СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B63H1/04 B63H5/02 

Изобретение относится к водному транспорту, а именно, к движителям мелкосидящих и быстроходных судов.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога движитель в виде гребного колеса, содержащий двухопорный вал с ромбовидными шарнирными механизмами поворота плиц (SU, а.с. N 903245, B 63 H 5/02, 1982 г.). Этот движитель обладает малой надежностью, тихоходный и громоздкий.

Изобретение предназначено для решения задачи создания быстроходного, надежного, компактного движителя, имеющего высокий КПД и способного создавать как силу тяги, так и подъемную силу.

Технический результат достигается тем, что в известном движителе гребные плицы выполнены в виде маятников с гребными ковшами на концах, подвешенных к валу. Кроме того, радиус подвеса маятников r, их длина l и углы свободных α₁ и вынужденных α₂ колебаний связаны зависимостью , где K•n_m - число колебаний (коэффициент K=0,5; 1,5), а n_k число оборотов движителя.

Амплитуда колебаний маятников устанавливается автоматически в зависимости от соотношения силы тяги и подъемной силы, зависящего от скорости хода судна.

На фиг. 1 показан движитель, вид сбоку, сечение по A-A; на фиг.2 - движитель, сечение по Б-Б; на фиг.3 схема углов колебаний; на фиг.4 график скоростей ковшей и сил реакции воды.

Движитель монтируется, как правило, на корме судна, попарно по бортам, приводится быстроходным двигателем судна с числом оборотов около 1000-6000 об/мин.

К корпусу 1 судна прикреплены цапфы 2 с подшипниками 3, на которых установлены валы 4 движителей. Вал каждого движителя имеет упорное кольцо 5 и фланец 6, к которому крепится барабан 7 с проточкой посередине и с отверстиями в концевых утолщениях, в которых установлены оси 8 маятников 9 с ковшами 10 на концах.

Устройство работает следующим образом. При стоянке судна маятники находятся в опущенном состоянии. При вращении движителя маятники 9 стремятся занять радиальное положение, совершая в верхней части траектории свободные колебания, а в нижней вынужденные. При взаимодействии ковшей 10 с водой маятники будут отклоняться на угол A_o (фиг. 3) и окружная скорость конца лопастей V_окр (фиг.4) будет уменьшена на относительную скорость качания по ω_к на величину U. Несмотря на большую частоту вращения движителя ω_д, скорость отброса воды относительно судна может быть небольшой, равной ω = v_окр-U, что обусловит приемлемое значение пропульсивного КПД при числе оборотов движителя 1000-6000 об/мин.

Угол отклонения потока воды от горизонтали β будет автоматически меняться в зависимости от скорости судна V_с. При малой скорости больше составляющая подъемной силы P. При большой скорости увеличится сила тяги T.

Предложенный движитель применим на мелкосидящих судах с осадкой порядка 0,2 м, а также на судах с воздушной подушкой и на экранопланах. С использованием такого движителя автоматически обеспечивается преодоление "горба сопротивления" с последующим увеличением силы тяги.

Использование: водный транспорт, движители мелкосидящих и быстроходных судов. Сущность: в судовом движителе, содержащем вал с поворотными гребными плитами, последние выполнены в виде свободно подвешенных на осях маятников с гребными ковшами на концах. Радиус подвеса маятников, их длина и углы вынужденных и свободных колебаний могут быть связаны зависимостью: , где K•n_m - число колебаний (коэффициент K=0,5;1,5), n_k-число оборотов движителя, r - радиус подвеса маятника, l - длина маятника. Использование изобретения возможно при осадке судов порядка 0,2 м и обеспечивает создание как тяги, так и подъемной силы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Судовой движитель, содержащий установленный в подшипниках корпуса поперечно расположенный вал с гребными поворотными плицами, отличающийся тем, что гребные плицы выполнены в виде маятников с гребными ковшами на концах, подвешенных к валу. 2. Движитель по п. 1, отличающийся тем, что радиус подвеса маятников, длина маятников и углы вынужденных и свободных колебаний связаны зависимостью

где K • n_м число колебаний; коэффициент K 0,5; 1,5;
n_к число оборотов движителя;
r радиус подвеса маятника;
l длина маятника.