RU196940U1 - Надувная лодка с надувным дном высокого давления - Google Patents

Abstract

Техническое решение относится к области малого судостроения, а именно, к надувным моторным лодкам, и может быть использовано при разработке конструкций надувных лодок с надувным дном высокого давления, выполненным из материала «double-wall», и оснащенных интерцептором. Техническим результатомявляется улучшение выхода лодки на режим глиссирования при повышении ее гидродинамических характеристик, уменьшение времени выхода на режим глиссирования, а также увеличение максимальной скорости при использовании менее мощного мотора. Надувная лодка содержит надувное дно, соединенный с дном надувной баллон, образующий борт, а также интерцептор, соединенный с кормовой частью дна. Дно выполнено килеватым, из газодержащего двухстенного материала «double-wall». Интерцептор расположен вдоль торца кормовой части дна. Нижняя поверхность интерцептора, являющаяся рабочей, расположена выше нижнего края торца кормовой части дна, при этом любая линия нижней рабочей поверхности интерцептора, параллельная диаметральной плоскости лодки, расположена параллельно основной плоскости лодки. 13 з.п. ф-лы, 6 ил

Description

Техническое решение относится к области малого судостроения, а именно к надувным моторным лодкам, и может быть использовано при разработке конструкций надувных лодок, в частности, с дном, выполненным из эластичного двухстенного газодержащего материала высокого давления «double-wall» (также выпускаемого, например, под названием «air deck»), и оснащенных интерцептором.

В настоящее время во всем мире широко используются быстроходные маломерные суда (в том числе, надувные моторные лодки) для самых разнообразных целей – для прогулок, спортивных занятий, рыбалки, при проведении спасательных операций, для доставки аквалангистов и т.п. При этом в процессе эксплуатации судна важным фактором является достижение наиболее высокой скорости при снижении расхода топлива и сохранении комфортных для пассажиров режимов движения судна, что обеспечивается при движении судна в режиме глиссирования.

При достаточной мощности двигателя с увеличением скорости судно выходит на режим глиссирования, т.е. движение в режиме скольжения по поверхности воды, когда большая часть веса судна поддерживается гидродинамической подъемной силой. В режиме глиссирования судно касается поверхности воды только небольшим участком днища (опорной поверхностью) и поддерживается в этом положении благодаря гидродинамическому давлению, возникающему как реакция отбрасываемых вниз масс воды и действующему на смоченный участок днища [адрес интернет-страницы: https://studwood.ru/1084893/tehnika/glissirovanie].

При движении судно испытывает силу сопротивления окружающей среды, направленную в сторону, противоположную его движению. Полное сопротивление движению судна складывается из сопротивления трения, сопротивления давления (составляющими которого являются сопротивление формы, волновое сопротивление, брызговое сопротивление), сопротивления выступающих частей, воздушного сопротивления [адрес интернет-страницы: https://sea-man.org/hodkost-sudna.html]. Сопротивление формы, выступающих частей и волновое сопротивление определяются экспериментальными методами путем испытания моделей судов в опытовых бассейнах.

Когда судно выходит на режим глиссирования, потеря мощности двигателя и расход топлива значительно сокращаются, потому что резко снижается сопротивление воды за счет уменьшения площади "пятна смачивания" (площади контакта судна с водой), что позволяет повысить скорость. Однако, одновременно с этим, по мере роста скорости усиливается интенсивность брызгообразования, в связи с чем в переходном режиме при выходе судна на режим глиссирования (при разгоне судна) происходит повышение брызгового сопротивления [адрес интернет-страницы: https://www.korabel.ru/news/comments/na_poroge_ery_kompozita_chast_8.html].

Для выхода на режим глиссирования требуется значительно больше мощности двигателя, чем потом - для поддержания движения судна в этом режиме.

Снижение всех составляющих сопротивления воды движению судна может быть достигнуто применением динамических принципов поддержания судов, то есть за счет подъема корпуса из воды, при котором происходит резкое уменьшение сопротивления воды движению судна, в результате чего скорость судна резко возрастает.

Актуальной задачей при создании новых, более совершенных конструкций быстроходных судов (в том числе и пользующихся неизменной популярностью надувных моторных лодок) является улучшение их гидродинамических характеристик (гидродинамического качества), позволяющее повысить мореходные и маневренные качества судна, в том числе остойчивость (способность судна противостоять силам, вызывающим его наклонение), управляемость (способность судна удерживать на ходу заданное направление движения при неизменном положении руля и изменять на ходу направление своего движения под действием руля), ходкость (способность судна двигаться с определенной скоростью при заданной мощности двигателя, преодолевая при этом силы сопротивления движению) и др. При разработке новых конструкций актуально обеспечение улучшения выхода на режим глиссирования, а также исключение таких негативных явлений при глиссировании как «дельфинирование» (продольная неустойчивость) и «зарывание» (заваливание носовой части).

Управление характером обтекания корпуса судна позволяет совершенствовать быстроходные суда. Кроме традиционного пути оптимизации обводов судов, значительно улучшить их гидродинамические характеристики может установка интерцепторов на глиссирующих поверхностях.

В судостроении интерцептором обычно называют пластину, расположенную поперек набегающего потока и позволяющую управлять отрывом потока на несущих поверхностях корпуса или лопастях движителей быстроходных судов [адрес интернет-страницы: https://www.dissercat.com/content/issledovanie-nelineinykh-zadach-obtekaniya-superkavitiruyushchikh-profilei-s-uchetom-interts].

Установка интерцепторов на днище судна в районах транца и миделя приводит к возникновению перед ними зон повышенного давления, которые уменьшают осадку и, соответственно, смоченную поверхность судна.

Среди огромного разнообразия различных типов маломерных судов широко востребованы в силу своей компактности и малого веса надувные лодки, в которых борт образован надувным баллоном (рабочее давление в баллоне 240-250 мБар), обычно разделенным на несколько секций и соединенным с надувным дном, удерживающим рабочее давление примерно 300 - 400 мБар. Надувной баллон, образующий борт, и мягкое дно лодки - надувное дно низкого давления (НДНД), изготавливают из газодержащего, водонепроницаемого материала (например, армированного ПВХ). Однако подобные надувные лодки зачастую имеют невысокие гидродинамические характеристики, а также их отличает неудобство при размещении грузов и перемещении людей из-за мягкости дна. В целях устранения указанных недостатков используют, в частности, жесткий вкладыш-пайол, устанавливаемый на мягкое дно лодки, либо используют конструкции надувных лодок с жестким днищем из пластика или металла (лодки RIB). При этом повышается надежность конструкции, улучшается гидродинамика, улучшаются скоростные характеристики, но теряется компактность в сложенном (сдутом) состоянии и увеличивается общий вес лодки [журнал «Катера и Яхты», 2015, № 4 (256), с. 84 – 85, А. Хорошунов: «РИБ в багажнике»]. В связи с этим сохраняется постоянный интерес к совершенствованию конструкций надувных моторных лодок с надувным дном с целью улучшения их ходовых качеств, управляемости, снижения сопротивления при движении судна, уменьшение брызгообразования в транцевой зоне, более быстрого выхода на режим глиссирования, обеспечение ровного срыва потока на корме и т.д.

Для улучшения мореходных качеств лодок с НДНД дну придают килеватую форму за счет установки пластин или ребер заданной геометрии. При этом днище лодок с НДНД, особенно с килеватостью на транце, подвержено увеличенному прогибу в притранцевой зоне, и в момент пиковых нагрузок при разгоне этот прогиб ярко выражен [адрес интернет-страницы: https://forum.katera.ru/index.php?/topic/27915-progib-dnisha-u-naduvnih-trancevih-lodok/].

По гидродинамическим характеристикам более приближены к корпусным судам надувные лодки с жестким дном (лодки RIB), в которых жесткое дно позволяет при меньшей мощности мотора выводить её на глиссирование. Но, как было отмечено ранее, и пайольные, и жесткие надувные лодки характеризуются существенно большей массой, а также большими габаритами в сложенном состоянии, чем надувные лодки НДНД (с мягким дном).

В настоящее время все большую популярность набирает эластичный двухстенный газодержащий водонепроницаемый материал высокого давления «double-wall» (также может встречаться написание «Double Wall», либо аббревиатура «DWF» - сокращение от «Double Wall Fabric»), позволяющий создавать жесткие надувные конструкции, в частности, надувные лодки с надувным дном высокого давления (НДВД) [журнал «Катера и Яхты», 2015, № 4 (256), с. 85 – 86, А. Хорошунов: «РИБ в багажнике»]. Материал представляет собой плетеный двойной (двухстенный, двухосновный) материал, стенки которого соединены между собой нитями «drop-stitch», которые соединяют стенки и создают внутреннюю структуру материала, благодаря чему изделие из материала (доска для серфинга, дно лодки и т.д.) становится жестким при наполнении воздухом (например, дно лодки при обычной для лодки нагрузке сохраняет форму, не имеет видимых деформаций, прогибов); применяется различная плотность расположения нитей и варианты переплетения; плетеная основа снаружи покрыта материалом ПВХ, удерживающим воздух внутри изделия [адрес интернет-страницы: https://supsurf.ru/blog/2017/03/30/iz-chego-delayut-naduvnyie-sup-doski-obzor-vseh-aktualnyih-tehnologiy/]. В зависимости от фирмы-производителя материал может иметь различные названия, например, HEYtex double-wall выпускается немецкой компанией «Heytex Bramsche GmbH». К преимуществам надувного дна высокого давления (НДВД) по сравнению с классическим жестким дном из обычной фанеры, алюминия, пластика и пр. относится невысокий вес и возможность осуществлять транспортировку в сдутом состоянии, что обеспечивает малые транспортировочные габариты. При этом, по сравнению с мягким надувным дном (надувным дном низкого давления - НДНД), надувное дно, выполненное из материала «double-wall» (DWF), обладающего высокой прочностью, способностью выдерживать высокое давление, сохраняя герметичность конструкции, представляет собой надувное дно высоко давления (НДВД), является жестким и не деформируется (не продавливается) под нагрузкой, обеспечивая хорошую устойчивость лодки на воде [адрес интернет-страницы: https://timetrial.ru/useful/stati/naduvnoe-ili-zhestkoe-dno-v-lodku-chto-luchshe/]. Экспериментальные испытания опытных образцов показали, что надувное дно из эластичного двухстенного газодержащего материала «double-wall», к которому относится, например, материал, выпускаемый под названием «airdeck» («AirDeck») и поставляемый, в частности, ООО «Текса» [адрес интернет-страницы: http://www.tex-a.ru/vozduhoderzhaschie-tkani-heytex/heytex-double-wall/], обеспечивает удержание давления до 2000 мБар. Таким образом, лодка c НДВД обладает по сравнению с лодкой c НДНД более жесткой конструкцией, что улучшает ее мореходные качества и гидродинамические характеристики, но при этом сохраняет преимущества легкости и компактности в сложенном (сдутом) состоянии лодки с НДНД.

Следует отметить, что по мнению специалистов надувные корпуса до конца не изучены, а все теоретические расчетные формулы, описывающие режим глиссирования, относятся именно к жестким корпусам [адрес интернет-страницы: https://viberilodku.life/sovety/vyhod-na-glisser.html]. В связи с этим специализированные гидродинамические исследования в отношении обводов надувных корпусов (надувных моторных лодок), их поведения на воде носят экспериментальный характер, подтверждаются многократными испытаниями опытных образцов, а все результаты испытаний с огромным интересом изучаются и обсуждаются специалистами-разработчиками и владельцами этого типа маломерных судов.

Для улучшения выхода на режим глиссирования традиционно используют транцевые плиты, причем не только в конструкциях судов с жестким корпусом, но и в конструкциях надувных моторных лодок с НДНД. Транцевые плиты позволяют увеличить подъемную силу при набегании потока воды, поднимающего корму, обеспечивая более быстрый выход на режим глиссирования.

Известна, например, «Лодка моторная надувная» [патент на промышленный образец № RU57919, МКПО 12-06, дата публ. 16.10.2005], снабженная двумя транцевыми плитами, установленными горизонтально на уровне поверхности воды и являющимися продолжением линии дна лодки. Также известны конструкции надувных моторных лодок, которые для улучшения глиссирования снабжены подвижными управляемыми транцевыми пластинами, например, по патентам № US6588360B1 [«Detachable planing enhancement system for inflatable sportboats», МПК B63B1/20, B63B1/38, B63B7/08, дата публ. 08.07.2003], № US7004097B2 [«Pneumatic boat equipped with a stabilizing flap», МПК B63B39/06, B63B7/08, дата публ. заявки 03.02.2005], № DE3220971A1 [«Inflatable boat», МПК B63B39/06, B63B7/08, дата публ. 08.12.1983]. Однако следует отметить, что транцевые плиты не оказывают существенного влияния на срыв потока, а также обладают значительными габаритными размерами, обуславливающими значительную площадь смоченной поверхности.

Известны конструкции надувных моторных лодок НДНД, которые для улучшения гидродинамических характеристик снабжены интерцептором, например: лодка ПВХ со стационарным надувным дном [адрес интернет-страницы: https://hunterboat.ru/news/46]; лодка ПВХ Altair HD 320 НДНД [адрес интернет-страницы: https://www.rusfishing.ru/forum/threads/legkaja-mobilnaja-trancevaja-lodka-ndnd-pod-motor-do-5-sil.135765/page-488]; надувная лодка Energy N 300 [адрес интернет-страницы: http://lodki-pvc.kiev.ua/magazin/motornye-lodki/naduvnaya-kilevaya-motornaya-lodka-energy-n-300-c-ndnd.html]; лодка ПВХ REEF 340 НД с интерцептором "Крыло чайки" [адрес интернет-страницы: https://vihrmotors.ru/catalog/lodki_pvkh/lodka_naduvnaya_pvkh_reef_340nd]. В известных конструкциях моторных лодок интерцептор представляет собой опорную платину, преимущественно жесткую, например, отлитую из ПВХ или стеклопластика, расположенную поперек набегающего потока и соединенную с кормовой частью судна – с кормовой частью дна или с нижней частью транца. При оснащении лодки с надувным дном интерцептором обеспечиваются следующие преимущества: оптимизация срыва водяного потока в кормовой части лодки, уменьшение времени выхода на режим глиссирования, а также увеличение максимальной скорости под маломощным мотором. Кроме того, интерцепторы, применяемые для маломерных судов, имеют более простое, по сравнению с транцевыми плитами, конструктивное выполнение.

Известна «Надувная лодка с надувным кильсоном» [патент № RU179433U1, МПК B63B7/00, дата публ. 15.05.2018], обеспечивающая облегчение выхода лодки в режим глиссирования и содержащая надувной баллон, жесткие транец и настил, гибкое днище, а также расположенный между жестким настилом и гибким днищем надувной кильсон в виде единой камеры. Внутри кильсона закреплены гибкие продольные перегородки, при этом надутый кильсон образует в кормовой части днища плоский участок, симметричный относительно диаметральной плоскости лодки и являющейся опорной глиссирующей поверхностью. Однако следует отметить, что в известной конструкции дно представляет собой мембрану, закрепленную враспор, что значительно ухудшает жесткость конструкции, а мягкое дно снижает мореходные качества, ухудшает курсовую устойчивость, обуславливает носовое зарывание (заваливание носовой части). Кроме того, выполнение жесткого настила увеличивает вес лодки.

Известна «Моторная надувная лодка» [патент № RU109735U1, МПК B63B7/08, дата публ. 27.10.2011], содержащая незамкнутый контур бортов А-образной формы в плане, надувное днище с формообразующими перегородками крыловидной формы, расположенными внутри надувного днища, состоящего из верхней части, выполненной из плоского листа эластичного материала, и нижней части, выполненной из эластичного материала под углом, определяющим килеватость. За транцем в корме лодки к бортам и нижней части днища прикреплен интерцептор, представляющий собой плотную литую деталь (например, из полиуретана). Интерцептор имеет форму пластины, одна сторона которой (передняя) выпуклая, а другая (задняя) выполнена в виде тупого угла с вершиной, направленной в сторону носовой части. Предлагаемое выполнение интерцептора направлено на увеличение его эффективной площади, уменьшение брызгового сопротивления и облегчение выхода на глиссирование. В известном техническом решении надувное дно выполнено из верхней и нижней части, между которыми расположены формообразующие перегородки, при этом нижняя часть состоит из двух эластичных листов, соединенных под углом 90-150 градусов, определяющим килеватость. Отдельные элементы составных частей дна и перегородки соединены путем склеивания с помощью эластичных лент. Такое множество склеенных эластичными лентами элементов обуславливает невысокую жесткость конструкции, снижающую функциональную надежность и ухудшающую мореходные качества лодки.

Известна «Надувная моторная лодка» [патент № RU142815U1, МПК B63B7/08, дата публ. 10.07.2014], направленная на обеспечение горизонтального срыва водного потока в кормовой части лодки и содержащая борт незамкнутого контура, имеющий в плане А-образную форму и образованный баллонами, транец и надувное днище (дно) из эластичного материала. Дно соединено с бортами по их внутреннему контуру и содержит верхнюю и нижнюю части, а также продольные перегородки между ними. Продольная длина нижней части днища больше, чем продольная длина верхней части днища, причем в кормовой части днища его нижняя часть соединена с верхней частью днища в месте крепления транца и выходит за пределы верхней части днища в продольном направлении. На выходящий за пределы верхней части днища сегмент нижней части днища, с его верхней стороны, нанесен по меньшей мере один дополнительный слой эластичного материала и/или установлена по меньшей мере одна жесткая деталь. Указанный сегмент может быть выполнен в плане в виде симметричной относительно центральной продольной оси лодки фигуры, например, прямоугольника, боковые стороны которой примыкают к бортам лодки. Сегмент нижней части днища исполняет роль пластины, устанавливаемой на нижнюю поверхность кормовой части надувного днища лодки, обеспечивая оптимальный срыв воды и опору на воду для лодки в режиме глиссирования. При этом сегмент является неотъемлемой частью полотнища нижней части днища лодки. Однако известное техническое решение характеризуется выполнением мягкого днища (надувного, из эластичного материала) с формообразующими внутренними продольными перегородками, что обуславливает невысокие мореходные качества лодки, а наличие жестко закрепленного транца способствует образованию прогиба дна лодки в кормовой части при движении на высоких скоростях, что в свою очередь существенно снижает гидродинамические характеристики лодки.

Известна «Надувная моторная лодка с надувным днищем» [патент № RU170720U1, МПК B63B7/06, дата публ. 04.05.2017], представляющая собой лодку с надувным дном низкого давления (НДНД) и обеспечивающая горизонтальный срыв водного потока в кормовой части днища. Лодка содержит образованный баллонами незамкнутый контур бортов, присоединенное к бортам надувное днище из эластичного материала, имеющее верхнюю и нижнюю части, между которыми установлены продольные формообразующие перегородки, и жесткий несъемный транец, присоединенный к бортам и надувному днищу в кормовой части лодки. Транец установлен за надувным днищем, встык с его кормовым торцом. Однако соединение транца с торцом надувного дна (жесткой фиксирующей деталью или деталью из эластичного материала) путем приклеивания является подвижным и снижает жесткость соединения, что, в свою очередь, негативно влияет на мореходные качества лодки. Кроме того, наличие жестко закрепленного транца способствует образованию прогиба дна лодки в кормовой части при движении на высоких скоростях, что в свою очередь существенно снижает гидродинамические характеристики лодки.

В качестве технического решения (прототипа), наиболее близкого к заявляемому техническому решению по конструктивному выполнению, предлагается «Складная лодка класса RIB с надувным днищем» [патент № RU2599107С2, МПК B63B7/08, B63B3/08, дата публ. 10.10.2016], относящаяся к надувным моторным лодкам с жестким корпусом днища. Складная жестко-надувная моторная лодка с жестким днищем (дном) состоит из А-образного объемного корпуса днища (дна), борта которого сходятся в носу и разомкнуты на корме, образующие V-образный киль; плоского пайола А-образной формы; А-образного надувного бортового баллона (выполненного из одностенной газодержащей ткани, например, из ПВХ), сходящегося в носу и разомкнутого на корме; транца. Дно и пайол выполнены надувными, изготовлены из эластичной газодержащей двухстенной ткани высокого давления Double-Wall (также известной под названием «AirDeck»), которая состоит из двух стенок эластичного газодержащего материала, содержащих армирующую сетку, соединенных между собой вплетенными в их основу множеством нитей определенной длины, и выдерживающая высокое разрывное давление, что позволяет создавать жесткие надувные конструкции. Обычно рабочее давление составляет 800 – 1200 мБар. Внутри надувного корпуса дна вклеен плоский надувной пайол. Транец вклеен таким образом, что имеет соединение со всеми частями лодки (корпусом дна, пайолом и бортовым баллоном). Элементы лодки соединены путем склеивания с помощью эластичных тканевых лент, например, из ПВХ.

Вклеенный по периметру плоский надувной пайол в составе конструкции создает дополнительные продольные и поперечные связи с корпусом днища (дном), тем самым повышая жесткость конструкции. Выполнение транца, имеющего соединения со всеми элементами лодки, также повышает общую жесткость конструкции лодки. Дно лодки изготовлено из цельного листа двухстенной ткани высокого давления Double-Wall. V-образная форма дна лодки (килеватость) достигается за счет раскроя верхней и нижней поверхности полотнища ткани. Края всех вытачек и торцы дна соединены при помощи клея и гибких эластичных соединений в виде тканевых лент. Выполнение надувного дна лодки из материала высокого давления «double-wall» обеспечивает жесткость конструкции лодки (так как дно лодки является основным корпусным элементом), а выполнение жесткого дна с V-образным килем способствует повышению гидродинамических характеристик лодки. При этом известная лодка с надувным дном высокого давления (НДВД) имеет малые транспортировочные габариты (поскольку все элементы лодки надувные) и малый вес, характерные для надувных лодок с надувным дном низкого давления (НДНД) и являющиеся их существенным преимуществом по сравнению с традиционными лодками с жестким корпусом (дном).

Однако, в качестве недостатков следует отметить, что в известном техническом решении не предусмотрено выполнение конструктивных элементов, которые позволили бы обеспечить улучшение выхода лодки на режим глиссирования при повышении гидродинамических характеристик, в том числе, уменьшить время выхода на режим глиссирования, увеличить максимальную скорость при меньшей мощности мотора, а также позволили бы оптимизировать срыв потока на корме и уменьшить брызгообразование в транцевой зоне, повышающее сопротивление (сопротивление давления) при движении лодки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, является улучшение выхода лодки на режим глиссирования при повышении ее гидродинамических характеристик (в том числе, уменьшение времени выхода на режим глиссирования, а также увеличение максимальной скорости при меньшей мощности мотора).

Для достижения указанного выше технического результата предлагается надувная лодка, которая содержит надувное дно, соединенный с дном надувной баллон, образующий борт, и интерцептор, соединенный с кормовой частью дна. Дно выполнено килеватым, из газодержащего двухстенного материала «double-wall». Интерцептор расположен вдоль торца кормовой части дна. Нижняя поверхность интерцептора, являющаяся рабочей, расположена выше нижнего края торца кормовой части дна, при этом любая линия нижней, рабочей, поверхности интерцептора, параллельная диаметральной плоскости лодки, расположена параллельно основной плоскости лодки с допустимым отклонением (то есть отклонением в вертикальной плоскости) ± 2º.

Выполнение, также как в прототипе, в заявляемой надувной лодке (которая содержит надувное дно и соединенный с дном надувной баллон, образующий борт) дна килеватой формы направлено на обеспечение маневренности лодки, а выполнение дна лодки из газодержащего двухстенного материала высокого давления «double-wall» обеспечивает более высокие мореходные и маневренные качества по сравнению с лодками с надувным дном низкого давления, при этом сохраняются малые транспортировочные габариты плавсредства.

Выполнение в заявляемой надувной лодке, в отличие от прототипа, интерцептора, расположенного вдоль торца кормовой части дна так, что рабочая поверхность интерцептора находится выше нижнего края торца кормовой части дна, а любая линия нижней, рабочей, поверхности интерцептора, параллельная диаметральной плоскости лодки, является параллельной основной плоскости лодки (с допуском ± 2º), позволяет, как показали результаты натурных испытаний опытных образцов, улучшить выход лодки на режим глиссирования, в том числе, уменьшить время выхода на режим глиссирования, а также увеличить максимальную скорость лодки при меньшей мощности мотора и большей загрузки лодки, что свидетельствует о повышении гидродинамических характеристик лодки. Кроме того, предлагаемое выполнение интерцептора позволяет оптимизировать срыв потока на корме при уменьшении брызгообразования в транцевой зоне, что способствует снижению сопротивления при движении лодки. Также следует отметить, что указанный выше интервал (± 2º) допустимого отклонения положения рабочей поверхности интерцептора определен экспериментальным путем проведения натурных испытаний опытных образцов, при этом шаг установки рабочей поверхности от номинального положения 0º составлял 15' (как в направлении вверх, так и в направлении вниз от номинального положения рабочей поверхности). Было выявлено, что при установке рабочей поверхности интерцептора под углом, превышающим указанный интервал допуска, существенно ухудшаются мореходные качества лодки, а именно: при значении величины угла, превышающем 2º в направлении вверх от номинального положения рабочей поверхности, при глиссировании лодки наблюдается ее «дельфинирование» (продольная неустойчивость), а при значении величины угла, превышающем 2º в направлении вниз от номинального положения – «зарывание» (заваливание носовой части) лодки. При расположении рабочей поверхности интерцептора согласно значению величины угла в указанном интервале не происходит «дельфинирование» лодки и заваливание ее носовой части.

С целью повышения жесткости конструкции лодки между кормовыми оконечностями надувного баллона, образующего борт, может быть установлен транец.

С целью дополнительного повышения мореходных качеств лодки, в том числе управляемости и остойчивости, дно лодки может быть выполнено килеватым по всей своей протяженности до торца кормовой части.

С целью уменьшения количества клеевых соединений отдельных элементов лодки, выполняемых с помощью эластичного водонепроницаемого материала, снижающих общую жесткость конструкции, дно может быть выполнено из единого куска материала.

В настоящее время одним из наиболее распространенных на рынке эластичным газодержащим двухстенным материалом высокого давления «double-wall» является материал, выпускаемый под защищенным торговым названием «airdeck». В связи с этим в качестве газодержащего двухстенного материала «double-wall» может быть использован материал «airdeck».

Результаты проведенных авторами испытаний опытных образцов в акватории показали, что минимальное время выхода на глиссирование наблюдаются, когда нижняя, рабочая, поверхность интерцептора в месте соединения с торцом кормовой части дна повторяет килеватость дна по линии примыкания нижней поверхности дна к торцу кормовой части дна.

Экспериментальным путем при проведении авторами натурных испытаний опытных образцов надувных лодок при установке на каждую из них интерцепторов различной длины (с шагом изменения протяженности интерцептора в горизонтальной плоскости 5% от протяженности торца кормовой части дна) выявлено, что оптимальное улучшение выхода на глиссирование (при оптимальном сочетании гидродинамических характеристик лодки) имеет место, когда протяженность интерцептора в горизонтальной плоскости составляет (75÷90)% протяженности торца кормовой части дна.

Наиболее технологичным выполнением является выполнение интерцептора в виде монолитной детали.

С целью уменьшения веса интерцептора и обеспечения технологичности его крепления на кормовой части дна интерцептор может быть выполнен в виде монолитной, полой внутри детали, образованной нижним и верхним элементами, которые соединены между собой с образованием общей, наружной, кромки, расположенной дальше от поверхности торца кормовой части дна, чем свободные, не соединенные между собой, кромки верхнего и нижнего элементов, при этом свободные кромки верхнего и нижнего элементов прилегают к торцу кормовой части дна.

Выполнение кромок интерцепторов с фланцами, предназначенными для приклеивания к торцу кормовой части дна, по мнению авторов является оптимальным с точки зрения технологичности выполнения операции приклеивания, а также надежности соединения интерцептора с торцом кормовой части дна. В связи с этим свободные, не соединенные между собой, кромки верхнего и нижнего элементов интерцептора могут быть снабжены фланцами, которые приклеены к торцу кормовой части дна.

На каждом боковом торце интерцептора может быть выполнен элемент, закрывающий внутреннюю полость интерцептора и служащий для исключения попадания воды в указанную полость. Обеспечение герметичности внутренней полости интерцептора позволяет уменьшить агрессивные воздействия внешней среды на места соединения интерцептора с торцом дна, что продлевает срок службы этого элемента, а также позволяет дополнительно уменьшить турбулентность потока на корме, исключив возможность затекания воды внутрь полого интерцептора. При этом каждый из элементов на боковом торце интерцептора может быть выполнен из водонепроницаемого эластичного материала и приклеен к наружным поверхностям верхнего и нижнего элементов интерцептора и торцу кормовой части дна, что позволит обеспечить герметичность внутренней полости интерцептора и минимизацию веса дополнительных элементов.

В судостроении широко применяются композитные материалы, а также полимерные материалы, например, ПВХ, хайполон, полиуретан, характеризующиеся легкостью, прочностью, водостойкостью, неокисляемостью, длительным сроком службы, в связи с чем интерцептор может быть выполнен из композитного материала или ПВХ.

Графические материалы содержат схематичное изображение примера конкретного выполнения заявляемой надувной лодки с надувным дном высокого давления. На фиг. 1 представлено схематичное изображение надувной лодки, вид сверху; на фиг. 2 - схематичное изображение надувной лодки, вид снизу; на фиг. 3 - схематичное изображение надувной лодки, вид сбоку; на фиг. 4 - схематичное изображение надувной лодки, вид с кормы (вид сзади); на фиг. 5 в укрупненном масштабе представлено схематичное изображение выносного элемента I (фиг. 3); на фиг. 6 в укрупненном масштабе представлено схематичное изображение соединения интерцептора с торцом кормовой части дна, в разрезе.

Надувная лодка содержит надувное дно 1, надувной баллон 2, образующий борт лодки, транец 3, установленный между кормовыми оконечностями баллона 2, а также интерцептор 4.

Дно 1 выполнено из эластичного газодержащего водонепроницаемого двухстенного материала высокого давления «double-wall», а именно, из материала «airdeck». Рабочее давление в надувном дне составляет 1000 - 1200 мБар. Дно 1 выполнено из единого куска полотна «double-wall» путем раскроя вытачек на верхней и нижней поверхности материала, формирующих при их соединении заданную килеватость днища (киль на фиг. 2 обозначен буквой К). Дно выполнено килеватым по всей своей протяженности, что способствует обеспечению более высокой управляемости и остойчивости судна. Выполнение дна из единого куска материала обеспечивает минимизацию склеиваемых друг с другом элементов, что положительно влияет на жесткость и надежность дна, а также конструкции лодки в целом. Края вытачек соединяют путем склеивания эластичными лентами (на фиг. не показаны), например, из армированного ПВХ, обычно применяемыми для склеивания между собой отдельных элементов надувных лодок. В качестве клея может быть использован, например, клей Bostik Vinicol 1520 или Maxbond 5550. Свойства материала лент и характеристики клея обеспечивают требуемую степень газоводонепроницаемости, прочность и другие характеристики соединений элементов надувных лодок, соответствующие требованиям, предъявляемым для судов данного типа.

С дном 1 соединен путем приклеивания надувной баллон 2, образующий борт лодки. Баллон 2 имеет U-образную форму и может быть выполнен, например, из армированного ПВХ.

Транец 3 соединен путем приклеивания как с внутренней поверхностью дна 1, так и с соответствующими поверхностями кормовых оконечностей 5 баллона 2. Соединенные с дном 1 баллон 2, образующий борт, и транец 3, закрепленный между его кормовыми оконечностями, образуют замкнутый контур, обеспечивающий оптимальную жесткость конструкции лодки.

Интерцептор 4 расположен вдоль торца 7 кормовой части дна 1 таким образом, что нижняя поверхность 8 интерцептора 4, являющаяся рабочей, расположена выше нижнего края 9 торца 7 кормовой части дна 1. При этом любая линия рабочей поверхности 8 интерцептора 4, параллельная диаметральной плоскости (на фиг. 1, 2 обозначена ДП) лодки, должна быть расположена параллельно основной плоскости (на фиг. 3 обозначена ОП) лодки с допустимым отклонением в вертикальной плоскости ± 2º (на фиг. 5 угол допустимого отклонения обозначен ± α; величина угла α составляет 2º). Интерцептор обеспечивает более быстрый выход лодки на режим глиссирования, а также увеличение максимальной скорости при меньшей мощности мотора, что подтверждается результатами экспериментальных исследований опытных образцов, причем именно при указанном сочетании параметров выполнения интерцептора обеспечиваются более высокие гидродинамические характеристики, а также более ровный срыв потока, также обеспечивается курсовая устойчивость лодки (при глиссировании лодки не происходит "дельфинирования" или заваливания ее носовой части). Следует отметить, что рабочая поверхность интерцептора может быть выполнена в виде плоскости либо иметь иную форму, например, V-образную (в частности, приближенную к килеватости дна в месте соединения с торцом дна), также возможно выполнение рабочей поверхности интерцептора изогнутой V-образной формы, называемой «крыло чайки». В представленном примере выполнения рабочая поверхность 8 интерцептора 4 в месте соединения с торцом 7 кормовой части дна 1 повторяет килеватость дна (показано на фиг. 4) по линии соединения нижней поверхности дна 1 к торцу 7 кормовой части дна 1, то есть по краю 9 торца 7, что позволяет достичь оптимального сочетания гидродинамических характеристик, в том числе минимального времени выхода на глиссирование. Предпочтительно, чтобы протяженность L интерцептора 4 в горизонтальной плоскости составляла (75÷90)% протяженности S торца 7 кормовой части дна 1. Данное выполнение предложено, как отмечалось выше, по результатам экспериментальных исследований, показавшим, что оптимальное улучшение выхода на глиссирование (при оптимальном сочетании гидродинамических характеристик лодки) имеет место при выполнении протяженности интерцептора в указанном интервале. Ширина рабочей поверхности интерцептора ограничена расстоянием между торцом кормовой части дна и дейдвудом лодочного мотора, это расстояние (с учетом необходимого зазора) обычно и определяет ширину интерцептора.

Интерцептор 4 выполнен в виде монолитной детали (методом литья), что представляется наиболее технологичным. В представленном примере интерцептор 4 выполнен полым внутри. Наличие полости 10 интерцептора 4 позволяет уменьшить вес детали без потери ее жесткости. В таком выполнении интерцептор 4 образован нижним элементом 11 и верхним элементом 12, которые имеют свободные кромки соответственно 14 и 15, а также общую наружную кромку 16, образованную при соединении элементов 11 и 12 между собой. Кромка 15 верхнего элемента 12 и кромка 14 нижнего элемента 11 прилегают к торцу 7 кормовой части дна 1. Нижняя, наружная, поверхность нижнего элемента 11 является нижней, рабочей, поверхностью 8 интерцептора 4. Интерцептор 4 соединен с кормовой частью дна 1. Интерцептор может быть, например, приклеен непосредственно своими кромками 14 и 15 к торцу 7 кормовой части дна. Более технологичным представляется выполнение, при котором кромка 14 нижнего элемента 11 интерцептора 4 выполнена с фланцем 18, а кромка 15 верхнего элемента 12 интерцептора 4 выполнена с фланцами 19, как показано на фиг. 6, при этом для крепления интерцептора к торцу 7 кормовой части дна 1 приклеены фланцы 18, 19 нижнего 11 и верхнего 12 элементов. При изготовлении интерцептора монолитная деталь может быть отлита сразу с боковыми элементами (на фиг. не показаны), исключающими проникновение воды внутрь полости 10, в этом случае кромки боковых элементов также приклеиваются к торцу 7 кормовой части дна 1. Возможно выполнение, при котором обеспечивается дополнительное уменьшение веса интерцептора, когда каждый из элементов на боковом торце интерцептора 4 выполнен из водонепроницаемого эластичного материала и приклеен к наружным поверхностям верхнего 12 и нижнего 11 элементов интерцептора 4 и торцу 7 кормовой части дна 1. В качестве материала для изготовления интерцептора может быть использован, например, ПВХ или композитный материал.

Так как к положению рабочей поверхности 8 интерцептора 4 предъявляются строгие требования, установку интерцептора 4 и его крепление к торцу 7 кормовой части дна 1 выполняют, когда лодка собрана (надута), а все ее элементы зафиксированы.

Для подготовки лодки к эксплуатации ее доставляют к месту спуска на воду, раскладывают из сложенного состояния, затем с помощью насоса накачивают дно, выполненное из материала «double-wall» (airdeck), и баллон. Рабочее давление дна составляет 1000 - 1200 мБар, рабочее давление в баллоне составляет 240 - 250 мБар. Дно, выполненное из материала «double-wall», является жестким, не испытывает видимых деформаций (не продавливается) под нагрузкой, обеспечивает хорошую устойчивость лодки на воде. Выполнение лодки с жестким надувным дном высокого давления и заданной килеватостью днища обеспечивает высокие ходовые характеристики лодки (остойчивость, управляемость). Следует отметить, что, как показали испытания опытных образцов, использование плоского вкладыша на дно лодки не представляется обязательным, так как в заявляемом техническом решении за счет кроя дна обеспечивается комфортная для пассажиров форма поверхности палубы (верхней поверхности дна), в то время как применение пайола увеличивает вес лодки, а также уменьшает внутреннее пространство лодки. К транцу крепят мотор, устанавливают дополнительные принадлежности, после чего лодку спускают на воду и отходят от берега на глубину, позволяющую погрузить мотор в воду. Затем запускают мотор, после чего лодка начинает движение, набирает скорость, необходимую для выхода на режим глиссирования, и продолжает движение в режиме глиссирования, когда значительная часть веса судна поддерживается гидродинамической подъемной силой. В этом режиме резко снижается сопротивление воды (так как уменьшается площадь смоченной поверхности, контактирующей с водой), что позволяет лодке перемещаться с высокой скоростью при малом потреблении мощности двигателя. Установка интерцептора позволяет уменьшить сопротивление воды при движении лодки, уменьшить время выхода на режим глиссирования, а также обеспечивает движение лодки на максимальной скорости при снижении потребляемой мощности мотора, что в свою очередь позволяет уменьшить расход топлива. Кроме того, предлагаемое, согласно заявляемому техническому решению, выполнение интерцептора, при котором его нижняя, рабочая, поверхность расположена выше нижнего края торца кормовой части дна и параллельна основной плоскости лодки, обеспечивает более ровный срыв потока на корме и позволяет уменьшить брызгообразование, что снижает сопротивление воды при движении судна (следовательно, позволяет увеличить скорость при меньшей мощности мотора) и повышает гидродинамические характеристики судна, а также позволяет исключить заваливание носовой части лодки («зарывание») и продольную неустойчивость («дельфинирование») в режиме глиссирования, препятствующие достижению лодкой максимальной скорости и ухудшающие маневренные качества.

После завершения перемещения по поверхности воды лодку вытаскивают на берег, снимают мотор. Борт и дно сдувают. Затем лодку компактно складывают в транспортировочный "пакет". При этом благодаря выполнению дна и баллона надувными лодка в сдутом состоянии имеет малые транспортировочные габариты и легкий вес.

Таким образом, предлагаемое выполнение надувной лодки с надувным дном высокого давления характеризуется малым весом и малыми транспортировочными габаритами (по сравнению с традиционными лодками с жестким дном), при этом обладает высокой жесткостью конструкции (за счет выполнения НДВД), обеспечивающей высокие мореходные и маневренные качества (в сравнении с лодками с НДНД). Кроме того, по сравнению с прототипом, предлагаемое выполнение надувной лодки за счет выполнения интерцептора обеспечивает улучшение выхода лодки на режим глиссирования при повышении ее гидродинамических характеристик: позволяет оптимизировать срыв потока на корме и уменьшить брызгообразования в транцевой зоне, что способствует снижению сопротивления при движении лодки, позволяет уменьшить время выхода лодки на режим глиссирования, обеспечить увеличение максимальной скорости при меньшей мощности мотора. Указанные факторы позволяют использовать для надувных лодок моторы меньшей мощности, что для малого судостроения является чрезвычайно актуальной задачей.

Claims (14)

1. Надувная лодка, характеризующаяся тем, что содержит надувное дно, соединенный с дном надувной баллон, образующий борт, а также интерцептор, соединенный с кормовой частью дна; дно выполнено килеватым из газодержащего двухстенного материала «double-wall»; интерцептор расположен вдоль торца кормовой части дна; нижняя, рабочая, поверхность интерцептора расположена выше нижнего края торца кормовой части дна, при этом любая линия нижней, рабочей, поверхности интерцептора, параллельная диаметральной плоскости лодки, расположена параллельно основной плоскости лодки с допустимым отклонением ± 2º.

2. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что между кормовыми оконечностями надувного баллона, образующего борт, установлен транец.

3. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что дно выполнено килеватым по всей своей протяженности до торца кормовой части дна.

4. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что дно выполнено из единого куска материала.

5. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что в качестве газодержащего двухстенного материала «double-wall» использован материал «airdeck».

6. Надувная лодка по п.3, характеризующаяся тем, что нижняя, рабочая, поверхность интерцептора в месте соединения с торцом кормовой части дна повторяет килеватость дна по линии примыкания нижней поверхности дна к торцу кормовой части дна.

7. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что протяженность интерцептора в горизонтальной плоскости составляет (75÷90)% протяженности торца кормовой части дна.

8. Надувная лодка по п.1, характеризующаяся тем, что интерцептор выполнен в виде монолитной детали.

9. Надувная лодка по п.8, характеризующаяся тем, что интерцептор выполнен в виде монолитной, полой внутри детали, образованной нижним и верхним элементами, которые соединены между собой с образованием общей, наружной, кромки, расположенной дальше от поверхности торца кормовой части дна, чем свободные, не соединенные между собой, кромки верхнего и нижнего элементов, при этом свободные кромки верхнего и нижнего элементов прилегают к торцу кормовой части дна.

10. Надувная лодка по п.9, характеризующаяся тем, что свободные, не соединенные между собой, кромки верхнего и нижнего элементов интерцептора снабжены фланцами, которые приклеены к торцу кормовой части дна.

11. Надувная лодка по п.9, характеризующаяся тем, что на каждом боковом торце интерцептора выполнен элемент, закрывающий внутреннюю полость интерцептора и служащий для исключения попадания воды в указанную полость.

12. Надувная лодка по п.11, характеризующаяся тем, что каждый из элементов на боковом торце интерцептора выполнен из водонепроницаемого эластичного материала и приклеен к наружным поверхностям верхнего и нижнего элементов интерцептора и торцу кормовой части дна.

13. Надувная лодка по п.8, характеризующаяся тем, что интерцептор выполнен из композитного материала.

14. Надувная лодка по п.8, характеризующаяся тем, что интерцептор выполнен из ПВХ.

Images