Судно

Реферат: Винахід належить до суднобудування. Судно має корпус з надводною частиною, що складається з днища і стінок, які утворюють внутрішній об'єм надводної частини (1), і понтонною частиною, яка знаходиться під надводною частиною, а також баластну систему. Понтонна частина (7) розміщена в центральній ділянці (11) днища (2) вздовж повздовжньої осі (3) судна і з'єднана з днищем (2). Внутрішній об'єм (8) понтонної частини сполучений з внутрішнім об'ємом (6) надводної частини. Загальний об'єм (9) понтонної частини є таким, що ватерлінія судна проходить по понтонній частині поблизу днища надводної частини. Понтонна частина в поперечному перерізі центральної ділянки має форму по суті прямокутника із закругленими кутами (14) у нижній частині. Більш довгі сторони цього прямокутника направлені перпендикулярно повздовжній осі судна. Технічним результатом є зменшення хвилеутворення з одночасним забезпеченням достатньо великої корисної площі всередині судна. UA 107979 C2 (12) UA 107979 C2 UA 107979 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до суднобудування і стосується однокорпусних суден з малою площею ватерлінії, які застосовують, переважно, як маломірні судна для відпочинку, подорожей і комерційних рейсів. Зазвичай, таке судно має довжину до 20 м, а кількість людей на його борту не перевищує 12. Широко відомі однокорпусні судна [1, 2], які ще називають водотоннажними. Вони мають цілісний широкий корпус з достатньо великою площею ватерлінії, який частково занурений у воду, і занурена частина створює підйомну силу, яка тримає судно на поверхні води. Таке судно при русі витісняє воду, розсуваючи її перед собою. Після проходження судна вода заповнює об'єм, який вивільняється за кормою. При русі судно приводить частинки води у коливальний рух, який, завдяки пружним властивостям поверхні води, розповсюджується у вигляді хвиль. Під час руху таке судно створює носові хвилі, що розходяться, кормові хвилі, що розходяться, і кормові поперечні хвилі [3], які є потужною системою хвиль. В залежності від співвідношення довжини хвилі і довжини корпуса змінюється характер взаємодії носової і кормової хвиль. З підвищенням швидкості руху підвищується хвилеутворення. На хвилеутворення витрачається до 30-45 % потужності двигуна судна. Для зменшення хвилеутворення в останні роки почали створювати судна з малою площею ватерлінії [4]. Такі судна реалізують так званий "ефект відвернення", тобто зниження хвильового опору шляхом видалення водотоннажних об'ємів від водної поверхні. Такі судна мають декілька (переважно дві) заглиблені понтонні частини під водною поверхнею і розміщену над поверхнею надводну платформу, яка з'єднана з понтонними частинами повздовжніми опорами, які розділяють судно на надводну і підводну частини і які не з'єднані між собою. Тобто судно є фактично багатокорпусним, найчастіше - трикорпусним: дві підводні частини і одна надводна частина. Підйомну силу судна забезпечують підводні понтонні частини, ватерлінія проходить по опорах і має малу площу. Перевагою таких суден у порівнянні з традиційними водотоннажними однокорпусними є те, що вони, завдяки малій площі ватерлінії, забезпечують мале хвилеутворення, чим знижують хвильовий опір руху судна. Судно пливе, як кажуть, "наче над хвилями". Недоліком суден такого типу є те, що їх маса практично в 1,3-1,5 разу більше традиційних суден, так як підводна понтонна частина (понтони та опори) не використовуються як корисна площі судна. В основу винаходу поставлено задачу створення судна, яке б за рахунок своїх конструктивних особливостей зменшувало хвилеутворення і одночасно забезпечувало достатньо велику корисну площу всередині судна і, крім того, при різних типах рушіїв дозволило забезпечити стійкість і зменшення опору руху такого судна. Поставлена задача вирішується тим, що в судні, яке має корпус з надводною частиною, що складається з днища і стінок, які утворюють внутрішній об'єм надводної частини, і понтонною частиною, яка знаходиться під надводною частиною, а також баластну систему, згідно з винаходом, понтонна частина розміщена в центральній частині днища вздовж повздовжньої осі судна і з'єднана з днищем, причому внутрішній об'єм понтонної частини сполучений з внутрішнім об'ємом надводної частини, а загальний об'єм понтонної частини є таким, що ватерлінія судна проходить по понтонній частині поблизу днища надводної частини. В одному з переважних варіантів втілення винаходу понтонна частина в поперечному перерізі центральної ділянки може мати форму по суті прямокутника із закругленими кутами в нижній частині, причому більш довгі сторони цього прямокутника будуть направлені перпендикулярно повздовжній осі судна, а співвідношення ширини і довжини прямокутника вибрано в межах приблизно 0,4-0,5. Доцільно об'єм понтонної частини виконувати таким, що ватерлінія судна проходить на відстані від днища, яка дорівнює, приблизно, 0,5-0,10 довжини прямокутника. В ще одному із втілень винаходу понтонну частина доцільно виконувати переважно округленої форми. Крім того, днище у поперечному перерізі надводної частини може бути виконане плоским, паралельним ватерлінії, а ділянка його сполучення зі стінками може бути округленої форми. Додатково днище надводної частини у поперечному перерізі доцільно виконувати з нахилом до ватерлінії, забезпечуючи V-подібну форму поперечного перерізу надводної частини, днище виконувати з нахилом до корми судна, а ділянку сполучення днища зі стінками - виконувати округленої форми. Переважно баластну система у такому судні треба встановлювати у понтонній частині. У подальшому суть винаходу стане більш зрозумілої з детального опису винаходу з посиланням на креслення, де на фіг. 1 показано загальний вигляд судна з плоским днищем збоку, 1 UA 107979 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фіг. 2 - вигляд судна зверху, фіг. 3 - переріз судна з плоским днищем, фіг. 4 - вигляд судна з вітрильним рушієм при боковому нахилі, фіг. 5 - вигляд судна з моторним рушієм, фіг. 6 - переріз судна на фіг.5 з днищем V-подібної форми, фіг. 7 - вигляд судна при швартуванні з наповненням баластною водою понтонної частини і фіг. 8 - переріз судна з понтонною частиною округленої форми. Як зображено на фіг. 1, 2, заявлене судно має надводну частину 1, що складається з днища 2, яке по повздовжній осі 3 судна має проріз 4, і стінок 5, які утворюють внутрішній об'єм 6 цієї надводної частини 1. Крім того, судно має понтонну частину 7, розміщену в центральній частині днища 2 вздовж повздовжньої осі 3 судна і монолітно з'єднану по кромках прорізу 4 з днищем 2. Внутрішній об'єм 8 понтонної частини 7 сполучений з внутрішнім об'ємом 6 надводної частини 1, створюючи єдиний внутрішній робочий простір судна, який заповнюється обладнанням, предметами життєдіяльності і т. п. Згідно з винаходом, загальний об'єм 9 понтонної частини 7 є таким, що ватерлінія 10 судна проходить по понтонній частині 7 поблизу днища 2 надводної частини 1 судна. Понтонна частина 7 (фіг. 2) має центральну ділянку 11, носову ділянку 12 і кормову ділянку 13. Носова 12 і кормова 13 ділянки при вигляді зверху є загостреними, а центральна ділянка 11 має прямокутну форму, причому в поперечному перерізі (фіг. 3) центральної ділянки 11 понтонна частина 7 має форму по суті прямокутника із закругленими кутами 14 в нижній частині. Більш довгі сторони 15 цього прямокутника направлені перпендикулярно повздовжній осі 3 судна, і для більшої стійкості судна доцільно співвідношення ширини В і довжини А прямокутника доцільно вибирати рівним приблизно, 0,4-0,5. Крім того, для забезпечення стійкості судна і зменшення опору хвиль при його русі ватерлінія 10 судна повинна проходити на відстані Д від днища, яка дорівнює, приблизно 0,050,10 довжини А прямокутника. В іншому з втілень заявленого винаходу центральна ділянка 11 понтонної частини 7 в поперечному перерізі (фіг. 8) виконана переважно округленої форми, наприклад, у вигляді кільця, з'єднаного зверху з кромками прорізу 4 в днищі 2. Тобто, по суті понтонна частина 7 ззовні має форму труби, загостреної в носовій і кормовій ділянках. При такій формі понтонна частина 7, при об'ємі, що є однаковим з варіантом застосування прямокутного перерізу, має меншу змочувану зовнішню поверхню, тому судно потребує меншої потужності для руху. Днище 2 надводної частини 1 судна у поперечному перерізі надводної частини 1 (фіг. 3) виконане прямолінійним, паралельним ватерлінії, а ділянка 16 його сполучення з стінками 3 виконана округленої форми. Згідно з іншими втіленнями заявленого винаходу, що показані на фіг. 5, 6, днище 2 у поперечному перерізі надводної частини 1 виконане з нахилом до ватерлінії 10 судна, забезпечуючи V-подібну форму поперечного перерізу днища 2 надводної частини 1 судна. Кут нахилу α складає 18-20°. Крім того, днище 2 виконано з нахилом (кутом β, рівним приблизно 510°) до корми судна. У понтонній частині 7, згідно з винаходом, доцільно встановлювати баластну систему 17, яка, наприклад, слугує для закачування і відкачування певної кількості води 18, як це показано на фіг. 7, або іншого баласту, який може бути встановленим переважно в нижній частині понтонної частини 7 судна. Слід додати, що при проектуванні все обладнання, пристрої і т.п. розміщують у внутрішньому об'ємі заявленого судна, який включає внутрішній об'єм 6 надводної платформи і внутрішній об'єм 8 понтонної частини. Найбільш важке обладнання доцільно встановлювати у понтонній частині 7, забезпечуючи збільшений момент відновлення судна при його нахилі та досягнення більшої стійкості судна, особливо при вітрильному рушії. Перед виходом у водоймище, в залежності від завантаження судна, наявності хвиль на поверхні за допомогою баластної системи 17 наповнюють понтонну частину 7 водою 18 або іншим баластом, або залишають ненаповненою, забезпечуючи ватерлінію судна у верхній частині понтонної частини 7 під днищем на рівні, описаному вище, і починають рух по воді. Закруглені кути стиків днища 2 і стінок 5 надводної частини 1 і закруглені кути сторін понтонної частини 7 зменшують так звану "змочувану поверхню" судна і хвилеутворення при контактуванні з водою, чим зменшують потрібну потужність рушія. Дослідження, виконані автором, показали, що під час руху заглиблена понтонна частина 7 створює невелику хвилю в районі носової ділянки 12 понтонної частини 7 (показано пунктиром на фіг. 1, фіг. 3 і фіг. 6), висота А якої залежить від співвідношення ширини В прямокутного перерізу понтонної частини 7 і довжини А довгої сторони (фіг. 3). При швидкості судна порядку 2 UA 107979 C2 5 10 15 20 25-30 км/год., що приблизно відповідає швидкості судна, де рушієм є вітрильний парус, оптимальним є співвідношенні приблизно 0,4-0,5. Судно може мати як вітрильний, так і гвинтовий рушії (не показані). При вітрильному рушії бокові нахили судна при русі, зрозуміло, будуть більшими за рахунок збільшеного перекидального моменту, створюваного вітрильною системою і тому судно інколи торкається (фіг. 4) краєм днища для забезпечення стійкості судна при русі. При збільшеній швидкості судна (порядку 50-60 км/год. що приблизно відповідає швидкості судна, де рушієм є гвинт (моторне судно) при плоскому днищі 2 (фіг. 3), може виникнути явище повторних ударів по днищу 2, яке посилюється при наявності хвиль на поверхні води. За цих умов днище 14 доцільно виконувати з нахилом до ватерлінії 10, забезпечуючи V-подібну форму (фіг. 6) поперечного перерізу надводної частини 1. Крім того, в цьому випадку доцільно днище 2 (фіг. 5) у повздовжньому напрямку судна виконувати з нахилом до корми, щоб забезпечити так званий "ефект глісування" для зменшення опору руху судна. При швартуванні за допомогою баластної системи 17 заповнюють нижню частину понтонної частини 7 (фіг.7), поки днище 2 не ляже на поверхню води. Таким чином, заявлена конструкція маломірного судна дозволяє зменшити хвилеутворення і одночасно забезпечує достатньо велику корисну площу всередині судна. Крім того, у залежності від застосованих типів рушіїв запропоновані варіанти оптимального виконання дозволяють забезпечити стійкість і зменшення опору руху такого судна. Джерела інформації: 1. http://ru.wikipedia.org/wiki/ - Водоизмещающее судно. 2. http://tapemark.narod.rU/vodnik/1 10.html - Обводы водоизмещающих судов. 3. http://okafish.ru/uchebnik/qlava12.htm Волнообразование судов. 4. Патент US 3,447,502. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 45 50 1. Судно, яке має корпус з надводною частиною (1), що складається з днища (2) і стінок (3), які утворюють внутрішній об'єм (6) надводної частини (1), і понтонною частиною (7), яка знаходиться під надводною частиною (1), а також баластну систему (17), причому понтонна частина (7) розміщена в центральній ділянці (11) днища (2) вздовж повздовжньої осі (3) судна і з'єднана з днищем (2), внутрішній об'єм (8) понтонної частини (7) сполучений з внутрішнім об'ємом (6) надводної частини (1), а загальний об'єм (9) понтонної частини (7) є таким, що ватерлінія (10) судна проходить по понтонній частині (7) поблизу днища (2) надводної частини (1), яке відрізняється тим, що понтонна частина (7) в поперечному перерізі центральної ділянки (11) має форму по суті прямокутника із закругленими кутами (14) у нижній частині, причому більш довгі сторони цього прямокутника направлені перпендикулярно повздовжній осі (3) судна, а співвідношення ширини В і довжини А прямокутника вибрано в межах приблизно 0,4-0,5. 2. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що ватерлінія (10) судна проходить на відстані Д від днища (2), яка дорівнює, приблизно 0,05-0,10 довжини А прямокутника. 3. Судно за п. 1, яке відрізняється тим, що понтонна частина (7) виконана переважно округленої форми. 4. Судно за будь-яким одним з попередніх пунктів 1-3, яке відрізняється тим, що днище (2) у поперечному перерізі надводної частини (1) виконане прямолінійним, паралельним ватерлінії (10), а ділянку його сполучення зі стінками (3) виконано округленої форми. 5. Судно за будь-яким одним з попередніх пунктів 1-4, яке відрізняється тим, що днище (2) надводної частини (1) у поперечному перерізі надводної частини (1) виконане з нахилом до ватерлінії (10), забезпечуючи V-подібну форму поперечного перерізу надводної частини (1), причому днище (2) виконане з під кутом () до корми судна, а ділянку сполучення днища (2) зі стінками (5) виконано округленої форми. 6. Судно за будь-яким одним з попередніх пунктів, яке відрізняється тим, що баластна система (17) встановлена у понтонній частині (7). 3 UA 107979 C2 4 UA 107979 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5