PL168606B1 - Wielokadlubowy statek wypornosciowy PL PL PL PL - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jestjednostka pływająca, zwłaszcza statek, zdolna do rozwinięcia dużych prędkości pływania, która może być wykorzystana jako statek handlowy, jednostka wojskowa i/lub spacerowa.

Wiadomo, że w celu wykonania szybkich statków stosuje się korzystnie kadłuby o bardzo dużym stosunku długości do szerokości, jednakże przy dużych prędkościach pływania kadłuby takie jak bardzo niestabilne a tym samym nieprzydatne.

Znane są techniki zmierzające do zapobieżenia tej niedogodności przez zastosowanie pływaków bocznych. Są to statki zwane trimaranami, zaopatrzone w dwa pływaki lub zestaw pływaków bocznych.

Niedogodnością tych jednostek jest to, iż ich moment nawrotny przy bardzo małych kątach przechyłu jest niezmiernie wysoki w stosunku do tegoż momentu w przypadku statku jednokadłubowego o konstrukcji klasycznej. Pociąga to za sobą zmniejszenie komfortu statku, zwiększenie naprężeń przykładanych do jego kadłuba, a także większą wrażliwość na uderzenia fal o małej amplitudzie.

Wynalazek zapobiega tym niedogodnościom i umożliwia wykonanie statków trimaran przez wykorzystanie pływaka środkowego o dużym stosunku długości do szerokości oraz pływaków bocznych, które w zależności od kąta przechyłu powodują progresywne momenty nawrotne podobne do momentów wyprostowania statku jednokadłubowego.

Statek według wynalazku z kilkoma kadłubami, o poprzecznym ograniczonym prostowaniu zawiera pływak środkowy połączony z co najmniej dwoma pływakami bocznymi i charakteryzuje się tym, że dla każdego przekroju poziomego w strefie rozciągającej się na wysokości wynoszącej co najmniej 6% odległości od osi pływaków do osi statku powyżej i poniżej każdej wodnicy statku, kształty poziomych przekrojów pływaków bocznych są takie, że dla wszystkich pływaków suma iloczynów każdego pływaka, powierzchni jego przekroju poziomego wyrażonej w metrach kwadratowych i kwadratu odległości wyrażonej w metrach bieżących od jego osi do osi statku nie przekracza iloczynu 80% wagi statku wyrażonej w tonach metrycznych oraz sumy cyfry 4 i odległości wyrażonej w metrach między środkiem wyporu a środkiem ciężkości statku, przy czym z każdej strony pływaka środkowego co najmniej jeden pływak boczny jest częściowo zanurzony przy prędkości zerowej, a pływak środkowy przy każdej wodnicy ma stosunek szerokości do zanurzenia statku co najmniej równy jedności oraz stosunek długości do szerokości co najmniej równy 8.

W wyniku tego, statek staje się bardziej komfortowy w eksploatacji, odporny na kołysanie lepiej dostosowany do przewozu pasażerów i towarów wrażliwych na wstrząsy.

Ponadto, komfortjestjeszcze bardziej poprawiony przez dodatkowe stabilizatory z lotkami na wewnętrznej powierzchni pływaków bocznych.

Szczególna zaleta wynalazku zapewniająca, w zależności od kąta przechyłu, momenty nawrotu są znacznie mniejsze niż w innych statkach wielokadłubowych, umożliwia wykorzystanie lotek o ograniczonej powierzchni, a więc o małym oporze pływania. Lotki zamontowane na wewnętrznej powierzchni pływaków muszą być chowane, co obniża ich koszt.

Przedmiot wynalazku zostanie szczegółowo opisany na przykładach wykonania, uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia statek w pionowym widoku bocznym , fig.

- ten sam statek w widoku od dziobu, fig. 3 i 4 - kształty bocznych kadłubów w dwóch wykonaniach, fig. 5 - kadłub boczny z fig. 3 w przekroju poziomym, wzdłuż linii V-V zaznaczonej na fig. 3, fig. 6 - statek w schematycznym widoku z góry z różną liczbą kadłubów bocznych, fig. 7 i 8 - kolejne, szczególne rozwiązania stabilizujących kadłubów bocznych statku, fig. 9 - statek w drugim wykonaniu w widoku bocznym, fig. l0 - statek z fig. 9 w widoku od

168 606 strony dziobu, zaś fig. 11 i 12 przedstawiają schematycznie dwa szczególne wykonania statku według wynalazku.

Statek przedstawiony na fig. 1 składa się z pływaka środkowego 2 połączonego z pływakami bocznymi 3, 4. Pływak środkowy 2 jest elementem nośnym platformy 1, wykorzystanej do łączenia go z pływakami bocznymi 3,4.

Zgodnie z fig. 1 platforma 1 wspiera konstrukcję nośną 1a utworzoną z ramion i sklepień 1b łączących ją z pływakami bocznymi.

Pływak środkowy 2 stanowiący kadłub znajduje się co najmniej na poziomie wodnicy i we wszystkich warunkach pływania ma dużą wartość stosunku długości do szerokości, równą co najmniej 8. Przykładowo, dla statku o długości całkowitej rzędu 100 m szerokości od wodnicy do najszerszej belki pływaka środkowego korzystnie wynosi 8 m.

Zgodnie z wynalazkiem, aby zapobiec przechyłowi statku na postoju należy zapewnić częściowe zanurzenie co najmniej jednego pływaka bocznego z obu stron pływaka środkowego, przy prędkości zerowej.

Pływaki boczne stanowiące swego rodzaju stabilizatory są wykonane w taki sposób, że razem mają niewielki stopień przemieszczenia, który musi być najwyżej równy 20% całkowitego przemieszczenia statku. Podobnie, powierzchnia wodnicy pływaków bocznych winna być mała i odpowiadać korzystnie najwyżej 15% powierzchni wodnicy całkowitej statku. Ponadto, w pozycji statycznej początkowa długość użytkowa pływaków bocznych 3, 4 jest korzystnie najwyżej równa 40% długości wodnicy pływaka środkowego 2. Stosunek szerokości pływaka środkowego i wartości jego zanurzenia winien być większy od jedności bez względu na poziom linii wodnicy i na warunki nawigacyjne, to znaczy na jakąkolwiek wodnicę nawigacyjną.

Zgodnie z wynalazkiem, jest rzeczą niezbędną, by dla każdego przekroju poziomego w strefie rozciągającej się na wysokości co najmniej 6% odległości od osi x pływaków bocznych do osi X pływaka środkowego, nad i pod każdą wodnicą nawigacyjną statku, kształt przekrojów poziomych pływaków bocznych musi być taki, że dla całego zestawu pływaków suma iloczynów powierzchni wyrażonej w metrach kwadratowych przekroju poziomego każdego pływaka i kwadratu odległości wyrażonej w metrach, jego osi x od osi X statku nie przekracza iloczynu 80% ciężaru tego statku wyrażonego w tonach oraz sumy cyfry 4 i odległości wyrażonej w metrach, między środkiem wyporu B i środkiem ciężkości G statku.

Innymi słowy, statek winien w przybliżeniu spełniać następującą nierówność: n

X Si di² < 0,8 Δ (4 + BG) i-l w której n oznacza liczbę kadłubów bocznych, Si- powierzchnię kadłuba bocznego nr 1 przy wodnicy, di - odległość boczną między osią wzdłużną kadłuba nr 1 a osią wzdłużną statku, A przemieszczenie lub ciężar statku, 4 - moduł stabilności, zaś BG oznacza odległość między środkiem wyporu B a środkiem ciężkości G statku.

Zgodnie z powyżej podanymi informacjami, kształt prostych przekrojów poziomych pływaków bocznych może się wahać, w celu dostosowania go do szczególnych warunków nawigacji lub konstrukcji.

Na figurze 3 wykazano, że pływaki boczne, na przykład pływak 3, mogą mieć, w rzucie pionowym, ogólnym kształt prostokątny, a prosty przekrój poziomy, to znaczy wzdłuż linii V-V, ma kształt wydłużonego prostokąta R o krótszych bokach zaokrąglonych lub zaostrzonych, zapewniających właściwe cechy hydrodynamiczne. Kształt jajowaty litery O lub podobny z jedną lotką jest również odpowiedni z punktu widzenia hydrodynamiki, jak to pokazano linią kreskową.

Z figury 1 wynika, że w rzucie pionowym pływaki boczne mogą mieć kształty bardziej złożone, na przykład w przybliżeniu prostokątny R1 rozciągający się po obu stronach linii wodnicy F, oraz w pozostałej części przedniej dziobnicy 20 przedłużony linią skośną 21.

Jak uwidoczniono na fig. 4 pływaki boczne mogą mieć część zanurzoną T, w przybliżeniu trapezową, przedłużoną skośnym dziobem 22.

Na figurze 7 przedstawiono z kolei pływaki boczne mające zarys zbliżony do kwadratu i przylegającego do niego prostokąta.

168 606

Na figurze 6 i 8 przedstawiono pływaki boczne utworzone z dwóch czworoboków nie przylegających do siebie.

Inne kształty w rzucie pionowym mogą również być stosowane pod warunkiem że nie wpłyną na zmianę warunków przytoczonych wyżej, to znaczy że, kształty te nie spowodują powstania znacznego momentu wyprostowania przy małych kątach przechyłu, a raczej spowodują wzrost tego momentu w miarę zwiększenia kąta przechyłu, czyli że każdy pływak boczny lub zestaw pływaków bocznych będzie na wzrastającym poziomie wodnicy:

- pierwszy poziom o małym kącie przechyłu, przy którym tylko pierwszy poziom wodnicy działa na każdy pływak boczny,

- drugi poziom o większym kącie przechyłu, przy którym jeden z pływaków może już nie być zanurzony a drugi, kompensując, osiąga zwiększoną strefę wodnicy.

Na figurze 1 i 2 przedstawiono statek wyposażony tylko w dwa pływaki boczne 3, 4. Warunek ten nie jest obowiązujący.

Na figurze 6 przedstawiono statek mający pływak środkowy 2 połączony w swej tylnej części, z dwoma pływakami bocznymi 3,4 oraz w swej przedniej części z dodatkowymi dwoma pływakami bocznymi, 3a, 4a, których rozstaw jest inny niż rozstaw pływaków bocznych 3, 4.

Statek przedstawiony na fig. 1 i 2 składa się korzystnie z kadłuba środkowego 2 o długości całkowitej około 100 m i długości przy wodnicy około 95 m. W takim przypadku, szerokość wodnicy przy najszerszej belce kadłuba środkowego jest rzędu 8 m, oś x kadłubów bocznych znajduje się w przybliżeniu w odległości 15 m od osi X kadłuba środkowego, zaś przekrój części prostokątnej R1 ma w przybliżeniu kształt prostokąta o szerokości 1 m i długości rzędu 10-30 m.

Wysokość pływaków bocznych wynosi w tym przypadku około 5 m w części mającej przekrój w przybliżeniu jednakowy.

Jak przedstawiono na fig. 2, pływaki boczne mogą korzystnie być zaopatrzone w stabilizatory kołysania z lotkami 24,25 umieszczonymi korzystnie po wewnętrznej stronie kadłubów.

W szczególności z uwagi na fakt, że wykonanie według wynalazku zapewnia statkowi momenty nawrotu w zależności od kąta przechyłu znacznie mniejsze niż w innych statkach wielokadłubowych, można stosować lotki o małej powierzchni, a więc o małym oporze pływania. Lotki te mogą być umieszczone po stronie wewnętrznej pływaków bocznych i nie muszą one być chowalne podczas manewru dobijania do nabrzeża, co zmniejsza ich koszt.

Zgodnie z fig. 1 i 2, co najmniej jeden stabilizator 27 kołysania pionowego może być zamontowany pod kadłubem środkowym korzystnie w jego przedniej części. Stabilizator 27 może być typu aktywnego, to znaczy z lotką ruchomą sterowaną i podporządkowaną ruchom kołysania pionowego, lub typu biernego, to znaczy z lotką nieruchomą. Stabilizator taki może być połączony z płaszczyznami nośnymi jak objaśniono w dalszym ciągu opisu.

Inne wykonanie statku przedstawiono na fig. 9 i 10, w którym pływak środkowy 2 ma postać wydłużonego kadłuba o dużym stosunku długości do szerokości (LB), którego górna część jest połączona z jednej strony z dolną częścią platformy 1 lub z innymi środkami łączącymi, a z drugiej strony z pływakami bocznymi 3, 4.

Połączenie pływaka środkowego 2 z pływakami bocznymi jest korzystnie wykonane przez utworzenie sklepień 6,7, a każdy pływak jest ponadto połączony z platformą za pomocą przęsła łukowego odpowiednio 8 i 9.

Z powyższego wynika, że pływaki boczne mają wyporność wzrastającą w sposób ciągły aż do platformy 1.

Każdy pływak boczny utworzony jest z cienkiej ścianki 10, na której dolnym końcu jest zamontowany element 11 o kształcie w przybliżeniu cylindrycznym, o przekroju kołowym lub eliptycznym, jak przedstawiono na fig. 10.

W przypadku gdy pływaki boczne są wyposażone w ich dolnej części w elementy 11 należy korzystnie zapewnić ustawienie osi 11 a pływaków (fig. 9) w linii lub w przybliżeniu w linii z linią stępki 12 pływaka środkowego.

Wyżej podane rozwiązania oraz rozstawy pływaków bocznych są tak dobrane by zapewnić jednostce pływającej stabilność poprzeczną wystarczającą lecz optymalną w normalnych warunkach nawigacyjnych. Oznacza to, że wysokość fal nie osiągnie dolnego poziomu sklepień 6,

168 606 i elementów łukowych 8 w przypadku gdy takowe są zastosowane.Zgodnie z wynalazkiem pływak środkowy może mieć kształt wydłużony, a zatem pożądany dla dużych prędkości pływania, zaś pływaki boczne o dużej wysokości, na przykład 5 do 10 m dla statku o długości 100 m, są zawsze wystarczająco zanurzone by statek mógł być mało podatny na działania dużych fal. Ponadto, nieznaczna szerokość pływaków bocznych, korzystnie rzędu 1 m, dla statku o długości około 100 m, wpływa na to, że pływaki boczne wywołują mało fal, co ułatwia przemieszczenie się statku

Na figurze 10 przedstawiono pływaki boczne o małej szerokości w praktyce stałej na większej części ich wysokości. W ten sposób nawrót hydrostatyczny jaki powodują z chwilą przechyłu poprzecznego nie jest nadmierny i w ten sposób statek staje się bardziej odporny na kołysanie.

W korzystnym wykonaniu według wynalazku,jak przedstawiono na fig. 9, dziobnica 13 ścianki 10 jest cofnięta w stosunku do przedniego końca elementu 11 i tworzy gruszkę dziobową 14.

Gdy szerokość pływaków bocznych jest rzędu 1 m to wówczas szerokość elementu 11 jest rzędu 2-3 m, dzięki czemu pływaki te, całkowicie zanurzone, stanowią elementy amortyzujące w stosunku do ruchów kołysania, kołysania pionowego i udaru, którym podlega statek. Znaczna długość pływaka środkowego 2 i pływaków bocznych 3, 4 stanowi ponadto niezmiernie skuteczne powierzchnie zapobiegające dryfowaniu, które w razie potrzeby umożliwiają napęd żaglowy statku.

Na figurze 10 przedstawiono pływaki 3,4 o szerokości w przybliżeniu stałej. W praktyce jednak szerokość ta może być zmienna.

Ścianka każdego pływaka bocznego jest korzystnie utworzona z jednego elementu. Można również stosować ściankę ażurową lub utworzoną z kilku ramion.

Napęd statku jest głownie mechaniczny, na przykład za pomocą śruby lub strumienia wodnego, przy czym można również zastosować napęd żaglowy, gdyż można wpłynąć na stabilność poprzeczną przez właściwy dobór rozstawu między pływakiem środkowym a każdym z pływaków bocznych, które w dodatku mogą być wyposażone w balast umożliwiający utworzenie regulowanego poprzecznego obciążenia kompensującego przechył z jednej strony.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku przedstawionym na fig. 11 zastosowano pływaki boczne 3,4 przegubowo ruchome wokół osi wzdłużnych 28,29 i sterowane za pomocą siłowników 30, 31.

W wykonaniu przedstawionym na fig. 12 pływaki boczne zaopatrzone są w elementy teleskopowe 31, 4t uruchamiane siłownikami 32, 33.

W korzystnym wykonaniu według wynalazku, niezależnie od stabilizatora 27, można zastosować powierzchnie nośne 34, ewentualnie regulowane, zamontowane zarówno na pływakach bocznych jak i na pływaku środkowym, by wywołać dynamiczną siłę nośną ułatwiającą częściowe wynurzanie się statku współpracującą ze stabilizatorami kołysania przez kontrolowanie przegłębienia statku. Można także zamontować giętkie płaszcze między pływakiem środkowym a ściankami pływaków bocznych, by utworzyć tunele powietrzne stanowiące poduszki podpierające i amortyzujące.

W korzystnym wykonaniu według wynalazku, platforma 1 stanowi kadłub nośny. W innym wykonaniu można platformę zastąpić innymi elementami łączącymi, na przykład ramionami 17, 18 przedstawionymi na fig. 12. Ramiona 17, 18 mogą być utworzone z kolejno ułożonych belek poprzecznych lub z płyty ciągłej.

168 606

168 606

FIG.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (16)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wielokadłubowy statek wypornościowy, zawierający środkowy pływak połączony z co najmniej dwoma pływakami bocznymi, znamienny tym, że pływaki boczne (3,4 3a, 4a) mają przekrój poziomy zasadniczo stały na większej części swej wysokości, a ponadto dla każdego przekroju poziomego w obszarze rozciągającym na wysokości przynajmniej 6% odległości od osi (x) pływaków do osi (X) statku powyżej i poniżej nawigacyjnej linii wodnej (F) statku kształty tych poziomych przekrojów pływaków bocznych są takie, że suma dla wszystkich pływaków bocznych iloczynów dla każdego pływaka powierzchni wyrażonej w metrach kwadratowych jego poziomego przekroju poprzecznego pomnożonej przez kwadrat odległości wyrażonej w metrach od jego osi (x) do osi (X) statku jest mniejsza niż wartość iloczynu 80% ciężaru statku wyrażonego w tonach metrycznych przez sumę liczby 4 i odległości wyrażonej w metrach pomiędzy środkiem wyporności (B) a środkiem ciężkości (G) statku, przy czym co najmniej jeden pływak boczny po każdej stronie pływaka środkowego jest częściowo zanurzony przy zerowej prędkości, a pływak środkowy na dla każdej nawigacyjnej linii wodnej stosunek szerokości do głębokości zanurzenia przynajmniej równy 1 i stosunek długości do szerokości przynajmniej równy 8, zaś środkowy pływak 2 ma duży stosunek długości do szerokości.
2. 2. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że ma co najmniej dwa pływaki boczne (3, 4, 3a, 4a), których przemieszczenie jest najwyżej równe 20% przemieszczenia całkowitego statku.
3. 3. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne (3, 4, 3a, 4a) posiadają powierzchnię wodnicy wynoszącą co najwyżej 15% całkowitej powierzchni wodnicy statku.
4. 4. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne mają długość najwyżej równą 40% długości wodnicy pływaka środkowego.
5. 5. Statek, według zastrz 1 albo 2, znamienny tym, że przekrój poziomy pływaków bocznych (3,4) jest zbliżony do prostokąta i ma kształt geometryczny jajowaty lub skrzydłowy.
6. 6. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne składają się z części (Ri) o kształcie w przybliżeniu prostokątnym zakończonej dziobnicą (20) przedłużoną częścią prostoliniową lub ukośną (21) skierowaną ku przedniej części dziobu statku.
7. 7. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne mają w rzucie pionowym kształt prostokątny.
8. 8. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne mają kształt trapezu (T) połączonego z nachylonym dziobem (22).
9. 9. Statek, według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pływaki boczne są zaopatrzone w dolnej ich części w korpusy (11), o przekroju w przybliżeniu kołowym lub eliptycznym.
10. 10. Statek, według zastrz. 9, znamienny tym, że korpusy (11) pływaków bocznych wystają poza dziobnicę (13) tych pływaków i tworzą gruszkę dziobową (l4).
11. 11. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że pływaki boczne są przegubowo ruchome, przy czym ich ruch wokół osi przegubu (28,29) jest zrealizowany siłownikami (16).
12. 12. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że pływaki boczne są zaopatrzone w elementy teleskopowe (3j, 4i) uruchamiane siłownikami (32, 33). ·
13. 13. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że pływaki są zaopatrzone w płaszczyzny stabilizujące i nośne (27, 34).
14. 14. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że pływaki boczne są zaopatrzone w balastry.
15. 15. Statek, według zastrz 1, znamienny tym, że jest wyposażony, na płaszczyznach wewnętrznych pływaków bocznych, w lotku stabilizujące kołysanie (24, 25).
16. 16. Statek, według zastrz. 1, znamienny tym, że przy długości całkowitej około 100 m pływak środkowy na wysokości wodnicy ma długość około 95 m, przy długości najszerszej belki przy wodnicy wynoszącej 8 m, przy czym oś (X) pływaka środkowego jest oddalona od osi (x)

    168 606 pływaków bocznych o 15 m, a długość pływaków bocznych jest rzędu 30 metrów, ich szerokość rzędu 1 metra, a ich wysokość około 5 metrów, gdy mają one przekrój poprzeczny w przybliżeniu prostokątny.