RU222507U1 - Корпус судна-буксира - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области судостроения, а именно корпусному решению судна-буксира, и может быть использована в автономных судах-буксирах в условиях безэкипажного судовождения для безопасного выполнения швартовных операций морских транспортных средств (грузовых судов), в том числе, для обеспечения эскорта, раскантовки, с высокими показателями маневренности. Технической задачей, на которую направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение безопасного и быстрого выполнения морских маневров (эскорта, раскантовки, швартовки-отшвартовки) при осуществлении автономного и дистанционного управления, не требующего участия людей непосредственно на борту судна. Технический результат заключается в том, что предлагаемая конструкция корпуса судна-буксира позволяет осуществлять безопасное движение во всех направлениях, в частности лагом, компенсируя разные виды качек и выполняя маневры без привязки к наличию бака и кормы ввиду их идентичности. Результат достигается возможностью расположения винторулевых колонок в диаметральной плоскости судна, что обеспечивает выполнение всех необходимых маневровых характеристик в автономном режиме. Технический результат достигается благодаря взаимосвязи всех технологических решений при строительстве судна-буксира для достижения максимально выгодных гидродинамических характеристик при выполнении морских маневров. В особенности, вертикальные пластины удерживают горизонтальную часть килевой конструкции и предотвращают деформацию при выполнении морских маневров.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к области судостроения, а именно корпусному решению судна-буксира, и может быть использована в автономных судах-буксирах в условиях безэкипажного судовождения для безопасного выполнения швартовных операций морских транспортных средств (грузовых судов), в том числе, для обеспечения эскорта, раскантовки, с высокими показателями маневренности.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Современные судостроители и разработчики, такие как Damen, Abu Dhabi Ports, Robert Allan Ltd и другие, в процессе обоснования своих технологических решений, выделяют три поколения буксиров.

К первому поколению относятся традиционные буксиры и все его предыдущие технологические решения за множество лет.

Второе - современные буксиры с полноворотными винторулевыми колонками (далее - ВРК) или азиподами (Azimuthing stern-drive tug - ASD -"Азимутальный буксир"), которые, как правило, располагались в районе кормы и попарно. Данное техническое решение повлияло на развитие внешнего вида корпуса. Был сформирован класс роторных буксиров (Rotor tug).

К третьему поколению можно отнести буксиры на базе активно развивающихся технологий безэкипажного судовождения (БЭС).

Известны следующие конструктивные решения по патентным документам.

Патент РФ RU 2204500 С2, опубл. 20.05.2003 «БУКСИР-ТОЛКАЧ» Изобретение относится к судостроению, в частности к конструкции буксиров-толкачей. Буксир-толкач содержит корпус со смонтированными на торце носовой части двумя упорами и сцепной замок с захватными клешнями. Буксир-толкач снабжен обтекателем. На внешней боковой поверхности каждого упора размещена направляющая. Обтекатель имеет в плане форму стрелы. Направляющие выполнены в виде полосы. На каждой боковой поверхности обтекателя вырезана продолговатая щель для направляющей. Направляющие установлены перпендикулярно к боковой поверхности обтекателя. Днище обтекателя выполнено с языком, прикрывающим торец носового участка корпуса. Достигается уменьшение сопротивления движению буксира-толкача при ходе без баржи.

Известно МОРСКОЕ СУДНО С ПОДВИЖНЫМ КИЛЕМ по патенту №WO 2009109697.

Основной идеей изобретения является сохранение основного принципа киля при одновременном уменьшении боковой площади при маневрах бокового шага и при этом киль играет активную роль в маневрировании морского судна. Это может быть расширено путем предоставления морскому судну всенаправленной двигательной установки и килевой компоновки, имеющей активную килевую установку с первым активным килем и вторым активным килем, которые оба являются вращающимися членами киля.

Известны корпус и киль по патенту WO 2001038166. Задачей данного изобретения является обеспечение конструкции корпуса и киля, которая решает проблему фиксированного балластного водоизмещения лодок, создающих носовые и кормовые волны, которые взаимодействуют для ограничения максимальной скорости корпуса через воду, как описано выше. Это цель сделать это без чрезмерной ширины, без ограничений по размеру и с возможностью вернуться в вертикальное положение после опрокидывания.

Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает корпус и киль, в которых киль имеет достаточную плавучесть для поддержки любого балласта и достаточную дополнительную плавучесть для поддержания веса корпуса, к которому он прикреплен, так что корпус опирается на поверхность воды или вблизи нее.

Плавучесть может быть такой, что корпус располагается чуть выше или чуть ниже поверхности воды. Тем не менее, предпочтительно, чтобы он опирался на поверхность воды или просто на ней, а не в ней.

Известно изобретение по патенту US 20150191224, относящееся к конструкции буксира, а конкретно, к усовершенствованной оболочке буксира, предназначенного для буксировки и маневрирования судов или им подобных судов, а также для оказания помощи судам, которым угрожает опасность из-за повреждений или несчастных случаев.

Изобретение ПО патенту US 20190283850 относится к буксиру, имеющему азимутальные гребные установки.

В рамках настоящего изобретения под выражением «азимутальная гребная установка» подразумевается гребная установка, направление движения которой в горизонтальном направлении может изменяться на 360°. Такие азимутальные гребные установки уже известны сами по себе, например, в виде сопла, в нем расположенного пропеллера.

К буксиру предъявляются особые требования в отношении тяги и маневренности. Например, желательно, чтобы буксир не только производил тяговую силу в прямом, но и в заднем направлении и даже в боковом направлении, хотя тяговая мощность, производимая в боковом направлении, будет меньше, чем тяговая мощность, производимая в продольном направлении.

Известно, что буксир имеет три азимутальные гребные установки. Два азимутальных гребных агрегата предусмотрены в первом продольном положении, на противоположных сторонах средней плоскости буксира. Третий азимутальный гребной агрегат расположен в продольном положении, отличном от продольных положений указанных двух азимутальных гребных агрегатов. В этом известном буксире, который известен в полевых условиях как буксир Ротор®, каждый гребной агрегат имеет гребной вал и главный вал.

Гребной винт может вращаться вокруг главного вала не менее чем на 360 градусов, а главные валы простираются параллельно друг другу, в вертикальном направлении, когда буксир находится на одном уровне. Известен буксир по патенту СА 2144460.

Во время буксировки сопровождения буксир предназначен для оказания помощи на высокой скорости в управлении и остановке судна, которым необходимо помочь с помощью буксирного троса, идущего от буксировочной лебедки и подключенного к судну, на которое оказывается помощь. Во время работы в гавани буксир может быть применен к обычным задачам буксировки и буферизации.

Кроме того, разработка буксиров нового типа была необходима для оказания помощи и сопровождения танкеров в опасных и прибрежных водах, т.е. вне безопасных гаваней.

Общими недостатками описанных конструкций является то, что они неспособны осуществить тяговое усилие лагом, отсутствует возможность быстрого маневрирования, а также имеет место высокий риск кавитации.

В качестве прототипа взят «КОРПУС СУДНА-БУКСИРА» по патенту РФ на полезную модель №217176, опубл. 21.03.2023 г., МПК В63В 35/6, В63В 3/00.

Технической задачей, на которую направлена данная полезная модель, является обеспечение безопасного и быстрого выполнения морских маневров (эскорта, раскантовки, швартовки-отшвартовки) при осуществлении автономном управлении, не требующего участия людей непосредственно на борту судов. Технический результат заключается в том, что предлагаемая конструкция корпуса судна-буксира позволяет располагать винторулевые колонки в диаметральной плоскости судна, что помогает осуществлять безопасное движение во всех направлениях, в частности лагом, компенсируя разные виды качек и выполняя маневры без привязки к наличию бака и кормы в виду их идентичности. Для достижения всех необходимых маневровых характеристик в автономном режиме винторулевые колонки располагаются в диаметральной плоскости судна. Технический результат достигается благодаря взаимосвязи всех технических решений при строительстве буксира-автомата для достижения максимально выгодных гидродинамических характеристик при выполнении морских маневров.

К недостаткам следует отнести следующее. Как показала практика использования данной конструкции, требуется технологическая доработка некоторых ее элементов. В частности, имеет место деформация соединения вертикальной части килевой конструкции с днищевой части корпуса судна-буксира из-за волновых воздействий, качек, а также целесообразно выполнение перфораций в килевой конструкции для осуществления управлением параметров сопротивления при движении, влияющих на скоростные характеристики.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

Технической задачей, на которую направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение безопасного и быстрого выполнения морских маневров (эскорта, раскантовки, швартовки-отшвартовки) при осуществлении автономного и дистанционного управления, не требующего участия людей непосредственно на борту судна, а также с помощью некоторых конструкторских решений повышение общей жесткости конструкции. Техническая задача достигается тем, что предложен корпус судна-буксира, включающий судовой набор в виде двух бортов, жестко соединенных с днищем, одинаковые по конструктивному исполнению, идентичные бак и корму, жестко соединенные с остальными частями судового набора, обводы корпуса выполнены с учетом рассекаемого потока воды при движении вперед и потока, создаваемого винторулевой колонкой, в днище корпуса диаметрально симметрично выполнены сквозные отверстия для размещения винторулевых колонок, причем одно выполнено ближе к баку, а другое к корме, к днищу крепится килевая конструкция с вертикальной и горизонтально частями, имеющая в сечении вид перевернутой буквы Т, вертикальная часть которой одной поверхностью крепится к днищу корпуса, а другой - к горизонтальной части, при этом вертикальная часть килевой конструкции выполнена с вогнутыми боковыми торцами, а горизонтальная часть представляет собой ромб с усеченными вершинами, геометрическое расположение отверстий для размещения винторулевых колонок определяется с учетом килевой конструкции, прикрепленной к днищу, а килевая конструкция выполнена по всей длине днища корпуса между отверстиями для размещения винторулевых колонок, отличающийся тем, что корпус судна-буксира снабжен двумя вертикальными пластинами, обеспечивающими жесткость с горизонтальной частью киля и днищем судна-буксира, при этом установленные пластины выполнены в виде трапециевидных листов с размерами по высоте 1670 мм по толщине 200 мм, и размещены в 2380 мм от диаметральной плоскости в обе стороны, при этом, пластины короткой стороной упираются в горизонтальную часть килевой конструкции, а длинной - в днищевую часть корпуса судна-буксира.

ТЕХНИЧЕСКИЙ РЕЗУЛЬТАТ

Технический результат заключается в том, что предлагаемая конструкция корпуса судна-буксира позволяет осуществлять безопасное движение во всех направлениях, в частности лагом, компенсируя разные виды качек и выполняя маневры без привязки к наличию бака и кормы в виду их идентичности. Результат достигается возможностью расположения винторулевых колонок в диаметральной плоскости судна, что обеспечивает выполнение всех необходимых маневровых характеристик в автономном режиме

Технический результат достигается благодаря взаимосвязи всех технологических решений при строительстве судна-буксира для достижения максимально выгодных гидродинамических характеристик при выполнении морских маневров.

В особенности, вертикальные пластины удерживают горизонтальную часть килевой конструкции и предотвращают деформацию при выполнении морских маневров.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

В предлагаемой конструкции корпуса судна-буксира реализована концепция разработки азимутального судна-буксира с возможностью работы в условиях автономного и дистанционного судовождения без экипажа на борту, с возможностью выполнения всех вариантов морских маневров быстро, безопасно, а также осуществлять значительные тяговые усилия при разнообразных положениях винторулевых колонок (ВРК), отвечающим только одному условию - находиться в диаметральной плоскости днища судна-буксира.

Широкий выбор положения ВРК относительно диаметральной плоскости и друг друга при расположении их в кормовой части получить невозможно. Расположение ВРК в диаметральной плоскости расширяет выбор маневров и тяговых усилий.

За счет возможности расположения ВРК в диаметральной плоскости получаем:

- возможность использования положения ВРК без ограничений, что позволяет осуществлять все возможные морские маневры с разным положением ВРК относительно друг друга и в диаметральной плоскости;

- отсутствие при развороте на месте радиуса вращения равного длине корпуса судна-буксира;

- возможность удерживания судна-буксира на курсе без частого подруливания за счет равномерного усилия из-за расположения ВРК в диаметральной плоскости как при прямом движении, так и при лаговом (бортом).

- быстрый подход и отход лагом, а также высокое тяговое усилие при прижимании большей площадью корпуса, чем баком;

- отсутствие привязки к корме и баку во время маневров;

- низкий риск кавитации;

- при использовании автоматического швартовного устройства как поворотного на баке и корме, так и стационарного бортового, отсутствует неравномерная нагрузка на конструкцию и узлы всего судна-буксира, которое характерно для расположения ВРК в корме;

- данное решение снижает негативное влияние на винт, которое характерно для парного расположения винторулевых колонок в корме из-за гидродинамического влияния друг на друга.

Одинаковые по конструктивному исполнению, идентичные бак и корма дают сокращение времени маневрирования за счет конструктивной привязки, например, при работе на укол, а также, чтобы обеспечить высокие маневровые характеристики, в частности при движении лагом и развороте на месте с сокращением времени на выполнение самих маневров.

Положительный эффект от расположения винторулевых колонок в диаметральной плоскости судна и идентичных бака и кормы, усиливает оснащение судна-буксира специальной килевой конструкцией, которая имеет вертикальный гребень, напоминающий классический киль и вертикальную симметрическую плоскость в нижней части горизонтальной по обе его стороны, которая обеспечивает ровное движение лагом, компенсирует все виды качек и рысканье и нейтрализует влияние на волне, а так же горизонтальная часть киля является вспомогательным упором подходе За счет применения вертикальных пластин деформация килевой конструкции при волновом воздействии и качки снижена к минимуму, при этом создавая дополнительное сопротивление при лаговом движении, что обеспечивает ровное перемещение судна-буксира в данном направлении.

Отличием предлагаемой конструкции является то, что выполнение корпуса осуществляется без отверстий для водометной системы.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ поясняется графическими материалами, на которых изображены:

На фиг. 1 представлен основной вид судна-буксира.

На фиг. 2 представлен вид снизу судна-буксира.

На фиг. 3 представлен вид спереди.

На фиг. 4 представлено изометрическое изображение.

На фиг. 5 представлено изображение сечения килевой конструкции.

УСТРОЙСТВО СОДЕРЖИТ

1 - корпус судна,

2 - килевая конструкция,

3 - отверстия для винторулевая колонка в диаметральной плоскости судна,

4 - идентичные бак и корма,

5 - горизонтальная часть киля,

6 - вертикальная часть киля,

7 - вертикальная пластина.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.

При движении судна корпус 1 разрезает поток воды и за счет обводом создает оптимальные гидродинамические условия. При движении вперед поток, создаваемый передней ВРК, разрезается вертикальной часть 5 килевой конструкции 2 и создает усилие образованным между днищем корпуса и горизонтальной частью 5, а задняя ВРК создает стандартное усилие. Горизонтальная 5 и вертикальные 6 части килевой конструкции 2 компенсируют качки при любых движениях и рысканье. При лаговом движении ВРК необходимо развернуться на 90 градусов, а для полного разворота на месте одна ВРК перекладывается в одну сторону, а вторая в обратную. Для движения не линейно, ВРК необходимо переложить в соответствующее направление для создание необходимого потока. В совокупности все конструктивные решения и обеспечивают описанные маневры (движение). Подобная комбинация корпусных решений обеспечивает безопасное и оптимальное выполнение морских маневров судна и в автономном режиме без экипажа на борту. Кроме того, для повышения общей надежности конструкция снабжена вертикальными пластинами 7 обеспечивающие жесткость килевой конструкции 2 и место крепления к корпусу судна 1 при разных типах качек и волновом воздействии.

НАДЕЖНОСТЬ УСТРОЙСТВА.

Надежность устройства была подтверждена экспериментами.

С целью обоснования жесткости конструкции, был произведен эксперимент, описывающий состояние и поведение узлов при разных нагрузках на статику и устойчивость в зависимости от конструкции самого судна, от района плавания, расположения элементов и т.п., а также от выбранного материала для килевой конструкции, ребер жесткости.

Claims (1)

1. Корпус судна-буксира, включающий судовой набор в виде двух бортов, жестко соединенных с днищем, одинаковые по конструктивному исполнению, идентичные бак и корму, жестко соединенные с остальными частями судового набора, обводы корпуса выполнены с учетом рассекаемого потока воды при движении вперед и потока, создаваемого винторулевой колонкой, в днище корпуса диаметрально симметрично выполнены сквозные отверстия для размещения винторулевых колонок, причем одно выполнено ближе к баку, а другое к корме, к днищу крепится килевая конструкция с вертикальной и горизонтальной частями, имеющая в сечении вид перевернутой буквы Т, вертикальная часть которой одной поверхностью крепится к днищу корпуса, а другой - к горизонтальной части, при этом вертикальная часть килевой конструкции выполнена с вогнутыми боковыми торцами, а горизонтальная часть представляет собой ромб с усеченными вершинами, геометрическое расположение отверстий для размещения винторулевых колонок определяется с учетом килевой конструкции, прикрепленной к днищу, а килевая конструкция выполнена по всей длине днища корпуса между отверстиями для размещения винторулевых колонок, отличающийся тем, что корпус судна-буксира снабжен двумя вертикальными пластинами, обеспечивающими жесткость с горизонтальной частью киля и днищем судна-буксира, при этом установленные пластины выполнены в виде трапециевидных листов с размерами по высоте 1670 мм по толщине 200 мм и размещены в 2380 мм от диаметральной плоскости в обе стороны, при этом пластины короткой стороной упираются в горизонтальную часть килевой конструкции, а длинной - в днищевую часть корпуса судна-буксира.