Судно

1. Судно з носовим гребним гвинтом, що містить корпус 1, руль 4, розташований у кормовій частині під дном 6 корпусу; гребний гвинт 3, розташований у носовій частині під дном корпусу, що кінематично з'єднаний з рушієм 2, встановленим у корпусі, яке відрізняється тим, що на всій площі дна корпусу 1 збудований крізний тунель 5 без фундаменту, зі стінами 9, які споруджені за рахунок опускання (нарощення) вниз бортів на величину, рівну діаметру Дм гребного гвинта 3, і стелею 6с, яка виконана в формі плити великого розміру, що закріплена під дном 6 корпусу 1, зі схилом "і" в бік корми, при цьому на всій площі стелі 6с, паралельно подовжній осі симетрії корпусу 1, впритул один до одного утворені суцільні канали 14 шириною h і глибиною h1; носова частина корпусу розділена (умовно) на: верхній вузол 16 (поз. 61-20), який має класичне рішення і призначення і введений в конструкцію носової частини корпусу 1 майже без модифікації; нижній вузол 15, названий по призначенню "вхідним патрубком 15" ("вх.п.15"), виконаний як нестандартний вузол і розташований (з закріпленням) в носовій частині під дном корпусу 1, спереду тунелю 5; гребний гвинт 3, розташований у носовій частині і закріплений безпосередньо всередині "вх.п.15" і кінематично з'єднаний з рушієм 2; дві однакові рульові колонки, розташовані у носовій частині під дном 6 корпусу 1, судно додатково містить: компресорний агрегат 12, який встановлений в корпусі 1 судна для стиснення і подачі стисненого повітря (або другого інертного U 2 (19) 1 3 лено: 13.03.2008; на повітряній подушці (з гнучкою огорожею; cкегові; полуамфібійні...), які в останній час впроваджуються в ряді країн, так як мають переваги над іншими невеликими транспортними об'єктами; з плоским дном; вертикальним носом (гострим або тупим); з штовхаючим гвинтом і з рулем, розташованими у кормовій частині під дном корпусу. Найбільш близьким аналогом пристрою, що заявляється, є судно з носовим гребним гвинтом патент UA 33808, що містить корпус, руль, розташований у кормовій частині під дном корпусу; гребний гвинт, розташований у носовій частині під дном корпусу, що кінематично з'єднаний з рушієм, встановленим у корпусі, а також форштевень, встановлений під дном корпусу, судно забезпечене двома однаковими рулями, розташованими симетрично з двох боків форштевня у носовій частині під дном судна, при цьому ці рулі встановлені симетрично з двох боків безпосередньо на форштевні. Загальними суттєвими ознаками відомого судна з носовим гребним гвинтом (патент UA 33808) та судна, що заявляється під назвою "Судно" є те, що вони містять корпус, руль, розташований у кормовій частині під дном корпусу, і гребний гвинт, розташований у носовій частині під дном корпусу, що кінематично з'єднаний з рушієм, встановленим у корпусі. Найближчий аналог не розвиває великої швидкості руху через те, що затрачує велику потужність свого рушія на виконання непродуктивних процесів: на розштовхування носовою частиною корпусу, за долі секунди, великих мас зустрічної нерухомої води за боки (борти) судна і на переборювання сили тертя між водою і поверхнями частин корпусу, які обтікає вода. При цьому, конструкцією найближчого аналога не передбачені пристрої, які були б здатні зменшити, в процесі руху судна, великі сили на розштовхування води і тертя її об поверхні корпусу. В зв'язку з викладеним одержати необхідний технічний результат неможливо. Щоб зменшити величину енергії рушія, яка витрачається на розштовхування носом судна нерухомої води, пропонувались різні рішення, в тому числі загострення носа і зменшення ширини корпусу судна. Японці пропонували в 20 столітті в процесі руху судна піднімати його (судно) із води на певну величину вертолітними гвинтами. Щоб зменшити величину сили тертя між водою і поверхнями корпусу судна, пропонувалось також багато рішень, в тому числі наносити на поверхні корпусу судна спецфарби, що приводить до певного позитивного результату. Враховуючи той факт, що і сьогодні судна розштовхують ешелони води за секунду і переборюють сили тертя між водою і поверхнями своїх корпусів, затрачуючи на це багато енергії, автор створив і пропонує судно, яке по попереднім розрахункам, здатне розвивати значно більшу швидкість руху і має багато переваг в порівнянні з найближчим аналогом. В основу корисної моделі поставлена задача 57961 4 вдосконалення найближчого аналога (патент UA 33808) за рахунок - модифікації носової частини; бортів і дна корпусу судна, з будівництвом під дном корпусу тунелю 5 (без фундаменту), з його стінами 9, стелею 6с, оснащеною подовжніми каналами 14 і розміщенням "вхідного патрубка 15" (далі скорочено "вх.п.15"), на вході в цей тунель; з закріпленням безпосередньо в "вх.п.15" гребного гвинта; - оснащення судна: компресорним агрегатом 12 і системами стисненого повітря для зменшення сили тертя між водою і поверхнями частин корпусу судна. Створення і використання цих пристроїв, систем і прийомів, дає можливість: зменшити об'єм розштовхування (носом і бортами корпусу судна) зустрічної води; зменшити силу тертя між водою і поверхнями частин корпусу судна. Зменшення об'єму розштовхування зустрічної води і зменшення сили тертя, досягаються за рахунок "піднімання" судна із води і за рахунок застосування шарів стисненого повітря. Впровадження наведених рішень призведе до значного збільшення швидкості руху судна; до значного збільшення ККД, до корінного зменшення хитання судна; до підвищення комфортності пересування пасажирів; до покращення умов управління судном, судном 21 століття. Про конструкції, задачі і очікуємі можливості названих вище пристроїв і процесів детальніше буде сказано нижче, в відповідних розділах цього опису. Поставлена задача вирішується за рахунок створення потрібних потоків води безпосередньо в носовій частині судна і за гребним гвинтом, а також за рахунок створення тонких шарів повітря і умов для керування цими потоками води і повітряними шарами. Запропоноване, як і відоме судно з носовим гребним гвинтом (патент UA 33808), містить корпус 1, руль 4, розташований у кормовій частині під дном корпусу, гребний гвинт 3, розташований у носовій частині під дном корпусу, що кінематично з'єднаний з рушієм 2, встановленим у корпусі, а відповідно до корисної моделі, корпус 1 судна реконструйований так, що: на всій довжині і ширині його дна 6 виконаний крізний тунель 5 без фундаменту, зі стінами 9, які утворенні за рахунок опускання (нарощення) вниз бортів на величину, рівну діаметру Дм гребного гвинта 3 (фіг.5), і стелю 6с, яка виконана в формі плити великого розміру, що закріплена під дном 6 корпусу, зі схилом "і" в бік корми, при цьому на всій площі стелі 6с, паралельно подовжній осі симетрії корпусу судна, впритул один до одного утворені суцільні канали 14 шириною h і глибиною h1 (фіг.2 і 4, 6-12); носова частина корпусу (фіг.1 і 2) розділена (умовно), на: верхній вузол 16 (від поз.61 до 20), який має класичні рішення і призначення, і введений в конс 5 трукцію носової частини корпусу 1 майже без модифікації, а нижній вузол 15, названий (автором) по призначенню, "вх.п.15", сконструйований як нестандартний вузол і розташований (з закріпленням) в носовій частині корпусу 1, спереду тунелю 5; гребний гвинт 3, розташований у носовій частині корпусу, закріплений безпосередньо всередині "вх.п.15" і кінематично з'єднаний з рушієм 2; дві однакові рульові колонки (без експлікаційних номерів), які призначені для надання судну більшої маневреності, вводять в склад конструкції запропонованого судна замість двох однакових рулів, які були передбачені найближчим аналогом, і розташовують у носовій частині під дном корпусу. Судно додатково забезпечене: компресорним агрегатом 12, який встановлений в корпусі судна для стиснення і подачі стисненого повітря (або другого інертного газу) в системи, призначені для зменшення тертя між водою і контактованими поверхнями корпусу (фіг.2 і 4, 612); системою трубопроводів з відповідними пристроями, які забезпечують подачу і утримання повітря в товщі води в крізних каналах 14, під стелею 6с, шаром невеликої товщини (фіг. 6- 9); теж, для подачі і розподілу повітря по площам похилих стін 9 тунелю 5 і бортів судна (фіг. 10-12). Конструкція дна 6 корпусу і конструкція стелі 6с тунелю 5 виконані такими, що дають можливість легко і надійно кріпити (і демонтувати) під дном 6 елементи, наприклад, плити стелі 6с, які заздалегідь оснащені крізними каналами 14, для подачі "... і утримання повітря ... під стелею 6с...". Це спрощує ремонт стелі 6с. Подовжні канали 14 через розраховану відстань від їх початку (див. поз. 17; 17/1; 17/2; 17/3 на фіг. 2-5, 6-12) оснащені переліченими поперечними колекторами, які об'єднані трубопроводами, що підключені до компресорного агрегату 12. Порожнини трубопроводів і каналів 14 систем подачі і розподілу повітря для створення і функціонування повітряних подушок, мають гідравлічне сполучення з розподілблоком (поз. 22 на фіг. 6 і 9) і інші устаткування (поз. 12; 21; 27 на фіг. 6, 9, 10, 11, 12), тільки через стояки, обладнані переливом поз. 24 і зворотним клапаном поз. ОК (фіг. 9-12). Порожнину, утворену між дном 6 корпусу 1 і стелею 6с тунелю 5 (див. фіг.2), доцільно використовувати, в зв'язку з її малою висотою від ~ 0,1 до 0,5 м, якпонтон (важкодоступний), що збільшує дедвейт судна. При подачі в канали 14 повітря, всі стіни цих каналів, колекторів 17 і труб 23, можуть заселити елементи флори і фауни, тому система передбачає (фіг. 6) можливість періодичної подачі реагенту, який повинен очищати стіни вказаних пристроїв від небажаних заселенців. Автор не очікує ідеального прилягання (а то і прилипання) пузирів повітря до похилих стін 9 тунелю 5 і бортів корпусу судна, але, не зважаючи на ці сумніви, автор вважає прийнятий спосіб випуску повітря, повздовж бортів, слід зберегти в заявці. Він буде вдосконалюватися автором в проекті 57961 6 судна. Доцільність випуску повітря через спецщілини вздовж бортів підтверджуються тим, що майже таке рішення - відоме (Дивіться "Пневматический волнолом". Стр. 259 в Морском энциклоп. словаре, 1991 г. Ленинград. Судостроение. Т.1, АИ). До того ж, повітря на борти буде подаватись тільки при великих швидкостях руху судна. Запропонована конструкція судна забезпечує можливість зменшення затрат енергії рушія 2 за рахунок розштовхування носовою частиною і бортами корпусу судна значно менших об'ємів зустрічної води і на менші відстані. Така можливість одержана за рахунок того, що під корпусом 1 судна споруджений тунель 5, а перед ним закріплений "вх.п.15", всередині якого розміщений гребний гвинт 3, який своїми лопатями відкидає воду назад, створюючи (на виході із "вх.п.15" і на всій довжині тунелю 5) потік великої швидкості, а значить і великої гідродинамічної сили цього "тунельного" потоку. А так як стеля 6с тунелю 5 має схил "і" в бік корми, то при досягненні в тунелі 5 швидкості руху потоку до "підйомної" швидкості, гідродинамічна сила потоку виштовхне судно з води (вверх) на відповідну величину h3 (фіг. 10), і тоді об'єм зустрічної води зменшиться. Синхронно збільшиться швидкість руху запропонованого судна, бо зменшиться опір розштовхуємої води; за рахунок відчутного зменшення сили тертя між водою і поверхнями частин корпусу судна (так як зменшується площа тертя за рахунок виштовхування судна із води і за рахунок застосування тонкої повітряної "подушки" під стелею 6с і шару повітря, який створюється між нахиленими стінами 9 тунелю 5 і бортами судна). Застосування передбачених пристроїв дозволяє збільшити швидкість руху судна, що позитивно вплине на оцінку вигідності переміщення на цьому судні вантажів, громадянського населення і військових; надасть умови для збільшення його продуктивності, економічності і ККД. Хороші параметри цього судна дають можливість збільшити його універсальність, розширити галузь використання; підвищити культуру експлуатації і ін. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленням. На фіг. 1 зображена схема конструкції носової частини судна (в аксонометрії, з припущенням). Стрілкою Б показаний напрямок руху Судна; На фіг. 2 зображена схема конструкції судна (розріз вертикальною плоскістю 1-1 на фіг. 3). Схема розкриває один із варіантів загального компонування основних пристроїв; дає можливість уявити як можуть бути використані площі в об'єми корпусу; стрілкою показаний напрямок руху "тунельного" потоку води; На фіг. 3 зображена схема конструкції судна (вид спереду); уясняться необхідність симетричного розміщення і закріплення тягнучого гвинта 3 по відношенню до стін 91 "вх.п.15"; показане місце розміщення повітряного (газового) колектора 17 і ін.; На фіг. 4 зображений перетин 3-3 на фіг. 2 стелі 6с тунелю 5. Показаний один із основних 7 варіантів утворення подовжніх каналів 14 на всій площі стелі 6с для створення повітряної подушки, яка зменшує величину тертя (не менше, як на 50%) між поверхнею стелі 6с і шаром води, який протікає під стелею 6с; На фіг. 5 зображені деталі елементів вузла "А", виділеного на фіг. 3 (в місті з'єднання стіни 91 "вх.п.15" і стіни 9 тунелю 5): 5 тунель; 6 с стеля; 9 стіни тунелю; 10 нижня стіна (дно "вх.п.15"); 17 і 25 колектори стисненого повітря; "в" товщина стін 9 тунелю 5;  - кут нахилу стін тунелю і бортів; Дм висота стін 9 тунелю 5; на фіг. 6 зображений план суцільних каналів 14, які утворені впритул один до одного, від колектора 17 (фіг.2) до кінця корпусу 1. В кожен із каналів, на його довжині, подають стисле повітря через колектори: 17, 17/1; 17/2; 17/3; На фіг.7 зображений фрагмент перерізу 3-3 на фіг. 6; h і h1 - розміри каналів 14. В натурі розміри каналів 14 можуть бути, від: h = 15, a h1 - 17 мм і більшими, наприклад, в 4 рази, дивіться фіг.13 в розділі: "Исп.информ.", На фіг. 8 зображений фрагмент перерізу 2-2 на фіг. 6. Із перерізу 2-2 усвідомлюється, як гідравлічно зв'язані: канал 14 - колектор 17 і підводящий трубопровід 23 (просто, надійно); На фіг. 9 зображена схема (з припущенням) каналів 14; показано, що канали 14 сполучені з розподілблоком 22 і іншим устаткуванням (12; 21; 22; 27 і різними трубопроводами) тільки через "бар'єрні" стояки 24 (фіг. 9-12); На фіг. 10; 11; 12 зображені схеми "розводки" трубопроводів для подачі стисненого повітря в нижні колектори 25, які вмонтовані в основу стін 9 тунелю 5 і оснащені щілинами для випуску повітря потоками 26, як це показано на фіг. 11. О можливості здійснення корисної моделі. Судно містить, як і найближчий аналог (пат. UA 33808), корпус 1, руль 4, розташований у кормовій частині під дном 6 корпусу, гребний гвинт 3, розташований у носовій частині під дном корпусу, що кінематично з'єднаний з рушієм 2, встановленим у корпусі. В процесі модифікації судна: На всій довжині і ширині дна 6 корпусу споруджений крізний тунель 5 без фундаментів, зі стінами 9, які утворені за рахунок опуска (нарощення) вниз бортів на величину, рівну діаметру Дм гребного гвинта 3 (фіг. 5), і стелею 6с, яка виконана в формі плити великого розміру, і закріплена під дном 6 корпусу зі схилом "і" вбік корми, при цьому на всій площі стелі 6с, паралельно подовжній осі симетрії корпусу судна, впритул один до одного утворені суцільні канали 14 шириною h і h1 глибиною (фіг. 2 і 4; 6-12); Носова частина корпусу (фіг. 1 і 2) розділена (умовно) на: 1 верхній вузол 16 (від поз. 6 до 20), який має класичні рішення (включає стандартні елементи; виготовляється з застосуванням стандартних прийомів) і введений в конструкцію носової частини корпусу без особливих змін; нижній вузол 15, названий (автором) по призначенню: "вх.п.15", сконструйований як нестандар 57961 8 тний вузол і розташований ( з закріпленням) в носовій частиш корпусу, спереду тунелю 5; гребний гвинт 3, розташований у носовій частині корпусу і закріплений безпосередньо всередині "вх.п.15" і кінематично з'єднаний з рушієм 2; дві однакові рульові колонки (без експлікаційних номерів), які призначені для надання судну більшої маневреності; введені в склад конструкції запропонованого судна замість двох однакових рулів (які були передбачені найближчим аналогом) і розташовані у носовій частині під дном корпусу. Судно додатково забезпечене: компресорним агрегатом 12, який встановлений в корпусі 1 судна для стиснення і подачі стисненого повітря (або другого інертного газу) в системи, призначені для зменшення тертя між водою і контактованими поверхнями корпусу (фіг. 2 і 4; а також - фіг. 6-12); системою трубопроводів з відповідними пристроями, які забезпечують подачу і утримання повітря в товщі води в горизонтальній площині (під стелею 6с), шаром невеликої товщини (фіг. 6-9); також, для подачі і розподілу повітря по площам похилих стін 9 тунелю 5 і бортів судна (фіг. 10-12). Конструкції дна 6 корпусу 1 і стелі 6с тунелю 5 виконані такими, що дають можливість легко і надійно кріпити і демонтувати під дном 6, наприклад, плити стелі 6с, які заздалегідь можуть бути виготовлені з подовжніми каналами 14, для подачі "... і утримання повітря під стелею 6с...". Повітря подають в канали 14 по поперечним колекторам 17; 17/1; 17/2; 17/3. Порожнини трубопроводів і каналів 14 системи подачі стисненого повітря, мають гідравлічне сполучення з розподілблоком (поз. 22, фіг. 6 і 9) і іншим устаткуванням (поз. 12, 21, 27 на фіг. 6, 9, 10, 11, 12) тільки через стояки, обладнані переливом 24 і зворотним клапаном ОК (фіг. 9-12). Порожнину, утворену між дном 6 і стелею 6с, в процесі експлуатації утримують як понтон, заповнений інертним газом з тиском, величину якого визначає проектант судна. Далі про деякі окремі елементи судна. В процесі роботи над винаходом автор оцінював свої висновки не тільки на найближчому аналозі, але і на інших конкретних суднах (різних розмірів і з різними параметрами); таким судном є, наприклад: судно довжиною не менше 200 м, шириною 24 м, з осадкою 10 м, і судно "Моссовет", 1979 p. побудови, довжиною 234 м, шириною 35 м, з осадкою 12,9 м. Це дало можливість оцінити прийняті рішення з більш широкими вимогами до запропонованої конструкції судна. Слід зауважити, що не тільки в "вх.п.15", можна розташовувати всі гребні гвинти. Це не раціонально! Такі судна, як "Моссовет" може більш доцільно оснащати двома або трьома гребними гвинтами (ширина велика 35 м). Їх можна розташовувати і в "вх.п.15" і, один або два, в тунелі 5, на розрахованій відстані від початку тунелю. Це дає можливість вирівнювати параметри потоку по довжині тунелю 5. 9 Детальніше про носову частину корпусу 1 судна, фіг. 1 і 2. Вона включає: верхній вузол 16 (від поз. 6 до поз.20). Основою (фундаментом) вузла являється дно 6 корпусу 1, до якого і примикає носовий лист 8 з відповідними елементами верхнього вузла; нижній вузол - "вх.п.15". Цей вузол (під експлікаційним №15) містить: фундамент 10 - нижню стіну; дві бокові стіни 91; верхню стіну, яка позначена: стіна від поз. 611 до поз. 611; захисні ребра 11 (вони ж ребра жорсткості). "Вх.п.15" повинен кріпитись до дна 6 корпусу 1 судна і до торців стін 9 тунелю 5, з використанням розбірних сполучень. Гвинт 3, опори 13 і 19 з валом 18 повинні бути закріплені так, щоб ці закріплення давали можливість виводити гвинт 3 із "вх.п.15" і вводити його після ремонту. Судно наділене системами життєзабезпечення екіпажу та засобами дистанційного управління роботою машин, рулів, систем повітряних шарів і інш.; має відповідні пристрої з сигнальновідмітними та радіонавігаційним обладнанням. Житлова надбудова, рулева рубка та ходовий місток повинні бути розміщені та обладнані з дотриманням вимог норм і правил будівництва та експлуатації суден відповідного призначення (пасажирське, військове, судно-холодильник і інші). Запропоноване судно працює так. При обертанні носового гребного гвинта 3 по обгрунтованому напрямі стрілки 7 (фіг. 3) його лопаті відкидають воду назад, створюючи гідродинамічну силу, яка і рухає судно. Відкинута в тунель 5 вода прямує в його кінець, змішуючись з водою, в якій пливе судно через низ тунелю в такій кількості, яка в декілька разів є меншою кількості, яку підмішує потік прототипу, бо останній немає стін 9, а тим паче - підвалини. Тунель 5 дає можливість зберігати під судном більші величини швидкості і щільності потоку води, тобто - зберігати більшу потужність потоку. Коли швидкість "тунельного" потоку досягає підйомної величини (а це наступає починаючи навіть з швидкості потоку 20 км/ч), тоді гідродинамічна сила потоку, діючи на стелю 6с, піднімає судно 57961 10 із води наприклад, на величину h3 (фіг. 10), синхронно зменшуючи силу опору судну зустрічною нерухомою водою, що призводе до збільшення швидкості руху судна. Для зменшення сили тертя між водою і поверхнями корпусу судна: на всій площі стелі 6с тунелю 5, паралельно подовжній осі симетрії судна, улаштовані канали 14, в які подають стисле повітря (фіг. 6-9); на всі площі стін 9 і бортів корпусу, які в процесі руху судна занурені в воді, подають стисле повітря окремою системою (фіг. 10-12). генератором стисненого повітря на судні передбачений компресорний агрегат 12, встановлений у машинному відділені, який забирає повітря через фільтр (фіг. 6). Всі агрегати, елементи і мережі подачі стисненого повітря механізовані і автоматизовані. Весь цей комплекс включається в роботу і виключається відповідно з інструкціями. Дві однакові рульові колонки (не експлікаційовані), що встановлені під дном носової частини корпусу симетрично подовжній осі симетрії судна, дозволяють негайно впливати на напрямок руху судна. Руль 4, розташований під кормовою частиною корпусу 1, довершує операцію керування судном. В екстрених ситуаціях автором передбачена можливість (і необхідність) негайно впливати на напрямок руху судна використовуючи всі діючі на судні пристрої: дві рульові колонки; гребний гвинт і руль, розташований у кормовій частині судна. Таким чином, у запропонованій конструкції судна створені відповідні пристрої і вузли (специфічна конструкція носової частини корпусу з "вх.п.15" і розміщеним в ньому гребним гвинтом 3; тунелем 5; системи шарів стисненого повітря; руль кормовий і носові рульові колонки), створені і умови для керування переліченими пристроями і потоками стисненого повітря і води, тобто створені суттєві умови для підвищення швидкості руху, маневреності судна і комфортабельності переміщення в ньому за рахунок "посадки" судна на стабільно пронизуючий "тунельний" потік, який має велику кінетичну енергію, а в перерізі (по довжині і поперек) має великі розміри (і масу), чим і забезпечується (остойчивость) непохитність "сидячого" на ньому судна. 11 57961 12 13 57961 14 15 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 57961 Підписне 16 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601