PL185609B1

PL185609B1 - Ślizgacz

Info

Publication number: PL185609B1
Application number: PL95318755A
Authority: PL
Inventors: Zhencheng Chen
Original assignee: Zhencheng Chen
Priority date: 1994-08-13
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 2003-06-30
Also published as: EP0775626A4; RU2150401C1; NO316265B1; DE69527071T2; PL318755A1; WO1996005096A1; NO970650L; AU2784395A; NO970650D0; BR9508989A; KR100415770B1; AU698205B2; EP0775626A1; DE69527071D1; US5934218A; JP3660683B2; EP0775626B1; JPH11508507A

Abstract

1 . Slizgacz skladajacy sie z zespolu napedowo- sterowniczego, kabiny, nadbudówki oraz kadluba, skladaja- cego sie z dwóch burt. pokladu i zasadniczo plaskiego dna majacego czesc wglebiona przy czym ta czesc dna wgle- biona jest w góre i rozciaga sie wzdluznie przez cale dno, w przestrzeni pomiedzy pokladem i dnem oraz sklada sie z jednej lub wiecej wglebionych prowadnic fali, których osie symetrii sa równolegle do osi symetrii dna i roz- mieszczone symetrycznie wzgledem tej osi, znamienny tym, ze dno (1) sklada sie z przedniej czesci w ksztalcie trójkata równoramiennego oraz z tylnej czesci w ksztalcie prostokata, zas wierzcholek przekroju poprzecznego kazdej z wglebionych prowadnic fali (4) ma ksztalt luku, odwróco- nej litery „V” albo centralnego luku i dwóch pólluków ulokowanych symetrycznie nizej po obu stronach luku centralnego, natomiast przedni koniec górnej linii przekroju podluznego kazdej prowadnicy fali (4) znajduje sie nizej niz tylny koniec tej linii, zas kadlub zawiera pare oslon pnze- ciwbryzgowych (5) ulokowanych na burtach (2) ponizej pokladu (3) i powyzej dna (1), przy czym oslony prze- ciwbryzgowe maja postac pochylych przegród, których przedni koniec znajduje sie nizej niz koniec tylny i wprowadzonych w powierzchnie burt (2) lub w nie wgte- bionych, stanowiac z nimi integralna calosc. FIG. 3 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ślizgacz, czyli statek mogący poruszać się po wodzie w ślizgu.

W stosunku do jednostki pływającej wykorzystującej zjawisko ślizgu statek wypornościowy charakteryzuje się lepszą statecznością i może służyć do przewożenia ładunków o większym tonażu. W^/i<^^.sze zanurzenie kadłuba statku wypornościowego umożliwiające wzięcie większego ładunku, jednocześnie powoduje wzrost oporu wody w czasie ruchu statku, co z kolei powoduje zwiększenie zużycia energii. Dlatego też trudno jest zwiększyć prędkość takiego statku, trudno jest nim żeglować po płytkich wodach, przy silnym prądzie oraz w rejonach występowania raf podwodnych. Ponadto zakres możliwych do osiągnięcia zmian prędkości jest niewielki.

Wodolot podczas ruchu napotyka na znacznie mniejszy opór wody, jego prędkość w stosunku do statku wypornościowego jest większa, natomiast zdolność przewożenia ładunków, elastyczność pracy, właściwości manewrowe i zdolność żeglugowa są słabe. Wodolotem trudno pływać po rzekach płytkich i/lub z silnym prądem oraz po wzburzonych wodach.

Poduszkowiec podczas ruchu nie napotyka na opór wody oraz osiąga dużą prędkość, ale nie można wykorzystać jego wyporności hydrodynamicznej do zwiększenia tonażu brutto. Wadą poduszkowca jest jego mala ładowność oraz znaczne zużycie energii niezbędnej do wytworzenia dynamicznej poduszki powietrznej. Opisane zalety poduszkowca znikają w przypadku bocznych podmuchów wiatru.

Prędkość ślizgacza poruszającego się w ślizgu jest duża, gdyż wtedy znacznie maleje jego zanurzenie. Zastosowanie kadłuba o przekroju poprzecznym w kształcie litery „V” powoduje, że znacznie poprawia się stateczność kursowa, stateczność poprzeczna i właściwości manewrowe. Jednak prowadzi to jednocześnie do wzrostu oporu wody ze względu na zwiększenie powierzchni zwilżonej. Ponadto przy kadłubie o takim kształcie powierzchnia nośna na dziobie jest większa niż na rufie, co powoduje wzrost oporu, gdyż zwiększa się wysokość fali dziobowej. Z tego powodu ślizgacz wykazuje tendencję do podskakiwania i kołysania

185 609 wzdłużnego na wzburzonych wodach (fig. 35). Nie nadaje się więc do pływania po rzekach płytkich, rzekach z szybkim i silnym prądem i po wzburzonych morzach.

W amerykańskich opisach patentowych nr 5265554, 5016552 i 4722294, ujawniono ślizgacze o lepszej zdolności poruszania się po wodzie, mające płytko zanurzone kadłuby w kształcie litery „V” lub nieco głębiej zanurzone dno o takim kształcie. Jednakże ich osiągi nadal zbliżone są do osiągów tradycyjnych ślizgaczy, a zaproponowane ulepszenia są niewystarczające. Główną wadą tych rozwiązań jest wrażliwość na uderzenie fali, przez co osiągana skuteczność pokonywania fali sztormowej jest niewielka.

Ślizgacze o nazwie handlowej „SEA KNIFE” charakteryzują się znacznie lepszą od tradycyjnych ślizgaczy prędkością i skutecznością. pokonywania fali sztormowej. Natomiast ich kadłub z płaskim dnem w kształcie trójkąta wpływa ujemnie na stateczność kursową, właściwości manewrowe i zdolność żeglugową. W amerykańskim opisie patentowym nr 2938490 opisano kadłub statku, którego przekrój poprzeczny dna zawiera naprzemienne występy i zagłębienia. Zagłębienia te tworzą tunele, rozciągające się od dziobu do rufy i o szerokości i wysokości malejącej w kierunku rufy. Zaopatrzenie dna w występy i zagłębienia tworzy wiele krawędzi prowadzących zwiększających nośność, zmniejsza opory ruchy kadłuba oraz eliminuje przysysanie kadłuba dzięki dostawaniu się pod kadłub powietrza wpadającego od przodu w zagłębienia dna.

Brytyjski opis patentowy nr 1106441 ujawnia kadłub statku ze stępką środkową i dwiema odsuniętymi stępkami obłowymi, pomiędzy którymi powstają dwa łukowate tunele, przy czym szczyt tunelu w części dziobowej znajduje się wyżej niż w okolicach rufy. Tunele te zmniejszają opory ruchu oraz poprawiają stabilność boczną. Dostawaniu się na pokład wody z odkosów zapobiegają boczne występy na ścinkach kadłuba.

Celem wynalazku było wyeliminowania znanych wad wodnych środków transportu.

Śiizgacz według wynalazku składa się z zespołu napędowo-sterowniczego, kabiny, nadbudówki oraz także kadłuba, który składa się z dwóch burt, pokładu i zasadniczo płaskiego dna mającego część wgłębioną. Wgłębiona część dna wcięta jest w górę i rozciąga się wzdłużnie przez całe dno w przestrzeni pomiędzy pokładem i dnem oraz składa się z jednej lub więcej wgłębionych prowadnic fali, których osie symetrii są równoległe do osi symetrii dna i rozmieszczone symetrycznie względem tej osi. Dno ślizgacza składa się z przedniej części o kształcie trójkąta równoramiennego oraz z tylnej części o kształcie prostokąta, zaś wierzchołek przekroju poprzecznego każdej z wgłębionych prowadnic fali ma kształt łuku, odwróconej litery „V” albo centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej po obu stronach łuku centralnego. Przedni koniec górnej linii przekroju podłużnego każdej prowadnicy fali znajduje się niżej niż tylny koniec tej linii. Kadłub ślizgacza zawiera również parę osłon przeciwbryzgowych ulokowanych na burtach poniżej pokładu i powyżej dna. Osłony przeciwbryzgowe mają posiać pochyłych przegród, których przedni koniec znajduje się niżej niż koniec tylny i wprowadzonych w powierzchnie burt lub w nie wgłębionych, stanowiąc z nimi integralną całość.

W odmianie ślizgacza według wynalazku, dla określonej wyporności hydrodynamicznej L równej sumie ciężaru ślizgacza i ciężaru przewożonego ładunku, osiąganej przy określonym kącie natarcia 0 i określonej prędkości ślizgu U, długość dna 2a wynika z następującej zależności (1):

L=2pU a2Psin0 (11 gdzie p oznacza gęstość wody, natomiast współczynnik P stanowi następującą sumę całek oznaczonych:

a-t a

P= j7j(x)Ur+ Jr₂ (%)<£<:

-a a-t przy czym całkowanie odbywa się w prostokątnym układzie współrzędnych, którego oś rzędnych pokrywa się z podłużną osią symetrii ślizgacza, oś dociętych leży w płaszczyźnie dna, a początek tego układu współrzędnych znajduje się w połowie długości dna, natomiast całkowane funkcje T,(x) i T₂(x) mają następującą postać:

185 609 b{x) b = ^p(x,z)dz T₂(x) = jp(x,z)dz ~b(x) -b przy czym całkowana funkcja p(x,z) określona jest poniższym wzorem:

Gexp(-Gx)coshk₀z r .

²Σ-τπ—h^smC>⁺

Ka p(v) = \-Κδ

A^coshGcosh&gó C²„ k₀ R_ncosB,g(B_ncosCpc- kgSinCpc) ik₀ GbJ„cos D^(D_n cosEpc -tysintyr] } w którym;

R„ =l/(k² +B^zJcosB_nb, J =1/(/4 ₀ + tfJcosE,,, B_n = GC_n, ξ = ^ + ε\ C„ =(2η-ϊ)π/2), E>_n=CJb' E„=C_n/Gb’ b(x) = bx/l, x = X/a, z = Z/a, G = ^(1-KS)/KÓ,

K-g/U², ε- 0,0045, G-k_Q!G, b'-bla l oznacza wysokość trójkąta równoramiennego przedniej części dna, b oznacza połowę szerokości dna, X oznacza odległość pomiędzy początkiem układu współrzędnych a środkiem wyporności hydrodynamicznej, δ oznacza połowę głębokości rufy, g oznacza przyśpieszenie ziemskie, zaś współczynnik k₀ dobierany jest z przedziału <0,1; 1 >.

Odległość X określona jest następującym ilorazem (2):

X = M/L (2) w którym M oznacza moment siły hydrodynamicznej względem początku układu współrzędnych określony poniższym wyrażeniem:

M=2pUa³Nsin 0 ^w którym ^{dwóch całek} omaczo^ ~^{a a}~^r Λυ

ŻY — J AltyAjUAT —a a-t

W kolejnej odmianie ślizgacza według wynalazku, górna linia przekroju podłużnego prowadnicy fali nachylona jest do płaszczyzny dna kadłuba pod kątem a, zaś jej początek, gdy ślizgacz jest nieruchomy, znajduje się na poziomie linii wodnej lub poniżej tej linii. Szerokość przekroju poprzecznego prowadnicy fali mierzona u jej podstawy wynosi 2r, przy czym przy określonej dodatkowej wyporności hydrodynamicznej L_o i określonej hydrodynamicznej sile napędowej Fo wytwarzanej przez prowadnicę fali wymienione wyżej parametry geometryczne prowadnicy fali określone są następującymi wyrażeniami (3) i (4):

F_u = 4pUa2Q sin 0sin α (3)

Lo = 4pUa2Q sin 0cos α (4) przy czym współczynnik Q określony jest następującym wzorem:

_tf,tanhG_ £ tytycoshV w którym:

Jf=4r'+Ak², H₂=£ b

A =2r'b'² + 4b'r'² + 8r'³ /3,

4b’r'

Ci (-1) /i-l

JH, sin£ + R_n fj L η n

EE = AG 4ty ci r / a.

185 609

W innej odmianie ślizgacza przedni koniec każdej z osłon przeciwbryzgowych znajduje się zasadniczo na tym samym poziomie co linia wodna kadłuba znajdującego się w stanie spoczynku lub poniżej tej linii.

Szerokość podstawy przekroju poprzecznego prowadnicy może być stała na całej długości dna, albo jej szerokość jest najmniejsza na dziobie i rozszerza się w kierunku rufy.

W kolejnej odmianie ślizgacza według wynalazku, zespół napędowo-sterowniczy zawiera co najmniej jedno urządzenie strugowodne, co najmniej jeden zespół silnikowy napędzający urządzenia strugowodne oraz co najmniej jeden element sterowniczy. Urządzenia strugowodne znajdują się w' tylnej części kadłuba w przestrzeni pomiędzy burtami i pokładem, tuż nad linią wodną gdy kadłub znajduje się w ślizgu. Podłużna oś jednego urządzenia strugowodnego · pokrywa się z osią dna kadłuba. Podłużne osie każdej pary urządzeń strugowodnych rozmieszczone są symetrycznie i równolegle do osi dna. Na rufie kadłuba znajdują się dysze urządzeń strugowodnych i przyporządkowane tym dyszom i ulokowane w ich pobliżu elementy sterownicze. Osie obrotu elementów sterowniczych połączone są z maszyną sterową. Każdy element sterowniczy może być podnoszony lub opuszczany wzdłuż swej osi obrotu, oraz może być podniesiony poza strumień wydobywający się z dyszy, gdy napęd nie jest wykorzystywany oraz opuszczony i wprowadzony w ten strumień, gdy śiizgacz skręca lub hamuje. Kadłub ślizgacza może zawierać w dnie co najmniej jeden wlot wody o podłużnej osi pokrywającej się z osią dna i/lub ulokowanej symetrycznie i równolegle do osi dna. Odległość wlotu wody od prowadnicy fali, dziobu, końca rufy i obu burt, zapobiega w fazie ślizgu wniknięciu powietrza przez wlot wody i minimalizuje utratę czoła wody wzdłuż wejścia wody.

W jednej z odmian ślizgacza według wynalazku zespół napędowo-sterowniczy zawiera śrubę napędową.

W kolejnych odmianach wynalazku rufa kadłuba jest opływowa lub zawiera redan.

Połączenie pomiędzy trójkątną i prostokątną częścią dna kadłuba ślizgacza może mieć kształt opływowy, zaś tylny koniec górnej linii przekroju podłużnego każdej prowadnicy fali może znajdować się w pobliżu pokładu.

Wynalazek w przykładach wykonania uwidoczniony jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok kadłuba ślizgacza z boku, natomiast fig. 2 przedstawia widok dna tego kadłuba. Fig. 3 i fig. 4 przedstawiają odpowiednio widok od przodu i od tyłu kadłuba z osłonami przeciwbryzgowymi wgłębionymi w burty i stanowiącymi z nimi integralną całość. Fig. 5 i fig. 6 przedstawiają odpowiednio widok od przodu i od tyłu kadłuba z osłonami przeciwbryzgowymi wprowadzonymi po jednej na każdą burtę. Fig. 7 przedstawia widok od tyłu przepływu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu kadłuba z jedną prowadnicą fali oraz zaznaczone strzałkami kierunki działania dodatkowych sił wywołanych przez tę prowadnicę oraz osłony przeciwbryzgowe. Fig. 8 przedstawia widok od tyłu przepływu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu kadłuba z jedną prowadnicą, fali o przekroju poprzecznym w postaci centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej po obu stronach łuku centralnego oraz zaznaczone strzałkami kierunki działania dodatkowych sił wywołanych przez tę prowadnicę oraz osłony przeciwbryzgowe. Fig. 9 przedstawia szczegóły przekroju poprzecznego prowadnicy fali w postaci centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej po obu stronach łuku centralnego, zaś fig. 10 przedstawia zaznaczone strzałkami kierunki działania dodatkowych sił powstających w takiej prowadnicy fali. Fig. 11 przedstawia rzut poziomy zwężającej się prowadnicy fali. Fig. 12 przedstawia rzut poziomy schematu dna z zaznaczonym układem współrzędnych i wymiarami określającymi kształt dna. Fig. 13 i fig. 14 przedstawiają odpowiednio widok z boku i od dołu kadłuba z parą prowadnic fali i osłonami i przeciwbryzgowymi wgłębionymi w burty i stano-wiącymi z burtami integralną całość, zaś fig. 15 i fig. 16 przedstawiają odpowiednio widok od przodu i od tyłu tego kadłuba. Fig. 17 i fig. 18 przedstawiają odpowiednio widok od przodu i od tyłu kadłuba z fig. 13 aie z prowadnicami wprowadzonymi w powierzchnię każdej z burt. Fig. 19 i fig. 20 przedstawia widok od tyłu przepływu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu kadłuba z dwiema prowadnicami fali oraz zaznaczone strzałkami kierunki działania dodatkowych sił wywołanych tym przepływem. Fig. 21 przedstawia widok dna kadłuba

185 609 z trzema prowadnicami fali. Fig. 22, fig. 23 i fig. 24 przedstawiają widok od tyłu przepływu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu kadłuba z trzema prowadnicami fali oraz wielkości i kierunki działania dodatkowych sił powstających w związku z tym przepływem dla różnych wysokości prowadnic fali i różnych kątów ich nachylenia. Fig. 25, fig. 26 i fig. 27 przedstawiają kadłub z poszerzoną prowadnicą fali odpowiednio w widoku od dołu, od przodu i od tyłu, zaś fig. 28 przedstawia widok od tyłu przepiywu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu tego kadłuba oraz zaznaczone strzałkami kierunki dodatkowych sił powstających w związku z tym przepływem. Fig. 29, fig. 30 i fig. 31 przedstawiają kadłub o bardzo szerokiej prowadnicy fali odpowiednio w widoku od dołu, od przodu i od tyłu, zaś fig. 32 przedstawia widok od tyłu przepływu hydrodynamicznego powstającego podczas ruchu tego kadłuba oraz zaznaczone strzałkami kierunki dodatkowych sił powstających w związku z tym przepływem. Fig. 33 przedstawia schemat równowagi dynamicznej statku znajdującego się w ruchu, na który oddziałuje siła hydrodynamiczna, ciężar kadłuba i ładunku, siła ciągu układu napędowego oraz siła oporu wody dla dwóch różnych wzajemnych usytuowań środka ciężkości i środka wyporności hydrodynamicznej. Fig. 34 przedstawia w rzucie bocznym składowe dodatkowej siły powstającej podczas przepływu wody przez nachyloną prowadnicę fali. Fig. 35 przedstawia schematycznie zachowanie się ślizgacza o tradycyjnym kadłubie poruszającym się po wzburzonej wodzie, natomiast fig. 36 przedstawia zachowanie się na takiej wodzie kadłuba ślizgacza według wynalazku. Fig. 37, fig. 38 ifig. 39 przedstawiają kadłub z prowadnicą fali i ruchomą sztywna. lub półsztywną osłoną redanu na rufie odpowiednio w widoku z boku, od dołu i od tyłu. Fig. 40, fig. 41 i fig. 42 przedstawiają kadłub z prowadnicą fali i elastyczną osłoną redanu na rufie, odpowiednio w widoku z boku, od dołu i od tyłu. Fig. 43 i fig. 44 przedstawiają kadłub z dwiema prowadnicami fali i ruchomą sztywną lub półsztywną osłonią redanu na rufie odpowiednio w widoku od dołu i od tyłu, natomiast widok tego kadłuba z boku jest identyczny z przedstawionym na fig. 37. Fig. 45, fig. 46 przedstawiają kadłub z dwiema prowadnicami fali i elastyczną osłoną redanu na rufie odpowiednio w widoku od dołu i od tyłu, natomiast widok tego kadłuba z boku jest identyczny z przedstawionym na fig. 40. Fig. 47 przedstawia widok boczny ślizgacza z prowadnicą fali i dwoma urządzeniami strugowodnymi, zaś fig. 48 i fig. 49 przedstawiają odpowiednio widok tego ślizgacza od dołu i od góry na poziomie pokładu. Fig. 50 i fig. 51 przedstawiają ten sam ślizgacz odpowiednio w widoku od przodu i od tyłu. Fig. 52 przedstawia przekrój pionowy przez strugowodny zespół napędowy. Fig. 53 przedstawia w widoku z boku statek komunikacyjny skonstruowany według wynalazku, z nadbudówką i kabiną odpowiadającą wymaganiom stawianym takim statkom. Fig. 54 przedstawia porównanie promienia skrętu statku według wynalazku (z ostrą częścią dziobową) i statku tradycyjnego (z zaokrągloną częścią dziobową). Fig. 55, fig. 56 i fig. 57 przedstawi aaą ślizgacz według wynalazku z dwiema prowadnicami fali, osłonami przeciwbryzgowymi wgłębionymi w burty oraz strugowodnym zespołem napędowym odpowiednio w widoku z boku, od dołu i od góry, natomiast fig. 58 i fig. 59 przedstawiają ten sam ślizgacz odpowiednio w widoku od przodu i od tyłu. Fig. 60 i fig. 61 przedstawiają odpowiednio w widoku od przodu i od tyłu odmianę tego ślizgacza z osłonami przeciwbryzgowymi wprowadzonymi w powierzchnie burt. Fig. 62, fig. 63 i fig. 64 przedstawiają ślizgacz według wynalazku z dwiema prowadnicami fali, oraz z jednym lub dwoma silnikami zaburtowymi odpowiednio w widoku z boku, od dołu i od góry. Fig. 65 i fig. 66 przedstawiają ten ślizgacz z osłonami przeciwbryzgowymi wgłębionymi w burty odpowiednio w widoku od przodu i od tyłu, zaś fig. 67 i fig. 68 przedstawiają ślizgacz z osłonami przeciwbryzgowymi wprowadzonymi w burty, odpowiedni w widoku od przodu i od tyłu. _

Jak pokazano na fig. 1, 2, 3 i 4, kadłub ślizgacza stanowi dno 1, dwie burty 2, pokład 3, prowadnice fali 4 wcinające się pionowo w przestrzeń pomiędzy dnem 1 a pokładem 3 oraz para osłon przeciwbryzgowych 5 na burtach 2. Dno 1 zbudowane jest z przedniego trójkąta równoramiennego i tylnego prostokąta, jak pokazano na fig. 5. Konkretne wymiary dna 1 obliczono w następujący sposób:

Początek O prostokątnego układu współrzędnych XZ znajduje się w osi symetrii dna 1 i jest punktem środkowym odcinka wyznaczającego długość całkowitą 2a dna 1, X jest osią

185 609 rzędnych, Z - osią odciętych, l jest rzutem długości obu ramion S trójkąta równoramiennego wyznaczającego trójkątną cześć dna 1 na oś X. Długość prostokątnej części dna wynosi t, zaś jego szerokość w kierunku osi Z wynosi 2b. Konkretne wymiary l, 2b i t oblicza się stosownie......

do potrzeb projektu, korzystając z poniższych wzorów (1) i (2). a-i * a

Dla określonej wyporności hydrodynamicznej L uzyskiwanej w ślizgu i ó' = f x7j (x')dx + [xT₂ (x)dx projektowanego ciężaru ślizgacza W, i ciężaru przewożonego ładunku W₂, < ne _a__f określonym kącie natarcia Θ i określonej prędkości ślizgu U, długość dna 2a wynika z następującej zależności:

L=2pU²a²Psin9 (11 gdziep oznacza gęstość wody natomiast współczynnik p stanowi następującą sumę całek oznaczonych: ^a~‘ ^a

P = J Tj (x)dx + J T₂ (x)dx P - -a a-t

J ' J ~

-a a-t przy czym całkowanie odbywa się w opisanym wyżej układzie współrzędnych XZ.

Całkowane funkcje T_/(x) i T₂(x) mają następującą postać:

Tj(x) = ^p(x,z)dz T₂(x)~ \p(x,z)dz ~b(x) -b przy czym całkowana funkcja p(x,z) określona jest następującym wyrażeniem:

-[- sin C_n x + . . Ka f G exp(-Gx)coshk₀z

PU 3 = -—— j 7-7---ttp + ² 2.

⁵ (-1)C²n

-Κδ [ k₀^coshGcoshk₀T> „_i k₀ R_ncosB^,(B_ncosCpc - kpinCpO+kg GbJ_ncos D.p(D_n cos Epc -k₀ sin£„%]} w którym:

R„ =l/(k₀ ² +B²JcosB„b, J =!/(!?₀ + EÓJcosE,, B„ = GC„, •efiW, C,=(2«-l>/2), D_n=C„/b' E.=CJGb' b{x) = bx!\, x = X la, z = Zla, G = ^(ί-Κδ)Ι Κδ, K=g!U², b _

T,(x)= ^p(x,z)dz, £ = 0,0045, G = k₀!a, b' = bla

-b b oznacza połowę szerokości dna, X oznacza odległość pomiędzy początkiem układu współrzędnych a środkiem wyporności hydrodynamicznej, δ oznacza połowę głębokości rufy, g oznacza przyśpieszenie ziemskie, zaś współczynnik k₀, dobierany jest z przedziału <0,1; 1>.

Odległość pomiędzy początkiem układu współrzędnych O a środkiem wyporności hydrodynamicznej oznaczona jako X określona jest następującym ilorazem (2):

X = M/L (2) gdzie M oznacza moment siły hydrodynamicznej względem początku układu współrzędnych określony poniższym wyrażeniem:

M- 2pU²a³Nsin Θ w którym współczynnik N stanowi następującą sumę dwóch całek oznaczonych:

a-t a

N- jx7j(.x)iżx + jxT₂(x')dx —c a-t

Wielkość kąta natarcia 0, płaszczyzny dna na płaszczyznę poziomą podczas spoczynku statku zwykle wynosi około 5°, ale kąt ten może byc także obliczony na podstawie dopusz10

185 609 czalnego zanurzenia statycznego końca rufy, długości statku oraz innych czynników. Jeśli środek ciężkości statku znajduje się na linii działania siły odrzutu to w obliczeniach nie potrzeba uwzględniać kąta Θ,.

Jedna lub kilka prowadnic fali 4 wcinają się pionowo w przestrzeń między pokładem 3 a dnem 1 i biegną wzdłuż całego dna 1. Każda prowadnica fali 4 ma postać rowka, którego górna część ma przekrój poprzeczny w kształcie łuku, odwróconej litery „V” albo centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej po obu stronach łuku centralnego. Głębokość pionowego wcięcia w dno 1 na początku prowadnicy 4 dochodzi do linii wodnej podczas spoczynku statku. Dla statku o większym zanurzeniu podczas spoczynku statku, głębokość tego wcięcia może, zgodnie z wymaganiami konstrukcji, schodzić trochę poniżej konstrukcyjnej linii wodnej. Górna linia prowadnicy fali 4 poprowadzona jest pod katem a do płaszczyzny dna, przy czym jej początek znajduje się niżej niż koniec.

Kąt nachylenia a i szerokość 2r płaszczyzny bazowej prowadnicy fali 4 oblicza się na podstawie wymagań konstrukcji korzystając z wzorów (3) i (4) określających dodatkową siłę napędową./·',; i dodatkową wyporność hydrodynamiczną L_o powstające w wyniku oddziaływania prowadnicy fali 4.

Fo = 4pU²a²Q sin Osin α (3)

L_o = 4pU² a² Q sin Θcos α (4)

Współczynnik Q użyty w powyższych wzorach określony jest następującym wyrażeniem:

0tanh G Ar^cosbA-gń ~*»Σ (-ir’J_n//₂sin£_n+JR_nw którym:

H.-4r' + Ak² H₇= — ^{1 0 2} b'

A - 2r'b'² + 4b'r'² + 8r'³ /3,

4b’r’

r / a.

4r' h₃ = ag²-~. c²

Jak pokazano na fig. 1, 3 i 4 osłona przeciwbryzgowa 5 znajduje się na każdej z burt 2 i rozciąga się od dziobu do rufy. Osłona przeciwbryzgowa 5 z niżej położonym jej początkiem nachylona jest w stosunku do dna 1, pod kątem β. Wielkość kąta β dopasowuje się do kąta α na podstawie wymagań konstrukcyjnych. Podczas spoczynku statku najniższy punkt osłony przeciwbryzgowej 5 leży na wysokości linii wodnej. Dla kadłuba o większym zanurzeniu podczas spoczynku statku, może on schodzić trochę poniżej linii wody, zgodnie z wymaganiami konstrukcji. Osłony przeciwbryzgowe są progami o przekroju poprzecznym w kształcie łuku, odwróconej litery „V” lub obróconej o 90° litery „L” i każda z nich jest wprowadzona w płaszczyznę swojej burty (fig. 5, 6, 17 i 18) lub w nią wgłębiona w odpowiednim miejscu tworząc integralną całość z burtą 2 (fig. 3, 4,15 i 16).

Zgodnie wynalazkiem dno 1 jest płaską płaszczyzną zbudowaną z trójkąta równoramiennego i prostokąta, nie zaś dnem w kształcie litery „V”. Odpowiednio do kształtu dna ostro zakończony jest także dziób, natomiast rufa jest szeroka. Kąt podstawy dziobu jest ostry i przechodzi w łuk, kąt jego krzywizny wynosi R (fig. 1), a zatem powierzchnia nośna dziobu w fazie ślizgu jest mała. Gdy dziób wchodzi w fale, nie dochodzi do silnego uderzania o nie dziobem, natomiast może pojawić się niewielki moment przegłębiający rufę, który kompensowany jest przez moment przegłębienia dziobu, który pojawia się w związku z dużą powierzchnią nośną przy rufie, co sprawia, że przegłębienie jest niewielkie. Poza tym przy dziobie, pod pokładem 3 zaobienie jest ścięte (fig. 1), niższe części burt są prawie pionowe (fig. 3, 4. 5 i 6), a zatem wrażliwość na fale została znacznie obniżona. Statek posiada elementy konstrukcji, dzięki którym ślizgacz łagodnie tnie fale płynąc po wzburzonych wodach. Przednia cześć dna 1 ma kształt trójkąta równoramiennego, co wpływa korzystnie na żegłowność po wzburzonych wodach. Tylna część dna 1 ma kształt prostokąta, dzięki czemu znacznie zwięk185 609 sza się powierzchnia użytkowa kadłuba i przesuwa się odpowiednio środek O, wyporności hydrodynamicznej. Pozwala to umieścić punkt O₁ w optymalnym zakresie, zmieniając w konstrukcji długości s, t i b, a tym samym regulując położenie punktu O₂ w czasie eksploatacji. Gdy moment siły, na który składają się ciąg całkowity F, opór R_T i wyporność hydrodynamiczna L, skierowany jest w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara względem środka ciężkości O₂ statku, to punkt O, leży nieznacznie przed punktem O₂ (fig. 33, przypadek A), natomiast gdy moment siły skierowany jest zgodnie z ruchem wskazówek zegara, to punkt O! leży nieznacznie za punktem O₂ (fig. 33 przypadek B). Dzięki temu można uzyskać dobry kąt natarcia podczas ruchu statku.

Aby zmniejszyć opór wody, zwiększyć dodatkową wyporność i ciąg oraz poprawić stateczność kursową i poprzeczną dodano jedną lub więcej prowadnic fali 4 o szerokości 2r równoległych do linii środkowej dna 1, wcinających się w pionowo w przestrzeń między pokładem 3 a dnem 1 i biegnących wzdłuż całego dna 1 (fig. 1, 2, 4, 14, 16, 21 i 22). Gdy kadłub jest w ruchu i wyporność hydrodynamiczna unosi kadłub do góry i wprowadza w fazę ślizgu, w okolicy dziobu część wody popychana przez poruszający się kadłub wchodzi do prowadnicy fali 4 i wypływa spokojnie za rufą. Tym samym zostaje obniżona wysokość spiętrzenia powierzchni wody wokół dziobu, a tym samym opór wody ulega znacznemu zmniejszeniu. Patrząc na rzut poziomy dna 1 (fig. 2) widzimy dwa identyczne płaty ślizgowe leżące obok siebie w odległości 2r. Część wypchniętej wody musi więc wejść w przestrzeń o szerokości 2r, część zaś skierowana jest na zewnątrz oby płatów. W związku z tym w pobliżu obu burt 2 zmniejszona jest wysokość spiętrzenia powierzchni wody wywołana ruchem wody skierowanej ku obu burtom 2 przez dno 1, ponieważ część wody wpływa do prowadnic fali 4. A zatem mniejsze są straty energii, wskutek czego zmniejsza się opór wody. Woda wpływająca do prowadnicy fali 4 nie tylko powoduje zmniejszenie oporu, lecz także zwiększa, dodatkową wyporność i moment siły stateczności poprzecznej (fig. 7, 19, itd.). Tym samym poprawia się stateczność kursowa, stateczność poprzeczna i właściwości manewrowe kadłuba. Górna linia prowadnicy fali 4, wznosi się do tyłu pod kątem a do płaszczyzny dna 1, co sprawia, że powstąje dodatkowa siła ciągu skierowana do przodu' (fig. 34). Dzięki temu jeszcze bardziej wzrasta prędkość statku. Jak widać z przekroju poprzecznego na fig. 2, 3 i 4, długość łuku wklęsłego jest dłuższa niż 2r, to znaczy, że dodanie prowadnicy fali 4 zwiększa powierzchnię zmoczoną dna 1, co mogłoby doprowadzić do wzrostu oporu tarcia. Lecz w rzeczywistości, dzięki odpowiednio dobranemu kątowi nachylenia a prowadnicy 4, dodatkowy ciąg uzyskany przez prowadnicę fali 4 jest znacznie większy niż zwiększone tarcie. Ponadto przez obniżenie wysokości spiętrzenia powierzchni wody w pobliżu dziobu i obu burt 2, opór wody jest znacznie zmniejszony. Korzyści, jakie daje zastosowanie prowadnic fali 4, czyli zmniejszenie oporu, zwiększenie ciągu i wyporności, zostały tu jasno wykazane.

Przekrój poprzeczny prowadnicy fali 4 może mieć kształt centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej, po obu stronach łuku centralnego (fig. 8, 9, 10 i 32). Zgodnie z fig. 8 wysokość takiego przekroju wynosi h, a jego szerokość u podstawy - 2r. Długość łuku centralnego wynosi x natomiast szerokość każdego z półłuków bocznych wynosi ξ. Dla przekroju, w którym ς <r (fig. 9), gdy kadłub wchodzi w fazę ślizgu, przepływ wody w prowadnicy jest taki, że woda nie dociera do łuku centralnego (fig. 10). Przy takiej konstrukcji prowadnicy fali 4, poprzez zmniejszenie powierzchni zmoczonej, obniża się tarcie co przy tej samej sile napędowej wywołuje wzrost prędkości statku. Dla dna 1 o dużym stosunku wymiarów a do b, podstawa prowadnicy fali 4 może mieć kształt pokazany na fig. 11. Zbieżność prowadnicy musi jednak być niewielka, aby obniżyć spiętrzenie powierzchni wody przy obu burtach 2, bez jednoczesnego pojawienia się w prowadnicy przepływu wirowego i burzliwego. Rozwiązanie takie można zastosować tylko wtedy, gdy zmniejszenie oporu i wzrost ciągu zapewniają przewagę nad zaletami, jakie zapewnia podstawa w kształcie długiego prostokąta, co należy' sprawdzić prowadząc obliczenia i doświadczenia.

Dla średniego i dużego statku, można w razie potrzeb zastosować więcej niż jedną prowadnicę fali 4 (fig. 14, 16, 21 i 22) lub prowadnice szersze, bądź zdecydowanie szerokie (fig. 25, 26, 27; 29, 30 i 31). W małych łodziach turystycznych, gdzie występuje szczególna

185 609 potrzeba utrzymania stateczności poprzecznej, można zastosować dwie symetrycznie położone prowadnice fali 4 (figury od 55 do 68).

Dodanie prowadnicy fali 4 powoduje, że znacznie zmniejsza się opór wody na jaki natrafia poruszający się kadłub, zwiększa się wyporność dodatkowa i ciąg, a tym samym zwiększa się prędkość, stateczność kursowa i poprzeczna, poprawiają się również właściwości manewrowe, elastyczność pracy i zdolność żeglugowa. Kadłub z prowadnicą fali 4 wykazuje mniejszą wrażliwość na uderzenia fal podczas pływania po wzburzonych wodach.

W jednym z przykładów realizacji na obu burtach 2 dodano dwie osłony przeciwbryzgowe 5 (fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, itd.), które biegną od rufy do przodu i w dół pod kątem β. Osłony są ulokowane na obu burtach, mogą także wcinać się w powierzchnię burt, tworząc z nimi integralną całość. Tym samym fale lub bryzgi wznoszące się wzdłuż obu burt 2 spływają v/ dół po powierzchni osłony 5 (fig. 7, itd.), co pozwala zmniejszyć powierzchnię zmoczoną obu burt, zmniejszając tym samym tarcie wody, oraz zapewnia dodatkową wyporność, ciąg i moment siły stabilizujący kadłub w kierunku poprzecznym. Ponadto osłony 5 pozwalają zmniejszyć lub prawie całkowicie wyeliminować pył wodny lub bryzgi z pola widzenia pasażerów, gdy statek jest w ruchu.

Kadłub ślizgacza, według wynalazku może być wyposażony na rufie w redan (fig. 1 i 13). Gdy statek pracuje w fazie wypornościowej na małej prędkości, redan musi być przykryty osłoną 6' , dzięki czemu rufa ma kształt opływowy i woda obmywa ją bez zakłóceń, a tym samym opór wody przy rufie jest zmniejszony. Gdy kadłub się wynurza i wchodzi w fazę ślizgu, osłona redanu 6' chowa się odsłaniając redan. Teraz nurt wody opływający kadłub jest oddzielony od kadłuba za redanem, a tym samym zmniejszona jest powierzchnia zmoczona kadłuba, co daje ogromne zmniejszenie oporu, w wyniku czego dodatkowo wzrasta prędkość statku. Osłona redanu 6' może być sztywna, półsztywna lub elastyczna. Osłona sztywna 6’ jest wykonana z cienkiej blachy. Gdy statek płynie z małą prędkością osłona 6' otwiera się za pomocą przekładni, zasłaniając redan. Gdy statek wchodzi w fazę ślizgu, osłona 6' chowa się odsłaniając redan. Półsztywna osłona 6' wykonana jest ze sztywnej blachy i elastycznej gumy, przy czym zmianę położenia części blaszanej realizuje się za pomocą przekładni, natomiast część gumową przemieszcza się używając sprężonego powietrza (fig. 37, 3S, 39, 43 i 44). Elastyczną osłonę 6' wykonaną z gumy otwiera się wypełniając przestrzeń za osłoną sprężonym powietrzem. Redan jest zasłonięty, gdy statek porusza się w fazie wypornościowej. Gdy statek wchodzi w fazę ślizgu, powietrze zza osłony 6' zostaje usunięte i następuje odsłonięcie redanu (fig. 40, 41, 42, 45 i 46).

W małych łodziach o niewielkim zanurzeniu w stanie spoczynku nie potrzebna jest osłona redanu 6'. Rufa może być wtedy opływowa (bez redanu) lub innego typu.

Dła kadłuba skonstruowanego według wynalazku, proponuje się następujący układ napędowo-stercwniczy. Z tyłu kadłuba po wewnętrznej stronie obu burt 2, w przestrzeni pomiędzy pokładem 3 a linią wodną, (gdy statek znajduje się w fazie ślizgu) w pobliżu powierzchni wody umieszczone jest jedno lub kilka urządzeń strugowodnych 7 (fig. 48, 49, 56 i 57). Dysze wodne 19 znajdują się na rufie, a wloty wody 14 umieszczono w odpowiednich miejscach dna 1. Należy tu zachować odpowiednią odległość między wlotem wody 14 a prowadnicą fali 4, dziobem, końcem rufy i obydwiema burtami, aby uniemożliwić wniknięcie powietrza przez wlot wody 14. Ponadto zadbano o to, aby spadek czoła wody na wejściu wody 17 (fig. 52) był jak najmniejszy. Zwiększenie prędkości wody w zespole napędowym uzyskuje się za pomocą pompy wodnej łub w inny sposób. Każdy element sterowy 6 jest przyporządkowany do odpowiedniej dyszy 19 i wystaje nieznacznie poza rufę. Na powierzchnię elementu sterowego 6 działa przepływ strugowodny, dzięki któremu statek wykonuje skręt lub staje. Elementy sterowe 6 są zamocowane na rufie, a ich oś obrotu 18 jest połączona z maszyną sterową, która kontroluje położenie elementów sterowych 6. Element sterowy 6 można podnosić lub opuszczać wzdłuż osi obrotu 18, to znaczy, że można go wyjąć ze strumienia wody z dysz, gdy statek skręca łub staje. Podczas fazy ślizgu statku dysza wodna 19 i odpowiadający jej element sterowy 6 znajdują się tuż nad powierzchnią wody. Przy takim układzie napędu i sterowania, jedną z zalet jest maksymalne zmniejszenie oporu przy rufie. Kolejną zaletą są znacznie zwiększone zdolności manewrowe, elastyczność pracy i zdolność żeglugowa statku.

185 609

Statek skręca płynnie w płaszczyźnie ślizgu przy minimalnym oporze wody i małym promieniu skrętu (fig. 54) pod wpływem momentu siły skrętu wywołanego przez element sterowy 6. Prowadnica fali 4 sprawia, że zwiększa się stateczność poprzeczna kadłuba przy skrętach statku o płytkim zanurzeniu. Tym samym, statek skonstruowany według wynalazku, a zwłaszcza mała łódź, może spokojnie żeglować po rzece lub morzu o głębokich wodach, po wodach wzburzonych, jak również po wodach płytkich, z silnym i szybkim prądem oraz po wodach z podwodnymi rafami.

Jak wspomniano wcześniej, kadłub statku według wynalazku posiada płaskie dno 1 składające się z przedniego trójkąta równoramiennego i tylnego prostokąta. Taka konstrukcja zapewnia największy współczynnik wyporności, minimalną powierzchnię zmoczoną, a tym samym minimalne tarcie, oraz większą powierzchnię nośną przy dziobie i rufie. Przegłębienie kadłuba jest odpowiednio małe. Ponadto prowadnica fali 4 powoduje, że wysokość spiętrzenia wody przy dziobie i burtach 2 jest niższa, co powoduje znaczne obniżenie oporu wody, zaś ślizgacz ma lepsza stateczność kursową, poprzeczną, doskonałe właściwości manewrowe, elastyczność pracy i zdolność żeglugową. Ponadto, statek, który nie reaguje na uderzenia fali, może łagodnie pokonywać fale, pływać po wzburzonych wodach i osiągać nadkrytyczny stan pracy (fig. 36).

W porównaniu ze znanymi kadłubami kadłub ślizgacza według wynalazku znosi w maksymalnym stopniu opór wody, a tym samym zwiększa własną prędkość i jednocześnie może przewozić ładunki o dużym tonażu, przez co jest znacznie lepszy niż kadłub wypornościowy. Powierzchnia nośna oraz ukształtowanie dna ślizgacza pozwala uniknąć wad wodolotów, wynikających z układu ich powierzchni nośnych i ich konstrukcji. Wynalazek pozwala również pokonać wady poduszkowców związane z koniecznością stworzenia dynamicznej poduszki powietrznej, która musi stanowić oparcie dla masy brutto. Ponadto dno ślizgacza zawierające część w postaci trójkąta równoramiennego i cześć prostokątną oraz prowadnicę fali pozwala przezwyciężyć ograniczenia tradycyjnych kadłubów ślizgaczy i niedogodności morskich ślizgaczy punktowych, takich jak mała stateczność poprzeczna i ograniczone właściwości manewrowe, wynikające z tego, że posiadają płaskie dno w kształcie trójkąta. Przy tym samym zużyciu energii ślizgacz według wynalazku ma nie tylko większą prędkość, ale także lepszą stateczność kursową, poprzeczną, właściwości manewrowe, elastyczność pracy i zdolność żeglugową przy swobodnej żegludze po wzburzonych wodach, co daje mu przewagę nad różnymi istniejącymi dotychczas statkami i łodziami.

Dzięki kadłubowi skonstruowanemu według wynalazku, a zwłaszcza układowi hydrodynamicznemu w przestrzeni między dnem 1 a pokładem 3, moment przegłębiający rufę i opór wody są małe, a statek wchodzi szybciej w ślizg. Dzięki płytkiemu zanurzeniu, ślizgacz według wynalazku może nie tylko żeglować po pełnym morzu i wodach śródlądowych, lecz także można skonstruować małe łodzie turystyczne i szybkie łodzie, które będą mogły żeglować po rzekach śródlądowych z silnym i szybkim prądem, po wodach z rafami podwodnymi, oraz po wodach płytkich i przybrzeżnych. Kadłub statku według wynalazku charakteryzuje niskie zużycie energii, duży zakres prędkości i zdolność przewożenia ładunku przy swobodnej, bezpiecznej i elastycznej pracy.

Jednym z przykładów praktycznego zastosowania wynalazku jest łódź turystyczna (fig. 47, 48, 49, 50, 51 i 52). Kadłub takiej łodzi ma płaskie dno 1 zbudowane z trójkąta równoramiennego i prostokąta. Kadłub ma jedną prowadnicę fali 4 wcinającą się pionowo w przestrzeń między pokładem 3 a dnem 1 i biegnącą przez całą długość dna. Górna linia prowadnicy 4 jest nachylona pod kątem a, jej przekrój poprzeczny ma w górnej części kształt łuku. Przedni koniec górnej linii przekroju podłużnego prowadnicy 4 znajduje się niżej niż jej tylny koniec, zaś szerokość prowadnicy u podstawy wynosi 2r. Para osłon przeciwbryzgowych 5 wcina się w każdą z burt 2. Przy rufie umieszczono półsztywną osłonę redanu 6'. W pobliżu ruty umieszczono dwa urządzenia strugowodne 7, które są symetrycznie równoległe do osi symetrii kadłuba. Urządzeniom strugowodnym 7 została przyporządkowana para elementów sterowych 6 i zespołów silnikowych 8. Dysze 19 i elementy sterowe 6 w ślizgu znajdują się tuż nad powierzchnią wody. Dwa wloty wody 14 umieszczono po obu stronach osi symetrii dna 1. Nadbudówka 9 ma kształt opływowy. W kabinie pasażerskiej mieści się siedzenie ster14

185 609 nika 15 i kilka miejsc dla pasażerów 13. Łódź może żeglować po pełnym morzu lub po wodach śródlądowych, jak również po płytkich wodach przybrzeżnych, po rzekach płytkich lub o silnym i szybkim prądzie oraz na wodach z rafami podwodnymi. Łódź taka ma duży zakres prędkości użytkowej, pływa swobodnie i bezpiecznie, może swobodnie pokonywać wzburzone fale i osiągać stan pracy nadkrytycznej.

Drugim praktycznym zastosowaniem wynalazku jest łódź zaprezentowana na fig. od 55 do 61. Łódź taka ma płaskie dno 1 składające się z trójkąta równoramiennego i prostokąta. Po obu stronach osi symetrii dna 1 umieszczono symetrycznie po jednej prowadnicy fali 4. Para osłon przeciwbryzgowych 5 umieszczona jest na burtach 2. Łódź taka ma siedzenie dla sternika 15 i kabinę pasażerską 12 z pięcioma miejscami do siedzenia. Urządzenie strugowodne 7, zespół silnikowy 8 i element sterowy 6 umieszczone są pośrodku i równolegle do osi symetrii kadłuba. Wlot wody 14 znajduje się w osi symetrii dna 1. Gdy łódź jest w ślizgu, dysza 19 i element sterowy 6 znajdują się tuż nad powierzchnia wody. Na dziobie znajduje się wiatrochron 20. Łódź jest otwarta, może mieć jednak ruchomy dach, który, w razie potrzeby, przykrywa kabinę 12. Zanurzenie łodzi jest szczególnie małe. Może ona pływać łatwo i bezpiecznie po rzekach lub jeziorach z mieliznami.

W trzecim przykładzie praktycznej realizacji wynalazku uwidocznionym na figurach od 62 do 68 zastosowano kadłub o konstrukcji z przykładu drugiego. Dodano miejsce dla pasażerówl3 z siedmioma siedzeniami. Do napędu takiej łodzi można zastosować pojedynczą śrubę napędową, którą umieszcza się przy końcu rufy gdzie znajduje się stanowisko 22 na silnik zaburtowy. Można także zastosować dwie śruby napędowe oraz dwa stanowiska 21 na silniki zaburtowe.

Korzystając z kadłuba o cechach podanych w niniejszym opisie, w zależności od potrzeb, można zastosować w tego typu łodziach napęd strugowodny, śrubę napędową lub inne systemy napędu i sterowania. Na łodziach można zainstalować kabinę, pokład i nadbudówkę, itp. Statek komunikacyjny (fig. 53), łódź ratunkowa, łódź patrolowa i innego typu łodzie o małych, średnich i dużych rozmiarach mogą zostać skonstruowane i zbudowane według niniejszego wynalazku. Mogą one osiągnąć założoną prędkość, oraz charakteryzować się doskonałą statecznością kursową, poprzeczną, właściwościami manewrowymi i zdolność żeglugową. Mogą ponadto osiągać stan pracy nadkrytycznej, pływać po wzburzonych wodach (fig. 36), osiągać doskonalą elastyczność zmiany kierunku z małym promieniem skrętu (fig. 54). Wydajność pracy ślizgacza o kadłubie opisanym w niniejszym wynalazku jest znacznie lepsza niż znanych dotychczas łodzi i statków. Rozwiązania przedstawione w niniejszym wynalazku można bezpośrednio stosować w przemyśle okrętowym.

185 609

FIG. 64

FIG. 68

FIG. 67

185 609 .ή

I μ!

-ΕΞ->

-CZ3

FIG. 55

FIG. 54

FIG. 56 Η1θ· 57

FIG. 59

FIG. 60

FIG. 61

185 609

cn to

FIG. 53

185 609

6' 6‘

FIG. 38

FIG. 39

6’ 6’ S^-

FiG. 44

FIG. 45 λΞΑΞΣΡ^Σ

6’ 6^,Z 6'

FIG. 46

185 609

O_t

o, o,

-V (A) (B)

FIG. 33

FIG. 34

FIG. 36

185 609

FIG. 28

FIG. 26

fiG. 30

F I . 4 fiv>. οι

FIG. 32

185 609

FIG. 1S

FIG. 21

FIG. 23

FIG. 24

185 609

2r

Τ

η

FIG. 13

FIG. 15

FIG. 17

FIG. 18

185 609

FIG. 1

FIG. 2

FIG. 3

FIG. 4

FIG. 5

KJ

FIG. 6

FIG. 9

FIG. 10

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 ettz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Ślizgacz składający się z zespołu napędowo-sterowniczego, kabiny, nadbudówki oraz kadłuba, składającego się z dwóch burt, pokładu i zasadniczo płaskiego dna mającego część wgłębioną, przy czym ta część dna wgłębiona jest w górę i rozciąga się wzdłużnie przez całe dno, w przestrzeni pomiędzy pokładem i dnem oraz składa się z jednej lub więcej wgłębionych prowadnic fali, których osie symetrii są równoległe do osi symetrii dna i rozmieszczone symetrycznie względem tej osi, znamienny tym, że dno (1) składa się z przedniej części w kształcie trójkąta równoramiennego oraz z tylnej części w kształcie prostokąta, zaś wierzchołek przekroju poprzecznego każdej z wgłębionych prowadnic fali (4) ma kształt łuku, odwróconej litery „V” albo centralnego łuku i dwóch półłuków ulokowanych symetrycznie niżej po obu stronach łuku centralnego, natomiast przedni koniec górnej linii przekroju podłużnego każdej prowadnicy fali (4) znajduje się niżej niż tylny koniec tej linii, zaś kadłub zawiera parę osłon przeciwbryzgowych (5) ulokowanych na burtach (2) poniżej pokładu (3) i powyżej dna (1), przy czym osłony przeciwbryzgowe mają postać pochyłych przegród, których przedni koniec znajduje się niżej niż koniec tylny i wprowadzonych w powierzchnie burt (2) lub w nie wgłębionych, stanowiąc z nimi integralną całość.
2. Ślizgacz według zastrz. 1, znamienny tym, że dla określonej wyporności hydrodynamicznej L równej sumie ciężaru ślizgacza i ciężaru przewożonego ładunku, osiąganej przy określonym kącie natarcia Θ i określonej prędkości ślizgu U, długość dna 2a wynika z następującej zależności (1):

L = 2p [f a²Psin θ (1) gdzie/p oznacza gęstość wody . 'nnik P stanowi następującą sumę całek oznaczonych: L = 2pb cr Psino a—i u przy czym całkowanie odbywa się w prostokątnym układzie współrzędnych (XZ) którego oś rzędnych (X) pokrywa się z podłużną osią symetrii ślizgacza, oś dociętych (Z) leży w płaszczyźnie dna (1) a początek układu współrzędnych (O) znajduje się w połowie długości dna (1), natomiast całkowane funkcje T,(x) i T₂(x) mają następującą postać:

\p(x,z)dz T₂(x) = fp(x,z)dz

-b przy czym całkowana funkcja p(x,z) określona jest poniższym wzorem:

,n-l χ_Λ,₂) ₌ AL· Cexp(-&)coshV_łW(-l) .[__sin_{C>I +}1-Κδ [ £₀<£coshćrcoshł₀ń Ta C² „ k„ R_ncosB„z(B_ncosCpc - kgSinC„x)+k_a GbJ_ncos D^(D_n cos Epc k_osin£„x] } w którym:

R_n =l/(kf +B²JcosB„b, J^l/F₀ + Ef JcosE_n, B„ = GC„, ξ = C„=(2n-l)r/2), D,=CJb· E.=C,!Gb·

185 609 b(x) = bxl l, K = g/U², x = X/a, ε = 0,0045, z = Zl a,

G = k₀/G, zaś l oznacza wysokość trójkąta równoramienn poiowę szerokości dna, X oznacza odległość pomiędz (XZ) a środkiem (O,) wyporności hydrodynamiczn

G = ^(l-K5)l Κδ, b'=b/a

Hp = 4% eAkę

A 4b'r’ b' Ct

J =2r'b'² + 4b'r'² g 8r'³oś, r’ g oznacza przyśpieszenie ziemskie, zaś współczynnik k„ dobierany jest z przedziału <u,1 ; 1> natomiast odległość X określona jest następującym ilorazem (2):

H₃=A r/a.

X = M/L (2) gdzie M oznacza moment siły hydrodynamicznej względem początku układu współrzędnych określony poniższym wyrażeniem:

M= 2pUaNsin Θ w którym współczynnik N stanowi następującą sumę dwóch całek oznaczonych:

a-t a

N = J xTp (x}dx + ^xT₂ (x)dx

-a a-t
3. Ślizgacz według zastrzeżenia 1 albo 3, znamienny tym, że górna linia przekroju podłużnego prowadnicy fali (4) nachylona jest do płaszczyzny dna (1) pod kątem α, zaś jej początek znajduje się na poziomie linii wodnej lub poniżej tej linii, gdy ślizgacz jest nieruchomy, natomiast szerokość przekroju poprzecznego prowadnicy fali (4) mierzonej u jej podstawy' wynosi 2r, przy czym przy określonej dodatkowej wyporności hydrodynamicznej L₀ i określonej hydrodynamicznej sile : pę ⁼ 4plfa²Om Ozin a (3) mienione wyżej parametry geometr z = 4plf_a ²Q_C)n Oco;, _r y4) żeniami:

F_o = 4plfci²Qsin Osin a (3)

Bo ~ 4pif a² Q sin Ocos a (4) przy czym wspćółcyimikći określony jest następującym wzorem:

A.tanhG

A₀ęcoshk₀Z>

n=l L (-1) η—1

J„H₂sinE_n+R, w którym:

_rT . , ,,2 π _{rr 2} Hr’

H\ — 4r + Ak₀, H₂ — , H₃ — AG , b C_n C_n

A = 2r'b'² + 4b'r'² + 8r'³ / 3, r'=r/a.
4. Ślizgacz według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że przedni koniec każdej z osłon przebiwbbyzgbwcbh (5) znajduje się zasadniczo na tym samym poziomie co linia wodna kadłuba znajdującego się w stanie spoczynku lub poniżej tej linii.
5. Slizgacz według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że szerokość podstawy przekroju poprzecznego prowadnicy jest stała na całej długości dna.
6. Ślizgacz według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że szerokość podstawy przekroju popmecznego prowadnicy jest najmniejsza na dziobie i rozszerza się w kierunku rufy.
7. Śle/macz werhug zastrz:. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znakkiienny tym, że _zespół napędowO-sterowniczy zawiera co najmniej jedno urządzenie strugowodne (7), co rajrnniej jeden zespół silnikowy (8) napędzający urządzenia strugowodne (7) oraz co najmniej j_ed_en element sterowniczy (6), przy czym, urządzenia strugowodne (7) znajdują się w tylnej ^ęśrn k_adłuba w przestrzeni pomiędzy burtami (2) i pokładem (3), tuż nad linią wodną, gdy k_adłub majduje się w ślizgu, ponadto podłużna oś jednego urządzenia strugowodnego (7) p_Ok_bc_Wa saę _z osią dna (1) i/lub podłużne osie każdej pary urządzeń stτugbwbdnybh (7) roZ)

185 609 mieszczone są symetrycznie i równolegle do osi dna (1), zaś na rufie kadłuba znajdują się dysze (19) urządzeń strugowodnych (7) i przyporządkowane dyszom (19) i ulokowane w ich pobliżu elementy sterownicze (6), przy czym osie obrotu (18) elementów sterowniczych (6) połączone są z maszyną sterową, zaś każdy element sterowniczy (6) może być podnoszony lub opuszczany wzdłuż swej osi obrotu (18), oraz może być podniesiony poza strumień wydobywający się z dyszy, gdy napęd nie jest wykorzystywany oraz opuszczony i wprowadzony w ten strumień, gdy ślizgacz skręca lub hamuje, ponadto kadłub ślizgacza zawiera w dnie (1) co najmniej jeden wlot wody (14) o podłużnej osi pokrywającej się z osią dna (1) i/lub ulokowanej symetrycznie i równolegle do osi dna (1), przy czym odległość wlotu wody (14) od prowadnicy fali (4), dziobu, końca rufy i obu burt (2), zapobiega w fazie ślizgu wniknięciu powietrza przez wlot wody (14) i minimalizuje utratę czoła wody wzdłuż wejścia wody (3 7).
8. Ślizgacz według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że zespół napędowo-sterowniczy zawiera śrubę napędową.
9. Ślizgacz według zastrz, 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienny tym, że rufa kadłuba zawiera redan.
10. Ślizgacz według zastrz, 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, znamienny tym, że rufa kadłuba jest opływowa.
11. Ślizgacz według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, znamienny tym, że połączenie pomiędzy trójkątną i prostokątną częścią dna ma kształt opływowy.
12. Ślizgacz według zastrz, ł albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, albo 7, albo 8, albo 9, albo 10, albo 11, znamienny tym, że tylny koniec górnej linii przekroju podłużnego każdej prowadnicy fali (4) znajduje się w pobliżu pokładu (3).