RU2685369C1 - Корпус судна - Google Patents

Корпус судна Download PDF

Info

Publication number
RU2685369C1
RU2685369C1 RU2018113616A RU2018113616A RU2685369C1 RU 2685369 C1 RU2685369 C1 RU 2685369C1 RU 2018113616 A RU2018113616 A RU 2018113616A RU 2018113616 A RU2018113616 A RU 2018113616A RU 2685369 C1 RU2685369 C1 RU 2685369C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impermeable
vessel
bow
hull
aft
Prior art date
Application number
RU2018113616A
Other languages
English (en)
Inventor
Павел Евгеньевич Бураковский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет"
Priority to RU2018113616A priority Critical patent/RU2685369C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2685369C1 publication Critical patent/RU2685369C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/02Hulls assembled from prefabricated sub-units
    • B63B3/04Hulls assembled from prefabricated sub-units with permanently-connected sub-units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63BSHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B43/00Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for
    • B63B43/02Improving safety of vessels, e.g. damage control, not otherwise provided for reducing risk of capsizing or sinking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Abstract

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию корпусов судов. Предложен корпус судна, выполненный в виде непроницаемой оболочки, сформированной из наружной обшивки и балок набора в виде двух отдельных непроницаемых частей - кормовой, имеющей в носовой оконечности завал борта и обратный наклон форштевня, и носовой, отрыв которой происходит при фиксированной нагрузке. За счет ограничения величины гидродинамической силы, действующей на корпус судна в условиях шторма на встречном волнении, и улучшения гидродинамических характеристик судна после выхода из захвата волной исключается возможность потери остойчивости и опрокидывания, что повышает безопасность мореплавания. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к проектированию корпусов судов.
Известна конструкция передней части судна вытеснительного типа (Патент РФ на изобретение №2374120, МПК В63В 1/06, опубл. 27.11.2009 г.) с поперечной симметрией относительно центральной оси, причем образующие линии корпуса увеличиваются по ширине от базовой линии. Низ является плоским или имеет килеватость и переходит в днище с заданным радиусом днища. От днища и до заданной высоты образующие линии немного наклонены наружу. На уровне палубы бака форма наклонной наружу линии прекращается и проходит вверх в виде изогнутой линии обратно в направлении центральной оси.
Данная конструкция обладает следующими недостатками:
• судно имеет большую парусность;
• рулевая рубка удалена от машинного отделения, что затрудняет прокладку кабельных трасс;
• плохие условия обитаемости;
• удары волн могут выбить иллюминаторы в рубке и привести к повреждению навигационного оборудования;
• при большой высоте волн они могут перехлестнуться через надстройку, при этом плоские поверхности палубы будут способствовать захвату носа судна волной [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. Некоторые проблемы обеспечения общей прочности судов в чрезвычайных ситуациях // Труды Крыловского государственного научного центра. - Вып. 82(366), 2014. - С. 21-30];
• плохая всхожесть на волну, т.к. из-за стройности ватерлинии судно врезается в волну, и она скручивается над носом и в сторону, в результате чего нос судна может быть захвачен волной, что приведет к гибели судна.
Известен корпус судна, представляющий собой непроницаемую оболочку, состоящую из тонких листов, которые подкреплены балками, выполненными из прокатных или составных сварных профилей (Барабанов Н.В. Конструкция корпуса морских судов. Л., Судостроение, 1981. - 552 с., с. 9-11, рисунок 1).
Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в возможности захвата носовой оконечности волной, что обусловлено наличием плоских поверхностей палубы и надстройки бака, вследствие чего может произойти падение метацентрической высоты и опрокидывание судна [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. Некоторые проблемы обеспечения общей прочности судов в чрезвычайных ситуациях // Труды Крыловского государственного научного центра - Вып. 82(366), 2014 - С. 21-30]. Захват носовой оконечности волной означает, что при сильном заливании палубы она работает в подводном положении как крыло, обтекаемое потоком жидкости, в результате чего на плоских поверхностях возникает равнодействующая сил давления, определяющаяся углом атаки и скоростью набегающей жидкости. Это обтекание неустойчиво, в результате чего равнодействующая может в любой момент сместиться в сторону от диаметральной плоскости и вызвать сильный крен или опрокидывание судна. Под действием равнодействующей гидродинамических сил дифферент судна растет, при этом наблюдается резкое снижение поперечной метацентрической высоты, что способствует опрокидыванию судна.
Известен корпус судна с завалом борта и обратным наклоном форштевня (US 6601529, В63В 3/00, опубл. 05.08.2003 г.).
Недостатком данной конструкции является низкая остойчивость судна, что может привести к его опрокидыванию и гибели экипажа. Это объясняется уменьшенной по сравнению с традиционной конструкцией площадью ватерлинии, особенно при про хождении гребней волн, а также невысокими значениями восстанавливающего момента, действующего на судно при его накренении, что обусловлено малой величиной погружаемых в воду объемов судна при наклонении.
В качестве ближайшего аналога принят корпус судна (RU 2617866, В63В 43/02, В63В 3/04, опубл. 28.04.2017 г.), выполненный в виде непроницаемой оболочки, сформированной из наружной обшивки и балок набора, причем непроницаемая оболочка выполнена в виде двух отдельных непроницаемых частей - носовой и кормовой, связанных расположенным на носовой стороне корпуса от мидель-шпангоута неразъемным соединением, прочность которого выбрана такой, что обеспечивает соединение частей до достижения изгибающим моментом, действующим на неразъемное соединение, предельной величины, связанной с критической величиной гидродинамической силы, которая соответствует предельно допустимому падению метацентрической высоты для данного судна.
Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в плохих мореходных качествах кормовой непроницаемой части судна, которая должна находиться на плаву после отделения носовой непроницаемой части судна для обеспечения спасения экипажа за счет его снятия с судна или движения в порт-убежище. Обводы кормовой непроницаемой части обладают неудовлетворительными гидродинамическими характеристиками, вследствие чего в штормовых условиях под воздействием волн, испытывая гидродинамические удары большой силы, она может опрокинуться, что приведет к гибели экипажа. Также возможно разрушение плоской переборки, находящейся в носовой оконечности кормовой непроницаемой части, и представляющей собой вертикальную плоскость, которая подвергнется действию ударов волн после отделения носовой непроницаемой части.
Изобретение решает задачу повышения безопасности мореплавания, исключая гибель судна, вышедшего из захвата волной путем отделения носовой непроницаемой части, за счет улучшения гидродинамических характеристик и мореходности кормовой непроницаемой части.
Для решения поставленной задачи в корпусе судна, выполненном в виде непроницаемой оболочки, сформированной из наружной обшивки и балок набора в виде двух отдельных непроницаемых частей - носовой и кормовой, связанных неразъемным соединением, прочность которого выбрана такой, что обеспечивает соединение частей до достижения критической величины гидродинамической силы, которая соответствует предельно допустимому падению метацентрической высоты для данного судна, предлагается носовую оконечность кормовой непроницаемой части выполнить с обратным наклоном форштевня и завалом борта,
В предлагаемом техническом решении при приближении гидродинамической силы, действующей на плоскость палубы в носовой оконечности, к критическому значению происходит отделение носовой непроницаемой части. При этом экипаж находится на кормовой непроницаемой части, имеющей в носовой оконечности завал борта и обратный наклон форштевня, за счет чего снижается гидродинамическая сила, действующая на палубу при зарывании кормовой непроницаемой части носовой оконечностью в волну, и исключается опрокидывание кормовой непроницаемой части и ее разрушение под действием ударов волн, что позволяет кормовой непроницаемой части оставаться на плаву с сохранением мореходных качеств и обеспечивает безопасность экипажа.
На прилагаемых графических материалах изображено:
на фиг. 1 - общий вид корпуса судна;
на фиг. 2 - кормовая непроницаемая часть;
на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2;
на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.
На графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - кормовая непроницаемая часть;
2 - носовая непроницаемая часть;
3 - неразъемное соединение;
L - длина судна, м;
LH - длина носовой непроницаемой части, м;
LК - длина кормовой непроницаемой части, м;
Р - равнодействующая гидродинамических сил при захвате волной носовой оконечности судна, Н;
Figure 00000001
- расстояние от носа судна до точки приложения равнодействующей гидродинамических сил при захвате волной носовой оконечности судна, м;
ДП - диаметральная плоскость судна.
Конструкция корпуса судна состоит из наружной обшивки и балок набора, формирующих кормовую непроницаемую часть 1, имеющую в носовой оконечности завал борта и обратный наклон форштевня, и носовую непроницаемую часть 2, которые соединяются неразъемным соединением 3.
Корпус судна работает следующим образом. При движении судна на сильном встречном волнении может происходить периодическое погружение в воду носовой оконечности, что ведет к захвату волной носовой оконечности и появлению сложного режима обтекания палубы. В таких условиях возможно возникновение значительных нагрузок, действующих на корпус судна, вызванных обтеканием погруженной палубы, которую можно рассматривать как крыло сложной формы, расположенное под углом атаки к набегающему потоку жидкости. Под действием гидродинамической силы дифферент судна будет увеличиваться, а параметры его остойчивости резко снижаться [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. Некоторые проблемы обеспечения общей прочности судов в чрезвычайных ситуациях // Труды Крыловского государственного научного центра - Вып. 82(366), 2014 - С. 21-30]. При приближении гидродинамической силы к критическому значению в предлагаемой конструкции за счет разрушения неразъемного соединения 3 произойдет отсоединение носовой непроницаемой части 2 от кормовой непроницаемой части 1, причем они останутся на плаву благодаря их водонепроницаемому исполнению. С отсоединением носовой непроницаемой части 2 гидродинамические нагрузки, действующие на кормовую непроницаемую часть 1, резко уменьшатся за счет формы обводов в носовой оконечности кормовой непроницаемой части 1, которая характеризуется завалом борта и обратным наклоном форштевня. Такая форма носовой оконечности кормовой непроницаемой части 1 позволит ей прорезать набегающие волны и избегать повторного захвата волной. Это даст возможность обеспечить безопасность, экипажа, у которого будет время на принятие решений по выбору оптимального режима движения судна в порт-убежище и реализацию мероприятий по улучшению его остойчивости. Конструкция ближайшего аналога после отделения носовой непроницаемой части в условиях шторма на сильном встречном волнении характеризуется неудовлетворительной мореходностью вследствие плохой обтекаемости из-за наличия в носовой оконечности кормовой непроницаемой части плоской вертикальной поверхности. Это может привести к опрокидыванию кормовой непроницаемой части или ее разрушению под действием ударов волн в плоскую вертикальную поверхность ее носовой оконечности. Следует заметить, что в нормальных условиях эксплуатации, не связанных с воздействием экстремальных гидродинамических нагрузок на носовую оконечность, в предлагаемой конструкции наличие носовой непроницаемой части 2 обеспечивает развал бортов в носовой оконечности и всхожесть судна на волну, свойственные традиционной конструкции корпуса морских судов.
Для обеспечения своевременного отсоединения носовой непроницаемой части 2 от кормовой непроницаемой части 1 разрушение неразъемного соединения 3 должно происходить тогда, когда значение гидродинамической силы приблизится к критической величине Ркр, соответствующей предельно допустимому падению метацентрической высоты для данного судна. Ее величина и отстояние точки приложения от носа судна
Figure 00000002
могут быть оценены для каждого конкретного судна с использованием аппарата теории корабля в соответствии с [Бураковский Е.П., Бураковский П.Е. Некоторые проблемы обеспечения общей прочности судов в чрезвычайных ситуациях // Труды Крыловского государственного научного центра - Вып. 82(366), 2014. - С. 21-30].
Таким образом, необходимо, чтобы при приближении значения гидродинамической силы к величине Ркр действующий в неразъемном соединении 3 изгибающий момент был равен предельному моменту М0, при котором происходит разрушение неразъемного соединения 3, с учетом коэффициента запаса КЗ. Из этого условия можно определить требуемый предельный момент для неразъемного соединения 3, при котором будет происходить его разрушение
Figure 00000003
где М0 - предельный момент, который может быть воспринят неразъемным соединением, Н⋅м;
Figure 00000004
- изгибающий момент в неразъемном соединении от действия сил поддержания, Н⋅м;
Figure 00000005
- изгибающий момент в неразъемном соединении от действия сил тяжести, Н⋅м;
Ркр - критическое значение гидродинамической силы, при котором судно теряет остойчивость, если отделение носовой части не предусмотрено конструкцией, Н;
LH - длина носовой непроницаемой части, м;
Figure 00000006
- расстояние от носа судна до точки приложения равнодействующей гидродинамических сил при захвате волной носовой оконечности судна, м;
КЗ - коэффициент запаса.
Обеспечить отрыв носовой непроницаемой части 2 при достижении изгибающим моментом величины М0 можно за счет использования болтовых и заклепочных соединений, при этом болты либо заклепки должны срезаться усилием, возникающим при действии в неразъемном соединении 3 изгибающего момента М0. Также возможно применение сварных швов, прочность которых должна обеспечивать восприятие неразъемным соединением 3 изгибающего момента, не превышающего М0, а также листов обшивки уменьшенной толщины.
Следует заметить, что чрезмерное уменьшение величины М0 может привести к недопустимому снижению прочности неразъемного соединения 3 носовой непроницаемой части 2 с кормовой непроницаемой частью 1, что будет способствовать разъединению частей в процессе нормальной эксплуатации, не сопряженной с воздействием экстремальных нагрузок в процессе захвата волной носовой оконечности. Для предотвращения такой ситуации может потребоваться реализация мероприятий, увеличивающих значения Ркр, т.е. повышающих остойчивость судна. Это позволит обеспечить достаточную прочность корпуса судна и эффективность предлагаемых конструктивных решений.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет исключить потерю остойчивости судном при движении на встречном волнении в штормовых условиях, а также сохранить его мореходные качества после выхода судна из захвата носовой оконечности вол ной за счет отделения носовой непроницаем ой части 2 и совершенствования обводов кормовой непроницаемой части 1, что способствует повышению безопасности мореплавания.

Claims (1)

  1. Корпус судна, выполненный в виде непроницаемой оболочки, сформированной из наружной обшивки и балок набора в виде двух отдельных непроницаемых частей - носовой и кормовой, связанных расположенным на носовой стороне корпуса от мидель-шпангоута неразъемным соединением, прочность которого выбрана такой, что обеспечивает соединение частей до достижения критической величины гидродинамической силы, которая соответствует предельно допустимому падению метацентрической высоты для данного судна, отличающийся тем, что носовая оконечность кормовой непроницаемой части выполнена с обратным наклоном форштевня и завалом борта.
RU2018113616A 2018-04-13 2018-04-13 Корпус судна RU2685369C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113616A RU2685369C1 (ru) 2018-04-13 2018-04-13 Корпус судна

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113616A RU2685369C1 (ru) 2018-04-13 2018-04-13 Корпус судна

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2685369C1 true RU2685369C1 (ru) 2019-04-17

Family

ID=66168182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113616A RU2685369C1 (ru) 2018-04-13 2018-04-13 Корпус судна

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2685369C1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009944C1 (ru) * 1989-11-16 1994-03-30 Ор Александрович Мороцкий Судно
RU2384456C2 (ru) * 2008-05-04 2010-03-20 Василий Николаевич Храмушин Корабль гидрографической и патрульной службы
KR20110002298U (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 이준구 해난 사고시 선박 순간 절단 분리 장치
KR20130057834A (ko) * 2011-11-24 2013-06-03 삼성중공업 주식회사 극지운항용 선박
CN103921892A (zh) * 2014-04-23 2014-07-16 大连理工大学 一种新型船艏
RU2607136C2 (ru) * 2015-03-02 2017-01-10 Василий Николаевич Храмушин Носовая оконечность быстроходного надводного корабля или относительно тихоходного гражданского судна повышенной штормовой мореходности и ледовой проходимости в автономном плавании
RU2617866C1 (ru) * 2016-03-24 2017-04-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" Корпус судна

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009944C1 (ru) * 1989-11-16 1994-03-30 Ор Александрович Мороцкий Судно
RU2384456C2 (ru) * 2008-05-04 2010-03-20 Василий Николаевич Храмушин Корабль гидрографической и патрульной службы
KR20110002298U (ko) * 2009-08-31 2011-03-08 이준구 해난 사고시 선박 순간 절단 분리 장치
KR20130057834A (ko) * 2011-11-24 2013-06-03 삼성중공업 주식회사 극지운항용 선박
CN103921892A (zh) * 2014-04-23 2014-07-16 大连理工大学 一种新型船艏
RU2607136C2 (ru) * 2015-03-02 2017-01-10 Василий Николаевич Храмушин Носовая оконечность быстроходного надводного корабля или относительно тихоходного гражданского судна повышенной штормовой мореходности и ледовой проходимости в автономном плавании
RU2617866C1 (ru) * 2016-03-24 2017-04-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Калининградский государственный технический университет" Корпус судна

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4649851A (en) High speed power boat for calm and rough seaways
DK2530008T3 (en) Vessels with an improved offset device
US8201514B2 (en) Powered boat hull
KR101297062B1 (ko) 개선된 컨버터블 선박
CA2694366C (en) Ship with stern equipped with a device for deflecting a flow of water
US4174671A (en) Semisubmerged ship
CN101704401B (zh) 一种深v滑行艇艇型
US6966271B2 (en) Waveless hull
RU108411U1 (ru) Судно внутреннего плавания с изменяющейся грузоподъемностью
JP2012025293A (ja) トリム水中翼装置
US5937777A (en) Monohull water-borne craft
WO2009072901A2 (en) System and method for the active and passive stabilization of a vessel
RU2384456C2 (ru) Корабль гидрографической и патрульной службы
CN103231772B (zh) 一种疏导高速船甲板上浪的弧形船艏型线结构
RU2150401C1 (ru) Глиссер
CN106080988B (zh) 一种多体极地航行船
KR20180100298A (ko) 선박
EP1115609B1 (en) M-shaped boat hull
KR860002189B1 (ko) 선박
DK3049320T3 (en) PROCEDURE FOR EXTENDING A SHIP AND AN EXTENDED SHIP
EP0335345A2 (en) Improved hull construction for a swath vessel
JP5986856B2 (ja) 商用貨物船
US10875606B2 (en) Powerboat
US5404830A (en) Finned boat hull
CN105172994A (zh) 折叠式三体游艇

Legal Events

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

Effective date: 20200414