided with bottom planing step which changes into side planing step whose height reduces to zero above at-rest waterline. Automatically controllable interceptors are located behind bottom planing step. EFFECT: enhanced reliability. 5 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования быстроходных судов, оборудованных комплексов автоматических управляемых интерцепторов и движущихся в переходном режиме или в режиме глиссирования. The invention relates to shipbuilding and for the construction of high-speed vessels equipped with automatic controlled interceptors and moving in transition mode or in planing mode.

Известно быстроходное судно, содержащее корпус со скулой и установленные заподлицо с днищем интерцепторы [1]. Known high-speed vessel containing a hull with a cheekbone and mounted flush with the bottom of the interceptor [1].

Однако такое судно обладает большими весовыми затратами на установку интерцепторов и на обеспечение аэрации зоны отрывного обтекания за ними. However, such a vessel has a large weight cost for the installation of interceptors and for providing aeration of the separation zone around them.

Технический результат от реализации описываемого изобретения заключается в снижении величины весовых затрат на установку интерцепторов и на обеспечение аэрации зоны отрывного обтекания за ними. The technical result from the implementation of the described invention is to reduce the magnitude of the weight cost of installing interceptors and to provide aeration of the tear-off zone behind them.

Этот технический результат достигается тем, что у быстроходного судна, содержащего корпус со скулой и установленные заподлицо с днищем интерцепторы, корпус судна выполнен с днищевым реданом, переходящим на скуле в бортовой редан с высотой, уменьшающейся до нуля выше стояночной ватерлинии, а упомянутые интерцепторы выполнены автоматически управляемыми и размещены за днищевым реданом. This technical result is achieved by the fact that in a high-speed vessel containing a hull with a cheekbone and mounted interceptors flush with the bottom, the hull of the ship is made with a bottom hull turning on the cheekbone into a side hull with a height decreasing to zero above the parking waterline, and the said interceptors are made automatically managed and placed behind the bottom redan.

Изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показано быстроходное судно, содержащее корпус с днищевыми и бортовыми реданами и оборудованное носовыми и кормовыми автоматически управляемыми интерцепторами, вид снизу; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же вид сзади (с кормы в нос); на фиг, 4 - продольный разрез А-А корпуса в месте установки новых интерцепторов на фиг. 1; на фиг. 5 представлена блок-схема системы автоматического управления интерцепторами судна, показанного на фиг. 1. In FIG. 1 shows a high-speed vessel comprising a hull with bottom and side redans and equipped with bow and stern automatically controlled spoilers, bottom view; in FIG. 2 - the same side view; in FIG. 3 - the same rear view (from stern to bow); in FIG. 4 is a longitudinal section AA of the housing at the installation site of the new interceptors in FIG. one; in FIG. 5 is a block diagram of a ship’s automatic control system for the ship’s interceptors shown in FIG. one.

Быстроходное судно 1 (фиг. 1-3) содержит корпус 2 с остроскулыми обводами 3 и килеватым реданированным днищем 4. В носовой части днища 4 выполнен редан (уступ), а за ним на штангах 6 установлены носовые автоматически управляемые интерцепторы 7, разделенные на секции левого (7,а) и правого (7,б) борта. Носовые интерцепторы 7 выполнены с острой нижней кромкой (т.Б. на фиг. 4), гарантирующей устойчивый срыв потока с нее, установлены вдоль всей задней кромки редана 5 (т.В.) заподлицо с ней (убранное положение) и имеют возможность максимально выдвигаться на величину δ_ни вниз (в поток) путем поворота штанг относительно осей 8, закрепленных в опорах 9.The high-speed vessel 1 (Fig. 1-3) contains a hull 2 with sharp-edged contours 3 and a keeled redanized bottom 4. A redan (ledge) is made in the bow of the bottom 4, and bow automatically mounted interceptors 7 are installed on the rods 6, divided into sections port (7, a) and starboard (7, b). The nasal interceptors 7 are made with a sharp lower edge (i.e., in Fig. 4), guaranteeing a stable flow stall from it, are installed along the entire trailing edge of the redan 5 (T.V.) flush with it (retracted position) and are able to move forward by a value of δ _neither downward (into the stream) by rotating the rods relative to the axes 8, fixed in the supports 9.

В кормовой части днища 4 выполнен второй редан (уступ) 10, а за ним на штангах 11 установлены кормовые автоматически управляемые интерцепторы 12, разделенные на секции левого (12,а) и правого (12,б) борта. Кормовые интерцепторы 12 также выполнены с острой нижней кромкой, установлены вдоль всей задней кромки редана 10 заподлицо с ней (убранное положение) и имеют возможность максимально выдвигаться на величину δ_ки (в поток) путем поворота штанг 11 относительно осей 13, закрепленных в опорах 14 (фиг. 3).In the aft part of the bottom 4, a second redan (step) 10 was made, and behind it on the rods 11 aft automatically controlled spoilers 12 were installed, divided into sections of the left (12, a) and starboard (12, b) sides. The feed spoilers 12 are also made with a sharp lower edge, installed along the entire trailing edge of the redana 10 flush with it (retracted position) and are able to extend as much as δ _ki (into the stream) by turning the rods 11 relative to the axes 13 fixed in the supports 14 ( Fig. 3).

Выдвиг δ_ни носовых интерцепторов 7 (фиг. 4) происходит с помощью исполнительного привода 15, шарнирно закрепленного на корпусе 2 в опорах 16. Шток 17 привода 15 шарнирно соединен с внутренним рычагом (18,а) двуплечей качалки 18, второй наружный рычаг (18,б) которой через тягу 19 шарнирно соединен с интерцептором 7. Верхний конец тяги 19 размещен внутри ниши 20, образованной вваренной в днище 4 выгородкой 21 и ее съемной крышкой 22. Качалка 18 своей осью (18,в) крепится на крышке 22 в опорах, которые обеспечивают минимальное трение и не допускают попадания воды внутрь корпуса 2.The extension δ of _neither nasal interceptors 7 (Fig. 4) occurs with the help of an actuator 15 pivotally mounted on the housing 2 in the supports 16. The rod 17 of the actuator 15 is pivotally connected to the internal lever (18, a) of the two-arm rocking chair 18, the second external lever (18 b) which through the rod 19 is pivotally connected to the interceptor 7. The upper end of the rod 19 is placed inside a niche 20 formed by a partition 21 welded into the bottom 4 and its removable cover 22. The rocker 18 is mounted on the cover 22 with its axis (18, c) in the supports that provide minimal friction and prevent water from getting inside three cases 2.

Выдвиг δ_ки кормовых интерцепторов 12 обеспечивается с помощью аналоговых тяг, качалок и исполнительного привода. Т.е. носовые 7 и кормовые 12 интерцепторы имеют одинаковую конструкцию, одинаковые узлы подвески и одинаковую кинематику, обеспечивающую их выдвиг в поток.The extension δ _{ki of the} feed interceptors 12 is provided using analog rods, rocking chairs and an actuator. Those. bow 7 and stern 12 interceptors have the same design, the same suspension units and the same kinematics, ensuring their extension into the stream.

На фиг. 3 показаны бортовые реданы 23 (носовой) и 24 (кормовой), которые начинаются со скулы 3 и лежат в плоскости соответствующего днищевого редана 5 или 10. Эти бортовые реданы имеют треугольную форму, и их высота, измеренная в плоскости шпангоута по перпендикуляру к бортовой обшивке, меняется от 0,2 - 1 высот соответствующего интерцептора до 0, т.е. плавно сходит на нет выше стояночной ватерлинии 1-1. При этом кромки бортовых реданов, как и у интерцепторов, выполнены острыми, чтобы обеспечить устойчивый срыв потока с них. На фиг. 3 позицией 25 отмечена вторая скула, которая образуется на бортах за счет реданов 23 и 24 и доходит до транца 26. In FIG. Figure 3 shows the side redans 23 (fore) and 24 (aft), which begin with the cheekbone 3 and lie in the plane of the corresponding bottom redana 5 or 10. These side redans have a triangular shape and their height, measured in the plane of the frame along the perpendicular to the side skin varies from 0.2 - 1 heights of the corresponding interceptor to 0, i.e. smoothly disappears above the parking water line 1-1. At the same time, the edges of the onboard redans, like those of the interceptors, are made sharp to ensure a steady stall of the flow from them. In FIG. 3, 25 marks the second cheekbone, which forms on the sides due to redans 23 and 24 and reaches the transom 26.

На фиг. 5 цифрами обозначены: 27 - блок задатчиков статических выдвигов носовых 7 и кормовых 12 интерцепторов, 28 - блок задатчиков углового (крен и дифферент) положения судна, 29 - блок параметров движения судна (углы крена и дифферента, их угловые скорости, перегрузки в ряде точек корпуса судна, скорость v движения судна), 30 - вычислитель, формирующий законы управления для следящих приводов интерцепторов, 31 - усилитель мощности, 32 - датчик обратной связи, 33, 34, 35 и 36 - следящий привод соответствующего интерцептора, 37 и 38 - кинематическая связь от штоков 17 приводов 15 до носовых 7 и кормовых 12 интерцепторов соответственно, включающая двуплечие качалки 18 и тяги 19 и определяющая зависимость δ_и= f(l_шт) где δ_и - выдвиг интерцептора и l_шт - ход штока соответствующего привода. Например, зависимость δ_ни от l_шт = ЖЖ' определяется соотношением плеч (ДЕ//ЕЖ) и (ИБ/ИГ) и вертикальным возвышением т.И над т.Б (фиг. 4), где ИБ - радиус рабочей поверхности интерцептора 7; ИГ - плечо тяги 19; ЕД - плечо наружного рычага (18,б) качалки 18 и ЕЖ - плечо внутреннего рычага (18,а) качалки 18.In FIG. 5 digits denote: 27 - block of adjusters of static extensions of the bow 7 and aft 12 of the spoilers, 28 - block of adjusters of the angular (roll and trim) position of the vessel, 29 - block of parameters of the movement of the ship (roll angles and trim, their angular speeds, overloads at a number of points hull, speed v of the ship), 30 - calculator, forming control laws for servo drives of the interceptors, 31 - power amplifier, 32 - feedback sensor, 33, 34, 35 and 36 - servo drive of the corresponding interceptor, 37 and 38 - kinematic connection from rods 17 priv s 15 to bow 7 and feed spoilers 12, respectively, comprising double-arm rocker 18 and the rod 19 and defines dependence _and δ = f (l _pc) where δ _and - pushing the spoiler and l _pc - stroke corresponding drive rod. For example, the dependence of δ on _neither l _pc = LJ 'is determined by the ratio of the shoulders (DE // EJ) and (IB / IG) and the vertical elevation of tI over tB (Fig. 4), where IB is the radius of the working surface of the interceptor 7 ; IG - shoulder traction 19; ED - shoulder of the external lever (18, b) of the rocking chair 18 and ЕЖ - shoulder of the internal lever (18, a) of the rocking 18.

Быстроходное судно 1, содержащее остроскулый корпус 2 с днищевыми реданами 5 и 10, переходящими на скуле 3 в бортовые реданы 23 и 24 соответственно, и оборудованное носовыми 7 и кормовыми 12 автоматически управляемыми интерцепторами, используют следующим образом. A high-speed vessel 1, containing a sharp-hull hull 2 with bottom redans 5 and 10, passing on the cheekbone 3 into airborne redans 23 and 24, respectively, and equipped with bow 7 and aft 12 automatically controlled interceptors, is used as follows.

При достижении судном 1 скорости V^* (определяется по результатам модельных испытаний судна на этапе разработки эскизного проекта судна), при которой интерцепторы становятся эффективными и с их помощью можно создавать на днище гидродинамические силы, позволяющие управлять угловым положением судна, включают систему автоматического управления интерцепторами (САУИ). С ее помощью вручную (используя блок 27 задатчиков статических выдвигов) устанавливают необходимые оптимальные статические выдвиги для носовых и кормовых интерцепторов, которые для заданной скорости движения (хода) судна обеспечивают минимальное сопротивление движению в условиях "тихой" воды (определяются на этапе испытаний буксировочных моделей). При этом глиссирующие поверхности на днище имеют вид, показанный заштрихованными пятиугольниками на фиг. 1, поскольку на нижних кромках интерцепторов происходит устойчивый срыв потока и за интерцепторами создается мощная каверна, заполняемая атмосферным воздухом.When the vessel reaches speed 1 V ^* (determined by the results of model tests of the vessel at the stage of development of the outline design of the vessel), at which the interceptors become effective and with their help it is possible to create hydrodynamic forces on the bottom that allow controlling the angular position of the vessel, include an automatic control system for interceptors ( SAUI). With its help, manually (using the block of 27 static draw-out adjusters), the necessary optimal static draw-outs are set for the bow and stern spoilers, which for a given speed (stroke) of the vessel provide minimal resistance to movement in the conditions of “quiet” water (determined at the stage of testing towing models) . Moreover, the planing surfaces on the bottom have the form shown by the shaded pentagons in FIG. 1, since a stable stall occurs at the lower edges of the interceptors and a powerful cavity is created behind the interceptors, filled with atmospheric air.

Воздух в каверну поступает со скулы через бортовые реданы левого и/или правого борта даже при движении судна в условиях волнения (когда эти реданы входят в волну, за ними также образуется устойчивая каверна). При установке статических выдвигов заданные постоянные сигналы от блока 27 поступают в вычислитель 30, а затем - на входы 2 усилителей мощности 31, входящих в состав следящих приводов 33, 34, 35 и 36. Эти сигналы усиливаются и далее отрабатываются приводами 15. При этом с датчиков обратной связи 32 на входы 1 усилителей 31 поступают сигналы, которые и компенсируют сигналы на входах 2. Когда сумма сигналов на входах 1 и 2 становится равной 0, то привод 15 и соответствующий интерцептор останавливаются и занимают заданное статическое положение. Поскольку следящие приводы 33-36 отслеживают сигналы, поступающие с вычислителя 30 (при изменении скорости хода, изменении или задании углового положения судна), интерцепторы выдвигаются далее до своего максимума или убираются до нуля и создают гидродинамические силы, препятствующие указанным изменениям, т. е. интерцепторы выступают как успокоители килевой и бортовой качки. Информацию об изменении углового положения и скорости этого изменения в вычислитель 30 выдают блок 29 параметров движения судна и блок 28 задатчиков углового положения судна. Air enters the cavity from the cheekbone through onboard redans of the port and / or starboard even when the vessel is moving under conditions of excitement (when these redans enter the wave, a stable cavity is also formed behind them). When installing static extensions, the specified constant signals from block 27 are fed to the calculator 30, and then to the inputs of 2 power amplifiers 31, which are part of the servo drives 33, 34, 35 and 36. These signals are amplified and further processed by the drives 15. feedback sensors 32 to the inputs 1 of the amplifiers 31 receives signals that compensate for the signals at the inputs 2. When the sum of the signals at the inputs 1 and 2 becomes equal to 0, the drive 15 and the corresponding interceptor stop and take a predetermined static position. Since the tracking drives 33-36 track the signals coming from the calculator 30 (when changing the speed, changing or setting the angular position of the vessel), the spoilers move further to their maximum or retract to zero and create hydrodynamic forces that impede these changes, i.e. spoilers act as calming agents for pitching and rolling. Information about the change in the angular position and speed of this change in the calculator 30 is issued by the block 29 of the vessel motion parameters and the block 28 of the angular positioner of the vessel.

На фиг. 1-4 показано судно 1 с двумя днищевыми реданами, за которыми расположены интерцепторы. Но кормовые интерцепторы могут располагаться и за транцевой плитой, и для них тогда не требуется второй бортовой редан. Но это менее рациональный вариант, поскольку тогда носовые и кормовые интерцепторы должны иметь разную конструкцию и требуются большие весовые затраты для установки интерцепторов. In FIG. Figures 1–4 show vessel 1 with two bottom redans, behind which there are spoilers. But fodder interceptors can also be located behind the transom plate, and then they do not need a second onboard redan. But this is a less rational option, because then the bow and stern interceptors must have a different design and require large weight costs for the installation of interceptors.

Результаты конструкторских проработок ряда быстроходных судов с автоматически управляемыми интерцепторами (АУИ) показывают, что предлагаемое техническое решение (выполнение на бортах реданов, сопряженных с днищевыми реданами, за которыми установлены АУИ) по сравнению с прототипом позволяет более простым способом обеспечить устойчивую аэрацию каверны за интерцепторами во всем диапазоне скоростей хода и уменьшить весовые затраты для этих целей на 60-70%. The results of the design studies of a number of high-speed vessels with automatically controlled interceptors (AUIs) show that the proposed technical solution (implementation on the sides of redans coupled with bottom redans, behind which AUIs are installed) in comparison with the prototype allows a simpler way to ensure stable aeration of the cavity behind the interceptors in the entire range of speeds and reduce weight costs for these purposes by 60-70%.

Claims

Быстроходное судно, содержащее корпус со скулой и установленные заподлицо с днищем интерцепторы, отличающееся тем, что корпус судна выполнен с днищевым реданом, переходящим на скуле в бортовой редан с высотой, уменьшающейся до нуля выше стояночной ватерлинии, а упомянутые интерцепторы выполнены автоматически управляемыми и размещены за днищевым реданом. A high-speed vessel containing a hull with a cheekbone and interceptors installed flush with the bottom, characterized in that the hull of the ship is made with a bottom hull turning on the cheekbone into an airborne hull with a height that decreases to zero above the parking waterline, and the above-mentioned spoilers are automatically controlled and placed behind bottom redan.