Моторно-парусное судно
Изобретение относится к судостроению и касается создания парусно-моторных судов. Моторно-парусное судно содержит мачты, паруса, двигатель, гребные винты, электрические лебедки поворота парусов, датчики направления ветра. Все паруса снабжены солнечными батареями, которые соединены с электрическими двигателями гребных винтов, электрическими лебедками и соленоидами при помощи электрической цепи. К каждой мачте с двух сторон шарнирно закреплены рамы с натянутыми парусами. Рамы выполнены в форме прямоугольника, либо трапеции, либо треугольника и соединены между собой и лебедками при помощи тросов. Рамы выполнены складными с возможностью поворота их с парусами в разные стороны с образованием надлежащего угла между плоскостями парусов. Ширина рам парусов больше, чем ширина палубы судна. Нижний конец рам парусов опирается на поверхность воды на поплавки при помощи опорных стоек, которые выполнены с возможностью устойчивости подвески рам и судна от наклона ветром. Каждая опорная стойка соединена с рамой при помощи шарниров с фиксатором типа коленного сустава. Фиксатор выполнен в форме соленоида, расположенного внизу внутри трубы рамы. Достигается экономия энергии, расширение технологических возможностей. 17 ил.
Изобретение относится к системе транспорта.
Известно парусно-моторное судно, содержащее мачты, паруса, двигатель внутреннего сгорания, гребные винты, электрические лебедки для поворота парусов (Патент России 2258636).
Недостатком известного устройства является недостаточная площадь парусности. Судно от ветра наклоняется в стороны. Паруса недостаточно улавливают ветер.
Целью изобретения является экономия энергии, расширение технологических возможностей, увеличение парусности, улучшение устойчивости судна от наклона ветром, повышение скорости хода, улучшение надежности и долговечности.
Поставленная цель достигается тем, что все паруса снабжены солнечными батареями, которые соединены с электрическими двигателями гребных винтов, электрическими лебедками и соленоидами при помощи электрической цепи. Выполнены с возможностью преобразования солнечной энергии в электрическую энергию для питания гребных винтов, электрических лебедок и соленоидов. К каждой мачте с двух сторон шарнирно закреплены рамы с натянутыми парусами. Рамы с парусами могут быть выполнены в форме прямоугольника, либо трапеции, либо треугольника. Выполнены складными с возможностью поворота рам с парусами параллельно друг другу за мачтами во время ветра, дующего прямо (или под углом) в нос судна, или поворота рам с парусами на 180 градусов, или поворота рам с парусами одновременно в разные стороны с образованием надлежащего угла между плоскостями парусов для увеличения или уменьшения площади парусности, улучшения улавливания ветра и преобразования его в энергию движения судна. Ширина рам парусов больше, чем ширина палубы судна, нижний конец рам парусов опирается на поверхность воды на поплавки при помощи опорных стоек. Каждая опора соединена с рамой при помощи шарниров и снабжена фиксатором типа коленного сустава. Опора выполнена в форме соленоида и поворотной. На опорной стойке шарнирно закреплен самонаправляющийся ролик.
Новизна заявленного технического решения по сравнению с патентом 2258636 обусловлена тем, что за счет рам выполненных в форме прямоугольника, либо трапеции, либо треугольника обеспечивается расширение технологических возможностей.
За счет рам, снабженных парусами, шарнирно соединенных с мачтой обеспечивается установка парусов в разных вариантах: при ветре, дующем прямо (или под углом) в нос судна, рамы с парусами устанавливаются за мачтами параллельно друг другу, при ветре, дующем прямо в корму судна, паруса разворачивают до 180 градусов, при ветре, дующем под углом продольной оси судна, рамы с парусами устанавливают под надлежащим углом так, чтобы между плоскостями парусов образовался надлежащий угол. Изменение угла обеспечивает увеличение или уменьшение парусности и улучшение улавливания ветра для преобразования его в энергию движения судна.
За счет ширины рам (больше ширины палубы судна) обеспечивается увеличение площади парусности судна.
За счет соединения нижних концов рам с опорами, снабженными поплавками, обеспечивается улучшение устойчивости судна от наклона ветром и увеличение парусности.
За счет фиксатора опор обеспечивается надежность и устойчивость положения рам над поверхностью воды.
За счет фиксатора коленного сустава, выполненного в форме соленоида, обеспечивается надежная фиксация коленного сустава опорной стойки при помощи штока.
За счет самонаправляющегося ролика, расположенного на опорной стойке, обеспечивается перемещение рам по поверхности палубы судна
За счет соединения парусных лент друг с другом и с электрическими лебедками обеспечивается возможности устанавливать одновременно надлежащий угол между плоскостями парусов для лучшего улавливания ветра парусами.
За счет парусов, снабженных солнечными батареями, обеспечивается преобразование солнечной энергии в электрическую энергию для питания электрических двигателей гребных винтов и преобразование ее в механическую энергию при помощи электрических двигателей и гребных винтов.
При исследовании заявленного технического решения по патентным, научным, научно-техническим материалам не обнаружена такая совокупность признаков, что позволяет судить о существенности заявленных признаков.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображено поперечное сечение судна с прямоугольными парусами;
на фиг 2 - то же с треугольными парусами;
на фиг 3 - то же с парусами в форме трапеции;
на фиг.4 - вид судна сверху;
на фиг 5-9 изображены схемы поворота прямоугольных парусов, вид с боковой стороны;
на фиг.10 и 11 - то же треугольных парусов;
на фиг.12 - то же трапециевидных парусов
на фиг.13. изображена схема поворота дуговых парусов;
на фиг.14 изображена схема соединения рам с опорными стойками;
на фиг.15 изображено парусное судно, вид с боковой стороны;
на фиг.16 изображено устройство датчика силы и направления ветра, вид сверху;
на фиг 17 - то же, вид с боковой стороны.
Парусно-моторное судно снабжено мачтами 1. На каждой мачте с двух сторон шарнирно закреплены рамы 2 с натянутыми парусами 3. Рамы 2 с парусами 3 могут быть выполнены в форме прямоугольника (фиг.1), либо трапеции (фиг.3), либо треугольника (фиг.2). Выполнены с возможностью установки парусов 3 параллельно друг другу за мачтами во время ветра, дующего прямо (или под углом) в нос судна, или поворота рам с парусами на 180 градусов, или поворота рам (фиг.5-9) с парусами одновременно в разные стороны с образованием надлежащего угла между плоскостями парусов для увеличения или уменьшения площади парусности и улучшения улавливания ветра и преобразования его в энергию движения судна. Ширина рам 2 парусов 3 больше ширины палубы 4 судна. Нижний конец рам 2 парусов опирается на поверхность воды при помощи опорных стоек 5, снабженных поплавками 6. Выполнены с возможностью улучшения устойчивости судна от наклона ветром. Каждая опорная стойка 5 соединена с рамой 2 при помощи шарнира 7 и снабжена фиксатором 8 коленного сустава. Фиксатор 8 выполнен в форме соленоида 9, установленного внутри нижней трубчатой рамы 2. Опорная стойка 5 снабжена самонаправляющимися роликом 10. Опорная стойка 5 изготовлена из трубы, выполнена поворотной. Труба выполнена с возможностью создания устойчивости опорной стойки 5 в вертикальном положении, опирающейся на поплавок 6 на поверхности воды и повороте на поверхности палубы на ролике 10. На надлежащем уровне установлен микропереключатель 12, контактирующий с рамой 2. Микропереключатель 12 соединен с соленоидами 9 при помощи электрической цепи, выполнен с возможностью размыкания электрической цепи, питающей соленоиды 9, при этом штоки 11 перемещаются вертикально вверх, расфиксируя коленный сустав опорной стойки 5. При перемещении рам 2 над поверхностью палубы опорная стойка 5 при соприкосновении с бортом судна поворачивается на шарнире 7 и перемещается по поверхности палубы на самонаправляющемся ролике 10. За пределами палубы расположен микропереключатель 13, соединенный с соленоидами 9 при помощи электрической цепи. Выполнен с возможностью размыкания электрической цепи, питающей соленоиды 9. При этом соленоиды срабатывают и перемещаются сверху вниз, фиксируя коленный сустав опорной стойки 5, препятствуя сгибанию опорной стойки в разные стороны. Все паруса 3 снабжены солнечными батареями 14, которые соединены с электрическим двигателем 15 гребных винтов 16. Выполнен с возможностью преобразования солнечной энергии в электрическую энергию, передачи ее для питания электрическому двигателю 15 для преобразования ее в механическую энергию для вращения гребных винтов 16
Все рамы 2 соединены между собой и лебедками 17 при помощи тросов 18 или гибких тяг. На раме 2 закреплен зацеп, контактирующий с микропереключателями 12 и 13, которые выполнены с возможностью ограничения перемещения рам 2 с парусами и поворота их под надлежащим углом и фиксации их в надлежащем положении для улучшения улавливания ветра парусами. Лебедки 17 снабжены электрическим двигателем. На неподвижной опоре 19 установлен датчик 20 направления ветра. Выполнен в форме флюгера 21. Флюгер 21 состоит из пластины 22 и трубки 23, жестко соединенных между собой и установленных на вертикальную ось. Флюгер 21 поворачивается вокруг своей оси при помощи пластины 22 потоком ветра. В нижнем основании пластины 22 установлен постоянный магнит 24, выполнен в форме конуса. Постоянный магнит 24 взаимодействует с микропереключателем 25, выполненным в форме герконов. Герконы 25, 26 расположены на пластинчатой кольцевой неподвижной опоре 19, установлены под пластиной 22 флюгера 21 через равный интервал друг от друга. Микропереключатели-герконы 25 ориентируются на направление движения судна. Выполнены с возможностью при небольшом изменении направления ветра при помощи флюгера 21, постоянного магнита 24 осуществлять взаимодействие магнитного поля постоянного магнита 24. При помощи герконов 25 происходит замыкание и размыкание электрической цепи питающей надлежащей электрической лебедки 17. Лебедка 17 имеет возможность перемещать тросы 18, поворачивая их в две стороны одновременно под определенным углом для улучшения улавливания потока ветра парусами для создания большого напора и давления ветра на паруса 3 и преобразования энергии ветра в энергию движения судна. Датчик 27 силы ветра состоит из флюгера 21, приемника 28, состоящего из трубки 23 Пито, расположенной открытым концом навстречу потоку воздуха. Трубка 23 ориентируется флюгером 21. Во время сильного ветра создается давление в трубке 23. Давление из трубки 23 передается в цилиндрический сосуд 29, частично заполненный глицерином с водой, в котором плавает поплавок 30, несущий стержень 31. Он, перемещаясь вверх, контактирует с микропереключателем 32. Воздух под поплавком 310 соединен с трубкой 23 приемника 28 через отверстие с атмосферой
Устройство работает следующим образом. Парусно-моторное судно управляется при помощи согласованных действий руля, парусов и гребных винтов. Судно делает повороты, увеличивает или уменьшает скорость хода, оставляет судно без движения, судно ложится на «дрейф».
Различают следующие курсы парусного судна относительно ветра.
Фордевинд - при этом курсе попутный ветер дует в корму в заднюю оконечность судна, при этом флюгер 21 с трубкой 23 поворачивается на оси по направлению продольной оси судна навстречу ветру. Пластина 22 вращается вокруг оси потоком ветра. Постоянный магнит 24 взаимодействует с микропереключателем-герконом 25, все рамы 2 с парусами 3, расположенные с двух сторон мачт 1, перемещаются перпендикулярно продольной оси судна. Давление ветра воспринимается парусами, передается его энергия через паруса 3, мачты 1 в корпус для движения судна по прямой по отношению продольной его оси.
Бакштаг - ветер дует под некоторым углом у корпусу судна. При изменении направления ветра по этому курсу пластины 22 флюгера 21 поворачиваются вокруг оси потоком ветра, взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита 24 с герконом 25. Геркон 25 замыкает электрическую цепь, питающую электрический двигатель лебедки 17. Лебедка 17 поворачивает все рамы 2 с парусами 3 одного или двух рядов одновременно в надлежащую сторону под надлежащим углом с возможностью лучшего улавливания ветра.
Галфвинд - ветер, дующий прямо или почти прямо в левый или правый борт судна. При изменении направления ветра по этому курсу пластина 22 флюгера 21 поворачивается вокруг своей оси потоком ветра и взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита 24 с герконом 25. Геркон 25 замыкает электрическую цепь, питающую электрический двигатель лебедки 17. Лебедка 17 поворачивает все рамы 2 с парусами 3 в надлежащую сторону под надлежащим углом с возможностью движения судна в заданном направлении. Солнечные батареи 14 преобразуют солнечную энергию в электрическую энергию и передают ее при помощи электрической цепи электрическому двигателю 15. Электрический двигатель 15 преобразует электрическую энергию в механическую энергию и вращает гребные винты 16, которые дополнительно создают энергию движения судна в заданном направлении.
Бейдевинд - ветер, дующий прямо в нос или под острым углом к направлению движения судна. Если ветер справа, говорят: судно идет правым гласом, если ветер слева - левым гласом. При этом пластина 22 флюгера 21 поворачивается и воздействует магнитным полем постоянного магнита 24 на геркон 26, замыкает электрическую цепь, питающую электрические лебедки 17. При этом лебедки 17 перемещают рамы 2 с парусами 3 за мачтами 1 и устанавливают их параллельно друг другу. Судно движется при помощи гребных винтов 16 от электрических двигателей, от солнечных батарей 14 или от электрического генератора.
Рамы 2 с парусами 3 могут быть выполнены в форме прямоугольника (фиг.1), либо в форме треугольника (фиг.2), либо в форме трапеции (фиг.3). Рамы 2 на мачте 1 закреплены с двух сторон шарнирно. Рамы 2 могут поворачиваться одновременно в разные стороны с образованием надлежащего угла между плоскостями парусов для увеличения или уменьшения площади парусности и улучшения улавливания ветра. Ширина рам 2 парусов больше, чем ширина палубы 4 судна, это обеспечивает площадь парусности. Рама 2 соединена с опорными стойками 5 при помощи шарниров 7 и фиксаторов 8. Рамы 2 поддерживают в подвешенном состоянии над поверхностью воды на поплавках 8 при помощи опорных стоек 5, это придает судну устойчивость от наклонов в стороны при ветре. Как только боковой конец рамы 2 переместится до стен борта судна, рама 2, контактирует с микропереключателем 12. Он замыкает электрическую цепь, питающую соленоиды 9. Соленоиды 9 при помощи штоков 11 расфиксируют коленный сустав опорных стоек 5. Под действием лебедок 17 рамы 2 перемещаются над поверхностью палубы судна, поворачивая опорные стойки 2 из вертикального в горизонтальное положение и перемещая их по поверхности палубы на самонаправляющихся роликах 10.
При возникновении шторма срабатывает датчик 27. Флюгер 31 под действием ветра поворачивает трубку 23 открытым концом, отверстием навстречу потоку ветра. Создается давление в трубке 23. Давление в трубке 23 передается в цилиндрический сосуд 29, полость под поплавком 30 соединяется с трубкой 23, а полость над поплавком соединяется через трубку с атмосферой. Под действием ветра под поплавком 30 создается повышенное давление, а над поплавком - пониженное давление. В результате поплавок 30 всплывает. При помощи стержня 31 происходит взимодействие с микропереключателем 32. Микропереключатель 32 замыкает электрическую цепь питающую электрический двигатель лебедки 17. Лебедка перемещает все рамы 2 с двух сторон с парусами 3 и устанавливает их плоскостями параллельно друг друга за мачтами 1 вдоль продольной оси симметрии парусного судна.
Моторно-парусное судно, содержащее мачты, паруса, двигатель, гребные виты, электрические лебедки поворота парусов и датчики направления ветра, отличающееся тем, что все паруса снабжены солнечными батареями, которые соединены с электрическими двигателями гребных винтов, электрическими лебедками и соленоидами при помощи электрической цепи, к каждой мачте с двух сторон шарнирно закреплены рамы с натянутыми парусами, рамы выполнены в форме прямоугольника, либо трапеции, либо треугольника и соединены между собой и лебедками при помощи тросов, рамы выполнены складными с возможностью поворота их с парусами в разные стороны с образованием надлежащего угла между плоскостями парусов для увеличения или уменьшения парусности, улучшения улавливания ветра и сокращения сопротивления движения судна, ширина рам парусов больше, чем ширина палубы судна, нижний конец рам парусов опирается на поверхность воды на поплавки при помощи опорных стоек, которые выполнены с возможностью устойчивости подвески рам и судна от наклона ветром, каждая опорная стойка соединена с рамой при помощи шарниров с фиксатором типа коленного сустава, при этом каждый фиксатор выполнен в форме соленоида, расположенного внизу внутри трубы рамы.
