RU2611666C2 - Front-drive boat with transverse redan - Google Patents

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: front-drive vessel with a transverse redan is proposed, which has a propeller located behind the stem, the bottom part of which forms a developed transverse redan. Just behind the redan, an air cavity is formed which may be limited be skegs or sponsons from boards. The redan can be connected to skegs or sponsons at the bow, forming a cavity for supercharging by exhaust gas or air pressure. The vessel may have an automated adjustment of mover penetration. An aft aerodynamic wing can be installed in the rear part for stern unloading and lifting at speed.

EFFECT: improved performance of a high-speed vessel.

3 cl, 12 dwg

Description

Изобретение относится к области водного транспорта и может быть использовано при проектировании, строительстве и эксплуатации судов.The invention relates to the field of water transport and can be used in the design, construction and operation of ships.

Известные водоизмещающие суда и глиссеры с передним винтом имеют ряд недостатков. Так, на однокорпусных, водоизмещающих обводах судна создается повышенное сопротивление трения днища от отбрасываемой струи движителя. Движитель, расположенный в носу, более подвержен оголению и кавитации при волнении и изменении дифферента, а при большем заглублении винта остается незащищенным от повреждений при посадке на мель или другие препятствия. Проблема в некоторой степени была решена в проекте переднеприводной гоночной лодки «Лаурита» (патент LV13830 Улдыс Атматс), имеющей обводы трехточки, где кильватерная струя не касается корпуса при чистом глиссировании.Known displacement vessels and front propeller gliders have several disadvantages. So, on single-hull, displacement contours of the vessel creates increased friction resistance of the bottom from the jet jet thrown. The mover located in the nose is more susceptible to exposure and cavitation during roughness and a change in trim, and with greater penetration of the screw remains unprotected from damage when stranded or other obstacles. The problem was solved to some extent in the design of the front-wheel-drive racing boat “Laurita” (patent LV13830 Uldys Atmats), which has three-point contours, where the wake stream does not touch the hull with clean planing.

Однако компоновка гоночной лодки с аэродинамическим мостиком между корпусами трехточки и водительской капсулой над ним не является по сути монокорпусом и пригодна лишь в гонках, неудобна в качестве пассажирского, грузового глиссирующего судна, катера. Также в проекте «Лауриты» движитель имеет стационарное углубление при движении лодки, что отрицательно влияет на коэффициент полезного действия движителя при волнении и изменении дифферента.However, the layout of a racing boat with an aerodynamic bridge between the three-point hulls and the driver’s capsule above it is not essentially a monocase and is suitable only in racing, it is inconvenient as a passenger, cargo planing vessel, boat. Also, in the Laurita project, the propulsion device has a stationary depression when the boat is moving, which negatively affects the efficiency of the propulsion device when the waves are agitated and the trim changes.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является проект переднеприводного, продольно сочлененного судна («Судно переднеприводное с аэродинамической разгрузкой», патент RU 2562473 C1, автор Ахмеров O.P.). В этом судне два корпуса в продольном сочленении, а движитель находится в переднем, тянущем корпусе. Задний корпус во время движения приподнимается от воздействия воздушных потоков на аэродинамическую плоскость. У данного судна есть признаки, совпадающие с существенными признаками предлагаемого изобретения, - используется движитель в передней части судна, задний корпус имеет малое соприкосновения с кильватерной струей при выходе на глиссирующий режим.The closest to the claimed technical solution for the technical nature and the technical result achieved is the design of a front-wheel drive, longitudinally articulated vessel (“Front-wheel drive vessel with aerodynamic unloading”, patent RU 2562473 C1, author Akhmerov O.P.). In this vessel there are two hulls in the longitudinal joint, and the mover is in the front, pulling hull. The rear body during movement rises from the impact of air currents on the aerodynamic plane. This vessel has signs that coincide with the essential features of the present invention — a propulsion device is used in the front of the vessel, the rear hull has little contact with the wake stream when entering the planing mode.

Однако это переднеприводное, продольно сочлененное судно имеет ряд существенных недостатков:However, this front-wheel, longitudinally articulated vessel has a number of significant drawbacks:

Так, судно имеет два корпуса - тягач и прицеп, что усложняет проектировку, строительство и обслуживание. Массовые характеристики всегда будут выигрышными у однокорпусного судна, чем сочлененного. При торможении, активном волнении, корпуса будут стараться сложиться, наехать друг на друга. Сложная система сочленения корпусов на шарнирах уменьшает надежность соединения. Размещение соединительных систем управления между корпусами усложняет и удорожает конструкцию.So, the vessel has two hulls - a tractor and a trailer, which complicates the design, construction and maintenance. Mass characteristics will always be advantageous for a single-hull vessel than an articulated one. When braking, active excitement, the hulls will try to form, collide with each other. A sophisticated hinge joint system reduces joint reliability. Placing the connecting control systems between the cases complicates and increases the cost of the design.

Технической задачей изобретения является создание такой цельной конструкции обводов судна, которое бы в полной мере использовало передний привод тянущего движителя, без замыва днища отбрасываемой струей от движителя, для снижения гидродинамического сопротивления. Возможность работы корпуса с применением воздушной прослойки, каверны, а также аэрогидродинамики на подъем корпуса. Улучшение работы движительного комплекса при волнении и изменении дифферента. Уменьшение массы судна, уменьшение шума от двигателя и выхлопных газов.An object of the invention is the creation of such an integral design of the contours of the vessel, which would fully use the front-wheel drive of the propulsive propulsion device, without washing out the bottom by a jet thrown away from the propulsion device, to reduce hydrodynamic resistance. Possibility of housing operation using an air gap, a cavity, as well as aerohydrodynamics to lift the housing. Improving the operation of the propulsion system during excitement and a change in trim. Reducing the mass of the vessel, reducing noise from the engine and exhaust gases.

Технический результат выражается в том, что тянущий движитель спереди судна создаст лучшее управление, не создаст опасного дифферента на корму, даст возможность приподнятия задней части корпуса над водой, уменьшая смоченное сопротивление. Применение аэродинамики корпуса даст возможность еще большего безопасного приподнятия корпуса над водой, что в целом приведет к наименьшему смоченному сопротивлению судна.The technical result is expressed in the fact that the pulling mover in front of the vessel will create better control, will not create a dangerous trim on the stern, will enable the rear of the hull to be raised above the water, reducing the wetted resistance. The use of hull aerodynamics will make it possible to safely raise the hull above water, which as a whole will lead to the least wetted resistance of the vessel.

Поставленная задача решена следующим образом.The problem is solved as follows.

Как и в прототипе «Судно переднеприводное с аэродинамической разгрузкой», используется движительный комплекс в передней части, а часть корпуса за движителем приподнята и в большей части не соприкасается в движении с отбрасываемой струей от движителя.As in the prototype “Front-wheel drive vessel with aerodynamic unloading”, the propulsion system is used in the front part, and the hull behind the mover is raised and for the most part does not come in contact with the jet being thrown away from the mover.

Предусмотрены следующие отличия.The following differences are provided.

Судно переднеприводное с поперечным реданом является цельной конструкцией, вследствие чего отсутствуют шарниры и соединительные связи корпусов. Имеет в основе своей обводы килеватого глиссирующего судна, судна со скегами, катамарана или спонсонами с доработкой обводов в носовой области и днища, в виде форштевня в диаметральной плоскости, с развитым поперечным реданом с транцем, за которым образуется область воздушной прослойки - каверны, распространяющейся до кормы.The front-wheel drive vessel with a transverse redan is an integral design, as a result of which there are no hinges and connecting connections of the hulls. It is based on the contours of a keelboating planing vessel, a vessel with skegs, a catamaran or sponsons with the completion of contours in the bow and bottom, in the form of a stem in the diametrical plane, with a developed transverse edan with a transom, behind which an air gap region forms - a cavity extending to feed.

Также новым существенным признаком является возможность изменять заглубление движителя в динамике за счет слежения и установки в автоматическом режиме, или принудительно, или за счет положительной плавучести поплавка у движителя, или за счет глиссирующей площадки, антикавитационной плиты на движителе или перед ним, а также различными предложенными сочетаниями.Also, a new significant feature is the ability to change the depth of the mover in the dynamics due to tracking and installation in automatic mode, either forcefully or due to the positive buoyancy of the float at the mover, or due to the planing platform, anti-cavitation plate on the mover or in front of it, as well as various combinations.

Также новым существенным признаком является возможность применения аэродинамического крыла в кормовой части, складного или стационарного, имеющего возможность изменения угла атаки.Also, a new significant feature is the possibility of using the aerodynamic wing in the aft, folding or stationary, with the ability to change the angle of attack.

Применение более полных обводов в зареданной области, по сравнению с аэродинамическим днищем аналога, занимаемым значимую часть полезного объема, существенно дополняет внутренний объем корпуса.The use of more complete contours in the affected area, in comparison with the aerodynamic bottom of the analogue, which occupies a significant part of the usable volume, substantially supplements the internal volume of the body.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно:Between the set of essential features of the claimed object and the achieved technical result there is a causal relationship, namely:

Цельная, нераздельная конструкция корпуса с передним расположением движителя за носовым поперечным реданом делает конструкцию скоростной и надежной. Приподнятие корпуса в зареданной области образует воздушную прослойку, каверну, уменьшая смоченное сопротивление, давая возможность приподнятия корпуса вплоть до чистого парения и глиссирования на передней «пятке» редана. В случае применения кормового аэродинамического крыла создает большую разгрузку в кормовой части и может служить опорной точкой в движении. Передняя гидродинамическая глиссирующая часть поперечного редана может иметь форму площадки, укороченной центральной лыжи.The one-piece, inseparable design of the hull with the front position of the propulsion device behind the nasal transverse edan makes the design fast and reliable. Raising the hull in the affected area forms an air gap, a cavity, reducing the wetted resistance, making it possible to lift the hull up to clean soaring and gliding on the front “heel” of the redan. In the case of the use of the aft aerodynamic wing creates a large unloading in the aft part and can serve as a reference point in motion. The front hydrodynamic planing part of the transverse redana may take the form of a platform shortened by a central ski.

В случае применения движителя с переменным заглублением позволяет использовать судно при волнении и с различным дифферентом без прохватов воздуха к движителю, сохраняя высокий коэффициент полезного действия движительного комплекса.In the case of using a propulsion unit with variable depth, it allows the vessel to be used in waves and with different trim without air entrainment to the propulsion unit, while maintaining a high efficiency of the propulsion system.

При применении обводов с бортовыми скегами, спонсонами, соединенными с реданом, появляется также возможность использования выхлопных газов для создания воздушной подушки, каверны в зареданной области, для приподнятия корпуса в статике и динамике. Использование капота на баке, для закрытия движительного комплекса, делает компоновку более привычной, приближенной к автомобильной, чем достигается шумоизоляция двигателя и более доступное обслуживание.When applying contours with side skegs, sponsons connected to a redan, it is also possible to use exhaust gases to create an air cushion, a cavity in a damaged area, to raise the body in statics and dynamics. Using the hood on the tank to close the propulsion system makes the layout more familiar, close to a car, than achieving engine noise isolation and more affordable maintenance.

Изобретение позволяет эффективно использовать передний привод монолитного скоростного судна с использованием носового развитого редана, достигать более высоких показателей в надежности, компактности, простоте конструкции, маневренности при торможении и волнении. Рационально использовать зареданную область для создания воздушной каверны, воздушной подушки для снижения волнового сопротивления. Позволяет эффективно использовать кормовое аэродинамическое крыло для разгрузки и приподнятия задней части корпуса, а также сделать корпус более обитаемым за счет лучшего использования средней и, свободной от движительной установки и усиленного набора, кормовой части. Конструкция с монолитным корпусом проще и надежней в проектировании, строительстве и обслуживании, имеет меньшую массу. Переднее расположение движителя улучшает поворотливость и маневренность судна, делая их предсказуемыми при торможении судна и движении при умеренном волнении. Уменьшает рыскание и сваливание с курса при большом волнении. Упрощается обслуживание движителя и двигателя.EFFECT: invention makes it possible to efficiently use the front-wheel drive of a monolithic high-speed vessel using a bow developed redan, to achieve higher indicators in reliability, compactness, simplicity of design, maneuverability during braking and excitement. It is rational to use a sagging area to create an air cavity, an air cushion to reduce wave resistance. It allows you to effectively use the aft aerodynamic wing to unload and raise the rear of the hull, as well as make the hull more habitable due to the better use of the middle and aft part, free from propulsion and reinforced recruitment. The design with a monolithic case is simpler and more reliable in design, construction and maintenance, has a lower mass. The forward position of the mover improves the agility and maneuverability of the vessel, making them predictable when braking the vessel and moving with moderate roughness. Reduces yaw and stall from the course with great excitement. Simplified maintenance of propulsion and engine.

Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1, 2 представлена схема судна - соответственно вид сбоку и спереди. На фиг. 3, 4 - вариант судна со скегами. На фиг. 5, 6 - вариант судна с кормовым аэродинамическим крылом. На фиг. 7 - схема днища с килевыми обводами. На фиг. 8 - схема днища со скегами. На фиг. 9 - схема днища с реданом, объединенным со спонсонами. На фиг. 10, 11, 12 изображены схемы автоматического регулирования заглубления движителя.The technical nature and principle of operation of the proposed device of the invention is illustrated by drawings. In FIG. 1, 2 shows a diagram of the vessel - respectively, a side view and front view. In FIG. 3, 4 - version of the vessel with skegs. In FIG. 5, 6 - a variant of the ship with a stern aerodynamic wing. In FIG. 7 is a diagram of the bottom with keel contours. In FIG. 8 is a diagram of the bottom with skegs. In FIG. 9 is a bottom diagram with a redan combined with sponsons. In FIG. 10, 11, 12 depict schemes for automatically controlling the depth of the mover.

Обводы судна (см. фиг. 1) выполнены по форме глиссера, имеющего переменный угол килеватости с уменьшением в корме. За форштевнем 1 располагается развитой поперечный редан 2, оканчивающийся транцем 3. Зареданная область 4 продлена до кормы, образуя воздушную прослойку, каверну. Тяговый движитель 5 располагается в околореданной области. Двигатель 6 может устанавливаться в форпике с отделением переборкой 7 и иметь сверху на палубе капот 8. Движитель 5 может иметь подвижной дейдвуд 9, совмещенный с двигателем 6. Передний редан может иметь глиссирующую площадку 10 (см. фиг. 2).The contours of the vessel (see Fig. 1) are made in the form of a glider having a variable pitching angle with a decrease in the stern. Behind the stem 1 there is a developed transverse redan 2, ending with a transom 3. The affected area 4 is extended to the stern, forming an air gap, a cavern. The traction drive 5 is located in the near-area. The engine 6 can be installed in the forepeak with a separation by a bulkhead 7 and have a hood 8 on top of the deck. The engine 5 can have a movable deadwood 9 combined with engine 6. The front redan can have a planing platform 10 (see Fig. 2).

Применение схемы обводов со скегами (см. фиг. 3, 4). От носа в диаметральной плоскости исходит форштевень 1, переходящий в развитой редан 2, с возможным транцем 3 для навески подвесного мотора 12 или установки движителя 5. От редана 2 в корму распространяется воздушная полость 4, ограниченная сверху днищем 11, а по бортам скегами 13.Application of the outline with skegs (see. Fig. 3, 4). Outrigger 1 emanates from the nose in the diametrical plane, passing into the developed redan 2, with a possible transom 3 for mounting the outboard motor 12 or installing the propulsion unit 5. From the redan 2, the air cavity 4 extends into the stern, bounded from above by the bottom 11, and along the sides by skegs 13.

Схемы судна с аэродинамическим крылом 14, в кормовой части судна (см. фиг. 5, 6).Schemes of a vessel with an aerodynamic wing 14, in the stern of the vessel (see. Fig. 5, 6).

Схема днища с развитым поперечным реданом, соединяющимся со спонсонами 15, образующими воздушную полость, каверну (см. фиг. 9).Scheme of the bottom with a developed transverse redan, connecting with the sponsons 15, forming an air cavity, a cavity (see Fig. 9).

На схеме (см. фиг. 10) изображен принцип автоматического заглубления движителя, где на оси 16 закреплена свободно качающаяся гидродинамическая площадка 17 и соединенный через крепеж 18 дейдвудный вал 9 с движителем 5. Двигатель 6 соединен с дейдвудом через шарнир 19, что позволяет отклоняться дейдвуду 8 на определенный угол, заглубляясь, в зависимости от гидродинамического давления на площадку 17 и массы, выносной за корпус части, движительного комплекса.The diagram (see Fig. 10) depicts the principle of automatic deepening of the propulsion device, where a freely swinging hydrodynamic platform 17 is fixed on the axis 16 and the stern shaft 9 is connected through the fastener 18 to the motor 5. The motor 6 is connected to the stern through a hinge 19, which allows the stern to deviate 8 by a certain angle, deepening, depending on the hydrodynamic pressure on the platform 17 and the mass, remote for the body part, propulsion complex.

Принцип автоматического заглубления движителя (см. фиг. 11) с помощью положительной плавучести движительного комплекса, когда дейдвуд 9 связан с подвижным качающимся поплавком 20, так же как и глиссирующей площадкой, и реагирует на изменение ватерлинии. Шарнир 19 с осью 16 позволяют перемещаться поплавку в вертикальной оси.The principle of automatic penetration of the mover (see Fig. 11) using the positive buoyancy of the propulsion system when the deadwood 9 is connected to the movable swing float 20, as well as the gliding platform, and reacts to a change in the waterline. The hinge 19 with the axis 16 allow the float to move in the vertical axis.

Принцип автоматического заглубления движителя (см. фиг. 12) с помощью принудительного привода осуществляется через актуатор, гидропривод и др. 21, способный перемещать дейдвуд 9 с движителем 5.The principle of automatic deepening of the mover (see Fig. 12) using a forced drive is carried out through the actuator, hydraulic drive, etc. 21, capable of moving deadwood 9 with mover 5.

Пример осуществления изобретения в работе происходит следующим образом:An example implementation of the invention in the work is as follows:

- в статике корпус находится в водоизмещающем режиме, имея положительную плавучесть, зареданная область 4 конструктивно находится ниже или выше ватерлинии. При применении обводов со скегами 13, спонсонами 15, ограничивающими воздушную полость 4 за реданом 2 и при включенном двигателе, выхлопные газы поступают в воздушную подушку, создавая избыточное давление, приподнимают корпус;- in statics, the hull is in a displacement mode, having positive buoyancy, the affected area 4 is structurally lower or higher than the waterline. When applying contours with skegs 13, sponsons 15, limiting the air cavity 4 behind the redan 2 and with the engine turned on, exhaust gases enter the air cushion, creating excessive pressure, raise the body;

- в начале разгона, при увеличении скорости, в зареданной области 4 образуется воздушная прослойка, каверна, уменьшающая гидродинамическое сопротивление. Корпус, имеющий глиссирующую поверхность, приподнимается из воды, уменьшая смоченное сопротивление и облегчая выход на крейсерский режим. В случае применения кормового аэродинамического крыла 14 создается дополнительная подъемная сила. Движитель 5, при регулируемом заглублении, выходит на рабочий режим автоматического заглубления;- at the beginning of acceleration, with increasing speed, an air layer, a cavity, which reduces the hydrodynamic resistance, is formed in the affected area 4. A hull with a planing surface rises from the water, reducing the wetted resistance and facilitating access to the cruising mode. In the case of the use of the aft aerodynamic wing 14 creates additional lifting force. Mover 5, with adjustable depth, enters the operating mode of automatic depth;

- когда судно наберет расчетную крейсерскую скорость, зареданная область 4 корпуса максимально выходит из воды, вследствие чего судно будет идти фактически на минимальной глиссирующей площадке (лыжи) 10 переднего редана 2, а корма может выйти из воды, благодаря аэродинамическому крылу 14;- when the vessel reaches the estimated cruising speed, the affected area 4 of the hull leaves the water as much as possible, as a result of which the vessel will actually go on the minimum planing area (ski) 10 of the front redan 2, and the stern can leave the water due to the aerodynamic wing 14;

- остойчивость судна на крейсерском режиме обеспечивается гидродинамическим качеством редана 2, его глиссирующей плошадкой 10, с возможной опорной поверхностью кормового аэродинамического крыла 14. При неполном отрыве кормовой части от воды на корпус будут действовать дополнительные опоры от скегов 13, спонсонов 15. Также восстанавливающий момент будет задействован от кормовой оконечности, днища или скегов 13, спонсонов 15 при крене, смене курса;- the stability of the vessel in cruising mode is ensured by the hydrodynamic quality of the redan 2, its planing pad 10, with a possible supporting surface of the aft aerodynamic wing 14. If the stern is not completely separated from the water, additional supports from the skegs 13, sponsons 15 will act. The restoring moment will also be involved from the feed end, bottom or skegs 13, sponsons 15 during roll, course change;

- высокая скорость на волнении обеспечивается остроскулыми обводами, поперечным передним реданом 2, воздушной подушкой, каверной, в зареданной области 4, уменьшающей смоченное сопротивление, возможностью регулируемого заглубления движителя, высокой остойчивостью судна, имеющим скеги и спонсоны.- high speed on the waves is ensured by sharp-edged contours, a transverse front edan 2, an air cushion, a cover, in the sagging area 4, which reduces the wetted resistance, the possibility of adjustable penetration of the mover, high stability of the vessel with skegs and sponsons.

Техническим результатом является создание нового типа переднеприводного судна с поперечным реданом и воздушной полостью, каверной, за ним; возможным кормовым аэродинамическим крылом, кильватерная струя от которого не касается корпуса; возможное применение автоматической регулировки заглубления движителя создает уверенную связь с водой, вследствие чего снижается гидродинамическое сопротивление, увеличивается скорость, грузоподъемность, управляемость судна.The technical result is the creation of a new type of front-wheel vessel with a transverse edan and an air cavity, a cavity behind it; possible aft aerodynamic wing, the wake of which does not touch the body; the possible use of automatic adjustment of the depth of the mover creates a reliable connection with water, as a result of which the hydrodynamic resistance decreases, the speed, carrying capacity, and controllability of the vessel increase.

Изобретение позволяет эффективно использовать гидроаэродинамику судна, достигать более высоких показателей в скорости, грузоподъемности, управляемости как на тихой воде, так и на волнении. Более полные обводы дают возможность эффективно использовать внутренний полезный объем корпуса. Автомобильная компоновка расположения движительного комплекса под капотом делает судно менее малошумным и более безопасным. Предлагаемое судно имеет неизвестную ранее гидроаэродинамическую схему и конструкцию.EFFECT: invention makes it possible to efficiently use hydro-aerodynamics of a vessel, to achieve higher indicators in speed, carrying capacity, controllability both in still water and in waves. More complete contours make it possible to effectively use the internal net volume of the hull. The automotive layout of the propulsion system under the hood makes the ship less quiet and safer. The proposed vessel has previously unknown hydroaerodynamic design and structure.

Claims (3)

1. Судно переднеприводное с поперечным реданом, содержащее под днищем воздушную прослойку, которая может быть ограничена бортовыми скегами или спонсонами, отличающееся тем, что судно имеет корпус с форштевнем, днищевая оконечность которого переходит в развитой поперечный редан, в районе которого устанавливается движитель, а над кормовой частью корпуса может устанавливаться аэродинамическое крыло.1. A front-wheel drive vessel with a transverse redan containing an air gap under the bottom, which can be limited by side skegs or sponsons, characterized in that the vessel has a hull with a stem, the bottom of which passes into a developed transverse redan, in the region of which the mover is installed, and above aft of the body can be installed aerodynamic wing. 2. Судно переднеприводное с поперечным реданом по п.1, характеризующееся тем, что передний поперечный развитой редан может заканчиваться транцем, а также может иметь глиссирующую площадку на редане, а также может соединяться со скегами, спонсонами, образуя замкнутую с носа воздушную полость, каверну.2. The front-wheel drive vessel with a transverse redan according to claim 1, characterized in that the front transverse developed redan can end with a transom, and can also have a gliding platform on the redan, and can also connect with skegs, sponsons, forming a closed air cavity from the nose, a cavity . 3. Судно переднеприводное с поперечным реданом по п.1, характеризующееся тем, что движитель может иметь автоматически регулируемое заглубление в динамике. 3. The front-wheel drive vessel with a transverse redan according to claim 1, characterized in that the mover can have automatically controlled deepening in dynamics.

Images