ВОЛНОХОД Российский патент 1994 года по МПК B63H19/02 B63H1/36 F03B13/10 

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавучим средствам, использующим энергию морских волн.

Известен волноход в виде шарнирно соединенных между собой плавучих модулей, каждый из которых содержит плавучий корпус и волновые движители, выполненные в виде поворотных крыльев с устройствами формирования заданного угла атаки. Каждый плавучий модуль обладает малой осадкой и большой остойчивостью. Его качка не сопровождается заметными перемещениями относительно воды, которые определяют тягу волновых движителей.

Цель изобретения - повышение тяги волнохода путем увеличения амплитуды качки при любой интенсивности и курсовом угле волнения.

Известно, что амплитуда качки плавучего средства и, соответственно, тяга волновых движителей достигают максимума при резонансе, т.е. при равенстве периода качки Т_к периоду свободных колебаний плавучего средства относительно оси качки T_св = 2 , где I - момент инерции плавучего средства относительно оси качки, λ- момент инерции присоединенных масс воды, D - вес плавсредства, h_o - начальная метацентрическая высота (Мирохин В.В. и др. Теория корабля. Л.: Судостроение, 1989, с.54 и 264).

На фиг. 1 представлен волноход с малым периодом собственных колебаний, сечение диаметральной плоскостью; на фиг. 2 - то же, с большим периодом свободных колебаний; на фиг. 3 - волновой движитель, прикрепленный к корпусу волнохода, общий вид; на фиг. 4 - схемы расположения движителей относительно корпуса волнохода при различных параметрах волнения.

Волноход содержит корпус 1 в форме тела вращения относительно вертикальной оси, волновые движители 2 и буксирное устройство, выполненное в виде вилки 3, шарнирно закрепленной на горизонтальных цапфах 4 корпуса 1 и снабженной поворотным устройством 5. Корпус 1 разделен герметичной горизонтальной перегородкой 6 на два отсека, из которых нижний 7 заполнен жидким грузом или водяным балластом, а в верхнем 8 выполнено цилиндрическое гнездо 9, в котором с радиальным зазором помещена воздушная цистерна 10, соединенная с подъемным механизмом 11.

К борту корпуса 1 прикреплен кронштейн, выполненный в виде шарнирно-параллелограммного механизма, содержащего штанги 12 и 13, закрепленные на шарнирах 14 с вертикальными осями вращения. Свободные концы штанг шарнирно соединены с опорой 15 баллера 16, на котором подвижно закреплено поворотное крыло 2 с устройством формирования заданного угла атаки. При повороте кронштейна относительно корпуса 1 в горизонтальной плоскости баллер 16 остается перпендикулярным диаметральной плоскости волнохода. Для увеличения предельных углов поворота кронштейна штанги 12 и 13 находятся в разных горизонтальных плоскостях. Каждый кронштейн снабжен независимым приводом поворота.

При слабом волнении (и малом периоде качки) цистерна 10 находится в крайнем верхнем положении, весь жидкий груз сосредоточен в нижнем отсеке 7, кронштейны расположены по курсу волнохода (фиг. 4а) в случае лагового волнения (курсовой угол волнения 90 или 270^о) либо поперек курса при встречном или попутном волнении (фиг. 4б), т.е. так, чтобы расстояние между движителями и осью качки было минимальным. В этом случае центр тяжести G находится в нижнем положении, значение h_o максимально, значения I и λ минимальны, период свободных колебаний Т_св минимален и равен или близок периоду качки Т_к, т. е. имеет место резонансная качка с максимальной амплитудой и максимальной тягой волнохода.

При усилении волнения (и увеличения периода качки) цистерну 10 опускают, часть жидкости из отсека 7 через радиальный зазор перетекает в гнездо 9. Кронштейны движителей поворачивают так, чтобы расстояние между движителями и осью качки увеличилось (фиг. 4а - при встречном или попутном волнении, фиг. 4б - при лаговом волнении). Это приводит к перемещению центра тяжести G вверх и уменьшению величины h_o, а также к возрастанию моментов инерции I и λ .

Одновременное действие трех указанных факторов приводит к значительному возрастанию периода свободных колебаний волнохода. Для представленной на чертеже конструктивной схемы - примерно в 3 раза. Поскольку период качки T, где в - средняя высота волны, резонансная качка с максимальной амплитудой и максимальная тяга волнохода достигаются при параметрах волнения, изменяющихся в ≈ 9 раз, например от 2 до 7 баллов.

Использование: в качестве плавучего средства, использующего энергию морских волн. Сущность изобретения: корпус 1 волнохода имеет шаровую форму, разделен горизонтальной перегородкой 6 на отсек 7, заполненный жидкостью, и 8, снабженный гнездом, в котором закреплена с возможностью вертикального перемещения воздушная цистерна 10. Волновые движители 2 прикреплены к корпусу 1 посредством поворотных кронштейнов, выполненных в виде шарнирно-параллелограммных механизмов. Путем изменения положения цистерны и движителей регулируют частоту и амплитуду качки волнохода и обеспечивают тем самым получение максимальной тяги при различном волнении. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ВОЛНОХОД, содержащий плавучий корпус, снабженный волновыми движителями в виде крыльев с механизмом формирования заданного угла атаки, отличающийся тем, что корпус выполнен в форме тела вращения относительно вертикальной оси и разделен герметичной горизонтальной перегородкой на два отсека, из которых нижний заполнен жидкостью и соединен с вертикальным цилиндром, внутри которого с зазором размещена с возможностью продольного перемещения воздушная цистерна. 2. Волноход по п. 1, отличающийся тем, что каждый волновой движитель соединен с корпусом посредством кронштейна, выполненного в виде шарнирно-параллелограммного механизма с возможностью поворота в горизонтальной плоскости.