Плавниковый движитель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18 ° 06 ° 81 (21) 3301693/27 11 (Я1) М. Кл з с присоединением заявки Мо

В 63 Н 1/36

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано3Й1182. БюЛлетень М 44

Дата опубликований описания (53) УДК629.12:

:532.5.582, .5 (088. 8) h.A. Афонин, Ю.И. Дыхненко, В.П. Каян, Л.Ф. Козлов и Л.П. Мельничук (72) Авторы изобретения

Институт гидромеханики AH Украинской ССР и Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) ПЛАВНИКОВЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

Изобретение относится к судовым . движителям, в частности к движителям с колеблющимся рабочим органом в виде плавника.

Известен плавниковый движитель, содержащий рабочий орган и механизм создания иэгибно-крутильных колебаний размещенный внутри рабочего орга- на (1) .

Недоотаток укаэанного движителя невозможность задания различных законов перекладки рабочего органа.

Известен также плавниковый движитель, в котором механизм привода, содержащий рычаг шарнирно связанный с корпусом плавсредства, расположен вне рабочего органа и позволяет из.менять законы перекладки последнего, однако для этого требуется остановка движителя (2).

Недостатками известного движителя являются наличие значительного количества кинематических звеньев и невысокая надежность.

Цель изобретения — повышение надежности движителя.

Указанная цель достигается тем, что поворотно-колебательные приводы рычага и лопасти выполнены в виде электромагнитных двигателей неполноповоротного типа, содержащих две секции статора с обмотками и полюсами, смещенными друг относительно дру .га на угол поворота рычага, и однополюсный якорь, к которому жестко прикреплен рычаг, а устройство для управления приводами выполнено в виде схемы, содержащей задающий генератор, блок задания закона перекладки, распределитель импульсов, усилители и накопитель энергии, причем задающий генератор через блок задания закона перекладки подсоединен к входу распределителя импульсов, входы которого подключены к входам накопителя энергии и усилителей, а через последние электрически связаны с обмотками двигателей обоих приводов.

На фиг.1 представлены предлагаемый движитель и функциональная схема устройства для управления приводами; на фиг.2 — положение рычага и рабочего органа за один цикл при ходе вперед; на фиг. 3 - то же, при ревер25

Плавниковый движитель (фиг.2) содержит электромагнитный двигатель (ЭМД) 1 неполноповоротного типа для создания колебаний рычага 2, второй

ЭМД 3 неполноповоротного типа мень977272 ших размеров, расположенный на конце

ычага 2 и обеспечивающий колебания плавника 4 относительно рычага 2.

ЭМД 1 неполнопсноротного типа содер. жит две секции статора 5 и б, котс ры состоят из корпуса 7 и крышки 8 и лмеют несколько выступов (полюсов), а также днухсекционный якорь 9 с нем магнитной вставкой 10, к которой жестко крепится рычаг 2. Между корПусами 7 статоров 5 и б помещена немагнитная нстанка 11 с нырезом для качания рычага 2. В статорах 5 и б расположены обмотки 12 и 13 электромагнитного двигателя 1. Якорь 9 имеет по окружности такое же количество 15 выступов (полюсон), как и статоры

5 и 6. На концах полюсов секций статора и якоря, которые находятся вокруг одной из обмоток (например, статор 5 и первая секция якоря 9, 20 которые находятся вокруг обмотки 12), о имеются небольшие остроконечные выступы, направленные в начальный момент движения якоря 9 после включения обмотки 12 навстречу друг другу. Та- 25 кая форма полюсон статора и якоря позволяет увеличить пусковой момент двигателя. Якорь 9 может поворачиваться на ось ЭМД 1, где он опирается через подшипники 14 на выполнен- 3() ные из немагнитного материала оси;крышки, 15, которые крепятся на крышках 8 статорон 5 и б. Конструкция

ЭМД 3 аналогична описанной выше конструкции ЭМД 1 и содержит обмотки 16 и 17 статора.

Схема устройства управления приводами (фиг.1) содержит задающий генератор 18, блок 19 задания закона управления движителем, распредели- тель 20 импульсонp усилители 21 и 22

Мощности для питания обмоток 12 и 13

ЭМД 1, усилители 23 и 24 мощности для питания обмоток 16 и 17 ЭМД 2 и накопители 25 электромагнитной энергии.

На фиг.2 показаны положения полюсов якоря и статора ЭМД 1, а также рычага 2 и плавника 4 в течение той части цикла работы нлавникового движителя, когда электропитание подави .5() на обмотку 13, и при подаче питания на обмотку 12 ЗМД 1 и подключенной обмотке 13. Питание на соответствующие обмотки 16 и 17 ЭМД 3 подается таким образом, чтобы, колебания план- 55 ника 4 отставали от колебаний рычага 2 по фазе на величину 1/4 периода колебаний движителя, что позволяет получить максимально возможную величину коэффициента полезного дейст- б() вия движителя.

Плавниковый движитель работает с следующим образом.

При подаче электропитания с выхода усилителя 22 мощности устройства управления приводами на обмотку 13

ЭМД 1 возникающее вокруг обмотки электромагнитное поле стремится coF— местить полюса статора 6 и соответствующей секции якоря 9. При этом якорь 9 с рычагом 2 понорачинаетая на заданный угол из позиции а в позицию в (фиг,2) . Затем посредством усилителя 21 мощности устройства управления приводами подается напряжение на обмотку 12, и якорь 9 с рычагом 2 поворачивается из позиции г в позицию е. Одновременно электромагнитная энергия отключаемой обмотки 13 ЭМД 1 поступает в накопитель

25 энергии. Включение соответствующих обмоток 16 и 17 ЭМД 3 происходит с отставанием по времени относительно обмоток 12 и 13 ЭМД 1 на 1/4 величины полного периода колебаний рычага 2 плавникового движителя.

Задающий генератор 18 вырабатывает электрические импульсы, которые поступают в блок 19 задания закона перекладки. Блок 1 9 задания закона управления движителем представляют собой электронное устройство, формирующее импульсы управления сложной формы (например, двухступенчатой, где ступень с большей амплитудой используется для форсированного включения обмоток электромагнит ных двигателей 1 и 3, а ступень с меньшей амплитудой определяет рабочее напряжение обмоток) . В зависимости от колебаний рычага 2 движителя блок

19 задания закона перекладки осуществляет регулирование длительности ступени напряжения для форсированного включения обмоток, что необходимо для стабилизации тяговых усилий при изменении частоты колебаний планникового движителя и полной отработки заданного угла поворота рычага 2 плавникового движителя.

Импульсы сложной формы с выхода блока 19 задания закона управления движителем поступают на распределитель импульсов 20. Далее сигналы с распределителя 20 импульсов поступают на усилители 21, 22 и 23, 24 мощности, переключающие обмотки 12 и

13 Э6Щ 1 и обмотки 16- и 17 ЭМД 3 соответственно. В зависимости от режима работы плавниконого движителя (прямой ход или режим реверса) блок 19 задает неличину и знак сдвига по времени подачи импульсов напряжения на обмотки 12 и 13 ЭМД 1 и обмотки 16 и 17 ЭМД 3.

Одновременно распределитель 20 импульсов вырабатывает сигналы, управляющие работой накопителя 25 электромагнитной энергии таким образом, что в момент переключения питания с одной обмотки ЭМД на другую (например, с обмотки 1 2 на обмотку 1 3) злек трома г977272,нитная эенргия отключаемой обмотки накапливается в накопителе 25 и используется затем для формированного включения другой обмотки. При увеличении противодействующего крутящего момента на якоре Э ИД от,поперечных гидродинамических сил на лопасти плавникового движителя накопленная избыточная энергия отключаемой обмотки используется также для создания ,„цополнительного усилия работающей ((» в этот момент обмоткой.

Для осуществления реверса тяги плавникового движителя включение обмоток 16 и 17 ЭМД 3 выполняется не с отставанием по времени относитель- 15 но включения обмоток 12 и 13 ЭИД 1, а с опережением на ту же величину, равную 1/4 полного периода колебаний рычага 2 плавникового движителя.

Положение рычага 2 и плавника 4 в 2(» течение одного цикла колебаний в режиме заднего хода транспортного средства (т.е., когда плавниковый движитель работает в режиме реверса) представлены на фиг. 3. 25

Таким образом, предлагаемый движитель позволяет, получить различные законы перекладки рабочего органа только за счет изменения сигналов управления приводами, уменьшить габа- Зп риты привода и повысить его надежность.

Формула изобретения

Плавниковый движитель, содержащий прикрепленный к корпусу плавсредства привод поворотно-колебательного двикения, кннематическн связанный с рычагом, к свободному концу.которого шарнирно рикреплена лопасть с привод м ее поворотно-колебательного движения, а также блок управления приводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, приводы поворотно-колебательного движения рычага и лопасти выполнены в виде электромагнитных двигателей неполноповоротного типа, каждый иэ которых содержит по две секции статора с обмотками и полюсами, смещенными друг относительно друга на предельный

9 угол поворота рычага, и однополюсный якорь, к которому жестко прикреплен рычаг, а блок автоматического управления приводами содержит задающий генератор, узел задания закона поворота лопасти, распределитель импульсов, усилители и накопитель энергии, при этом задающий генератор через узел закона поворота лопасти подсоединен к входу распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам накопителя энергии и ;усилителей и через последние электрически связаны с обмотками двигателей обоих приводов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Патен США Р 3874320, кл. 115-282 16.11.73.

2. Гидробионика в судостроении.

Обзор, ЦНИИТЭИС, 1970, с. 100 (прототип) .

977272

Составитель Л. Лихтеров

Редак тор С. Крупенина Техред М. Надь Ко ектор В.Бутяга

Рр

Заказ 9090/21 Тираж 462 Подписное

ВНИИЦИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

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

4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4