RU138377U1

RU138377U1 - SPEED SHIP

Info

Publication number: RU138377U1
Application number: RU2013125020/11U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Баранов
Original assignee: Сергей Александрович Баранов
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-03-10

Abstract

Скоростное судно, оснащенное преимущественно парусным движителем, содержащее поворотные аэродинамические крылья, расположенные между несущими корпусами, отличающееся тем, что оси поворотных крыльев шарнирно соединены с корпусами судна и выполнены с возможностью их быстрого разъединения с любым из корпусов для подъема и фиксации осей вместе с соответствующими крыльями на заданный угол в пределах от 0 до 90 градусов в плоскости, перпендикулярной продольной оси судна.A high-speed vessel, equipped mainly with a sailing propulsion device, containing rotary aerodynamic wings located between the bearing bodies, characterized in that the axes of the rotary wings are pivotally connected to the ship’s hulls and can be quickly disconnected with any of the hulls for lifting and fixing the axes together with the corresponding wings at a predetermined angle in the range from 0 to 90 degrees in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the vessel.

Description

Полезная модель относится к судостроению, преимущественно к парусным судам, имеющим не менее двух корпусов (катамараны, тримараны и т.п.) - см. например «Парусные катамараны» Ю.С. Крючков, В.И. Лапин, изд. «Судостроение» 1967 г., стр.67-70.The utility model relates to shipbuilding, mainly to sailing ships having at least two hulls (catamarans, trimarans, etc.) - see, for example, “Sailing catamarans” by Yu.S. Kryuchkov, V.I. Lapin, ed. “Shipbuilding” 1967, pp. 67-70.

Основным ограничением повышения скорости судов является сопротивление воды, особенно на высоких скоростях движения. Практические способы снижения сопротивления воды судну при его движении и, соответственно, снижения энергетических затрат известны, например: глиссирование, подводные крылья, воздушная подушка и т.д. Однако, для разгона таких судов и поддержания крейсерской скорости требуется мощный двигатель внутреннего сгорания с довольно большим расходом топлива.The main limitation on increasing ship speed is water resistance, especially at high speeds. Practical ways to reduce the water resistance of the vessel during its movement and, accordingly, reduce energy costs are known, for example: planing, hydrofoils, air cushion, etc. However, to disperse such ships and maintain cruising speed, a powerful internal combustion engine with a rather high fuel consumption is required.

Известен аэродинамический способ отрыва аппарата от поверхности воды при помощи авиационного крыла (гидросамолеты, экранолеты, экранопланы). Но при этом требуется не меньшая удельная мощность на единицу веса. Представителем аппаратов с мощным пропеллерным движителем может служить судно, защищенное патентом США №4,365,578 B63B 1/16, оснащенное крыльями между его корпусами с фиксированным углом атаки и с опущенной в воду задней кромкой. При разгоне этого аппарата возникает «горб» сопротивления, для преодоления которого требуется двух - трехкратное увеличение мощности двигателя (см. Н.И. Белавин, «Экранопланы», изд. Судостроение, Стр. 166).The known aerodynamic method of tearing the apparatus from the surface of the water using an aircraft wing (seaplanes, ekranoleta, ekranoplanes). But this requires not less specific power per unit weight. A vessel protected by US patent No. 4,365,578 B63B 1/16, equipped with wings between its hulls with a fixed angle of attack and with a trailing edge lowered into the water, can serve as a representative of vehicles with a powerful propeller propulsion. When accelerating this apparatus, a “hump” of resistance arises, to overcome which a two to three-fold increase in engine power is required (see N.I. Belavin, Ekranoplan, ed.

Таким образом, все известные скоростные суда с тепловыми двигателями (глиссирующие, на подводных крыльях, на воздушной подушке, экранопланы) имеют значительный вес винтомоторной установки и возимого топлива. Это снижает весовую отдачу судов, ограничивает автономность плавания, ухудшает экологию окружающей среды. Парус, использующий даровую энергию ветра, является экологически чистым, дешевым легким, эффективным движителем, способным, при определенных условиях, разогнать судно до значительных скоростей.Thus, all known high-speed vessels with heat engines (planing, hydrofoil, hovercraft, winged craft) have significant weight propeller installation and transported fuel. This reduces the weight return of vessels, limits the autonomy of navigation, worsens the environment. A sail using free wind energy is an environmentally friendly, cheap lightweight, efficient propulsion system, capable, under certain conditions, of accelerating a ship to significant speeds.

Повышение маневренности и скорости хода преследовал автор аэродинамического парусного судна Ю.В. Макаров, защитивший изобретение авторским свидетельством B63H 9/06 SU 1630958 A1. Однако, его аппарат очень громоздок, сложен по конструкции, а подъемная сила горизонтально расположенного крыла, не может быть реализована из-за большого плеча между центром тяжести судна и центром подъемной силы крыла. Сила противодействия крену от крыла-паруса недостаточна для сближения разнонаправленных сил. При этом использование эффекта «экрана» (поверхности воды) весьма ограничено, т.к. из-за малой величины хорды крыло должно находиться очень близко к поверхности воды, что приводит к снижению мореходности судна. В лучшем случае, крыло поднимет корпус над водой, а сам эффект от аэродинамической разгрузки судна будет несопоставимо мал по сравнению с затратами на его создание и эксплуатацию.The increase in maneuverability and speed was pursued by the author of the aerodynamic sailing vessel Yu.V. Makarov, who defended the invention with copyright certificate B63H 9/06 SU 1630958 A1. However, its apparatus is very cumbersome, complicated in design, and the lifting force of a horizontally located wing cannot be realized due to the large shoulder between the center of gravity of the vessel and the center of lifting force of the wing. The anti-roll force from the sail-wing is insufficient to bring the multidirectional forces closer. Moreover, the use of the “screen” effect (water surface) is very limited, because due to the small size of the chord, the wing must be very close to the surface of the water, which reduces the seaworthiness of the vessel. In the best case, the wing will raise the hull above the water, and the effect of the aerodynamic unloading of the vessel will be incomparably small compared to the cost of its creation and operation.

Перечисленные недостатки имеет еще более громоздкая конструкция уже катамарана, предложена тем же автором по изобретению SU 1273299 A1.The listed disadvantages are even more cumbersome design already catamaran, proposed by the same author according to the invention SU 1273299 A1.

Известно скоростное судно с регулируемым углом атаки надводных аэродинамических крыльев, например, по патенту на изобретение RU 2436707 C1, имеющее преимущество перед судном с жестко закрепленным крылом по патенту США 4,365,578, позволяющее судну с минимально необходимым парусным оснащением выходить на высоко скоростной устойчивый режим «полета на экране» при достаточной силе ветра и умеренном волнении. Однако в слабый ветер тяги парусов недостаточно для выхода на воздушную подушку и судно движется в водоизмещающем режиме. В штормовых условиях избыточно сильный ветер и большое волнение способны повредить аэродинамические крылья, являющиеся в таких условиях бесполезными и снижающими мореходность судна.Known high-speed vessel with an adjustable angle of attack of the surface aerodynamic wings, for example, according to the patent for invention RU 2436707 C1, which has an advantage over a vessel with a rigidly fixed wing according to US patent 4,365,578, allowing the vessel with the minimum necessary sailing equipment to enter a high-speed stable mode of "flight on screen ”with sufficient wind and moderate waves. However, in light winds, the thrust of the sails is not enough to reach the air cushion and the ship moves in a displacement mode. In stormy conditions, an excessively strong wind and great excitement can damage the aerodynamic wings, which are useless in such conditions and reduce the seaworthiness of the vessel.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков скоростных парусных судов.The purpose of the proposed utility model is to eliminate the above disadvantages of high-speed sailing ships.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое скоростное судно, оснащенное преимущественно парусным движителем, содержит поворотные аэродинамические крылья, расположенные между несущими корпусами, отличающееся тем, что оси поворотных крыльев шарнирно соединены с корпусами судна и выполнены с возможностью их быстрого разъединения с любым из корпусов для подъема и фиксации осей вместе с соответствующими крыльями на заданный угол в пределах от 0 до 90 градусов в плоскости, перпендикулярной продольной оси судна.This goal is achieved in that the proposed high-speed vessel, equipped mainly with a sailing propulsion, contains rotary aerodynamic wings located between the bearing hulls, characterized in that the axis of the rotary wings are pivotally connected to the hulls of the vessel and made with the possibility of quick disconnection with any of the hulls for lifting and fixing the axes together with the corresponding wings at a predetermined angle in the range from 0 to 90 degrees in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the vessel.

Предлагаемое скоростное судно, в двухкорпусном исполнении с парусным движителем в одном из предпочтительных вариантов показано на чертеже, где на фиг.1 изображены корпуса судна в сечении, проходящем через ось, несущую аэродинамическое крыло, на фиг.2 более крупно изображен один из корпусов судна с узлом подъема и фиксации оси крыла и на фиг.3 показан вид судна сверху.The proposed high-speed vessel, in a two-hull version with a sailing propulsion device, in one of the preferred embodiments is shown in the drawing, in which Fig. 1 shows the hull of the vessel in cross section passing through the axis carrying the aerodynamic wing, Fig. 2 shows a larger one of the hull of node lifting and fixing the axis of the wing and figure 3 shows a top view of the vessel.

Предлагаемое скоростное судно состоит из следующих основных элементов: несущих корпусов 1, жестко соединенных балками 2, 3, 4 (см. фиг.3), оснащенных швертами 5 (фиг.1 и 2), водяными рулями 6, парусным вооружением 7 и осями 8 аэродинамических крыльев 9 (фиг.1 и 3). Оси крыльев 8 с двух сторон шарнирно присоединяются к корпусам 1 и гидроцилиндрам 10 посредством пальцев 11 и 12 (фиг.1 и 2), что позволяет при извлечении пальцев 11 и 12 (см. фиг.1, левая сторона) отсоединять ось 8 аэродинамического крыла 9 от корпуса судна 1 и гидроцилиндра 10 для осуществления подъема и фиксации оси крыла 8 гидравлическим цилиндром 10 из горизонтального (поз.А на фиг.1 и 2) в промежуточное (поз.Б) и вертикальное (поз.В) положение (аэродинамическое крыло 9, изображенное на фиг.3, на фиг.1 и 2 условно не показано). Предложенная конструкция позволяет осуществить подъем и фиксацию каждого крыла с одной или с другой стороны в зависимости от конкретных условий плавания.The proposed high-speed vessel consists of the following main elements: load-bearing hulls 1, rigidly connected by beams 2, 3, 4 (see Fig. 3), equipped with dowels 5 (Figs. 1 and 2), water rudders 6, sailing arms 7 and axles 8 aerodynamic wings 9 (figures 1 and 3). The axis of the wings 8 on both sides are pivotally connected to the bodies 1 and hydraulic cylinders 10 by means of the fingers 11 and 12 (FIGS. 1 and 2), which allows to remove the axis 8 of the aerodynamic wing when removing the fingers 11 and 12 (see FIG. 1, left side) 9 from the hull of the vessel 1 and the hydraulic cylinder 10 for lifting and fixing the axis of the wing 8 with a hydraulic cylinder 10 from the horizontal (pos. A in Figs. 1 and 2) to the intermediate (pos. B) and vertical (pos. C) position (aerodynamic wing 9, shown in figure 3, figure 1 and 2 conventionally not shown). The proposed design allows the lifting and fixing of each wing from one or the other side, depending on the specific conditions of navigation.

Предлагаемое скоростное судно функционирует следующим образом. При движении в условиях, когда повышенные скорости на воздушной подушке недостижимы (слабый или неблагоприятного направления ветер, большое волнение поверхности воды и пр.), судно идет в водоизмещающем режиме. В этом случае аэродинамические крылья 9, находящиеся в горизонтальном положении, становятся бесполезной или слабой частью конструкции. При установке аэродинамических крыльев 9 в вертикальное положение на подветренный борт (см. фиг.3), они становятся дополнительными парусами в слабый ветер, и штормовыми парусами в сильный ветер, а при большой волне, их контакт с водой сведен к минимуму.The proposed high-speed vessel operates as follows. When driving in conditions where increased speeds on the air cushion are unattainable (weak or unfavorable wind direction, large waves of the water surface, etc.), the ship is in displacement mode. In this case, the aerodynamic wings 9, which are in a horizontal position, become a useless or weak part of the structure. When installing the aerodynamic wings 9 in a vertical position on the leeward side (see figure 3), they become additional sails in a weak wind, and storm sails in a strong wind, and when a large wave, their contact with water is minimized.

Кроме этого, при работе аэродинамического крыла 9 в качестве штормового паруса, поставленного под углом к горизонту (см. фиг.1 поз.Б), возникает направленная вверх сила, компенсирующая силу крена, что, при прочих равных условиях, позволяет судну двигаться с большей скоростью без риска опрокидывания. Угол установки оси 8 крыла 9 определяет экипаж судна, исходя из конкретных условий плавания. Подъем, опускание и фиксация оси 8 крыла 9 производится известными способами (вручную, гидравликой, полиспастами и т.п.) в зависимости от размеров и назначения судна. Управление аэродинамическими крыльями 9, в качестве парусов, может осуществляться шкотами, триммерами и пр.In addition, when the aerodynamic wing 9 is used as a storm sail, set at an angle to the horizon (see Fig. 1, pos. B), an upward force arises to compensate for the roll force, which, ceteris paribus, allows the vessel to move with greater speed without the risk of tipping over. The angle of installation of the axis 8 of the wing 9 determines the crew of the vessel, based on specific navigation conditions. Raising, lowering and fixing the axis 8 of the wing 9 is carried out by known methods (manually, hydraulics, chain hoists, etc.) depending on the size and purpose of the vessel. The control of the aerodynamic wings 9, as sails, can be carried out in sheets, trimmers, etc.

Для постановки аэродинамического крыла 9 в качестве паруса необходимо: извлечь пальцы 11 и 12 (см. на фиг.1 левый корпус), поднять ось 8 крыла 9 в требуемое положение, например, гидроцилиндрами 10, которые осуществляют фиксацию в заданном положении (см. фиг.2). Управление гидроцилиндрами, в зависимости от размеров судна, осуществляют от насосной станции или вручную (на чертеже не показано). Благодаря возможности вращения аэродинамического крыла 9 вокруг оси 8 обеспечивается возможность движения судна на разных курсовых углах ветра. При смене галса аэродинамическое крыло 9 возвращают в горизонтальное положение, фиксируют в шарнирных соединениях пальцами 11, 12 и устанавливают в том же порядке с противоположной стороны (см. фиг.3).To set the aerodynamic wing 9 as a sail, you need to: remove the fingers 11 and 12 (see the left hull in Fig. 1), raise the axis 8 of the wing 9 to the desired position, for example, with hydraulic cylinders 10 that fix in the set position (see Fig. .2). The control of hydraulic cylinders, depending on the size of the vessel, is carried out from the pumping station or manually (not shown in the drawing). Due to the possibility of rotation of the aerodynamic wing 9 around axis 8, the vessel can move at different heading angles of the wind. When changing the tack, the aerodynamic wing 9 is returned to a horizontal position, fixed in articulated joints with fingers 11, 12 and installed in the same order from the opposite side (see figure 3).

Таким образом, поставленная цель реализуется предложенной конструкцией подъема и фиксации осей 8 с соответствующими крыльями, что позволяет реализовывать ее положительные качества в разных условиях плавания при любом ветре и волнении поверхности воды.Thus, the goal is realized by the proposed design of lifting and fixing the axles 8 with the corresponding wings, which allows to realize its positive qualities in different sailing conditions under any wind and wave surface of the water.

Claims

A high-speed vessel, equipped mainly with a sailing propulsion device, containing rotary aerodynamic wings located between the bearing hulls, characterized in that the axis of the rotary wings is pivotally connected to the hulls of the vessel and can be quickly disconnected from any of the hulls for lifting and fixing the axles together with the corresponding wings at a predetermined angle in the range from 0 to 90 degrees in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the vessel.