Патент на изобретение №2255013

(54) ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ СУДНА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к судостроению и касается конструкции элементов гибкого ограждения амфибийного судна на воздушной подушке, преимущественно кормовой части гибкого ограждения такого судна. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке содержит периферийный наружный гибкий ресивер, имеющий двухъярусную конструкцию, как минимум хотя бы на одном кормовом участке гибкого ограждения, прикрепленные к гибкому ресиверу по всему периметру съемные навесные элементы, внутреннее секционирующее ограждение из продольного навесного киля и поперечных оболочек из двух секций ресиверов, также с закрепленными на них съемными навесными элементами. Гибкий ресивер второго яруса на кормовой части гибкого ограждения прикреплен к гибкому ресиверу первого яруса съемно, имеет внутренние отверстия для распределения воздуха и внутренние сплошные боковые перегородки, разделяющие гибкий ресивер второго яруса на отдельные съемные секции, причем к каждой съемной секции гибкого ресивера второго яруса присоединены группы съемных конусных элементов, с внутренней диафрагмой в нижней части, формирующей сопла конусов и регулирующей степень истечения воздуха из съемных конусных элементов. Смежные боковые стенки двух соседних секций ресивера второго яруса на кормовом участке гибкого ограждения срезаны вертикальными плоскостями от линий, параллельных диаметральной плоскости, под углом до 15°. Острый угол наклона съемных конусных элементов к плоскости экрана от воздушной подушки в сторону кормы выбран оптимальным в пределах 20-40°, а угол наклона верхней образующей усеченного конуса к плоскости экрана выбран оптимальным в пределах 50-70°. Площадь отверстий для прохода воздуха из первого яруса ресивера во второй нижний ярус в 1,5 раза больше площади отверстий, соединяющих второй ярус со съемными конусными элементами. Отношение высоты первого яруса гибкого ресивера к суммарной высоте второго яруса гибкого ресивера и высоты кормовых съемных конусных элементов принято равным 1:1, а высота кормового съемного конусного элемента составляет 60-65% от высоты первого яруса. Нижняя кромка кормовых съемных конусных элементов расположена ниже нижней кромки бортовых съемных элементов гибкого ограждения, на уровне которых расположены и нижние кромки внутренней диафрагмы кормовых съемных конусных элементов. Каждый кормовой съемный конусный элемент с сужающейся книзу конусообразной оболочкой имеет диафрагму, выполняющую роль клапана для перекрытия донной части этой оболочки. При наполнении оболочки воздухом повышенного давления диафрагма принимает вид цилиндрической поверхности, при этом диафрагма выполнена расширяющейся в сторону верхних кромок с возможностью сопряжений с поверхностью оболочки, причем две другие кромки выполнены свободными, не присоединенными к оболочке. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления, сборки и ремонтопригодности, а также в повышении рессорности гибких ресиверов гибкого ограждения судна на воздушной подушке и съемных конусных элементов. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается конструкции элементов гибкого ограждения амфибийного судна на воздушной подушке, преимущественно кормовой части гибкого ограждения такого судна.

Амфибийные суда на воздушной подушке как пассажирского назначения, так и военного, имеют гибкое ограждение зоны воздушной подушки по всему периметру, способны выходить на берег, преодолевать препятствия, двигаться над участками суши, надо льдом.

После всесторонних исследований и испытаний было установлено, что такими амфибийными судами с гибким ограждением, соответствующими современным требованиям, могут быть и вновь создаваемые тяжеловесные суда на воздушной подушке сравнительно большого водоизмещения и более вместительные, с повышенной мореходностью и скоростными качествами.

Обеспечить хорошую мореходность, остойчивость, амфибийность, ходовые качества и в конечном итоге надежность и безопасность эксплуатации судам на воздушной подушке могут только достаточно совершенная конструкция и материалы гибких ограждений судов на воздушной подушке, конструирование и выбор которых стали отдельной самостоятельной научно-технической проблемой, и поиски новых конструктивных решений продолжаются.

Практическое применение гибких ограждений началось с установки на английском судне на воздушной подушке SRN 1 в 1960 г. монолитного полотнища сплошной полосы по периметру днища высотой около 15 см. Истечение воздуха из воздушной подушки происходило под нижнюю кромку гибкого ограждения. Испытание первых несовершенных гибких ограждений подтвердило, что высота подъема жесткого корпуса судна на воздушной подушке действительно может быть увеличена примерно в восемь раз без увеличения необходимой мощности на подъем. Было также установлено, что одностеночные конструкции гибких ограждений в виде сплошной полосы по периметру днища не позволяют существенно улучшить мореходные качества судна и повысить эксплуатационную надежность ограждения.

В течение нескольких последующих лет происходило совершенствование конструкции гибкого ограждения. Начальный этап совершенствования гибкого ограждения фактически закончился переходом к двухстенным конструкциям – создание гибкого ограждения типа гибкое сопло.

Гибкое ограждение выполняли как продолжение жесткого сопла с сохранением угла его наклона. Для поддержания формы гибкого сопла стали применять внутренние поперечные диафрагмы из ткани в нижней части сопла, а его наклон в вертикальной плоскости фиксировали с помощью оттяжек к днищу. Такая конструкция обеспечивала истечение воздуха из воздушной подушки по сопловой схеме, что позволяло увеличить высоту зазора в свету между нижней кромкой гибкого ограждения и опорной поверхностью. Однако стали заметны и недостатки: большие гидравлические потери, связанные с увеличением длины сопла, трудности обеспечения устойчивости формы гибкого ограждения большой высоты и малая податливость гибкого ограждения при движении на волнении, приводящая к росту сопротивления.

Дальнейшее усовершенствование гибкого ограждения типа гибкое сопло связано с отказом от его конструирования в виде непосредственного продолжения жесткого сопла, гибкое ограждение получает конусообразную форму, выход струи воздуха под углом к опорной поверхности обеспечивается изломом стенок гибкого сопла в его нижней части, что уменьшает потери площади воздушной подушки по сравнению с потерями при простом гибком сопле. Но основной успех совершенствования гибкого ограждения связан с появлением конструкции гибкого ограждения типа гибкий ресивер с гибким соплом. Гибкое ограждение этого типа позволило отказаться от профилирования сопел в жестком корпусе судна на воздушной подушке.

Воздух из жесткого ресивера поступает непосредственно в гибкий ресивер, заканчивающийся коротким гибким соплом. Наружная и внутренняя стенки гибкого ресивера сохраняют форму без вспомогательных средств, отношение радиусов кривизны их обратно пропорционально отношению разности давлений, возникающих на стенках.

Наружная оболочка гибкого ресивера подвешена к жесткому корпусу таким образом, что ресивер сохраняет положение отчасти вследствие подвески, а отчасти в результате реакции струи воздуха, что обеспечивает податливость гибкого ограждения при преодолении препятствий. Сопла выполнены заодно с ресивером, наружная стенка сопла плавно сопрягается с наружной стенкой ресивера.

Такая конструкция гибкого ограждения обеспечивает быстрое удаление из него воды при переходе судна на воздушной подушке из водоизмещаемого положения (режима) в положение на воздушной подушке и свободное истечение воздуха из сопел.

Результаты испытания такого типа гибкого ограждения (гибкое сопло и гибкий ресивер) при очень маленьком клиренсе – зазоре в свету между опорной поверхностью и нижней кромкой гибкого сопла показали, что наблюдается потеря устойчивости формы наружного полотнища гибкого ограждения и подъема его над жестким корпусом судна на воздушной подушке, что приводило к уменьшению эффективности высоты гибкого ограждения и увеличению угла наклона от сопла, так как реакция вытекающей струи и давление воздушной подушки старались вывернуть гибкое сопло наружу.

Для того, чтобы исключить искривление и выворачивание наружу гибкого сопла, стали изготавливать гибкое ограждение такого типа в виде отдельных элементов, которые могут изгибаться только при проходе препятствия, без интенсивных потерь давления в воздушной подушке даже при разрыве одного или нескольких из них. Такие элементы нашли практическое применение и получили название “ковшеобразных”, или “пальчиковых”, или поперечно-расчлененных элементов открытого типа.

Гибкое ограждение, состоящее из таких отдельных элементов, позволяет быстро заменить элементы в случае повреждения и обладает большей податливостью при контакте с водой. Однако в этом случае возникали трудности обеспечения остойчивости судна на воздушной подушке и устойчивости элементов гибкого ограждения.

Появление гибкого ресивера, а также открытых, закрытых и глухих поперечно-расчлененных элементов привело к очередному качественному скачку в развитии конструкции гибкого ограждения – к созданию двухъярусных гибких ограждений, которые представляют собой сочетание монолитного гибкого ресивера, расположенного по периметру днища с поперечно-расчлененными элементами. Монолитный гибкий ресивер представляет собой верхний ярус ограждения, его выполняют обычно из более прочного эластомерного материала для амортизации гидродинамических ударов при движении судна на воздушной подушке на сильном волнении, он также может иметь поперечное расчленение, особенно в корме, но может и не иметь его. Поперечно-расчлененные элементы навешивают к нижней части гибкого ресивера, поэтому их называют навесными. Конструкцию навесных поперечно-расчлененных элементов выполняют легкосъемной, что позволяет легко ремонтировать гибкое ограждение путем их замены. Навесные элементы имеют меньшую жесткость, оказывая малое сопротивление движению судна на волнении. Они представляют собой нижний ярус ограждения.

Двухъярусные конструкции гибкого ограждения позволили достичь устойчивости верхнего яруса и, следовательно, увеличение высоты ограждения, уменьшение гидравлических потерь, хорошей податливости нижнего яруса гибкого ограждения. Гибкое ограждение состоит из отдельных полотнищ, в нижних частях полотнища имеют уплотнительную отформованную кромку для обеспечения износоустойчивости. Части полотнищ соединены рядами болтов, а наружные и внутренние полотнища, образующие гибкий ресивер, присоединены к жесткому каркасу верхней своей частью, например, при помощи шарнирных петель или болтовых соединений. По нижним кромкам внутреннее и наружное полотнища связаны между собой поперечными диафрагмами и растяжками с определенным шагом.

После создания двухъярусного гибкого ограждения проблема износа верхнего яруса значительно уменьшилась, хотя конструкция кормовых угловых секций в связи с особыми условиями работы требует дальнейшего совершенствования. Такое дальнейшее совершенствование гибкого ограждения связано с применением принципа рессорности и создания трехъярусных ограждений, в которых предусмотрено разделение гибкого ресивера на два яруса, сообщающихся с навесными элементами через отверстия. Такое техническое решение позволяет уменьшить вибрацию гибкого ограждения, улучшить уплотнение воздушной подушки, в частности, при движении судна над неровной поверхностью, и улучшить характеристики качки судна на воздушной подушке, так как обеспечивает возможность вертикального перемещения ограждения. Навесные элементы в этом гибком ограждении представляют собой третий ярус, и их можно выполнять как в виде открытых в сторону воздушной подушки поперечно-расчлененных элементов ограждения, так и в виде закрытых элементов конической формы.

Все сказанное выше о конструктивных особенностях отдельных элементов гибкого ограждения и о влиянии их на те или иные эксплуатационные параметры судна на воздушной подушке свидетельствует о том, что новые современные конструкции гибких ограждений представляют собой сложнейшие инженерные сооружения и что работа по созданию оптимальных конструкций и по выбору оптимальных параметров отдельных элементов гибкого ограждения еще не закончена. Современные конструкции гибких ограждений составляют около 10-15% всей массы судна на воздушной подушке.

Следует отметить, например, что совершенствование кормовых секций гибкого ограждения шло своим путем. Ни одна из описанных выше конструкций гибкого ограждения не удовлетворяет в полной мере требованиям, предъявляемым к кормовым секциям ограждения, в основном из-за загребания воды при контакте с ее поверхностью.

Самым распространенным элементом гибкого ограждения для применения в корме является глухой надувной баллон, в нижней части которого есть дренажные отверстия для стока воды. При большом числе отверстий в результате истечения через них воздуха достигается сохранение постоянного давления в воздушном канале между поверхностью воды и нижней частью гибкого ограждения, благодаря чему уменьшается вибрация ограждения и судна на воздушной подушке в целом.

Наиболее совершенная конструкция кормового гибкого ограждения образована баллоном, разделенным диафрагмой на два отсека. Нижний отсек разделен перемычкой с отверстиями на две части. В нижней части баллона располагаются конусные поперечно-расчлененные навесные элементы закрытого типа, образующие воздушно-струйное истечение и могущие отклоняться независимо друг от друга, пропуская препятствия. Верхний отсек баллона сообщен с нагнетателем.

Применение описанных выше периферийных гибких ограждений привело к необходимости использования с целью обеспечения остойчивости судна секционирующих гибких ограждений. Хотя схемы секционирования воздушной подушки гибкого ограждения весьма разнообразны, но самое широкое применение в практике постройки судов на воздушной подушке получила схема секционирования, в которой использовано продольное и поперечное секционирование воздушной подушки. Секционирующее гибкое ограждение, предназначенное для разделения подднищевого пространства в продольной плоскости, обычно представляет собой продольный надувной киль. Надувной киль состоит из одного или нескольких ярусов, причем верхний ярус выполнен в виде монолитного гибкого ресивера, а нижний состоит из поперечно-расчлененных элементов, глухих (без истечения воздуха) или закрытого типа (с истечением воздуха), образующих гибкое сопло. Поперечное секционирование предусмотрено при помощи так называемых поперечных сопел остойчивости, которые конструктивно оформляются аналогично надувному килю с истечением воздуха. Секционирующее гибкое ограждение имеет меньшую высоту, чем периферийное, но достаточную для создания необходимого перепада давления воздуха в секциях воздушной подушки при наклонениях судна на воздушной подушке.

В связи с тем, что участки гибкого ограждения по периметру выполняют разные функции, несут различную нагрузку, они должны иметь и разную конструкцию. Носовые секции ограждения необходимо проектировать так, чтобы они могли отклоняться вовнутрь при встрече с препятствием, а кормовые – так, чтобы они могли отклоняться наружу, обеспечивая выход препятствия из-под корпуса судна на воздушной подушке. Бортовые секции наружного контура гибкого ограждения и секции внутреннего контура должны иметь возможность отклоняться в корму.

Кормовая часть гибкого ограждения может быть разделена на небольшие секции для облегчения выхода препятствия из-за корпуса судна на воздушной подушке и уменьшения загребания воды.

В конструкции гибкого ограждения может предусматриваться и большее количество степеней свободы для его отклонения на случай встречи судна на воздушной подушке с препятствием при движении с дрейфом, при рыскании или для обеспечения его сохранности при аварийной посадке судна на воздушной подушке на воду на большой скорости. Препятствие большой высоты, в том числе и волны, судно на воздушной подушке должно преодолевать в результате деформации гибкого ограждения.

Гибкое ограждение должно удерживать не только повышенное давление воздуха в воздушной подушке и легко деформироваться при наложении внешних сил, но после прекращения их действия должно немедленно восстанавливать свою форму.

Высота гибкого ограждения должна быть достаточной для преодоления крупных препятствий и высоких волн и соответствовать тактико-техническим требованиям на судно, но при этом не желательно возвышение центра тяжести судна на воздушной подушке на высоту, при которой судно может оказаться неустойчивым. Гибкое ограждение не должно повреждаться и должно быть доступно для осмотра, например, при посадке амфибийного судна на воздушной подушке на землю. Гибкое ограждение должно создавать минимальное сопротивление при движении на тихой воде и на волнении.

В целом при проектировании оптимальную высоту гибкого ограждения определяют с учетом отношения L/B (длины судна и ширины его), формы воздушной подушки в плане, возвышения центра тяжести, расположения линий тяги двигателей, условий обеспечения остойчивости.

В двухъярусном гибком ограждении оптимальное отношение высоты навесных элементов к высоте верхнего яруса находится в пределах 0,3-0,5 общей высоты гибкого ограждения. Высота навесных элементов в носовой части может быть принята несколько большей, чем в средней части судна, с целью улучшения плавности хода судна на волнении, а в кормовой части – несколько меньшей, чтобы ослабить растяжение гибкого ограждения при сильной килевой качке. Это может быть выполнено путем изменения высоты обоих ярусов или путем подрезки навесных элементов от носа к корме.

Наибольшее практическое применение, особенно для крупных тяжеловесных судов на воздушной подушке, нашли следующие, проверенные временем и опытом эксплуатации, конструктивные схемы гибких ограждений.

Известно по патенту Великобритании №1215372, НКИ В 7 К, МПК B 60 V 1/16, гибкое ограждение судна на воздушной подушке, которое содержит периферийный наружный двухъярусный контур гибкого ограждения, прикрепленный к жесткой части судна, содержащий гибкий ресивер и подвешенных к нему множества съемных сегментов (элементов), и внутренний секционирующий контур с продольной и поперечной стабилизирующей перегородками также в виде ресивера и таких же съемных элементов.

Аналогичная схема главных элементов системы ограждения воздушной подушки показана на фиг.1 стр.7 статьи “Разработка и анализ характеристик материалов, применяемых для гибких ограждений кораблей на воздушной подушке США” – ЭЙ ВИНИТИ, серия “Судостроение”, №34, 14.09.77 г., реферат 113.

Однако условия работы съемных элементов на различных участках гибкого ограждения в носовой, бортовой, кормовой, угловых частях гибкого ограждения разные и требования к конструкции каждой из них также должны отличаться, кроме того, конструкция ресивера по обоим информационным источникам не предусматривает возможность быстрой замены отдельных участков.

Еще одно построенное по заказу военно-морских сил США фирмой Белл Эйрсистемз опытное судно на воздушной подушке – SKMR – 1 для оценки применимости его в качестве десантно-высадочного судна (см. книгу Ю.Ю.Бенуа, В.И.Дъяченко, Б.А.Колизаев и др. Основы теории судов на воздушной подушке. – Л.: Судостроение, 1970 г., стр.75) имело высоту ограждения только до 1,2 м и полный вес 30,6 т, причем конструктивная схема наружного и внутреннего гибкого ограждения в общем виде аналогична конструкции гибкого ограждения по патенту Великобритании №1215372. Однако в основном элементы гибкого ограждения имеют конструкцию типа “гибкий ресивер с гибким соплом”, а такая схема недостаточно эффективна применительно к тяжеловесным судам на воздушной подушке и не обладает достаточной ремонтопригодностью и технологичностью сборки.

Наиболее близким решением гибкого ограждения к предлагаемому можно рассматривать конструкцию гибкого надувного ограждения амфибийного судна на воздушной подушке, показанную на рис.20 и 21 стр.105 книги В.Э.Магула. Судовые эластичные конструкции. – Л.: Судостроение, 1978 г., которую можно взять в качестве прототипа.

Это хорошо проработанная в конструктивном плане схема гибкого ограждения, которое включает в себя периферийный гибкий ресивер, имеющий по всему наружному контуру двухъярусную конструкцию ресивера (верхний и нижний ярусы) и прикрепленные к нижнему ярусу ресивера съемные навесные элементы, внутреннее секционирующее ограждение из продольного надувного киля и оболочек из двух поперечных секций ресиверов, также с закрепленными на них съемными навесными элементами.

Недостатком приведенной конструкции гибкого ограждения судна на воздушной подушке является отсутствие съемной конструкции секций гибкого ресивера второго яруса в кормовой части с подачей воздуха только на группу съемных элементов, затрудненность ремонта путем замены второго яруса ресивера, пониженная рессорность и податливость нижнего яруса и съемных элементов в кормовой части при преодолении препятствий, повышенная загребаемость воды съемными элементами при контакте их с ее поверхностью и тем самым повышенная сопротивляемость движения судна на воздушной подушке, особенно на волнении.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в создании более надежной конструкции гибкого ограждения в кормовой части судна на воздушной подушке, с повышенной технологичностью изготовления и сборки ресивера гибкого ограждения и съемных элементов из отдельных секций, с повышенной степенью ремонтопригодности гибкого ограждения и с более оптимальными параметрами сопротивления движения судна на воздушной подушке за счет повышения рессорности (демпфирования) и податливости нижнего яруса ресивера и съемных элементов при преодолении препятствий и за счет снижения загребаемости воды.

При этом гибкое ограждение должно удерживать воздушную подушку при наименьших затратах мощности на ее создание, обеспечивать мореходность судна, обеспечивать динамическую устойчивость его, быть прочным, легким, иметь достаточно продолжительный срок службы, не иметь тенденций к зарыванию, повреждение отдельных секций гибкого ограждения должно оказывать минимальное влияние на ходовые качества судна на воздушной подушке и безопасность его эксплуатации, нормальный износ секций не должен существенно ухудшать характеристики судна на воздушной подушке.

Технический результат достигается тем, что гибкое ограждение судна на воздушной подушке состоит из периферийного наружного гибкого ресивера, имеющего двухъярусную конструкцию, как минимум, хотя бы на одном кормовом участке ограждения, прикрепленных к ресиверу по всему периметру съемных навесных элементов, внутреннего секционирующего ограждения из продольного надувного киля и поперечных оболочек из двух секций ресиверов, также с закрепленными на них съемными навесными элементами.

Отличительными признаками от наиболее близкого аналога (прототипа) является то, что гибкий ресивер второго яруса на кормовой части гибкого ограждения прикреплен к гибкому ресиверу первого яруса съемно, имеет внутренние отверстия для распределения воздуха и внутренние сплошные вертикальные (боковые) перегородки (стенки), разделяющие гибкий ресивер второго яруса на отдельные съемные секции. Причем к каждой съемной секции гибкого ресивера второго яруса присоединены с острым углом наклона к линии экрана от воздушной подушки в сторону кормы всех образующих усеченного конуса с вершиной, направленной в сторону экрана, группы, например, 3÷5, съемных навесных конусных элементов, с внутренней диафрагмой в нижней части, формирующей размеры сопла конусов и регулирующей степень истечения воздуха из съемных элементов.

Смежные боковые стенки двух соседних секций ресивера второго яруса на кормовом участке гибкого ограждения срезаны вертикальными плоскостями от линий, параллельных диаметральной плоскости под углом до 15°.

Острый угол наклона съемного элемента к плоскости экрана от воздушной подушки в сторону кормы по углу наклона нижней образующей усеченного конуса съемного элемента с вершиной, направленной в сторону экрана, выбран оптимальным в пределах 20÷40°, а угол наклона верхней образующей усеченного конуса к плоскости экрана выбран оптимальным в пределах 50÷70°.

Площадь отверстий для прохода воздуха из первого яруса ресивера во второй нижний ярус в 1,5 раза больше площади отверстий, соединяющих второй нижний ярус с навесными съемными конусными элементами.

Отношение высоты первого верхнего яруса гибкого ресивера к суммарной высоте второго нижнего яруса гибкого ресивера и высоты кормовых съемных навесных элементов принято равным 1:1, а высота кормового съемного навесного элемента составляет 60÷65% от высоты первого верхнего яруса.

Для повышения рессорности кормовой части гибкого ограждения надувной ресивер второго яруса на каждой кормовой секции гибкого ограждения съемно прикреплен к надувному ресиверу первого яруса со смещением внутрь ограждения от наружного контура надувного ресивера первого яруса на размер радиуса цилиндрической поверхности надувного ресивера первого яруса, а съемные кормовые конусные элементы прикреплены ко всей нижней поверхности надувного ресивера второго яруса со смещением от наружного контура надувного ресивера второго яруса внутрь ограждения на размер радиуса цилиндрической поверхности надувного ресивера второго яруса, причем крепление выполнено таким образом, что малое днищевое основание усеченного конуса кормовых съемных элементов располагают в вертикальной зоне между наружными контурами надувных ресиверов первого и второго ярусов.

Нижняя кромка кормовых съемных конических элементов расположена ниже нижней кромки боковых съемных элементов гибкого ограждения, на уровне которых расположены и нижние кромки внутренней диафрагмы съемных конических элементов.

Каждый кормовой съемный элемент с сужающейся книзу конусообразной оболочкой имеет внутри диафрагму, выполняющую роль клапана для перекрытия донной части этой оболочки, выполненную в виде изогнутого книзу листа, две прямолинейные кромки которого закреплены симметрично на внутренней поверхности оболочки со стороны ее боковых стенок и при наполнении оболочки воздухом повышенного давления диафрагма принимает вид цилиндрической поверхности, при этом диафрагма выполнена расширяющейся в сторону верхних кромок с возможностью сопряжении с поверхностью оболочки, причем две криволинейные кромки выполнены свободными, не присоединенными к оболочке.

В литературе (см. книгу В.А.Колызаев и др. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. – Л.: Судостроение, 1980 г., стр.304) сообщается и о разработке конструкции съемных элементов сегментного типа, верхняя часть каждого такого элемента представляет собой индивидуальный гибкий ресивер. Эти элементы позволяют существенно увеличить высоту гибкого ограждения и сохранить их высокую живучесть. Однако повышенная жесткость элементов и, как следствие, повышенное сопротивление движению судна – основные препятствия к широкому применению гибкого ограждения этой конструкции.

Поскольку в научно-технической и патентной литературе не обнаружено технических решений гибкого ограждения с отличительными признаками, указанными выше в материалах заявки на предлагаемое изобретение, то есть нет технических решений, предусматривающих выполнение нижнего яруса ресивера в виде отдельных съемных секций с группой съемных конусных элементов, прикрепленных к ним, и с острым углом наклона к линии экрана от воздушной подушки в сторону кормы судна, то предложенное решение можно считать новым.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами подтверждает также, что предложенная конструкция гибкого ограждения судна на воздушной подушке является новой. Вся совокупность признаков изобретения модели не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поэтому заявленная конструкция гибкого ограждения отвечает критерию изобретательского уровня. Изобретение промышленно применимо, поскольку позволяет достигнуть технического результата.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

– на фиг.1 изображена общая схема расположения отдельных участков гибкого ограждения, вид сверху (корпус судна на воздушной подушке не показан);

– на фиг.2 – общая схема расположения отдельных участков гибкого ограждения, вид сбоку с сечением А-А на фиг.1;

– на фиг.3 – вид Б на фиг.1;

– на фиг.4 – укрупненно узел В на фиг.2 – сечение по кормовой секции гибкого ограждения;

– на фиг.5 – вид Г на фиг.4 на диафрагму съемного элемента;

– на фиг.6 – узел Д на фиг.3 соединения ресивера второго яруса с ресивером первого яруса и со съемными конусными элементами;

– на фиг.7 – схема расположения секций гибкого ограждения второго яруса в кормовой части, вид Е на фиг.6 со срезанными торцевыми поверхностями их;

– на фиг.8 – сечение Ж-Ж на фиг.1 гибкого ограждения в мидельной плоскости;

– на фиг.9 – сечение И-И фиг.4 – соединение съемных элементов с оболочкой секций гибкого ресивера второго яруса;

– на фиг.10 схематично изображено в аксонометрии гибкое ограждение для лучшего восприятия конструкции и взаимного расположения его основных составных частей.

Гибкое ограждение судна на воздушной подушке состоит из наружного 1 и внутреннего 2 контуров. Наружный контур 1 ограждает воздушную подушку, создаваемую под днищем судна. Он представляет собой надувную оболочку – гибкий ресивер 3, закрепленный по двум концентричным линиям по периметру судна.

В нижней части гибкого ресивера 3 наружного контура, имеющей отверстия 4 для выхода воздуха, закреплены по всей ее длине съемные навесные элементы, образующие нижний ярус наружного контура: носовые и бортовые 5, угловые 6 и кормовые конусные элементы 7.

Внутри гибкого ресивера расположена перегородка 8. Для обеспечения монтажа ограждения, его осмотра, ремонта и замены съемных элементов на секциях наружного контура установлены ушки 9, за которые осуществляется подъем ограждения. Подъем участка секции производится не менее чем за три соседних ушка.

Под днищем судна расположен внутренний контур 2, предназначенный для обеспечения его остойчивости. Он представляет собой оболочки цилиндрической формы, в нижней части которых закреплены съемные элементы 10.

Внутренний контур состоит из продольного надувного киля 11, расположенного в районе диаметральной плоскости и имеющего подъем в сторону кормы, и поперечных оболочек 12 из двух секций, установленных в мидельной плоскости. Внутренний контур крепится к днищу судна и делит воздушную подушку, ограниченную наружным контуром, на четыре отсека.

Наружный и внутренний контуры состоят из отдельных секций. Секции собираются из полотнищ, выполненных из прорезиненных тканей, стойких к истиранию, морской воде и атмосферным воздействиям.

Полотнища соединены между собой с помощью клея с последующей прошивкой и вулканизацией. Швы на участках наибольшей кривизны собраны с помощью клея холодного отверждения с последующей прошивкой и подкреплением болтами с обрезиненными шайбами.

Наружный контур 1 состоит из носовых 13, бортовых 14, угловых 15 и кормовых 16 секций, закрепленных по периметру судна.

Носовые секции 13 (3 шт.) представляют собой гибкие оболочки-ресиверы, принимающие при заполнении воздухом форму торовых поверхностей. Поперечное сечение носовых секций показано на фиг.2.

В нижней части носовых секций установлены бортовые съемные элементы 5 в количестве 44 штук.

Бортовые секции 14 (10 шт.) представляют собой гибкие оболочки-ресиверы, принимающие при заполнении воздухом форму цилиндрических поверхностей. Поперечное сечение бортовых секций 14 изображено на фиг.8.

Внутри бортовых секций 14 закреплена вертикальная перегородка 8. В нижней части бортовых секций 14 установлены бортовые съемные элементы 5 в количестве 104 штук.

Угловые секции 15 (2 шт.) имеют сложную форму. Каждая из них образована двумя цилиндрическими поверхностями, пересекающимися под углом 90°, скругленным с наружной стороны ограждения. В бортовой части угловые секции имеют перегородки, являющиеся продолжением перегородок бортовых секций.

В нижней части каждой угловой секции закреплены 3 бортовых, 6 угловых и 2 гибких ресивера второго яруса с кормовыми съемными конусными элементами.

Кормовые секции 16 (2 шт.) представляют собой гибкие оболочки-ресиверы цилиндрической формы двухъярусной конструкции. Поперечное сечение кормовой секции изображено на фиг.4.

Кормовые секции автономны по отношению друг к другу и соседним угловым секциям: их разделяют боковые вертикальные стенки, которые по периметру присоединяются к оболочкам, а верхними кромками крепятся к корпусу судна.

На каждой съемной кормовой секции второго яруса установлено, например, 4 кормовых съемных конусных элемента.

На угловых и кормовых секциях, кроме отверстий для подачи воздуха в съемные конусные элементы, на внутренней ветви оболочки имеются отверстия для истечения воздуха при повышении давления из ресивера под днище судна. Отверстия на внутренней ветви закрыты клапанами 17.

Внутренний контур 2 состоит из носовой 18 (1 шт.), центральных 19 (3 шт.), кормовой 20 (1 шт.) и поперечных 21 (2 шт.) секций.

Носовая 18, центральные 19 и поперечные 21 секции принимают в поддутом состоянии форму цилиндра, рассеченного плоскостью, параллельной образующей цилиндра. Поперечное сечение внутреннего контура показано на фиг.2 и 8.

Кормовая секция 20 внутреннего контура 2 имеет форму цилиндра, переходящего в конус в кормовой оконечности. На секциях внутреннего контура 2 закреплено 86 съемных элементов 10.

Съемные элементы наружного и внутреннего контуров, образующие нижний ярус ограждения, расположены в районе контакта с экраном. Они обеспечивают большую гибкость нижней части ограждения и увеличивают срок службы гибкого ресивера. Съемные элементы крепятся к ресиверу секций болтами 22 с обрезиненными шайбами 23 и самоконтрящими гайками 24 и рассчитаны на быструю замену после износа.

Гибкий ресивер второго яруса 25 на каждой кормовой секции 16 гибкого ограждения прикреплен к гибкому ресиверу первого яруса съемно с помощью болтовых соединений 22, 23 и 24, имеет внутреннее отверстие 26 для распределения воздуха в съемные конусные элементы 7 и внутренние сплошные вертикальные (боковые) перегородки (стенки) 27, разделяющие гибкий ресивер второго яруса на отдельные съемные секции.

К каждой съемной секции гибкого ресивера второго яруса присоединены с острым углом наклона к линии экрана от воздушной подушки в сторону кормы всех образующих усеченного конуса с вершиной, направленной в сторону экрана, все четыре кормовых съемных конусных элемента 7. Причем угол наклона съемных конусных элементов к плоскости экрана от воздушной подушки в сторону кормы по углу наклона нижней образующей усеченного конуса съемного элемента с вершиной, направленной в сторону экрана за контур второго яруса кормового гибкого ресивера, выбран оптимальным 30° из предела 20÷40°, а угол наклона верхней образующей усеченного конуса к плоскости экрана выбран оптимальным 60° из предела 50÷70°.

Для снижения истираемости при взаимодействии и увеличении ходимости смежные боковые стенки 27 двух соседних секций гибкого ресивера второго яруса на кормовом участке гибкого ограждения срезаны вертикальными плоскостями от линий, параллельных диаметральной плоскости на угол , равный 15°.

Площадь отверстий 4 для прохода воздуха из первого яруса гибкого ресивера во второй нижний ярус в 1,5 раза больше площади отверстий 26, соединяющих второй нижний ярус со съемными конусными элементами, что позволяет постоянно поддерживать хорошие демпфирующие свойства кормового гибкого ограждения.

На достижение оптимальных эксплуатационных показателей судна на воздушной подушке влияет и то, что отношение высоты Н₁ первого верхнего яруса гибкого ресивера к сумме высоты второго нижнего яруса Н₂ гибкого ресивера и высоты Н₃ кормовых съемных конусных навесных элементов принято равным 1:1, а высота Н₃ кормового съемного конусного элемента составляет 60-65% от высоты Н₁ первого верхнего яруса.

Для повышения рессорности кормовой части гибкого ограждения съемное прикрепление гибкого ресивера второго яруса 25 на каждой кормовой секции 16 гибкого ограждения к гибкому ресиверу первого яруса выполнено со смещением внутрь ограждения от наружного контура (от наружной образующей) гибкого ресивера первого яруса на размер R – радиуса цилиндрической поверхности гибкого ресивера первого яруса, а прикрепление кормовых съемных конусных элементов ко всей наружной поверхности ресивера второго яруса выполнено с наружной стороны со смещением внутрь ограждения от наружного контура гибкого ресивера второго яруса на размер r – радиуса цилиндрической поверхности гибкого ресивера второго яруса и таким образом, что малое днищевое основание 28 усеченного конуса кормовых съемных элементов располагают в вертикальной зоне между наружными контурами гибких ресиверов первого и второго ярусов.

Нижняя кромка кормовых съемных конусных элементов 7 гибкого ограждения расположена ниже нижней кромки бортовых съемных элементов 5 этого ограждения для уменьшения эффекта загребания воды.

Нижняя кромка внутренней диафрагмы 29 кормовых съемных конусных элементов также расположена на уровне нижней кромки бортовых съемных элементов.

Каждый кормовой съемный конусный элемент с сужающейся книзу конусообразной оболочкой имеет внутри диафрагму 29, выполняющую роль клапана для перекрытия донной части этой оболочки, выполненную в виде изогнутого книзу листа, две кромки 30 которого закреплены симметрично на внутренней поверхности оболочки со стороны ее верхней и нижней стенок и при наполнении оболочки воздухом повышенного давления диафрагма 29 принимает вид цилиндрической поверхности, при этом диафрагма выполнена расширяющейся в сторону верхних кромок с возможностью сопряжения с поверхностью оболочки, причем две боковые кромки 31 выполнены свободными, не присоединенными к оболочке.

Работа гибкого ограждения начинается с момента подвески секций его на корпус судна на воздушной подушке, которая осуществляется с помощью разъемных узлов крепления в соответствии с разработанной монтажной схемой гибкого ограждения, привязывающей каждую секцию его к зоне расположения соответствующего шпангоута судна.

Затем проводят по разработанной программе соответствующие ходовые испытания, проверяют степень соответствия фактически достигнутых эксплуатационных параметров расчетным величинам их.

По мере увеличения срока ходовой эксплуатации судна на воздушной подушке в обычных условиях у отдельных съемных элементов гибкого ограждения начинается износ нижней кромки. В этом случае конструкция съемных элементов и примененной резинотканевой материи с повышенными показателями по адгезии и раздиру, допускают возможность неоднократной подрезки от нижней кромки вверх до отмеченного крайне возможного уровня подрезки (а, например, для кормовых съемных конусных элементов до нижнего уровня расположения внутренней диафрагмы). При этом такая процедура не оказывает существенное значение на изменение эксплуатационных показателей. При значительных повреждениях при аварийном или обычном режиме эксплуатации возможна и быстрая замена отдельных съемных элементов или, например, в корме, целиком секции второго яруса гибкого ресивера.

По имеющимся статистическим данным, основанным на опыте эксплуатации гибких ограждений судов на воздушной подушке, по ходовым часам эксплуатации кормовые съемные конусные элементы подвергаются в 5 раз большему износу, чем носовые, но предложенная конструкция кормовой части гибкого ограждения позволяет ходимость кормовых съемных конусных элементов приблизить к ходимости носовых съемных элементов.

Изготовление предложенной конструкции гибкого ограждения может производиться в условиях промышленного производства на нашем предприятии с применением отдельного специфического оборудования, оснастки и приспособлений и специально разработанных резинотканевых материалов и технологических процессов. Изготовление гибкого ограждения предложенной конструкции требует предварительного повышения специальной квалификации и знаний изготовителей его и персонала, обслуживающего его при сборке и эксплуатации.

Деление гибкого ограждения судна на воздушной подушке на отдельные секции делает производство технологичным и обеспечивает сравнительно легкую транспортабельность частей гибкого ограждения, хотя, например, изготовленный на предприятии макетный образец гибкого ограждения предназначен для самого крупного в мире амфибийного корабля на воздушной подушке длиной 57,3 м, шириной 25,6 м и полным водоизмещением более 550 т с массой гибкого ограждения 23 т и скоростью 60 узлов.

Этот уникальный корабль на воздушной подушке по своим достигнутым характеристикам и оснащению значительно опередил свое время.

Таким образом, создана более надежная конструкция гибкого ограждения в кормовой части тяжеловесного судна на воздушной подушке с повышенной технологичностью изготовления и сборки ресивера гибкого ограждения и съемных элементов из отдельных секций, с повышенной степенью ремонтопригодности и с более оптимальными параметрами сопротивления движению судна на воздушной подушке за счет повышения рессорности (демпфирования) и податливости второго нижнего яруса ресивера и кормовых съемных конусных элементов при преодолении препятствий и за счет почти полного отсутствия загребания воды.

Формула изобретения

1. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке, содержащее периферийный наружный гибкий ресивер, имеющий двухъярусную конструкцию как минимум хотя бы на одном кормовом участке ограждения, прикрепленные к гибкому ресиверу по всему периметру съемные навесные элементы, внутреннее секционирующее ограждение из продольного надувного киля и поперечных оболочек из двух секций ресиверов также с закрепленными на них съемными навесными элементами, отличающееся тем, что гибкий ресивер второго яруса на кормовой части гибкого ограждения прикреплен к гибкому ресиверу первого яруса съемно, имеет внутренние отверстия для распределения воздуха и внутренние сплошные боковые стенки, разделяющие гибкий ресивер второго яруса на отдельные съемные секции, причем к каждой съемной секции гибкого ресивера второго яруса присоединены с острым углом наклона к линии экрана от воздушной подушки в сторону кормы всех образующих усеченного конуса с вершиной, направленной в сторону экрана, группы, например 3-5 съемных конусных элементов, с внутренней диафрагмой в нижней части, формирующей размеры сопла конусов и регулирующей степень истечения воздуха из съемных конусных элементов.

2. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что смежные боковые стенки двух соседних секций ресивера второго яруса на кормовом участке гибкого ограждения срезаны вертикальными плоскостями от линий, параллельных диаметральной плоскости, под углом до 15°.

3. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что острый угол наклона съемного конусного элемента к плоскости экрана от воздушной подушки в сторону кормы по углу наклона нижней образующей усеченного конуса съемного элемента с вершиной, направленной в сторону экрана, выбран оптимальным в пределах 20-40°, а угол наклона верхней образующей усеченного конуса к плоскости экрана выбран оптимальным в пределах 50-70°.

4. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что площадь отверстий для прохода воздуха из первого яруса ресивера во второй нижний ярус в 1,5 раза больше площади отверстий, соединяющих второй нижний ярус со съемными конусными элементами.

5. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что отношение высоты первого верхнего яруса гибкого ресивера к суммарной высоте второго нижнего яруса гибкого ресивера и высоты съемных конусных элементов принято равным 1:1, а высота съемного конусного элемента составляет 60-65% от высоты первого верхнего яруса.

6. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что для повышения рессорности кормовой части гибкого ограждения гибкий ресивер второго яруса на каждой кормовой секции гибкого ограждения съемно прикреплен к гибкому ресиверу первого яруса со смещением внутрь ограждения от наружного контура гибкого ресивера левого яруса на размер радиуса цилиндрической поверхности гибкого ресивера первого яруса, а съемные конусные элементы прикреплены ко всей нижней поверхности гибкого ресивера второго яруса со смещением от наружного контура гибкого ресивера второго яруса внутрь ограждения на размер радиуса цилиндрической поверхности гибкого ресивера второго яруса, причем крепление выполнено таким образом, что малое днищевое основание усеченного конуса кормовых съемных элементов располагают в вертикальной зоне между наружными контурами гибких ресиверов первого и второго ярусов.

7. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что нижняя кромка кормовых съемных конусных элементов расположена ниже нижней кромки бортовых съемных элементов гибкого ограждения, на уровне которых расположены и нижние кромки внутренней диафрагмы съемных конусных элементов.

8. Гибкое ограждение судна на воздушной подушке по п.1, отличающееся тем, что каждый кормовой съемный элемент с сужающейся книзу конусообразной оболочкой имеет внутри диафрагму, выполняющую роль клапана для перекрытия донной части этой оболочки, выполненную в виде изогнутого книзу листа, две кромки которого закреплены симметрично на внутренней поверхности оболочки со стороны ее верхней и нижней стенок, и при наполнении оболочки воздухом повышенного давления диафрагма принимает вид цилиндрической поверхности, при этом диафрагма выполнена расширяющейся в сторону верхних кромок с возможностью сопряжений с поверхностью оболочки, причем две другие кромки выполнены свободными, не присоединенными к оболочке.

РИСУНКИ

PC4A – Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество “Ярославрезинотехника”

(73) Патентообладатель:

ЗАО “Ярославль-Резинотехника”

Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 08.11.2005 № РД0003818

Извещение опубликовано: 20.01.2006 БИ: 02/2006