ВОЛНОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК B63H19/02 B63H1/36 

Изобретение относится к судостроению, а именно к движителям, использующим энергию морских волн для движения судна.

Известен волновой движитель, содержащий управляющее и тяговое подводные поворотные крылья, установленные на баллерах и связанные между собой кинематической передачей, при этом управляющее крыло выполнено небалансирным (авторское свидетельство СССР N 592671, МКИ B 63 H 19/02, 1974).

Недостатком известного устройства является невысокая эффективность использования энергии морских волн для получения тяги. Предложенное изобретение предназначено для устранения этого недостатка.

Технический результат достигается тем, что в известном волновом движителе тяговое крыло также выполнено небалансирным и шарнирно соединено со штангами, противоположные концы которых шарнирно соединены с баллером управляющего крыло, жестко соединенным с корпусом судна и шарнирно с управляющим крылом, при этом кинематическая передача содержит зубчатое колесо, жестко соединенное с управляющим крылом, и шестерню, установленную на кронштейне, жестко закрепленном на баллере управляющего крыла, входящую в зацепление с зубчатым колесом и жестко связанную со штангами, крылья снабжены устройствами управления, например пружинами, которые соединяют управляющее крыло с корпусом судна, а тяговое - со штангами.

На фиг. 1 показан волновой движитель, вид сбоку, разрез;
на фиг. 2 - то же, вид сверху;
на фиг. 3 - работа волнового движителя (направление набегающего потока встречное горизонтальное);
на фиг. 4 - то же, направление набегающего потока снизу-спереди.

Условные обозначения, принятые в тексте и на чертежах:
Y - текущая гидродинамическая подъемная сила на крыльях;
P - волновая тяга;
T - вертикальная составляющая подъемной силы.

Волновой движитель содержит управляющее подводное поворотное крыло 1, шарнирно соединенное с баллером 2, неподвижно соединенным с корпусом судна.

На баллере 2 жестко закреплены кронштейны 3. Зубчатое колесо 4 жестко соединено с крылом 1 и шарнирно с баллером 2, на котором установлены подшипники крыла. Шестерня 5 шарнирно соединена с кронштейном 3 и входит в зацепление с зубчатым колесом 4. К шестерне 5 жестко прикреплены штанги 6, к другим концам которых шарнирно присоединено небалансирное тяговое крыло 8 с помощью шарниров 7.

Крыло 1 может быть связано с корпусом судна упругим элементом (пружиной) 9, а крыло 8 - упругим элементом 10, которые помогают возвращать небалансирные крылья 1 и 8 при работе в исходное горизонтальное положение, а также помогают формировать необходимый угол атаки.

Формирование угла атаки может осуществляться также с помощью упоров 11 в крыле 1 и упоров 12 в крыле 8. Возможно применение других устройств управления, в том числе с силовыми приводами, работающими на энергии судового источника.

Работа предлагаемого движителя.

При горизонтальном набегающем потоке (фиг. 3) оба крыла устанавливаются вдоль потока. Гидродинамической подъемной силы в этот момент на крыльях не возникает.

Когда под действием морского волнения и качки судна набегающий поток отклоняется от горизонтали, небалансирное крыло 1 стремится повернуться во флюгерное положение благодаря гидродинамической подъемной силе Y, возникшей на крыле за счет угла атаки крыла к набегающему потоку, который формируется устройством управления, например пружиной 9. Разложение силы Y на составляющие дает силу P - волновую тягу, которая используется для движения судна, и силу T, которая поворачивает крыло.

Поворот крыла 1 сопровождается поворотом зубчатого колеса 4 и шестерни 5 с прикрепленными к ней штангами 6. Штанги 6 поворачиваются в сторону, противоположную повороту крыла 1. Вместе со штангами перемещается навстречу набегающему на него потоку крыло 8, совершая одновременно с этим поворот в шарнирах 7 и устанавливаясь с углом атаки к этому потоку. Угол атаки на крыле 8 формируется устройством управления, например пружиной 10 или упорами 12.

Таким образом, крыло 8, перемещаясь по вертикали и поворачиваясь в шарнирах 7, работает как машущее крыло, используя в качестве привода управляющее крыло 1. Тяга на крыле 8, приходящаяся на единицу площади крыла, больше, чем тяга, приходящаяся на единицу площади у крыла 1, что объясняется большей абсолютной величиной вектора подъемной силы и большим наклоном этого вектора к горизонту.

Поворот управляющего крыла от горизонтали осуществляется до того момента, пока вращающий момент гидродинамической подъемной силы не сравняется с противодействующим моментом, обусловленным прежде всего пружиной 9, или пока крыло 1 не встанет на упоры 11. После этого с поворотом угла скоса набегающего потока к горизонту крыло 1 под действием пружины 9 также начнет поворачиваться в сторону горизонта. Крыло 8 при этом, пройдя через положение, когда его хорда будет параллельна штангам, отклонится в противоположную сторону и будет создавать тягу за счет угла атаки противоположного знака. Крыло 1, пройдя горизонтальное положение под действием пружины 9, продолжит поворот под действием гидродинамической подъемной силы, двигая штанги 6 с крылом 8 навстречу набегающему потоку.

Предложенный волновой движитель способен более эффективно использовать энергию морского волнения для получения тяги, может эффективно работать в более широком диапазоне скоростей хода судна и балльности волнения моря, может использоваться на практически некачающихся судах и других плавсредствах.

Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям, использующим энергию морских волн для движения судна. Волновой движитель содержит два небалансирных подводных поворотных крыла, из которых одно управляющее, а другое тяговое. Управляющее крыло шарнирно соединено с баллером, жестко закрепленным на корпусе судна, а тяговое шарнирно соединено с штангами. Внутри управляющего крыла жестко закреплено зубчатое колесо, входящее в зацепление с шестерней, к которой прикреплены штанги. Управляющее крыло подпружинено относительно корпуса судна, а тяговое - относительно штанг. Поворот крыльев ограничивается упорами. При набегании скошенного потока воды управляющее крыло отклоняется от горизонтали, передает через зубчатую передачу вращающий момент штангам, которые заставляют тяговое крыло совершать машущее движение, т.е. перемещаться по вертикали вместе с баллером и поворачиваться вокруг него. Пружины крыльев при этом не дают крыльям устанавливаться во флюгерное положение, формируют углы атаки их к набегающему потоку, на крыльях образуются подъемные силы, наклоненные вперед. В итоге управляющее крыло вынуждает тяговое крыло совершать маховые движения, а тяговое крыло создает тягу, которая движет судно. Достигается повышение эффективности использования энергии морских волн для получения тяги, обеспечивающей движение судна. 4 ил.

Волновой движитель, содержащий управляющее и тяговое подводные поворотные крылья, установленные на баллерах и связанные между собой кинематической передачей, при этом управляющее крыло выполнено небалансирным, отличающийся тем, что тяговое крыло также выполнено небалансирным, баллер управляющего крыла неподвижно закреплен на корпусе судна, к названному баллеру неподвижно присоединены кронштейны, к наружным концам которых шарнирно присоединена шестерня, жестко связанная с штангами, к противоположным концам которых шарнирно присоединено тяговое крыло, управляющее крыло связано с баллером шарнирно, внутри него жестко закреплено зубчатое колесо соосно с баллером, входящее в зацеплении с упомянутой шестерней, оба крыла снабжены упорами для ограничения их отклонения от горизонтали и пружинами для удержания в горизонтальном положении.