RU2262462C2 - Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism - Google Patents

Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism Download PDF

Info

Publication number
RU2262462C2
RU2262462C2 RU2003130949/11A RU2003130949A RU2262462C2 RU 2262462 C2 RU2262462 C2 RU 2262462C2 RU 2003130949/11 A RU2003130949/11 A RU 2003130949/11A RU 2003130949 A RU2003130949 A RU 2003130949A RU 2262462 C2 RU2262462 C2 RU 2262462C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
wing
stern
aft
hydraulic
Prior art date
Application number
RU2003130949/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003130949A (en
Inventor
П.Г. Редько (RU)
П.Г. Редько
С.В. Таркаев (RU)
С.В. Таркаев
А.В. Амбарников (RU)
А.В. Амбарников
К.В. Нахамкес (RU)
К.В. Нахамкес
А.С. Чугунов (RU)
А.С. Чугунов
А.Б. Тихонов (RU)
А.Б. Тихонов
чков Ю.В. Кр (RU)
Ю.В. Крячков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД" filed Critical Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority to RU2003130949/11A priority Critical patent/RU2262462C2/en
Publication of RU2003130949A publication Critical patent/RU2003130949A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2262462C2 publication Critical patent/RU2262462C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Ship Loading And Unloading (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding; building of hovercraft.
SUBSTANCE: proposed method consists in varying distance of aft hydrofoil from ship's hull by means of aft correction mechanism and its hydraulic locking at any point. At the beginning of acceleration of ship from free cruising state, aft hydrofoil is raised flush with bottom and in the course of acceleration it lowers to working depth, thus ensuring lift-off of ship. Aft correction mechanism consists of hoisting and extensible frame-type unit, hydraulic motors and hydraulic control system.
EFFECT: improved service characteristics of hovercraft; reduced power requirements; reduced consumption of fuel; possibility of correcting handling characteristics under all cruising conditions.
3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к судостроению, касается создания высокоскоростных судов на подводных крыльях (СПК) и может быть использовано в водных транспортных средствах, а более конкретно реализовано на СПК.The present invention relates to shipbuilding, for the creation of high-speed hydrofoil vessels (SPK) and can be used in water vehicles, and more specifically implemented on the SPK.

Известны СПК, у которых крыльевое устройство состоит из двух крыльев: носового и кормового. Крылья крепятся к корпусу тремя стойками, две из них расположены по бортам на концах крыла и одна в диаметральной плоскости (ДП). Для кормового крыла в качестве опоры в ДП использован кронштейн гребного вала. Стойки крыльев сделаны разъемными, нижняя часть стоек приварена к крылу, а верхняя крепится болтами к корпусу. Соединение стоек на фланце - болтовое. Изменение установочного угла атаки производится постановкой клиньев между фланцами нижней и верхней частей стоек (см. Зайцев Н.А., Маскалик А.И. «Отечественные суда на подводных крыльях», Ленинград, издательство «Судостроение», 1967 г., с.136, рис.87-89).SECs are known in which the wing device consists of two wings: fore and aft. The wings are attached to the body by three uprights, two of them are located on the sides at the ends of the wing and one in the diametrical plane (DP). For the aft wing, the propeller shaft bracket was used as a support in the DP. The wing posts are made detachable, the bottom of the legs is welded to the wing, and the top is bolted to the body. The connection of the struts on the flange is bolted. The installation angle of attack is changed by setting wedges between the flanges of the lower and upper parts of the uprights (see Zaitsev N.A., Maskalik A.I. “Domestic hydrofoil vessels”, Leningrad, Sudostroenie publishing house, 1967, p.136 , Fig. 87-89).

В книге приведена конструкция крыльев пассажирского теплохода «Ракета». Данную конструкцию, как и другие подобные конструкции теплоходов «Метеор», «Буревестник» и др., отличают простота и достаточно надежная схема крыльевых устройств с малопогруженными, жестко закрепленными на корпусе подводными крыльями, однако выход таких типов судов на подводные крылья при максимальной нагрузке обеспечивается установкой крыльев при сборке судна с постоянным и завышенным углом атаки, что снижает их гидродинамические, скоростные качества при движении судна на крыльевом режиме.The book shows the design of the wings of the passenger ship "Rocket". This design, as well as other similar designs of the Meteor, Burevestnik, and other motor ships, is distinguished by the simplicity and a fairly reliable scheme of wing devices with underweight hydrofoils rigidly fixed to the hull, however, these types of ships can get hydrofoils at maximum load installation of the wings during assembly of the vessel with a constant and overestimated angle of attack, which reduces their hydrodynamic, speed characteristics when the vessel moves in wing mode.

Судно с малопогруженными крыльями имеет достаточно высокие гидродинамические качества на эксплуатационных скоростях, однако возможность реализации этого качества связана с режимом выхода судна на подводные крылья. В диапазоне скоростей (0,4...0,6)Vэ судно имеет минимальное гидродинамическое качество, так как в этом диапазоне располагается так называемый «горб максимального сопротивления» (см. Зайцев Н.А., Маскалик А.И. «Отечественные суда на подводных крыльях», Ленинград, издательство «Судостроение», 1967 г., с.41, рис.31). На «горбе максимального сопротивления» гидродинамическое качество отечественных судов на подводных крыльях составляет 8...11 вместо 12...16 на эксплуатационных скоростях.A ship with low-loaded wings has a fairly high hydrodynamic quality at operational speeds, however, the possibility of realizing this quality is associated with the mode of the ship's hydrofoil exit. In the speed range (0.4 ... 0.6) V e, the vessel has a minimum hydrodynamic quality, since the so-called "maximum resistance hump" is located in this range (see N. Zaitsev, A. I. Maskalik “ Domestic hydrofoil vessels ”, Leningrad, Sudostroenie publishing house, 1967, p.41, fig. 31). On the “hump of maximum resistance”, the hydrodynamic quality of domestic hydrofoil vessels is 8 ... 11 instead of 12 ... 16 at operating speeds.

Наличие «горба сопротивления» обусловлено сопротивлением воды, которое увеличивается пропорционально квадрату скорости судна, а это значит, что для обеспечения даже незначительного увеличения скорости судна требуется существенно увеличивать мощность двигателя.The presence of a “hump of resistance" is due to the resistance of water, which increases in proportion to the square of the speed of the vessel, which means that to ensure even a slight increase in the speed of the vessel, it is necessary to significantly increase engine power.

На построенных судах на подводных крыльях доля полезной нагрузки составляет всего 30...32% (с учетом топлива) от полной массы судна. Для повышения доли полезной нагрузки, а следовательно, и увеличения экономической эффективности необходимо искать пути снижения массы судна и ее составляющих, а также доли потребляемой мощности, необходимой для движения СПК на всех режимах плавания.On hydrofoil ships built, the share of payload is only 30 ... 32% (including fuel) of the total weight of the vessel. To increase the share of the payload, and therefore increase the economic efficiency, it is necessary to look for ways to reduce the mass of the vessel and its components, as well as the share of power consumption necessary for the movement of the SEC in all navigation modes.

Наличие «горба сопротивления» не позволяет реализовать в максимальной степени гидродинамическое качество крыльев, поэтому параметры двигателя выбираются не из условия его оптимальности в районе максимального гидродинамического качества (достижения максимальной скорости судна), а из условий обеспечения судну упора, необходимого для преодоления «горба сопротивления» при выходе судна на подводные крылья.The presence of a “hump of resistance” does not allow to maximize the hydrodynamic quality of the wings, therefore the engine parameters are selected not from the conditions of its optimality in the region of maximum hydrodynamic quality (to achieve maximum speed of the vessel), but from the conditions of providing the ship with the stop necessary to overcome the “hump of resistance” when the ship enters hydrofoils.

На современных СПК типа «Ракета», «Метеор», «Беларусь», «Чайка», «Комета» и др. СПК для преодоления «горба сопротивления» при разгоне с полностью погруженными крыльями и приводом гребного винта потребляемая мощность двигателя практически в 1,5...2 раза превышает мощность, необходимую для поддержания движения СПК в эксплуатационном режиме, несмотря на использование встроенных активных элементов увеличения подъемной силы, выходящих из воды по мере роста скорости и подъемной силы основных несущих плоскостей (см. Зайцев Н.А., Маскалик А.И. «Отечественные суда на подводных крыльях», Ленинград, издательство «Судостроение», 1967 г., с.с.123, 165, 227, 256, 257 и 317 соответственно).On modern SECs such as Rocket, Meteor, Belarus, Seagull, Comet and other SECs to overcome the “hump of resistance” during acceleration with fully sunk wings and propeller drive, the engine power consumption is almost 1, 5 ... 2 times the power required to maintain the movement of the SEC in the operational mode, despite the use of built-in active elements to increase the lifting force emerging from the water as the speed and lifting force of the main bearing planes increase (see N. Zaitsev, Maskalik A.I. “Ote Qualified hydrofoil vessels ”, Leningrad, Sudostroenie Publishing House, 1967, pp. 123, 165, 227, 256, 257 and 317, respectively).

Наиболее близким по совокупности признаков является способ стабилизации движения СПК, осуществляемый посредством двух устройств - носового и кормового крыльев, позволяющих в случае необходимости при движении судна одновременно изменять отстояние от корпуса обоих крыльев с механической фиксацией двух положений:Closest to the totality of features is a method of stabilizing the movement of the SEC, carried out by means of two devices - the fore and aft wings, allowing, if necessary, when moving a vessel, simultaneously change the distance from the hull of both wings with mechanical fixation of two positions:

- с максимальным отстоянием от днища корпуса судна, т.е. в нижнем положении, обеспечивающим необходимое рабочее погружение крыльев;- with a maximum distance from the bottom of the hull, i.e. in the lower position, providing the necessary working immersion of the wings;

- с минимальным отстоянием, т.е. в верхнем положении, с заниженной величиной заглубления крыльев, при этом используются подъемно-выдвижные закрытые рамочные устройства, каждое из которых содержит несущее крыло со стойками и жестко соединяющую их в верхней части опорную штангу и устанавливается в направляющих элементах корпуса с возможностью вертикального перемещения, качения и взаимодействия с изолированно расположенными силовыми гидроцилиндрами управления и с приводом гребного винта (для кормового механизма) (патент ФРГ №1072133, кл. 65 a11 от 09.06.1960 г.).- with minimal distance, i.e. in the upper position, with an underestimated depth of wing penetration, the use of lifting and sliding closed frame devices, each of which contains a carrier wing with struts and a support rod rigidly connecting them in the upper part and is installed in the guide elements of the body with the possibility of vertical movement, rolling and interaction with isolated power control hydraulic cylinders and with a propeller drive (for the stern mechanism) (Germany patent No. 1072133, class 65 a11 of 06/09/1960).

Известный способ стабилизации движения судна путем одновременного ступенчатого уменьшения заглубления обоих крыльев разработан авторами изобретения с целью обеспечения надежности и безопасности плавания в условиях сильного волнения водной среды и при поворотах на курсе, когда возникают значительные дополнительные поперечные силы, создающие закритические динамические изгибающие моменты на крыльевые устройства и давления на корпус судна, способные привести к деформации и разрушению крыльевых устройств и их опорных элементов. При движении судна с уменьшенным заглублением крыльев (в режиме «приседание») снижаются динамические нагрузки от внешних воздействующих факторов и такой режим отвечает требованиям оптимального взаимодействия подводных крыльев, корпуса судна и водной среды.The known method of stabilizing the movement of a ship by simultaneously decreasing the depth of both wings stepwise was developed by the inventors in order to ensure reliability and safety of sailing in conditions of strong waves of the aquatic environment and during heading when significant additional transverse forces arise, creating supercritical dynamic bending moments on the wing devices and pressure on the ship's hull, which can lead to deformation and destruction of wing devices and their supporting elements. When the vessel is moving with a reduced depth of the wings (in the squat mode), dynamic loads from external factors are reduced and this mode meets the requirements for optimal interaction between the hydrofoils, the hull and the aquatic environment.

Недостатком этого способа является то, что возможность его осуществления рассчитана применительно к движению судна на крыльевом режиме с соблюдением определенной синхронизации работы гидроцилиндров управления обоими крыльевыми устройствами. Кроме этого, переход с крыльевого режима движения судна на режим «приседание» с применением указанного способа стабилизации связан с необходимостью увеличения углов атаки обоих крыльев для поддержания постоянства их подъемной силы, что и предусмотрено в известных рамочных устройствах.The disadvantage of this method is that the possibility of its implementation is calculated in relation to the movement of the vessel in the wing mode in compliance with a certain synchronization of the operation of the hydraulic control cylinders of both wing devices. In addition, the transition from the winged mode of movement of the vessel to the "squat" mode using the specified stabilization method is associated with the need to increase the angles of attack of both wings to maintain the constancy of their lifting force, which is provided in the known frame devices.

Наиболее близким по совокупности признаков технического решения к заявленному изобретению по способу и устройству являются устройства (механизмы), уменьшающие отстояние от корпуса судна обоих крыльев одновременно во время движения. Эти устройства выполнены в виде закрытых подъемно-выдвижных рамочных механизмов, каждый из которых включает несущее крыло со стойками (пилонами) и жестко соединяющую их в верхней части опорную штангу и установлен в направляющих элементах корпуса судна с возможностью вертикального перемещения в одно из двух заданных положений с фиксацией в этих положениях, качания и взаимодействия с изолированно (автономно) расположенными силовыми гидроцилиндрами управления и приводом гребного винта (патент ФРГ №1072133, кл. 65 a11 от 09.06.1960 г.).The closest in terms of features of the technical solution to the claimed invention by the method and device are devices (mechanisms) that reduce the distance from the ship's hull of both wings simultaneously during movement. These devices are made in the form of closed lifting and sliding frame mechanisms, each of which includes a supporting wing with uprights (pylons) and a support rod rigidly connecting them in the upper part and is installed in the guiding elements of the ship’s hull with the possibility of vertical movement in one of two specified positions with fixing in these positions, swinging and interaction with isolated (independently) located power control hydraulic cylinders and propeller drive (FRG patent No. 1072133, class 65 a11 of 06/09/1960).

Известны достоинства указанных механизмов, основным из которых является практическое осуществление принципа гидравлического управления положением подводных крыльев при движении судна как по величине отстояния, так и по изменению установочных углов атаки.The advantages of these mechanisms are known, the main of which is the practical implementation of the principle of hydraulic control of the position of the hydrofoils when the vessel is moving, both in terms of the distance and the change in the set angles of attack.

Недостатком известных конструкций является то, что фиксация подводных крыльев предусмотрена только в двух положениях: в нижнем - с рабочим погружением и в верхнем - с уменьшенной величиной заглубления, при этом фиксация выполняется механическими стопорными устройствами, отличающимися нетехнологичностью и трудоемкостью изготовления.A disadvantage of the known structures is that the fixation of the hydrofoils is provided in only two positions: in the lower one with working immersion and in the upper one with a reduced depth of penetration, while the fixation is performed by mechanical locking devices, which are not technologically advanced and laborious to manufacture.

Конструкция известных подъемно-выдвижных устройств предполагает только совместное их использование и применение на обоих крыльевых устройствах с определенной степенью синхронизации управления.The design of the known lifting and sliding devices involves only their combined use and application on both wing devices with a certain degree of control synchronization.

Кроме этого, асимметричное расположение каждого силового гидроцилиндра управления рамочным механизмом увеличивает вероятность работы механизма с перекосами, вызывающими повышенный износ поверхностей сопрягаемых деталей, а нередко и их заклинивание.In addition, the asymmetric arrangement of each power hydraulic cylinder controlling the frame mechanism increases the likelihood of the mechanism working with distortions causing increased wear of the surfaces of the mating parts, and often their jamming.

Учитывая, что рамочные устройства выполнены с возможностью поворотов относительно осей опорных штанг, и, следовательно, с возможностью изменения углов атаки крыльев при движении судна, в целом конструкции крыльевых устройств отличаются сложностью, обусловленной большим количеством сопрягаемых узлов и деталей, а это в совокупности снижает уровень надежности устройств и эксплуатационные качества судна в целом.Given that the frame devices are made with the possibility of rotations relative to the axis of the support rods, and, therefore, with the possibility of changing the angles of attack of the wings during the movement of the vessel, in general, the design of wing devices is complex due to the large number of mating units and parts, and this together reduces the level reliability of devices and operational qualities of the ship as a whole.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание СПК с лучшими эксплуатационно-техническими показателями в части снижения потребляемой мощности, расхода топлива и реализации возможности осуществлять необходимую коррекцию характеристик управляемости судна при его движении на всех режимах плавания при максимальном сохранении относительной простоты конструкций и схем крыльевых устройств, применяющихся в отечественных СПК (например, жесткое закрепление подводных крыльев на корпусе).The technical task of the invention is the creation of a SEC with the best operational and technical indicators in terms of reducing power consumption, fuel consumption and the ability to carry out the necessary correction of the controllability characteristics of the vessel during its movement in all navigation modes while maximizing the relative simplicity of the designs and schemes of wing devices used in domestic SPK (for example, rigid fastening of hydrofoils on the body).

Предлагаемое изобретение по способу снижения потребляемой мощности путем повышения гидродинамического качества на режиме выхода судна на крылья (уменьшение «горба сопротивления»), стабилизации движения СПК и устройству для его осуществления в виде механизма коррекции характеристик управляемости судна обеспечивает достижение технического результата, который заключается в том, что при осуществлении указанного способа и создании механизма коррекции характеристик управляемости судна как инструмента для реализации этого способа возможно либо использование для СПК менее мощных и более экономичных двигателей, либо обеспечение вывода существующих СПК на крыльевой режим при той же потребляемой мощности, но с увеличенной на 20% и более полезной нагрузкой, что значительно повышает экономическую эффективность использования СПК.The present invention by a method of reducing power consumption by increasing the hydrodynamic quality in the mode of the ship's exit to the wings (reducing the "hump of resistance"), stabilizing the movement of the SEC and the device for its implementation in the form of a correction mechanism for the handling characteristics of the vessel provides a technical result, which consists in that when implementing this method and creating a mechanism for correcting the handling characteristics of the vessel as a tool for implementing this method, You can either use less powerful and more economical engines for the SEC, or ensure that the existing SEC is put into wing mode at the same power consumption, but with an increased by 20% or more payload, which significantly increases the economic efficiency of using the SEC.

Указанный технический результат по способу стабилизации движения и снижения потребляемой мощности судна на подводных крыльях, при котором создают вертикальные возвратно-поступательные перемещения кормового крыла, достигается тем, что согласно изобретению используют кормовой механизм коррекции характеристик управляемости с возможностью плавного управления положением кормового крыла по величине его отстояния от корпуса в диапазоне от нуля до максимального значения и гидравлической фиксации кормового крыла в любой точке отстояния, при этом начало разгона судна из состояния свободного плавания выполняют с носовым крылом, погруженным в воду и жестко присоединенным с помощью стоек непосредственно к корпусу судна с установленными рабочим отстоянием и минимальным углом атаки, обеспечивающим достижение максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме с невысокой нагрузкой, и поднятым заподлицо с днищем кормовым крылом с предварительно установленным минимальным углом атаки с последующим по мере роста скорости движения судна постепенным погружением кормового крыла в воду на глубины, обеспечивающие в начале отрыв корпуса судна от поверхности воды, а затем достижение максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме, при этом для стабилизации движения судна, например на крыльевом режиме, на поворотах или при волнении, коррекцию углов атаки обоих крыльев одновременно и автоматически выполняют изменением дифферента судна на корму путем плавного изменения величины отстояния несущей плоскости кормового крыла от днища корпуса с последующей гидравлической фиксацией крыла в положении наилучшей стабилизации движения, причем с уменьшением дифферента судна на корму, при увеличении отстояния кормового крыла, углы атаки обоих крыльев синхронно уменьшаются, а с увеличением дифферента судна на корму, при уменьшении отстояния кормового крыла, углы атаки крыльев синхронно увеличиваются.The specified technical result according to the method of stabilizing the movement and reducing the power consumption of the hydrofoil vessel, which creates vertical reciprocating movements of the aft wing, is achieved by the fact that according to the invention, a feed mechanism is used to correct the handling characteristics with the possibility of smooth control of the position of the aft wing according to its distance from the hull in the range from zero to the maximum value and hydraulic fixation of the aft wing at any point of separation, wherein the start of the acceleration of the vessel from the state of free navigation is performed with the nose wing immersed in water and rigidly attached using the struts directly to the hull of the vessel with the installed working distance and minimum angle of attack, ensuring maximum speed of the vessel when moving in winged mode with low load, and aft wing raised flush with the bottom with a pre-set minimum angle of attack, followed by a gradual immersion of the feed as the vessel’s speed increases of the wing into the water to a depth that at the beginning ensures the separation of the hull from the surface of the water, and then the maximum speed of the vessel is reached when moving in the wing mode, while to stabilize the movement of the vessel, for example, in the wing mode, while cornering or during waves, correction of angles of attack both wings simultaneously and automatically perform by changing the trim of the vessel to the stern by smoothly changing the distance of the carrier plane of the aft wing from the bottom of the hull, followed by hydraulic fixation of the wing in position the best stabilization of the movement, moreover, with a decrease in the trim of the vessel to the stern, with an increase in the distance of the aft wing, the angles of attack of both wings synchronously decrease, and with an increase in the trim of the vessel in the stern, with a decrease in the distance of the aft wing, the angles of attack of the wings increase synchronously.

Кормовой механизм коррекции характеристик управляемости судна на подводных крыльях, содержащий подъемно-выдвижное рамочное устройство, состоящее из несущего кормового крыла со стойками и опорной штанги, жестко соединяющей стойки в верхней части, установленное с возможностью вертикального перемещения посредством гидродвигателей и взаимодействия с приводом гребного винта, согласно изобретению вертикально установленные два или более гидродвигателя двухстороннего действия симметрично разнесены относительно диаметральной плоскости, их поршневые штоки по концам шарнирно закреплены на транце корпуса судна и являются направляющими элементами для формирования вертикальных возвратно-поступательных перемещений силовых гидроцилиндров, жестко прикрепленных к стойкам кормового крыла, при этом рабочие полости силовых гидроцилиндров сообщены с внешним источником гидропитания через четырехлинейный трехпозиционный гидравлический кран управления с плоским поворотным золотником, который в нейтральном положении разобщает и запирает рабочие полости гидроцилиндров, образуя гидрозамок, а в крайних положениях осуществляет подачу или отвод рабочей жидкости в гидродвигатели или от гидродвигателей.The stern mechanism for correcting the characteristics of the controllability of a hydrofoil vessel, comprising a lifting and sliding frame device consisting of a supporting stern wing with struts and a support rod rigidly connecting the racks in the upper part, mounted with the possibility of vertical movement by means of hydraulic motors and interaction with the propeller drive, according to to the invention, vertically mounted two or more double-acting hydraulic motors are symmetrically spaced relative to the diameter plane , their piston rods at the ends are pivotally mounted on the transom of the ship’s hull and are guiding elements for forming vertical reciprocating movements of the power hydraulic cylinders rigidly attached to the sterns of the aft wing, while the working cavities of the power hydraulic cylinders are connected to an external hydropower source through a four-line three-position hydraulic control valve with a flat rotary valve, which in the neutral position divides and locks the working cavity of the hydraulic cylinders, the image A hydraulic lock, and in extreme positions, delivers or discharges the working fluid to or from hydraulic motors.

Известно, что при движении судна в крыльевом режиме подводные крылья (носовое и кормовое), установленные на разных отстояниях от килевой линии (носовое - на большем, кормовое - на меньшем) имеют примерно одинаковое заглубление (расстояние) от поверхности воды. Разница в отстояниях крыльев до килевой линии образует дифферент судна и, следовательно, наклон несущих плоскостей к горизонту воды, т.е. некоторый положительный угол атаки.It is known that when a vessel moves in wing mode, hydrofoils (bow and stern) installed at different distances from the keel line (bow - at the larger, stern - at the smaller) have approximately the same depth (distance) from the surface of the water. The difference in the wing spacing to the keel line forms the trim of the vessel and, therefore, the inclination of the bearing planes to the water horizon, i.e. some positive angle of attack.

Таким образом плавное изменение дифферента судна во время его движения обеспечивает и плавное регулирование углов атаки обеих крыльев, что особенно важно для преодоления горба сопротивления при относительно высоких скоростях движения.Thus, a smooth change in the trim of the vessel during its movement provides smooth adjustment of the angles of attack of both wings, which is especially important to overcome the hump of resistance at relatively high speeds.

У предлагаемого судна увеличение положительных углов атаки несущих плоскостей при стартовом движении обеспечивается увеличенным ходовым дифферентом судна, образуемого полностью погруженным передним крылом и глиссирующей поверхностью кормовой части судна. Кормовая крыльевая система находится в верхнем нерабочем положении, а винт гребного вала заглублен на величину своей рабочей части. Лобовое сопротивление гребного вала сведено до минимума вследствие уменьшения его угла наклона.For the proposed vessel, an increase in the positive angles of attack of the bearing planes during the starting movement is provided by the increased running trim of the vessel, which is formed by the completely submerged front wing and the gliding surface of the stern of the vessel. The aft wing system is in the upper idle position, and the propeller shaft screw is recessed by the size of its working part. The frontal resistance of the propeller shaft is minimized due to a decrease in its angle of inclination.

Таким образом затраты мощности двигателя на разгон судна и время выхода его на крыло будут меньшими, чем при заглубленных обоих крыльях вместе с гребным винтом. По мере нарастания скорости судна углы атаки обоих крыльев за счет постепенного погружения системы кормового крыла на величину рабочего хода (другими словами, за счет уменьшения ходового дифферента) будут уменьшаться до своих минимальных значений (установленных заранее), соответствующих максимальному установившемуся движению судна.Thus, the engine power consumption for accelerating the vessel and its exit time to the wing will be less than when both wings are buried together with the propeller. As the ship’s speed increases, the angles of attack of both wings due to the gradual immersion of the aft wing system by the size of the working stroke (in other words, by reducing the running trim) will decrease to their minimum values (set in advance) corresponding to the maximum steady-state movement of the vessel.

Возможность варьирования отстоянием кормового крыла на корпусе судна обеспечивается за счет подачи рабочей жидкости под давлением от насоса через крановый трехпозиционный гидрораспределитель в соответствующие полости цилиндров гидродвигателей, поршневые штоки которых шарнирно закреплены на транце судна.The possibility of varying the distance of the aft wing on the hull of the vessel is ensured by supplying the working fluid under pressure from the pump through a three-position hydraulic valve to the corresponding cylinder cavities of the hydraulic motors, the piston rods of which are pivotally mounted on the transom of the vessel.

Поскольку при выборе параметров гидродинамического комплекса СПК главной целью является получение минимального сопротивления (или максимального гидродинамического качества), то в первом приближении расчет сопротивления СПК можно произвести аналитически с использованием экспериментальных материалов.Since the main goal in choosing the parameters of the SEC hydrodynamic complex is to obtain the minimum resistance (or the maximum hydrodynamic quality), in the first approximation, the SEC resistance can be calculated analytically using experimental materials.

Исследования показывают, что превалирующими составляющими сопротивления СПК на малых скоростях, включая режим «выхода», оказываются сопротивление корпуса судна и выступающих частей, заметное влияние на величину сопротивления которых оказывает и свободная поверхность воды. Из-за образования волн и брызг при пересечении выступающими частями поверхности воды сопротивление движению увеличивается.Studies show that the prevailing components of the SPK resistance at low speeds, including the “exit” mode, are the resistance of the hull and protruding parts, a significant effect on the resistance of which is exerted by the free surface of the water. Due to the formation of waves and splashes when crossing the protruding parts of the surface of the water, the resistance to movement increases.

В режиме «на плаву» (водоизмещающем режиме) при числе Фруда FrD=0...1 вследствие малой скорости возникающие подъемные силы на подводных крыльях незначительны и их величиной можно пренебречь. Поэтому на данном режиме движения подводные крылья рассматриваются как выступающие части и полное сопротивление движению может быть записано в виде:In the “afloat” mode (displacement mode) with the Froude number Fr D = 0 ... 1 due to the low speed, the arising lift forces on the hydrofoils are insignificant and their value can be neglected. Therefore, in this mode of movement, hydrofoils are considered as protruding parts and the total resistance to movement can be written as:

R=Rкорп+Rвч (1), где:R = R + R Bldg rf (1), wherein:

R - полное сопротивление судна,R is the total resistance of the vessel,

Rкорп - сопротивление корпуса судна,R cor - the hull resistance,

Rвч - сопротивление выступающих частей (подводные крылья, их стойки, руль, гребной вал и т.д.).R RF - the resistance of the protruding parts (hydrofoils, their racks, steering wheel, propeller shaft, etc.).

По данным Зайцева Н.А. и Маскалика А.И. «Отечественные суда на подводных крыльях», Ленинград, издательство «Судостроение», 1967 г., с.12 сопротивление выступающих частей для одновинтовых СПК составляет 15...30% от полного сопротивления судна.According to Zaitsev N.A. and Maskalika A.I. “Domestic hydrofoil vessels”, Leningrad, Sudostroenie publishing house, 1967, p.12. The resistance of the protruding parts for single-rotor SPK is 15 ... 30% of the total resistance of the vessel.

При использовании предлагаемого способа проводить разгон судна с поднятым над уровнем воды или днища корпуса кормовым комплексом (не учитывая уменьшение лобового сопротивления гребного вала) с небольшой долей ошибки можно принять уменьшение общего сопротивления выступающих частей (Rвч) на величину 7...10%. Это уменьшение на начальном участке разгона судна ускоряет выход СПК на крылья при числе FrD=1...2, 3, когда имеет место значительный рост гидродинамических сил, возникающих на корпусе и подводных крыльях, корпус в этом режиме глиссирует и полное сопротивление выражается формулой:When using the proposed method, to accelerate the vessel with the feed complex raised above the water level or the bottom of the hull (not taking into account the decrease in the drag of the propeller shaft) with a small error, it is possible to accept a decrease in the total resistance of the protruding parts (R RF ) by 7 ... 10%. This decrease in the initial part of the acceleration of the vessel accelerates the exit of the SEC on the wings with the number Fr D = 1 ... 2, 3, when there is a significant increase in the hydrodynamic forces arising on the hull and hydrofoils, the hull in this mode glides and the impedance is expressed by the formula :

R=Rкорп+Rкр+Rвч (2), где:R = R bld + R cr + R hf (2), where:

Rкорп - сопротивление корпуса судна, которое находится в зависимости:R cor - the hull resistance, which is dependent on:

Rкорп=Δ·tgαp+Rт (3), где:R corp = Δ · tgα p + R t (3), where:

Δ·tgαp - сопротивление давления,Δ · tgα p - pressure resistance,

Δ=D-(Yнк) - нагрузка на редан, где:Δ = D- (Y n + N k ) is the load on the redan, where:

D - водоизмещение судна,D is the displacement of the vessel,

Yн, Yк - подъемная сила соответственно носового и кормового крыльев,Y n , Y to - the lifting force, respectively, of the fore and aft wings,

αp - угол редана,α p is the angle of the redan,

Rт=(ξгпшер)ρν2 Sк/2 (4), где:R t = (ξ rn + ξ cher ) ρν 2 S k / 2 (4), where:

Rт - сопротивление трения,R t - friction resistance,

ξгп - коэффициент сопротивления гладкой пластины,ξ gp is the drag coefficient of a smooth plate,

ξшер - надбавка к коэффициенту ξгп, учитывающая шероховатость корпуса,ξ cher - allowance for the coefficient ξ gp , taking into account the roughness of the body,

Sк - площадь смоченной поверхности корпуса.S to - the area of the wetted surface of the housing.

Погруженный на рабочую глубину кормовой комплекс совместно с гребным валом при разгоне судна создает повышенный ходовой дифферент на корму из-за значительного плеча силы упора (Zp, см. фиг.1), создающего момент, действующий на корпус относительно центра тяжести судна. Разгон судна с поднятым кормовым комплексом уменьшает плечо силы упора (Zp, см. фиг.3) и, следовательно, действующий на корпус момент, в результате чего дифферент судна на корму и, соответственно, угол атаки редана судна уменьшаются почти вдвое. От снижения угла атаки редана [составляющей Δ·tgαр (3)] и, соответственно, площади, омываемой поверхности корпуса, [составляющей Rт (4)] полное сопротивление корпуса [Rкорп (2)], как показывают расчеты, снижается примерно на 20%. Это значение полного сопротивления минимально и дано без учета положительного фактора, заключающегося в том, что при достижении скорости судном 20...25 км/час (т.е. ниже, чем 0,5Vэкс., при которой сопротивление максимально) создаются достаточные гидродинамические подъемные силы у носового погруженного крыла, которые приподнимают переднюю часть корпуса судна, дополнительно сокращая площадь омываемой поверхности, и соответственно, уменьшая сопротивление корпуса судна.Submerged to the working depth, the feed complex together with the propeller shaft during acceleration of the vessel creates an increased running trim on the stern due to the significant shoulder of the stop force (Zp, see Fig. 1), which creates a moment acting on the hull relative to the center of gravity of the vessel. Acceleration of a vessel with a raised feed complex reduces the shoulder of the abutment force (Zp, see Fig. 3) and, consequently, the moment acting on the hull, as a result of which the vessel's trim on the stern and, accordingly, the angle of attack of the vessel’s redan are almost halved. From a decrease in the angle of attack of the redan [component Δ · tgα p (3)] and, accordingly, the area washed by the surface of the body, [component R t (4)], the total resistance of the body [R building (2)], as calculations show, decreases approximately by 20%. This value of the impedance is minimal and is given without taking into account the positive factor, namely, that when the vessel reaches a speed of 20 ... 25 km / h (i.e., lower than 0.5 V ex. , At which the resistance is maximum), sufficient hydrodynamic lifting forces at the bow of the submerged wing, which raise the front of the hull, further reducing the area of the washed surface, and accordingly, reducing the resistance of the hull.

При плавном заглублении кормового комплекса (крыла) в воду в режиме глиссирования корпуса судна сопротивление кормового крыла незначительно из-за его высоких гидродинамических качеств, когда при погружении крыла на относительно небольшую глубину h/b=0,2 (h - глубина погружения, b - хорда крыла) уже возникают значительные подъемные гидродинамические силы, под действием которых кормовая часть корпуса судна начинает отрываться от поверхности воды (Зайцев Н.А. и Маскалик А.И. «Отечественные суда на подводных крыльях», 1967 г., с.19, 20).When the feed complex (wing) is smoothly deepened into the water in the ship hull planing mode, the resistance of the feed wing is insignificant due to its high hydrodynamic qualities, when when the wing is immersed to a relatively small depth h / b = 0.2 (h is the immersion depth, b is chord of the wing) significant hydrodynamic lifting forces already arise, under the influence of which the stern of the hull begins to break away from the surface of the water (Zaitsev N.A. and Maskalik A.I. “Domestic hydrofoil vessels”, 1967, p.19, 20).

Таким образом полное сопротивление судна на режиме выхода его на крылья снижается примерно на 27%.Thus, the total resistance of the vessel in the mode of its exit to the wings is reduced by about 27%.

Учитывая формулуGiven the formula

Np=R·V/75·ηв, где:N p = R · V / 75 · η in , where:

Nр - расчетная мощность двигателя, подводимая к винту,N p - the estimated engine power supplied to the screw,

R - полное сопротивление движению,R is the total resistance to movement,

V - скорость движения судна,V is the speed of the vessel,

ηв - к.п.д. винта,η in - efficiency screw

снижение общего сопротивления движению на 27% соответственно снижает на эту же величину и потребляемую мощность двигателя.a 27% decrease in overall resistance to movement reduces the engine power consumption by the same amount.

Результаты выполненных расчетов по примерной величине снижения потребляемой мощности были подтверждены проведенными натурными испытаниями на маломерном судне (лодке) типа «казанка» с подводными крыльями и подвесным двигателем мощностью 20 л.с. (Вихрь-20), который в блоке с кормовым крылом в виде подъемно-выдвижного устройства совершал возвратно-поступательные вертикальные перемещения с помощью гидроцилиндров двух гидродвигателей двухстороннего действия, штоки которых, являясь одновременно направляющими элементами, были вертикально расположены и параллельно между собой закреплены на транце судна. Варьирование отстоянием кормового крыла от днища корпуса лодки во время ее движения осуществлялось с помощью гидравлического ручного насоса и кранового трехпозиционного гидрораспределителя с возможностью фиксации крыла в любой точке отстояния.The results of the calculations based on the approximate reduction in power consumption were confirmed by field tests carried out on a small vessel (boat) of the Kazanka type with hydrofoils and an outboard engine with a power of 20 hp. (Whirlwind-20), which, in the block with the aft wing in the form of a lifting-sliding device, made reciprocating vertical movements with the help of hydraulic cylinders of two double-acting hydraulic motors, the rods of which, being simultaneously guiding elements, were vertically located and parallel to each other mounted on the transom vessel. Varying the distance of the aft wing from the bottom of the hull of the boat during its movement was carried out using a hydraulic hand pump and a three-position valve with the possibility of fixing the wing at any point of separation.

Проведенные испытания дали следующие результаты:The tests carried out gave the following results:

- При выходе судна на крылья с погруженным на рабочее отстояние передним крылом и погруженным на рабочее отстояние кормовым крылом вместе с двигателем (кормовым блоком) максимальная полезная нагрузка составила 300...320 кг (4 человека), максимальная скорость лодки при этой нагрузке в крыльевом режиме составила 40...42 км/ч.- When the vessel reached the wings with the front wing immersed in the working distance and the stern wing immersed in the working distance, together with the engine (aft block), the maximum payload was 300 ... 320 kg (4 people), the maximum speed of the boat with this load in the wing mode was 40 ... 42 km / h.

- При выходе судна на крылья с погруженным на рабочее отстояние передним крылом и полностью поднятым вначале кормовым блоком (с предварительно установленными и уменьшенными на 30...50% углами атаки обоих крыльев) с последующим по мере роста скорости постепенным погружением кормового блока максимальная нагрузка составила 390...410 кг (5 человек), а скорость судна возросла до 48...50 км/ч. В результате эффективность по приросту полезной нагрузки составила 25%, а по скорости ~20%, на 30...50% сократилось время выхода судна на крыльевой режим.- When the vessel enters the wings with the front wing immersed in the working distance and the aft block initially fully raised (with the angles of attack of both wings pre-installed and reduced by 30 ... 50%), followed by a gradual sinking of the aft block as the speed increases, the maximum load is 390 ... 410 kg (5 people), and the speed of the ship increased to 48 ... 50 km / h. As a result, the efficiency in terms of the increase in the payload was 25%, and in terms of speed ~ 20%, the time required for the vessel to reach the wing mode was reduced by 30 ... 50%.

Таким образом, варьируя величиной отстояния кормового крыла в блоке с винтом гребного вала двигателя при разгоне судна, можно за счет существенного снижения сопротивления движению получить наилучшие гидродинамические и скоростные качества СПК при наименьших энергетических затратах.Thus, by varying the distance of the stern wing in the block with the propeller shaft of the engine during acceleration of the vessel, it is possible, due to a significant reduction in resistance to movement, to obtain the best hydrodynamic and high-speed properties of the SEC at the lowest energy costs.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 показано судно на подводных крыльях с жестко закрепленным к корпусу носовым крылом с рабочим не изменяющимся отстоянием и кормовым механизмом коррекции характеристик управляемости судна с кормовым крылом в положении максимального (рабочего) отстояния от корпуса судна;- figure 1 shows a hydrofoil vessel with a nose wing rigidly fixed to the hull with a fixed working distance and a stern mechanism for correcting the controllability characteristics of a ship with a stern wing at the maximum (working) distance from the ship's hull;

- на фиг.2 показан общий вид с кормы фиг.1, разрез кормового механизма коррекции характеристик управляемости и гидравлическая схема подсоединения гидродвигателей механизма к четырехлинейному трехпозиционному гидравлическому крану ручного управления;- figure 2 shows a General view from the rear of figure 1, a section of the stern mechanism for adjusting the handling characteristics and the hydraulic circuit for connecting the hydraulic motors of the mechanism to a four-line three-position hydraulic manual control valve;

- на фиг.3 показано судно на подводных крыльях с носовым крылом в положении рабочего отстояния и поднятым до уровня днища корпуса судна (или основной линии) кормовым крылом при движении в режиме «разгона» с минимальным гидравлическим сопротивлением.- figure 3 shows a hydrofoil vessel with a nose wing in the working distance position and aft wing raised to the level of the bottom of the ship’s hull (or the main line) when driving in “acceleration” mode with minimal hydraulic resistance.

Эти же чертежи иллюстрируют способ стабилизации движения и снижения потребляемой мощности движения судна на подводных крыльях.The same drawings illustrate a method of stabilizing movement and reducing power consumption of a hydrofoil vessel.

Описание способа стабилизации движения и снижения потребляемой мощности дается на примере работы механизма коррекции характеристик управляемости судна.A description of the method of stabilizing movement and reducing power consumption is given by the example of the operation of the mechanism for correcting the handling characteristics of a vessel.

Судно на подводных крыльях (фиг.1, 2) содержит носовое крыло 1, жестко закрепленное с неизменяющимся рабочим отстоянием с помощью стоек (пилонов) 2 к корпусу судна 3, кормовой механизм коррекции характеристик управляемости 4, состоящего из подъемно-выдвижного рамочного устройства 5 и двух встроенных гидродвигателей 6, 6а двухстороннего действия. Подъемно-выдвижное рамочное устройство 5 включает в себя кормовое крыло 7, две стойки (пилона) 8 и жестко соединяющую их в верхней части опорную штангу 9. На кормовом крыле 7 в диаметральной плоскости образована опора 10 для гребного вала 11 с возможностью осевого смещения вала в момент процесса варьирования отстоянием кормового крыла 7. Гребной вал 11 связан с валом двигателя через карданный шарнир 12. Поршневые штоки 13, 13а гидродвигателей 6, 6а симметрично разнесены относительно диаметральной плоскости судна (ДП) и через опорные вилки 14 шарнирно закреплены на транце корпуса судна 3. Штоки 13, 13а гидродвигателей 6, 6а являются направляющими элементами для формирования вертикальных возвратно-поступательных перемещений силовых гидроцилиндров 15, 15а, жестко прикрепленных болтами 16 к стойкам 8 кормового крыла 7 рамочного устройства 5. Поршень штока 13 левого гидроцилиндра 15 (фиг.2) образует верхнюю рабочую камеру 17 и нижнюю рабочую камеру 18. Поршень штока 13а правого гидроцилиндра 15а образует соответственно рабочие камеры 19 и 20. Предлагаемый механизм коррекции характеристик управляемости судна, объединяющий в один общий блок кормовое крыло 7, гребной вал 11 и гидродвигатели управления 6, 6а, отличается от известных устройств более высоким качеством компоновочного решения и рациональным исполнением конструктивно-силовой схемы.The hydrofoil vessel (FIGS. 1, 2) contains a nose wing 1, rigidly fixed with an unchanged working distance with the help of struts (pylons) 2 to the hull of the vessel 3, a stern mechanism for adjusting the handling characteristics 4, consisting of a lifting-sliding frame device 5 and two built-in hydraulic motors 6, 6a double-acting. The lifting-sliding frame device 5 includes a stern wing 7, two racks (pylons) 8 and a support rod 9 rigidly connecting them in the upper part. On the stern wing 7, a support 10 for the propeller shaft 11 is formed with the possibility of axial displacement of the shaft in the moment of the process of variation by the distance of the aft wing 7. The propeller shaft 11 is connected to the engine shaft through a cardan joint 12. The piston rods 13, 13a of the hydraulic motors 6, 6a are symmetrically spaced relative to the ship’s diametrical plane and articulated through the support forks 14 mounted on the transom of the hull 3. The rods 13, 13a of the hydraulic motors 6, 6a are guiding elements for the formation of vertical reciprocating movements of the power hydraulic cylinders 15, 15a, rigidly bolted 16 to the posts 8 of the stern wing 7 of the frame device 5. The piston of the rod 13 of the left hydraulic cylinder 15 (FIG. 2) forms the upper working chamber 17 and the lower working chamber 18. The piston of the rod 13a of the right hydraulic cylinder 15a forms the working chambers 19 and 20. The proposed mechanism for correcting the handling characteristics of su the bottom, combining the aft wing 7, the propeller shaft 11 and the control hydraulic motors 6, 6a into one common unit, differs from the known devices in the higher quality of the layout solution and the rational execution of the structural power scheme.

Возможность варьирования - осуществление плавного изменения величины отстояния кормового крыла относительно днища судна или его основной линии - обеспечивается переводом рычага управления 21 (фиг.2) четырехлинейного трехпозиционного гидравлического крана-распределителя с плоским поворотным золотником 22 в одно из крайних положений, при котором рабочая жидкость под давлением подается одновременно в соответствующие полости камеры обоих гидроцилиндров 15 и 15а кормового механизма 4. Необходимое стопорение кормового крыла 7 (соответственно всего механизма 4) с необходимым отстоянием (глубиной погружения) осуществляется путем перевода рычага управления 21 крана 22 из крайнего положения в среднее (нейтральное), при котором плоский золотник с большой степенью герметичности разобщает и запирает рабочие камеры гидроцилиндров 15, 15а, образуя гидрозамок, воспринимающий всю кормовую нагрузку судна.The possibility of variation - the implementation of a smooth change in the distance of the stern wing relative to the bottom of the vessel or its main line - is provided by the translation of the control lever 21 (figure 2) of a four-line three-position hydraulic distributor valve with a flat rotary valve 22 to one of the extreme positions at which the working fluid under pressure is supplied simultaneously to the respective chamber cavities of both hydraulic cylinders 15 and 15a of the stern mechanism 4. The necessary locking of the stern wing 7 (respectively of the whole mechanism 4) with the necessary distance (immersion depth) is carried out by moving the control lever 21 of the valve 22 from the extreme position to the middle (neutral) position, in which the flat spool with a high degree of tightness divides and locks the working chambers of hydraulic cylinders 15, 15a, forming a hydraulic lock, perceiving the entire stern load of the vessel.

Для обеспечения плавности работы гидродвигателей 6, 6а кормового крыла 7 в линию слива крана-распределителя 22 встроен регулируемый дроссель 23, а в линию подачи - обратный клапан 24 с целью исключения просадки кормового крыла при внезапных внешних перегрузках в момент рабочего погружения.To ensure smooth operation of the hydraulic motors 6, 6a of the aft wing 7, an adjustable throttle 23 is integrated in the drain line of the dispensing valve 22, and a check valve 24 is built into the supply line to prevent subsidence of the aft wing during sudden external overloads at the time of working immersion.

Способ снижения потребляемой мощности гидродинамического сопротивления движению и стабилизации движения СПК с помощью кормового механизма коррекции характеристик управляемости 4 осуществляется следующим образом (фиг.3).A method of reducing the power consumption of hydrodynamic resistance to movement and stabilizing the movement of the SEC using the feed mechanism for correcting the handling characteristics 4 is as follows (figure 3).

Начало разгона судна из состояния свободного плавания выполняют с носовым крылом 1, погруженным в воду и жестко присоединенным с помощью стоек (пилонов) 2 непосредственно к корпусу судна 3 с установленными рабочим отстоянием и минимальным углом атаки, обеспечивающим достижение максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме с невысокой нагрузкой и поднятым с помощью механизма коррекции 4 заподлицо с днищем или несколько выше кормовым крылом 7 с предварительно установленным минимальным углом атаки. Необходимое увеличение положительных углов атаки несущих плоскостей обоих крыльев устройств 1 и 7 при стартовом движении обеспечивается увеличенным ходовым дифферентом судна на корму, образуемого полностью погруженным носовым крылом и глиссирующей поверхностью кормовой части судна. Лобовое сопротивление кормового комплекса сведено до минимума. Поднятый кормовой комплекс 4 вместе с гребным валом 11 за счет значительного уменьшения плеча силы упора (Zp) относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести судна, создает минимальный действующий на корпус момент, в результате чего дифферент судна, угол атаки редана, площадь омываемой поверхности и, соответственно, гидродинамическое сопротивление корпуса и потребляемая мощность значительно уменьшаются.The start of the acceleration of the vessel from the state of free navigation is performed with the nose wing 1 immersed in water and rigidly attached with the help of struts (pylons) 2 directly to the hull of the vessel 3 with the established working distance and the minimum angle of attack, ensuring the achievement of the maximum speed of the vessel when moving on wing mode with a low load and raised using the correction mechanism 4 flush with the bottom or slightly higher aft wing 7 with a pre-set minimum angle of attack. The necessary increase in the positive angles of attack of the bearing planes of both wings of devices 1 and 7 during the starting movement is provided by the increased running trim of the vessel at the stern, which is formed by the completely submerged bow wing and the gliding surface of the stern of the vessel. Frontal drag of the feed complex is minimized. The raised feed complex 4, together with the propeller shaft 11, due to a significant reduction in the shoulder of the thrust force (Zp) relative to the transverse axis passing through the center of gravity of the vessel, creates a minimum moment acting on the hull, as a result of which the trim of the vessel, the angle of attack of the redan, the area of the surface washed , accordingly, the hydrodynamic resistance of the housing and power consumption are significantly reduced.

Снижение до минимума лобового сопротивления кормового комплекса и повышение гидродинамического качества корпуса судна позволяют СПК развить за более короткое время скорость движения, близкую к глиссированию при числе Фруда=1...2, 3. При достижении определенной скорости носовое крыло 1 вследствие возрастания подъемной силы начинает всплывать, выталкивая носовую часть корпуса судна 3 из воды и дифферентуя судно на корму, угол атаки носового крыла 1 увеличивается и крыло получает дополнительную подъемную силу. При достижении глиссирующей скорости приводится в действие кормовой механизм коррекции 4 по заглублению кормового крыла (увеличение величины его отстояния) путем перевода рычага управления 21 гидравлического крана-распределителя 22 из среднего положения в крайнее левое по схеме положение (фиг.2), при этом рабочая жидкость от внешнего источника (насоса) будет поступать одновременно в нижние камеры 18 и 20 гидроцилиндров 15 и 15а, плавно перемещая кормовое крыло 7 на заглубление в начале до момента отрыва кормовой части судна от поверхности воды, а затем до достижения максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме, при этом по мере нарастания скорости судна углы атаки обеих крыльев 1 и 7 за счет плавного погружения кормового механизма коррекции 4 на рабочее отстояние или уменьшение дифферента будут уменьшаться до установочных минимальных значений, соответствующих достижению максимальной скорости движения судна. Стабилизацию движения судна, например на крыльевом режиме при поворотах или волнении, коррекцию углов атаки обоих крыльев, одновременно и автоматически осуществляют изменением дифферента судна на корму путем плавного изменения величины отстояния несущей плоскости кормового крыла от днища корпуса с помощью кормового механизма коррекции характеристик управляемости 4 с последующей гидравлической фиксацией крыла в положении наилучшей стабилизации движения, при этом при уменьшении дифферента судна на корму, т.е. при увеличении заглубления или отстояния кормового крыла, углы атаки обоих крыльев 1 и 7 синхронно уменьшаются и наоборот.Reducing the drag of the feed complex to a minimum and increasing the hydrodynamic quality of the hull allow the SEC to develop in a shorter time a speed close to gliding with the Froude number = 1 ... 2, 3. When a certain speed is reached, the nose wing 1 begins to increase due to the increase in lift to emerge, pushing the bow of the hull of the vessel 3 out of the water and differentiating the vessel to the stern, the angle of attack of the bow of the nose 1 increases and the wing receives additional lift. When the gliding speed is reached, the feed correction mechanism 4 for deepening the aft wing (increasing its distance) is activated by moving the control lever 21 of the hydraulic distributor valve 22 from the middle position to the leftmost position according to the diagram (Fig. 2), while the working fluid from an external source (pump) will simultaneously enter the lower chambers 18 and 20 of the hydraulic cylinders 15 and 15a, smoothly moving the stern wing 7 to deepen at the beginning until the stern of the vessel is separated from the water surface, and then until the maximum speed of the vessel is reached when moving in wing mode, while as the speed of the vessel increases, the angles of attack of both wings 1 and 7 due to the smooth immersion of the feed correction mechanism 4 on the working distance or decrease in trim will decrease to the minimum setting values corresponding to the achievement maximum speed of the vessel. The stabilization of the vessel’s movement, for example in the wing mode during turns or waves, the correction of the angles of attack of both wings, is simultaneously and automatically carried out by changing the trim of the vessel to the stern by smoothly changing the distance of the carrier plane of the aft wing from the bottom of the hull using the stern mechanism for correcting the handling characteristics 4 followed by hydraulic fixation of the wing in the position of the best stabilization of the movement, while reducing the trim of the vessel aft, i.e. as the depth or depth of the stern wing increases, the angles of attack of both wings 1 and 7 simultaneously decrease and vice versa.

Судно на подводных крыльях с кормовым механизмом коррекции характеристик управляемости позволяет повысить надежность управления самого судна и получить наилучшие гидродинамические и скоростные качества при наименьших энергетических затратах за счет возможности осуществления способа стабилизации движения и снижения потребляемой мощности путем варьирования величиной отстояния кормового крыла от корпуса судна в диапазоне от нуля до максимального рабочего значения при неизменном рабочем отстоянии носового крыла.A hydrofoil vessel with a stern mechanism for adjusting steering characteristics improves the control reliability of the vessel itself and obtains the best hydrodynamic and speed characteristics at the lowest energy costs due to the possibility of implementing a method of stabilizing movement and reducing power consumption by varying the distance of the stern wing from the ship's hull in the range from zero to the maximum working value with a constant working distance of the nasal wing.

Способ позволяет:The method allows:

- минимизировать значения гидродинамического сопротивления судна («горба сопротивления») и, соответственно, потребляемой мощности в режиме выхода СПК на крылья,- minimize the values of the hydrodynamic resistance of the vessel ("hump of resistance") and, accordingly, power consumption in the mode of exit of the SEC on the wings,

- увеличить скорость судна и долю полезной нагрузки до 25% при равной затрачиваемой мощности,- increase the speed of the vessel and the share of the payload up to 25% with equal power expended,

- проводить коррекцию углов атаки обоих крыльев и их подъемную силу при движении СПК,- carry out the correction of the angles of attack of both wings and their lifting force during the movement of the SEC,

- при поднятом в самое верхнее положение кормовом комплексе улучшается маневренность судна за счет уменьшения радиуса поворота или разворота, а также может быть решена задача причаливания судна на мелководных участках.- when the feed complex is raised to its highest position, the maneuverability of the vessel is improved by reducing the turning or turning radius, and the problem of mooring the vessel in shallow areas can also be solved.

Эффективность применения предлагаемой конструкции кормового комплекса со способом стабилизации движения судна подтвердилась проведенными натурными испытаниями и опытом эксплуатации маломерного судна, изготовленного в соответствии с предлагаемой конструкцией механизма коррекции характеристик управляемости и принципом стабилизации.The effectiveness of the proposed design of the feed complex with the method of stabilizing the movement of the vessel was confirmed by field tests and operating experience of a small vessel, manufactured in accordance with the proposed design of the mechanism for correction of handling characteristics and the principle of stabilization.

Преимущественные показатели перед известными техническими решениями подтвердились при достаточно несложном конструктивно-техническом исполнении предложенного устройства, открывающего возможность к осуществлению более экономичного и быстроходного плавания СПК.The advantageous indicators over the well-known technical solutions were confirmed with a fairly simple structural and technical design of the proposed device, which opens up the possibility of more economical and high-speed navigation of the SEC.

Claims (2)

1. Способ стабилизации движения и снижения потребляемой мощности судна на подводных крыльях, при котором создают вертикальные возвратно-поступательные перемещения кормового крыла, отличающийся тем, что используют кормовой механизм коррекции характеристик управляемости с возможностью плавного управления положением кормового крыла по величине его отстояния от корпуса в диапазоне от нуля до максимального значения и гидравлической фиксации кормового крыла в любой точке отстояния, при этом начало разгона судна из состояния свободного плавания выполняют с носовым крылом, погруженным в воду и жестко присоединенным с помощью стоек непосредственно к корпусу судна с установленными рабочим отстоянием и минимальным углом атаки, обеспечивающим достижение максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме с невысокой нагрузкой, и поднятым заподлицо с днищем кормовым крылом с предварительно установленным минимальным углом атаки с последующим по мере роста скорости движения судна постепенным погружением кормового крыла в воду на глубины, обеспечивающие в начале отрыв корпуса судна от поверхности воды, а затем достижение максимальной скорости судна при движении на крыльевом режиме, при этом для стабилизации движения судна, например, на крыльевом режиме на поворотах или при волнении коррекцию углов атаки обоих крыльев одновременно и автоматически выполняют изменением дифферента судна на корму путем плавного изменения величины отстояния несущей плоскости кормового крыла от днища корпуса с последующей гидравлической фиксацией крыла в положении наилучшей стабилизации движения, причем с уменьшением дифферента судна на корму, при увеличении отстояния кормового крыла углы атаки обоих крыльев синхронно уменьшаются, а с увеличением дифферента судна на корму, при уменьшении отстояния кормового крыла углы атаки крыльев синхронно увеличиваются.1. A method of stabilizing the movement and reducing the power consumption of the hydrofoil vessel, which creates vertical reciprocating movements of the aft wing, characterized in that they use a stern mechanism for adjusting the handling characteristics with the ability to smoothly control the position of the aft wing by its distance from the hull in the range from zero to the maximum value and hydraulic fixation of the aft wing at any point of separation, while the beginning of the acceleration of the vessel from the state of free Avania is performed with a bow wing immersed in water and rigidly attached with the help of racks directly to the hull of the vessel with a set working distance and a minimum angle of attack, ensuring maximum speed of the vessel when moving on wing mode with low load, and raised flush with the bottom of the stern wing with a preset minimum angle of attack, followed by a gradual immersion of the aft wing in water at depths that increase the speed of the ship’s movement, providing at the beginning of the hull of the vessel from the surface of the water, and then reaching the maximum speed of the vessel when moving in the wing mode, while to stabilize the movement of the vessel, for example, in the wing mode when cornering or during a wave, the correction of the angles of attack of both wings is simultaneously and automatically performed by changing the trim of the vessel to the stern by smoothly changing the distance of the carrier plane of the aft wing from the bottom of the body with subsequent hydraulic fixation of the wing in the position of the best stabilization of movement, and with a decrease m trim the vessel at the stern, with increasing equidistance aft wing angles of attack of both wings synchronously decrease, while with the increase of vessel trim to the stern, with a decrease in equidistance aft wing angles of attack of the wings synchronously increased. 2. Кормовой механизм коррекции характеристик управляемости судна на подводных крыльях, содержащий подъемно-выдвижное рамочное устройство, состоящее из несущего кормового крыла со стойками и опорной штанги, жестко соединяющей стойки в верхней части, установленное с возможностью вертикального перемещения посредством гидродвигателей и взаимодействия с приводом гребного винта, отличающийся тем, что вертикально установленные два или более гидродвигателя двухстороннего действия симметрично разнесены относительно диаметральной плоскости, их поршневые штоки по концам шарнирно закреплены на транце корпуса судна и являются направляющими элементами для формирования вертикальных возвратно-поступательных перемещений силовых гидроцилиндров, жестко прикрепленных к стойкам кормового крыла, при этом рабочие полости силовых гидроцилиндров сообщены с внешним источником гидропитания через четырехлинейный трехпозиционный гидравлический кран управления с плоским поворотным золотником, который в нейтральном положении разобщает и запирает рабочие полости гидроцилиндров, образуя гидрозамок, а в крайних положениях осуществляет подачу или отвод рабочей жидкости в гидродвигатели или от гидродвигателей.2. The stern mechanism for correcting the hydraulics characteristics of a hydrofoil vessel, comprising a lifting and sliding frame device consisting of a supporting stern wing with struts and a support rod rigidly connecting the racks in the upper part, mounted with the possibility of vertical movement by means of hydraulic motors and interaction with the propeller drive characterized in that the vertically mounted two or more double-acting hydraulic motors are symmetrically spaced relative to the diametrical plane and, their piston rods at the ends are pivotally mounted on the transom of the ship’s hull and are guiding elements for forming vertical reciprocating movements of the power hydraulic cylinders rigidly attached to the sterns of the aft wing, while the working cavities of the power hydraulic cylinders are connected to an external hydropower source through a four-line three-position hydraulic valve control with a flat rotary valve, which in the neutral position divides and locks the working cavity of the hydraulic cylinders, arr Zuy pilot controlled check valve, and in the extreme positions is supplying or withdrawal of hydraulic fluid in the hydraulic cylinders or hydraulic motors.
RU2003130949/11A 2003-10-20 2003-10-20 Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism RU2262462C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130949/11A RU2262462C2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003130949/11A RU2262462C2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003130949A RU2003130949A (en) 2005-04-10
RU2262462C2 true RU2262462C2 (en) 2005-10-20

Family

ID=35611475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003130949/11A RU2262462C2 (en) 2003-10-20 2003-10-20 Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2262462C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003130949A (en) 2005-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0080308B1 (en) Foil stabilized monohull vessel
US6895883B2 (en) Powered boat hull
KR100415770B1 (en) Planing vessel
AU2016374621B2 (en) Stabilized hull for a keeled monohull sailboat or sail and motor boat
WO2018150183A1 (en) Powerboat
WO2012136980A1 (en) Buoyancy device
AU1573888A (en) Planing catamaran
CN1605485A (en) Deformed ship with shoal landing and performance driving function
WO2006119120A1 (en) A vessel for water travel
US5988097A (en) Watercraft stabilized by controlled hydrofoil elevation
CN210592382U (en) Underwater towed body with stable course
RU2262462C2 (en) Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism
RU2262463C2 (en) Method of stabilization of motion and reduction of power requirements of hovercraft and device for realization of this method in form of aft ship's handling characteristics correction mechanism
CN114771718B (en) Adjusting method of adjustable multi-layer hydrofoil catamaran
JPS587514B2 (en) Senpaku
JP3319788B2 (en) Ship with hydrofoil
EP4153472A1 (en) Hull with variable geometry
CN107953967B (en) A kind of trimaran structure with hydrofoil
RU2708813C1 (en) Stabilized housing of single-hull motor vessel using surfacing on water cushion, with deeply immersed support element
CN108583773B (en) Method for designing trimaran
RU2577504C1 (en) Amphibious vehicle
RU2167078C1 (en) High-speed vessel
CN218085962U (en) Marine multi-functional water spray anti-sway system
RU2149120C1 (en) Transport surface and undersurface vessel
RU2781170C1 (en) Multi-hull vessel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051021