Волновой движитель плавсредства

 

Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям волнового типа Сущность изобретения волновой движитель включает эластичную пластину, состоящую из двух частей, расположенных вертикально внутри зоны вращения элементов приводного механизма на двух уровнях, а приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них роторами, расположенными напротив соответствующих частей пластины. На каждом из роторов закреплены радиально регулируемые штанги со спицами с шагом 120°, контактирующими с соответствующей стороной упомянутой пластины Каждая из групп спиц на роторах смещена по фазе относительно другой из групп этого уровня на 60е, а смещение по фазе вращения групп спиц одного уровня относительно группы спиц другого уровня 180°. 1 art ф-лы, 3 ид

в) RU (11) 2 (Я)5 В63НХ 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Комитет Россяйскоя Федерации пе патентам и товарным знакам

1 (Щ Е12ЕОЕ/11 (32) 266291 (46) 15.1193 Sea Ив 41-42 (Щ Производственное объединение Компрессор"

P2) Шерстобитов ВИ; Галинов АИ„. Бычковский

8Я; Панченко АГ. (УЗ) Шерстобитов Владимир Иосифович; Галинов

Анатолий Иваноещ Бычковаий Владимир Никопвещщ Панченко Александр Геннадьевич (54) ВОПЙОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ ЙШВСРЕДСТВА (57} Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям волнового типа Сущность изобретенж вотвювой движитель включает эластичную пластину, состоящую из двух частей, расположенных вертикально внутри зоны вращения элементов приводного механизма на двух уровнщ а приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них роторами, расположенными напротив соответствующих частей пластины На каждом из роторов закреплены радиально регулируемые штанги со спицами с шагом

120, контактирующими с соответствующей стороной упомянутой пластины Каждая из групп спиц на роторах смещена по фазе относительно другой из групп этого уровня на 60, а смещение по фазе вращения групп спиц одного уровня относительно группы спиц другого уровня 180 . 1 зл. ф-лы, 3 ил

2002666

Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям волнового типа.

Известен судовой движитель для подводных аппаратов, содержащий упругие. машущие крылья, шарнирно закрепленные на одном конце рычага, другой конец которого связан с приводом колебаний крыльев. Однако упругие машущие крылья, работающие каждой иэ плоскостей на растяжение-сжа- 10 тие при колебательном движении, теряют полезную энергию, Эта энергия безвозвратно теряется внутри крыльев на тепло За счет гистерезисных -потерь упругих элементов, снижая тем самым КПД движителя и его эффективность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению AQflsIGTGH волновой движитель, содержащий гибкую лопасть в виде пластины с плоским. поперечным сечением и защемленной передней кромкой, а приводной механизм обеспечивает возможность вращения и изменение угла атаки колебательным движением, Данное изобретение принято за прото- 25 тип и обладает также существенным недостатком, ибо часть энергии расходуется на преодоление гибко-упругого состояния пластины и таким образом безвозвратно теряется внутри пластины, уменьшая КПД М движителя. Аналог и прототип при своем колебательном движении создают турбулентные. вихри в потоке машущих крыльев и пластины, Турбулиэацию потока уменьшает критическое число Рейнольдса, при котором 35 увеличивается как сопротивление трению, так и составная часть сил сопротивления за счет волнообразования, что в конечном итоге ухудшает гидродинамическое качество движителя и увеличивает общие энергозат- 40 раты на движение, Целью изобретения является повышение эффективности движителя эа счет снижения энергозатрат, Это достигается тем, что волновой дви- 45 житель содержит пластину из двух частей.

Пластина выполнена из эластичного материала и элементов с поперечными упругими связями. Зти части пластины расположены вертикально внутри зоны вращения элемен- 50 тов приводного механизма на двух уровнях;

Приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них роторами, расположенными напротив соответствующих частей пластины, и на каждом из роторов закреплены радиально регулируемые штанги со спицами с шагом 120, контактирующими с соответствующей стороной упомянутой пластины, причем каждая из групп спиц на роторах смещена по фазе относительно другой из групп этого уровня на 600, а смещение по фазе вращения группы спиц одного уровня относительно спиц другого уровня 1800. При этом достигается также сглаживание нагрузки на двигатель приводного механизма, для чего спицы выполнены по форме винтовой линии, Особенность изобретения заключается в том, что эластичная пластина, непроницаемая для воды, с поперечными упругими связями, но и не обладающая продольной. устойчивостью, представляет "податливую стенку", которая под воздействием попеременно с двух сторон на нее спиц приводного механизма создает в потоке "бегущую волну". При этом возникает реакция сил потока, передающаяся через эластичную пластину к спицам, штангам на углы прикрепления их к ротору, установленному в корпусе, и образует упор, под действием которого осуществляется движение. В такой "податливой стенке" фактически вся энергия, подводимая от приводного механизма, превращается в полезную энергию движения, а та часть энергии, которая расходовалась на гистерезисные потери изменения упругого состояния пластины в этом случае расходуется на движение, Кроме того, спицы, катящиеся по эластичной поверхности пластины, обладающей незначительным коэффициентом трения, ламинаризируют внешний поток, обтекающий пластину, предотвращая образование турбулентных вихрей, и тем самым расширяя область ламинарного режима течения до момента наступления критического числа Рейнольдса, при котором еще сопротивление трению минимально в сравнении: с турбулентным режимом обтекания пластины и дополнительно еще снижают составную часть сопротивления от волнообразования.

Эффект такой возможен благодаря тому, что части эластичной пластины размещены внутри зоны вращения элементов приводного механизма, состоящего из валов с закрепленными на них роторами, в которых укреплены радиально регулируемые штанги со спицами с шагом 1200, обкатывающие каждую из частей пластины с обеих стороны попеременно со сдвигом по фазе на 600. Причем применение двух частей пластины обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на приводной механизм, а их обкатывание спицами, выполненными по форме винтовой линии, практически сглаживает нагрузку на двигатель приводного механизма эа счет то2002666 го, что, во-первых, спицы, создавая "бегущую волну", постепенно входят в соприкосновение с частями пластины, т.е, по форме стичной пластины является то. что у нее отсутствует продольная устойчивость и поэтому она может занимать любое вертикальное положение при воздействии внешних возмущений.

Части эластичной пластины 2 с поперечными упругими связями размещены на двух уровнях в диаметральной плоскости внутри зоны вращения элементов приводного механизма, двух вертикальных валов 5, синхронно вращающихся навстречу друг другу, с закрепленными на них роторами 6, Роторы установлены на каждом из двух валов на винтовой линии, и, во-вторых, одна группа спиц смещена по фазе на 60 относительно другой группы и, в-третьих, синхронное вращение валов с роторами ослабляет динамические нагрузки, возникающие при взаимодействии спиц с пластинами. Необходимо также отметить и то, что встречное вращательное движение роторов в вязкой среде создает магнусовый эффект — действие поперечной силы относительно направления потока, которое, суммируясь с двух уровнях напротив эластичных пластин.

На каждом роторе вмонтированы радиально штанги 7 по окружности с шагом 120О, На каждой из штанг установлены спицы 8, имеющие форму винтовой линии, сходной той, которая была бы проведена по мнимому цилиндру, описываемому вертикальной линией, проходящей через крайнюю точку на штанге относительно центра вращения с шагом, равным диаметру этого цилиндра.

Группа спиц на роторах одного уровня смещена по фазе вращения относительно другой из групп этого уровня на 60О, а смещение по фазе вращения группы спиц одного уровня относительно группы спиц другого уровня 180О, чтобы создать равно30 мерность нагрузки на приводной механизм.

Волновой движитель работает следующим образом, В исходном положении го положения при неработающем давления передается черезэластичную плаприводноммеханизме4.Достоинствомэла- стину спицы и штанги на узлы жесткого сореакцией от действия "бегущей волны", создают совместно равнодействующую силу, большую в сравнении с действием только

"бегущей волны", создаваемой частями эластичной пластины с рассмотренными элементами приводного механизма, Наличие поперечных упругих связей на эластичной пластине позволяет ей быть в постоянной готовности к действию и сохранять вертикальное положение между спицами приводного механизма. Таким образом преимущество эластичных пластин в сочетании с оригинальными элементами приводного механизма заключается в том, что

КПД волнового движителя и его эффективность выше в сравнении с прототипом, что также подтверждается теорией гидродинамической устойчивости, которая прогнозирует возможность сохранения ламинарной формы течейия до высоких значений критического числа Рейнольдса, когда наступает переход на другой режим обтекания при использовании податливых поверхностей, какими в данном случае являются части эластичной пластины с поперечными упругими связями. преимущество также и в том, что конструкция приводного механизма допускает возможность регулировки величины упора путем изменения длины штанги в радиальном направлении.

На фиг.1 изображен волновой движитель, на фиг.2 — вид по стрелке Я на фиг,1 (сплошная линия — верхний уровень размещения эластичной пластины и штанги со спицами, штриховая линия — нижний уровень размещения эластичной пластины и штанги со спицами); на фиг.3 — сечение Б-Б фиг.2.

Волновой движитель состоит из корпуса 1, к которому передней кромкой жестко прикреплены части эластичной пластины 2, расположенные на двух уровнях, имеющие поперечные упругие связи 3, способствующие сохранению пластинами вертикально35

55 (фиг,1) эластичные пластины 2 находятся в вертикальном положении. Запускается приводной механизм 4, в котором начинают синхронно вращаться валы 5 с закрепленными на них роторами 6. В тело роторов вмонтированы штанги 7 со спицами 8, которые начинают взаимодействовать с эластичными пластинами, обкатывая их. Верхняя группа спиц взаимодействует с верхней пластиной, нижняя группа спиц — с нижней пластиной.

Из-за того, что группы спиц на одном уровне имеют смещение по фазе вращения

60 происходит попеременное взаимодействие их с эластичной пластиной, Аналогичное взаимодействие осуществляется со второй пластиной, однако эта группа спиц смещена по фазе вращения относительно первой на 180 так, что части эластичной пластины осуществляют колебания в противофазе.

Спицы. обкатызая части эластичной пластины с двух сторон, создают "бегущую волну", в которой чередуются зоны давления и зоны разряжения в потоке. Равнодействующая реакция сил потока от разности

2002666 единения их с корпусом. Под действием этого упора происходит движение, В дополнение к этому упору, создаваемому "бегущей волной", происходит при вращении роторое трение воды о их поверхность, В тех местах; где направление вращения роторов и движение воды различны, происходит замедление потока в то время как на противоположной стороне ротора происходит ускорение потока, В результате этого там, где оба направления совпадают. образуется зона пониженного давления, а с другой стороны образуется зона повышенного давления.

Формула из об ре те н и я

1. ВОЛНОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ ПЛАВСРЕДСТВА, содержащий гибкие пластины, каждая иэ которых установлена вертикально и закреплена одной из кромок на плавсредстве, а также приводной механизм колебательного движения пластин в поперечном относительно диаметральной плоскости плавсредства направлении, отличающийся. тем; что, с целью повышения эффективности движения, пластины расположены одна над другой, а приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них ротбрами. расположенныВзаимодействие этих зон и создает усилие движения, подобное подьемной силе, как при обтекании крылового профиля, Двойное взаимодействие усилий от "бегу5 щей волны" и вращения роторов создают повышенный упор, благодаря чему КПД волнового движителя по сравнению с прототипом при одинаковой передаваемой мощности выше, В связи с этим, уменьша10 ются и энергозатраты на движение. (56) Авторское свидетельство СССР

N 47561, кл. В 63 Н 1/36, 1935, 15 ми один над другим, при этом на каждом из роторов закреплены радиально регулируемые штанги со. спицами, имеющими

Шаг 120, при этом спицы верхнего ротора

20 одного из валов смещены по фазе относи-. тельно спиц нижнего ротора этого вала на

60 . а относительно спиц верхнего ротора другого из валов на 180, причем каждая гибкая пластина размещена между соот25ветствующими ей роторами, спицы которых установлены с возможностью взаимодействия с соответствующей стороной этой гибкой пластины.

30 тем, что спицы выполнены по форме винтовой линии.

2002666

Составитель Е. Кудрявцева

Техред ММоргентал Корректор С. Патрушева

Редактор

Заказ 3209

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101