Волновой движитель судна

 

г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ L

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4921372/1 1 (22) 25.03.91 (46) 30.11.93 Бюл. Йа 43 — 44 (75) Васильев В.Ю„Сенькин Ю.Ф.; Савицкий АИ. (73) Васильев Валентин Юрьевич (54) ВОЛНОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ СУДНА (57) Использование: в области судостроения, относится к движителям судов, использующим энергию морских волн. Сущность изобретения: волновой движитель содержит крыло, подвижно закрепленное на неподвижной оси, и механизм автоматической перекладки крыла, выполненный в виде кинемару) RU (и) 2003591 С1 (5Ц 5 B 63 H 19 62 тической связи между крылом и осью и размещенный во внутренней полости крыла. В первом варианте исполнения движителя кинематическая связь между осью и крылом выполнена в виде закрепленного на оси барабана, соединенного со штоком и пружиной. Во втором варианте крыло насажено на ось с возможностью перекатывания стенок внутренней полости крыла по поверхности оси. В третьем варианте неподвижная ось снабжена двумя кронштейнами с роликами, а крыло в полости снабжено направляющей. На оси посредством рычага закреплено управляющее крыло. 3 зл.ф — лы, 12 ил.

2003591

Изобретение относится к судостроению, а именно к движителям судов, использующим энергию морских волн, Известен волновой движитель (а,с.

1504161, кл. В 63 Н 19/02, 1985), крыло которого подвижно закреплено на оси вращения и удерживается в нейтральном (горизонтальном) положении упругими элементами — пружинами. Крыло с подпружиненным поперечным рычагом закреплено нэ стойке, которая в свою очередь, подвижно закреплена на кронштейне, размещенном на подвижной части корпуса вблизи его оконечности. Под действием вертикальной составляющей скорости потока крыло поворачивается (перекладывается) на некоторый угол д, преодолевая сопротивление пружин, Недостатком известного двикителя является его малая эффективность, обусловленная отклонением угла атаки от оптимального значения, поскольку угол перекладки крыла, определяемый равенством возмущающего момента, создаваемого набегающим потоком, и противоположно наи равленного воссстанавливающего момента, создаваемого упругими элементами с постоянной жесткостью, зависит не только от направления потока, но и от его скорости, которая может меняться в широких пределах при различных сочетаниях скорости хода судна и параметров его качки.

Цель изобретения — повышение эффективности волнового движителя путем обеспечения закона перекладки крыла, близкого к оптимальному.

Указанная цель достигается тем, что у волнового движителя судна, содержащего крыло, закрепленное нэ неподвижной оси с возможностью поворота вокруг нее, и механизм автоматической перекладки крыла, крыло выполнено с внутренней полостью, в которой размещен упомянутый механизм, выполненный в виде кинемэтической связи между крылом и неподвижной осью.

Конструкция механизма автоматической перекладки крыла предложенного волнового движителя выполнена в трех вариантах в зависимости от класса судна, условий его эксплуатации и характеристик крыла.

Вариант 1.

На фиг,1 представлен движитель относительно тихоходного малотоннажного судна, план. содержащий крыло с большим удлинением либо снабженное гидродинамическими шайбами, т.е. с постоянным расположением центра давления; на фиг.2 — то же, поперечное сечение.

Вариант 2, На фиг.3 представлена носовая оконечность тихоходного судка с волновым движителем на тихой воде; на фиг.4 — поперечное сечение крыла с механизмом управления перекладкой при отсутствии скоса набе.гающего потока Ф=,В=О; на фиг.5 — то же. при,В<с опт, на фиг,б - то же; при P = 30

beta> авт= 20 ).

Расположенный в носовой оконечности судна 12 волновой движитель содержит крыло 13 симметричного профиля с малым

45 удлинением, у которого центр давления 15 смещается от носка при увеличении угла атаки, В крыле 13 выполнена перпендикулярная его хорде полость 19, передняя стенка 16 которой выполнена в виде цилиндрическог поверхности большого радиуса.

Верхняя и нижняя стенки 17также выполнены цилиндрическими с центрами окружностей, расположенными на линиях 18. равнодействующих гидродинамических сил, воздействующих нэ крыло при углах атаки а тт .

В полость 15 помещена ось 19. жестко закрепленная на борту судна и имеющая сечение в виде вертикально расположенно10

На борту судна 1 закреплена ось 2, на которой подвижно закреплено крыло 3, снабженное на боковых кромках шайбами 4.

В крыле 3 выполнена полость 5, в которой расположен барабан 6, закрепленный на оси

2, и направляющая 7, через которую пропущен шток 8 с тарелью 9 и пружиной 10, Ось 2 смещена к носку крыла 3 относительно его центра давления, который не смещается в рабочем диапазоне изменения угла атаки, При отсутствии волнения моря и качки судна крыло 3 ориентируется горизонтально, Под действием вертикальной составляющей скорости потока, обусловленной волнением моря, крыло 3 стремится повернуться и установиться вдоль потока. однако пружина 10, предварительно сжатая, при малом угле атаки препятствует повороту крыла. Поворот (перекладка) крыла начнется лишь после того, как с увеличением угла атакй до величины возрастут подъемная сила и возмущающий момент превысит момент реакции пружины. После этого изменение угла перекладки крыла д равно изменению угла скоса набегающего потока Р, т.е, выполняется закон перекладки

< д=0 при P < %)пт д=,б-%>пт при P гхопт

2003591 стенки полости крыла происходит вдоль линии результирующей силы при минимальных ее значениях, а перекладка крыла при воздействии на него значительной силы

5 происходит путем качения верхней (или нижней) стенки по оси, что сводит потери на трение к минимуму.

Вариант 3.

На фиг.3 представлен волновой движи10 тель, предназначенный для судна с малой скоростью хода, например буксира, и работающий при больших углах скоса потока; на фиг.8 — ориентация рабочего и управляющего крыльев относительно потока; на фиг,9, 15 10, 11 и 12 — сечение А-А на фиг,7(движитель в процессе перекладки).

В рабочем крыле 20 выполнена вытянутая по вертикали полость 21, в которой помещена ось 22, снабженная двумя

20 кронштейнами 23 с роликами 24. Крыло 20 в полости 25 снабжено вертикальной направляющей 26, расположенной между полостью 21 и роликами 24. На боковой кромке крыла 20 закреплен палец 27, помещенный

25 в продольный паз 28 рычага 29 управляющего крыла 30.

При уменьшении угла скоса потока (фиг.9) крылья 20 и 30 вращаются по часовой стрелке, при этом между ними поддержива30 ется заданный угол, близкий а пт. Направляющая 26 входит в контакт с верхним роликом 24. При дальнейшем повороте рычаг 29 перемещает крыло 20 (без вращения) относительно оси 22 иэ верхнего положения

35 в нижнее (фиг,10, 11), направляющая 26 перекатывается вначале по верхнему ролику

24, по верхнему и нижнему роликам (нижняя мертвая точка) и, наконец, по нижнему ролику (фиг.11), После прохождения рычагом

40 29 горизонтального положения направляющая 26 выходит из контакта с нижним роликом 24, рычаг 29 под действием нисходящего набегающего потока вращается вместе с крылом 20 по часовой стрелке, 45 при этом угол атаки крыла 20 равен заданному (фиг.12);

1. aoaHosoA Pa xvlTE b cvPHA, содержащий крыло. закрепленное на не- 55 подвижной оси с возможностью поворота вокруг нее, и механизм автоматической перекладки крыла. отличающийся тем, что крыло выполнено с внутренней полостью, в которой размещен механизм автоматичеro овала с радиусом закругления, меньшим радиуса верхней и нижней стенок l7 полости 15.

При отсутствии качки угол P= О, подьемная сила отсутствует, сила (лобовое сопротивление) приложена к центру давления 14 и горизонтальна, крыло ориентировано горизонтально (фиг.4), В процессе килевой качки, когда носовая оконечность судна находится в верхней мертвой. точке, вертикальная скорость равна нулю, а дифферент максимален; под действием набегающего потока и силы R крыло

13, опирающееся на ось 19 передней стенкой 16 полости 15, скользит по оси и перемещается вверх до упора в ось нижней стенкой 17(фиг.5). При движении носа судна вниз возникает скос потока, увеличивается угол атаки крыла, а центр давления 14 перемещается назад (вправо — на фиг.4, 5, 6) .однако крыло, упираясь передней стенкой

16 и нижней стенкой 17 wa ось, остается неподвижным относительно оси. При достижении угла атаки Wnr сила R проходит по линии 18 (крыло опирается на ось только нижней стенкой 17 полости 15).

Дальнейшее увеличение угла скоса потока приводит к увеличению угла атаки и смещению центра давления 14 и силы R вправо эа линию 18 (фиг.5, 6), однако при этом возникает момент силы R, который вращает крыло против часовой стрелки до совпадения силы R с линией 18, т.е. перекладка происходит со скоростью изменения угла скоса потока,В, а угол атаки остается постоянным ю=а лт. При дальнейшем движении носа судна вниз и изменении дифферента в положительном направлении крыло поворачивается в обратном направлении до контакта с осью 19 передней стенки 16 полости

15 и скользит вниз, Таким образом. в процессе килевой качки судна крыло перекладывается по закону. близкому к оптимальному, что обеспечивает высокую эффективность волнового движителя. Крыло является единственным находящимся впотоке,,что обеспечивает минимальное гидродинамическое сопротивление движителя. Скольжение передней

Формула изобретения (56) Авторское свидетельство СССР

N 1504161, кл. В 63 Х 19/02. 1985, ской перекладки крыла, выполненный в виде кинематической связи между крылом и неподвижной осью.

2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что кинематическая связь между крылом и неподвижной осью выполнена в виде жестко закрепленного на этой оси барабана и упругого предварительно на2003591 пряженного элемента, при этом барабан снабжен запасованной на нем гибкой тягой, соединенной концами с упругим предварительно напряженным элементом, 3, Движитель по п,1. отличающийся тем, что внутренняя полость крыла выполнена с вытянутым по вертикали поперечным сечением, 4. Движитель по п,1, отличающийся тем, что он снабжен управляющим крылом, расположенным за задней кромкой основного крыла, при этом управляющее крыло кинематически связано с основным крылом, причем основное крыло выполнено с возможностью перемещения относительно неподвижной оси, пропущенной через отверстие с удлиненным по вертикальной оси сечением, выполненное в основном крыле, при этом неподвижная ось снабжена двумя кронштейнами с роликами, а основное крыло снабжено вертикальной направляющей, размещенной между кромкой указанного отверстия и роликами.

2003591

2003591

2003591

200359) 2003591

Заказ 3304

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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

Составитель 8. Васильев

Редактор Т. Павловская Техред М.Моргентал Корректор А. Козориз