RU2375238C1 - Method of sailing submerged support ship - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed method consists in that multi-hull ship with surface hull mounted via posts on submerged supports consisting of at least two streamline displacement housings is kept afloat on still water and waves thanks to submerged supports. With ship sailing at over 80 km/h, high-speed air flow running into space between hulls is braked and converted into excess pressure to support the ship by limiting aforesaid space on stern and sides by solid walls not leaving water in sailing on wave.

EFFECT: high speed of multi-hull ships and improved sea-keeping and design characteristics; ease of manufacture.

Description

Изобретение относится к судостроению и касается способа использования многокорпусных судов на погруженных опорах. Такие суда состоят из надводного корпуса, опирающегося через стержневые или трубные стойки по крайней мере на одну пару опор в виде двух водоизмещающих корпусов, погруженных в воду и имеющих обтекаемую удлиненную форму.The invention relates to shipbuilding and relates to a method for using multihulls on submerged supports. Such vessels consist of a surface hull supported through rod or tube posts on at least one pair of supports in the form of two displacement hulls immersed in water and having a streamlined elongated shape.

Так, известно судно на подводных крыльях по патенту РФ №2046050. Судно при наборе скорости развивает подъемную силу, выходит из воды, оставляя под водой погруженные опоры с подводными крыльями. Однако на волне в обоих положениях судно подвержено существенному силовому воздействию волн.So, a hydrofoil ship is known according to the patent of the Russian Federation No. 2046050. When gaining speed, the vessel develops lift, leaves the water, leaving submerged supports with hydrofoils under water. However, on a wave in both positions, the ship is subject to significant force impact of the waves.

Известно также полуподводное судно по патенту РФ №2088462. Надводный корпус судна опирается через стойки на сдвоенный подводный корпус, располагаемый под поверхностью воды. При разгоне судна подводный корпус остается погруженным в воду.Also known semi-submarine vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2088462. The ship’s surface hull is supported through racks on a dual underwater hull located under the surface of the water. During acceleration of the vessel, the underwater hull remains submerged in water.

Известен волноход по патенту РФ №2089433, имеющий надводный корпус и поплавковые корпуса со сложным механизмом поддержания на волне горизонтального положения надводной части. Волноход не изменяет осадку судна.Known waveguide according to the patent of the Russian Federation No. 2089433, having a surface body and float bodies with a complex mechanism for maintaining in the wave of the horizontal position of the surface part. The waveguide does not alter the draft.

Известно также морское судно по патенту РФ №2124451, имеющее надводный корпус, поддерживаемый при движении аэродинамическими силами, и три подводных стабилизатора движения. Придание крылового профиля надводному корпусу судна и дополнительное окрыление его не могут существенно облегчить судно, так как при низких скоростях движения судна аэродинамические силы незначительны.Also known is a sea vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2124451, having a surface hull, supported by aerodynamic forces, and three underwater motion stabilizers. Giving a wing profile to the ship’s surface hull and its additional winging cannot significantly facilitate the ship, since at low speeds the ship’s aerodynamic forces are negligible.

Известно судно с разделенным корпусом по патенту РФ №2152328. Судно имеет надводный корпус, опирающийся на два погруженных корпуса с помощью стоек, закрепленных с возможностью изменения высоты судна. Такое судно при движении не изменяет своей осадки.A ship with a divided hull according to the patent of the Russian Federation No. 2152328 is known. The vessel has a surface hull resting on two submerged hulls using racks fixed with the possibility of changing the height of the vessel. Such a vessel does not change its draft when moving.

Известно также многокорпусное полупогруженное судно по патенту РФ №2287448. Надводный корпус судна опирается через множество вертикальных стоек на систему модулей, каждый из которых состоит из пары полностью погруженных обтекаемых удлиненных корпусов. Осадка этого судна может уменьшаться только за счет присоединения надувных гондол.Also known multi-hull semi-submersible vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2287448. The ship’s surface hull relies through a set of vertical racks on a system of modules, each of which consists of a pair of fully immersed streamlined elongated hulls. The draft of this vessel can only be reduced by connecting inflatable nacelles.

Известен также способ использования судна на погруженных опорах по патентной заявке №2008112556, по которому судно, имеющее надводный корпус, установленный по крайней мере на одной паре обтекаемых погруженных опор, при волнении воды догружают балластом.There is also known a method of using a vessel on submerged supports according to patent application No. 2008112556, in which a vessel having a surface hull mounted on at least one pair of streamlined submerged supports is loaded with ballast when the water is rough.

Указанное судно и способ его использования приняты за прототип предлагаемого.The specified vessel and the method of its use are taken as a prototype of the proposed.

Недостатком судов катамаранного типа является их повышенная масса по сравнению с традиционными однокорпусными судами. Так как качка судна на волне вызывает повышенное нагружение отдельных стоек и опор, в результате последнего конструкция судна должна быть перетяжелена. Поэтому катамаран будет отличаться от обычных судов более низким коэффициентом утилизации по полезной нагрузке.The disadvantage of catamaran type vessels is their increased mass compared to traditional single-hull vessels. Since the roll of the vessel on the wave causes increased loading of individual racks and supports, as a result of the latter, the structure of the vessel must be overweight. Therefore, the catamaran will differ from ordinary vessels in a lower utilization ratio for payload.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка и повышение экономической эффективности судов на погруженных опорах. Достижению поставленной цели способствует пониженное гидросопротивление погруженных опор. Благодаря хорошей обтекаемости опор и меньшей относительной смачиваемой поверхности скорости движения катамарана заметно выше, чем у однокорпусных судов. Это компенсирует перетяжеление корпуса катамарана. Таким образом, поставленной целью является повышение скорости движения катамарана.The aim of the invention is to eliminate this drawback and increase the economic efficiency of ships on submerged supports. Achieving this goal contributes to the reduced hydraulic resistance of the submerged supports. Due to the good streamlining of the supports and the smaller relative wetted surface, the speed of the catamaran is noticeably higher than that of single-hull vessels. This compensates for the overweight of the catamaran. Thus, the goal is to increase the speed of the catamaran.

Уже сегодня известны катамараны, развивающие скорость хода до 70 узлов и более. Так, например, австралийский паром «САТ» водоизмещением 700 т имеет такую скорость под грузом (по телевизионной информации). При такой скорости скоростной напор воздуха достигает величины 75 кг/м².Catamarans are already known that develop speeds of up to 70 knots or more. For example, the Australian SAT ferry with a displacement of 700 tons has such a speed under load (according to television information). At this speed, the high-pressure air pressure reaches 75 kg / m ² .

Поставленная цель по заявленному способу достигается для судна на погруженных опорах, по которому многокорпусное судно, имеющее надводный корпус, установленный с помощью стоек на погруженных опорах, состоящих по крайней мере из двух обтекаемых водоизмещающих корпусов, поддерживают на тихой воде и на волне за счет погружения опор.The goal according to the claimed method is achieved for a ship on submerged supports, in which a multihull vessel having a surface hull installed using struts on submerged supports, consisting of at least two streamlined displacement hulls, is supported in calm water and in the wave by immersing the supports .

Сущность изобретения состоит в том, что при движении судна со скоростью более 80 км/час скоростной поток воздуха, поступающего в пространство между корпусами, тормозят и переводят в избыточное давление, которое используют для поддержания судна путем ограждения этого пространства с бортов и кормы судна сплошными стенками, не выходящими из воды при движении на волне.The essence of the invention lies in the fact that when the vessel is moving at a speed of more than 80 km / h, the high-speed flow of air entering the space between the hulls is inhibited and transferred to overpressure, which is used to maintain the vessel by enclosing the space from the sides and stern of the vessel with solid walls not leaving the water when moving on a wave.

Обычные удельные нагрузки на площадь надводного корпуса катамарана составляют от 300 кг/м² до 500 кг/м² и более. Поэтому при скорости движения судна более 100 км/час скоростной напор воздуха составляет 45 кг/м², или 15-9% от начальной нагрузки. Под действием избыточного давления осадка судна уменьшается и погруженные опоры выступают из воды. При этом скорость судна возрастает, что приводит к еще большему снижению осадки и гидросопротивления погруженных опор. При скоростях 150-200 км/час подъемная сила составляет соответственно 100 и 180 кг/м², что существенно разгружает опоры судна. Аэродинамическое сопротивление надводного корпуса при таких скоростях может быть существенно уменьшено за счет уменьшения миделя судна и заострения его носовой и кормовой частей. Для повышения эффективности предложенного способа целесообразно снизить удельную нагрузку на площадь судна до 150-200 кг/м².Typical specific loads on the surface area of the catamaran’s surface hull range from 300 kg / m ² to 500 kg / m ² or more. Therefore, when the speed of the vessel is more than 100 km / h, the high-pressure air pressure is 45 kg / m ² , or 15-9% of the initial load. Under the influence of excess pressure, the draft of the vessel decreases and the submerged supports protrude from the water. At the same time, the speed of the vessel increases, which leads to an even greater decrease in draft and hydroresistance of submerged supports. At speeds of 150-200 km / h, the lifting force is respectively 100 and 180 kg / m ² , which significantly unloads the supports of the vessel. The aerodynamic drag of the surface hull at these speeds can be significantly reduced by reducing the midship of the vessel and sharpening its bow and stern. To improve the effectiveness of the proposed method, it is advisable to reduce the specific load on the area of the vessel to 150-200 kg / m ² .

Для поддержания избыточного давления в пространстве между корпусами судна необходимо перекрыть листовыми стенками промежутки между корпусами по бортам и с кормы судна. Последняя стенка может отклоняться водой по движению и не создавать дополнительного сопротивления. Бортовые листы ограждения должны быть заглублены ниже нижних точек опор, если на волне опоры выходят из воды. Однако допускаемая высота волны устанавливается для каждого судна отдельно и может быть меньше минимальной осадки погруженных опор.To maintain excess pressure in the space between the hulls of the vessel, it is necessary to cover the gaps between the hulls on the sides and from the stern of the vessel with sheet walls. The last wall can be deflected by water in movement and not create additional resistance. The side sheets of the fence should be recessed below the lower points of the supports if the supports leave the water in the wave. However, the permissible wave height is set for each vessel separately and may be less than the minimum draft of the submerged supports.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение скорости судна. Известные суда на погруженных опорах способны ходить с высокой скоростью по волне высотой до 3 м, не испытывая качки. Эта способность может быть увеличена при использовании предлагаемого способа. Весьма ценным результатом изобретения является повышение мореходности судна. Благодаря разгрузке водоизмещающих опор, уменьшению их смачиваемой поверхности уменьшается гидросопротивление судна и повышается его ходкость, а вместе с ней и все экономические характеристики судна: производительность, время в пути и другие.The technical result of the present invention is to increase the speed of the vessel. Famous ships on submerged supports are capable of traveling at high speed along a wave up to 3 m high, without experiencing pitching. This ability can be increased by using the proposed method. A very valuable result of the invention is to increase the seaworthiness of the vessel. Due to the unloading of the displacement supports, the reduction of their wetted surface, the hydroresistance of the vessel decreases and its speed increases, and with it all the economic characteristics of the vessel: productivity, travel time and others.

Другим полезным результатом изобретения является возможность существенно облегчить конструкцию судна за счет сокращения динамического нагружения его силовых элементов под действием волн и качки всего судна.Another useful result of the invention is the ability to significantly facilitate the design of the vessel by reducing the dynamic loading of its power elements under the action of waves and pitching of the entire vessel.

В итоге становятся доступными многие преимущества судов на погруженных опорах: простота конструкции судна и всех его частей, ненужность сложнейших верфей, сокращение затрат и сроков строительства судов за счет упрощения и параллельного изготовления его частей.As a result, many advantages of ships on submerged supports become available: the simplicity of the design of the vessel and all its parts, the unnecessary complexity of shipyards, the reduction of costs and construction time of ships due to the simplification and parallel manufacture of its parts.

Сущность изобретения поясняется на примерах.The invention is illustrated by examples.

Пример 1. Судно водоизмещением с полным грузом 600 т состоит из надводного корпуса шириной 20 м и длиной 100 м и двух погруженных опор, соединенных с корпусом трубными стойками. Удельная нагрузка на площадь надводного корпуса составляет 300 кг/м². Каждая опора водоизмещением 300 т выполнена в виде трубы с внутренним диаметром 2,5 м и длиной 100 м. Опоры соединены между собой связями. Стойки расположены равномерно по длине опор, образуя фермы. Надводный корпус соединен с опорами листовыми стенками ограждения, опирающимися на стойки. Нижний край стенок расположен ниже опоры на 1 м. Со стороны кормы между стойками опор внутреннее пространство судна закрыто стенкой с поворотной дверцей, закрепленной на уровне воды. В носовой части судна две стенки, установленные между опорами под углом к оси судна, образуют носовой обтекатель. Между стенками оставлен просвет шириной 2 м для забора воздуха. При разгоне судна до скорости 80 км/час избыточное давление в полости судна составляет менее 25 кг/м² и не сказывается заметно на весе судна. При закрытом просвете в носовом обтекателе судно может получить скорость до 70 узлов, или 130 км/час. При этой скорости при открытии просвета в полости судна устанавливается избыточное давление 75 кг/м², которое существенно разгружает опоры судна и уменьшает их смачиваемую поверхность и гидравлическое сопротивление. Скорость судна возрастает примерно до 160 км/час, или до 85 узлов. При этом избыточное давление составляет 113 кг/м², или почти 38% от удельной нагрузки на судно. При волне высотой до 3 м судно сохраняет ходкость, однако опоры во впадинах волн выходят из воды. Однако нижние края стенок ограждения судна остаются в воде и не выпускают воздух из полости судна.Example 1. A vessel with a full tonnage of 600 tons consists of a surface hull 20 m wide and 100 m long and two submerged supports connected to the hull by pipe stands. The specific load on the surface of the surface of the hull is 300 kg / m ² . Each support with a displacement of 300 tons is made in the form of a pipe with an inner diameter of 2.5 m and a length of 100 m. The supports are interconnected. Racks are located evenly along the length of the supports, forming trusses. The surface of the casing is connected to the supports by sheet walls of the fence, resting on racks. The lower edge of the walls is located 1 m below the support. On the stern side between the supports, the interior of the vessel is covered by a wall with a pivot door fixed at the water level. In the bow of the vessel two walls installed between the supports at an angle to the axis of the vessel form the nose fairing. A clearance of 2 m wide was left between the walls for air intake. When the vessel accelerates to a speed of 80 km / h, the overpressure in the cavity of the vessel is less than 25 kg / m ² and does not significantly affect the weight of the vessel. With a closed clearance in the nose fairing, the ship can get a speed of up to 70 knots, or 130 km / h. At this speed, when the lumen is opened, an excess pressure of 75 kg / m ^{2 is} established in the vessel’s cavity, which significantly unloads the vessel’s supports and reduces their wetted surface and hydraulic resistance. The speed of the ship increases to about 160 km / h, or up to 85 knots. In this case, the overpressure is 113 kg / m ² , or almost 38% of the specific load on the vessel. With a wave height of up to 3 m, the vessel remains propelled, but the supports in the troughs of the waves come out of the water. However, the lower edges of the walls of the ship's enclosure remain in the water and do not release air from the cavity of the vessel.

Пример 2. Быстроходное судно водоизмещением с полным грузом 60 т состоит из надводного корпуса шириной 6 м и длиной 40 м и двух погруженных опор, соединенных с корпусом трубными стойками. Удельная нагрузка на площадь надводного корпуса составляет 250 кг/м². Каждая опора водоизмещением 30 т выполнена в виде трубы с внутренним диаметром 1,4 м и длиной 40 м. Устройство судна сходно с описанным в примере 1. При разгоне судна до скорости 70 узлов его опоры разгружаются на 75 кг/м² и скорость возрастает до 85 узлов. При этом опоры разгружаются на 113 кг/м² и скорость может вырасти до 100 узлов, при которой на опоры ложится удельная нагрузка всего 50 кг/м². При волне высотой 2 м стенки ограждения с вылетом 1 м ниже опоры не выпускают воздух из полости судна.Example 2. A high-speed vessel with a full load of 60 tons has a surface hull with a width of 6 m and a length of 40 m and two submerged supports connected to the hull by pipe stands. The specific load on the surface of the surface of the hull is 250 kg / m ² . Each support with a displacement of 30 tons is made in the form of a pipe with an internal diameter of 1.4 m and a length of 40 m. The device of the vessel is similar to that described in Example 1. When the vessel is accelerated to a speed of 70 knots, its supports are unloaded by 75 kg / m ² and the speed increases to 85 knots. At the same time, the supports are unloaded by 113 kg / m ² and the speed can increase up to 100 knots, at which the specific load is only 50 kg / m ² . With a wave height of 2 m, the walls of the fence with a reach of 1 m below the support do not let out air from the cavity of the vessel.

Пример 3. Судно водоизмещением с полным грузом 3000 т состоит из надводного корпуса шириной 30 м и длиной 200 м и двух погруженных опор, соединенных с корпусом трубными стойками. Удельная нагрузка на площадь надводного корпуса составляет 500 кг/м². Каждая опора водоизмещением 1500 т выполнена в виде трубы с внутренним диаметром 3,5 м и длиной 200 м. Устройство судна сходно с описанным в примере 1. При разгоне судна до скорости 70 узлов его опоры разгружаются на 75 кг/м² и скорость возрастает. При этом скорость может вырасти до 80 узлов, при которой удельная нагрузка на опоры снижается до 400 кг/м². При волне высотой 3 м стенки ограждения с вылетом 1 м ниже опоры не выпускают воздух из полости судна.Example 3. A vessel with a full tonnage of 3000 tons consists of a surface hull with a width of 30 m and a length of 200 m and two submerged supports connected to the hull by pipe stands. The specific load on the surface of the surface of the hull is 500 kg / m ² . Each support with a displacement of 1,500 tons is made in the form of a pipe with an internal diameter of 3.5 m and a length of 200 m. The device of the vessel is similar to that described in Example 1. When the vessel is accelerated to a speed of 70 knots, its supports are unloaded by 75 kg / m ² and the speed increases. In this case, the speed can increase up to 80 knots, at which the specific load on the supports is reduced to 400 kg / m ² . At a wave height of 3 m, the walls of the fence with a reach of 1 m below the support do not let out air from the cavity of the vessel.

Предложенный способ может быть применен для судов различных назначений, в том числе для грузовых - сухогрузов, контейнеровозов, танкеров и газовозов, пассажирских - лайнеров, паромов, прогулочных яхт и других.The proposed method can be applied to ships of various purposes, including cargo - dry cargo vessels, container ships, tankers and gas carriers, passenger - liners, ferries, pleasure yachts and others.

Предлагаемый способ скоростного движения по водной поверхности значительно отличается от традиционных решений по схеме, архитектуре, конструкции и параметрам судов, и поэтому суда этого типа могут быть выделены в отдельную группу с условным названием «акваплан». Аквапланы получают большую перспективу развития в связи с изобретением нового способа безкомпрессорного сжатия воздуха.The proposed method of high-speed movement on the water surface is significantly different from traditional solutions according to the scheme, architecture, design and parameters of the vessels, and therefore, vessels of this type can be allocated into a separate group with the code name "aquaplan". Waterplanes get a great development prospect in connection with the invention of a new method of compressorless air compression.

Claims (1)

Способ движения судна на погруженных опорах, по которому многокорпусное судно, имеющее надводный корпус, установленный с помощью стоек на погруженных опорах, состоящих по крайней мере из двух обтекаемых водоизмещающих корпусов, поддерживают на тихой воде и на волне за счет погружения опор, отличающийся тем, что при движении судна со скоростью более 80 км/ч скоростной поток воздуха, поступающий в пространство между корпусами, тормозят и переводят в избыточное давление, которое используют для поддержания судна путем ограждения этого пространства с бортов и кормы судна сплошными стенками, не выходящими из воды при движении на волне. The method of movement of a ship on submerged supports, in which a multi-hull vessel having a surface hull installed using struts on submerged supports, consisting of at least two streamlined displacement hulls, is supported in calm water and in the wave by immersion of the supports, characterized in that when the vessel is moving at a speed of more than 80 km / h, the high-speed air flow entering the space between the hulls is inhibited and transferred to excess pressure, which is used to support the vessel by enclosing this space Information from the sides and stern of the vessel with solid walls that do not leave the water when traveling on a wave.