ДВИЖИТЕЛЬ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЙ ЭНЕРГИЮ ВОЛН Российский патент 2000 года по МПК B63H19/02 

Изобретение относится к движителям, использующим энергию волн, и может быть применено для перемещений плавсредств и в качестве якоря, фиксирующего их в условиях волнения, а также для уменьшения качки плавсредств.

Известен движитель, содержащий плавсредство и использующий энергию его качки. Движитель также содержит плоскую гидродинамическую решетку, заглубленную в горизонтальной плоскости с помощью нескольких растяжек и груза. Лопасти закреплены на решетке по торцам с возможностью изменения своего угла атаки в фиксированном диапазоне (см. патент США N 3872819, 1975 г.).

В результате анализа конструкции известного движителя необходимо отметить, что он эффективен только в статическом режиме, когда переменный вектор встречного потока, попадающего на решетку, направлен вертикально. Кроме того, движитель характеризуется значительными габаритами.

Известен движитель, содержащий систему лопастей, последовательно связанных гибкими тягами, снабженными узлами крепления. Первая крайняя лопасть соединена с плавсредством, а последняя крайняя лопасть соединена с гидродинамическим углубителем (см. опубликованная заявка PCT/RU - 97/00056, В 63 H 19/02, 1997 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа конструкции данного движителя необходимо отметить, что он использует только энергию качки судна, а не всю энергию набегающих волн. Кроме того, при использовании данного движителя ухудшаются мореходные качества самого судна, так как движитель замедляет реакцию судна на набегающую волну и она может захлестывать палубу.

Задачей настоящего изобретения является создание конструкции движителя, имеющего высокий КПД и слабо влияющего на мореходные качества плавсредства, а также имеющего незначительные габариты в нерабочем положении.

Поставленные задачи решаются тем, что в движителе, использующем энергию волн, содержащем лопасти, соединенные последовательно посредством несущих тяг и узлов крепления, новым является то, что движитель снабжен преобразователем энергии волн, соединенным посредством направляющих тяг с ближней и с дальней от него лопастью и имеющим возможность соединения с плавсредством, причем преобразователь энергии волн выполнен в виде тела обтекаемой формы с положительной плавучестью и снабжен хвостовым стабилизатором, а дальняя от преобразователя лопасть выполнена жесткой, с отрицательной плавучестью и имеет возможность соединения с плавсредством. Каждая лопасть, за исключением дальней от преобразователя, может быть выполнена в виде полосы из ткани, а узлы крепления могут быть выполнены в виде жестких нервюр, соединенных с лопастями вдоль линий, соединяющих передние и задние кромки лопастей. Несущие тяги также могут быть выполнены в виде полос из ткани и присоединены к нервюрам.

Преобразователь энергии волн позволяет эффективно использовать энергию волн при сохранении мореходных качеств плавсредства. Направляющие тяги, соединяющие преобразователь с ближней и с дальней от него лопастью, обеспечивают оптимальную ориентацию лопастей. Выполнение преобразователя в виде тела обтекаемой формы с положительной плавучестью, снабженного хвостовым стабилизатором, позволяет избежать потерь энергии на отражение и рассеяние волн и правильно ориентировать преобразователь. Выполнение каждой лопасти, за исключением дальней от преобразователя, в виде полосы из ткани облегчает конструкцию и уменьшает ее габариты. Выполнение дальней от преобразователя лопасти жесткой, с отрицательной плавучестью и с возможностью соединения с плавсредством с помощью буксировочной тяги (тяг) позволяет использовать ее в качестве гидродинамического углубителя и управлять ориентацией всех лопастей. Выполнение узлов крепления в виде жестких нервюр, присоединенных к лопастям вдоль линий, соединяющих передние и задние кромки лопастей, не только формирует профиль лопастей, но и обеспечивает необходимую угловую упругость при изменении угла атаки лопастей. Выполнение несущих тяг в виде полос из ткани позволяет избежать скоса встречного потока, обтекающего профиль лопастей.

При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные заявленному, а следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность заявленного изобретения не следует явным образом из известных решений, а следовательно, заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где
на фиг. 1 - общий вид движителя, используемого преимущественно при больших скоростях встречного потока;
на фиг. 2 - общий вид движителя, используемого преимущественно при малых скоростях встречного потока, например, в швартовом режиме.

Движитель, использующий энергию волн, содержит лопасти 1, 2, 3, последовательно соединенные друг с другом несущими тягами 4 и 5. Крепление несущих тяг к лопастям осуществляется посредством узлов крепления 6. Движитель также содержит преобразователь 7 энергии волн, выполненный в виде тела обтекаемой формы с положительной плавучестью. Преобразователь 7 имеет хвостовой стабилизатор 8.

Преобразователь 7 направляющими тягами 9 (или, как минимум, одной тягой 9) соединен с лопастью 1, ближней по отношению к преобразователю 7, и, как минимум, одной направляющей тягой 10 - с лопастью 3, дальней по отношению к преобразователю 7. Количество лопастей может быть различным и зависит, в основном, от функционального назначения движителя или вида плавсредства, к которому он может быть присоединен.

Преобразователь 7 энергии волн имеет возможность соединения буксировочными тягами 11 (или, как минимум, одной буксировочной тягой 11) с плавсредством (не показано).

Дальняя по отношению к преобразователю 7 лопасть (лопасть 3) также может быть соединена с плавсредством, как минимум, одной буксировочной тягой 12.

Несущие тяги 4 и 5 могут быть выполнены в виде полос, например, из ткани (см. фиг. 2).

Все лопасти, кроме дальней по отношению к преобразователю 7 (лопасти 1 и 2 согласно графическим материалам), могут быть выполнены в виде полос из ткани. Полосы прикреплены к узлам крепления 6, выполненным в виде жестких нервюр. Дальняя по отношению к преобразователю 7 лопасть (лопасть 3) выполнена жесткой, с отрицательной плавучестью.

Узлы крепления 6 могут быть выполнены в виде шарниров, расположенных на верхней и нижней частях лопастей (фиг. 1). В случае выполнения несущих тяг 4 и 5 и лопастей 1 и 2 в виде лент, узлами крепления являются жесткие нервюры, к которым крепят лопасти 1 и 2 и несущие тяги 4 и 5. Крепление лопастей 1, 2 и 3 к нервюрам осуществляется вдоль линий, соединяющих передние и задние кромки лопастей.

Движитель, использующий энергию волн, работает следующим образом.

Для приведения движителя в рабочее состояние преобразователь 7 энергии волн соединяют с плавсредством буксировочными тягами 11 и опускают на водную поверхность. В случае необходимости лопасть 3 соединяют буксировочными тягами (тягой) 12 с плавсредством. Лопасти 1, 2, 3, соединенные несущими тягами 4, 5 и присоединенные к преобразователю 7 направляющими тягами 9, 10, заглубляются под воздействием дальней лопасти 3. Таким образом формируется плоская гидродинамическая решетка, ориентированная навстречу основному потоку энергии набегающих волн, чему способствует также выполнение несущих тяг 4 и 5 в виде полос (фиг.2). Все лопасти закреплены посредством узлов крепления 6 так, что под воздействием внешней силы, изменяющей их угол атаки, появляется упругая сила, стремящаяся вернуть лопасти в исходное положение. Преобразователь 7, качаясь на волнах вместе с лопастями, смещает передние кромки лопастей в вертикальном направлении, при этом задние кромки лопастей под воздействием встречного потока упруго отклоняются от исходного положения. Лопасти устанавливаются в набегающем потоке под таким углом атаки, который приводит к появлению на лопастях известной пропульсивной силы, направленной вперед. Суммарная горизонтальная составляющая пропульсивной силы всех лопастей передается преобразователю 7 через несущие тяги 4 и 5 и направляющие тяги 9, 10. При этом дальняя от преобразователя лопасть выполняет функцию гидродинамического углубителя и способствует установлению требуемой упругости углового поворота каждой лопасти. В итоге буксировочные тяги 11, связанные с преобразователем, двигают преобразователь, а следовательно, и плавсредство вперед. Необходимо отметить, что преобразователь энергии волн совместно с лопастями образует на воде колебательную систему, параметры которой известным образом согласованы со спектром волнения, поэтому преобразователь энергии волн эффективно поглощает значительную часть волновой энергии и трансформирует ее в движение плавсредства с довольно высоким КПД.

В штормовых условиях при значительном ветровом сносе поверхностного слоя воды, движитель может выполнять функцию якоря без контакта со дном. Кроме того, плавсредство, двигаясь в кильваторе за преобразователем или находясь между преобразователем и набегающими волнами, испытывает меньшую качку.

Изобретение относится к движителям плавсредств, использующих энергию волн, и может быть использовано для перемещения плавсредств и в качестве якоря. Движитель содержит лопасти, соединенные последовательно посредством несущих тяг и узлов крепления, причем движитель дополнительно содержит преобразователь энергии волн, выполненный в виде тела обтекаемой формы с положительной плавучестью, имеющего хвостовой стабилизатор. Преобразователь направляющими тягами соединен с ближней и с дальней от него лопастью и посредством буксировочных тяг имеет возможность соединения с плавсредством. Дальняя лопасть выполнена жесткой и также имеет возможность посредством буксировочной тяги (тяг) соединения с плавсредством. Каждая лопасть, за исключением дальней по отношению к преобразователю, может быть выполнена в виде полосы из ткани, а узлы крепления могут быть выполнены в виде жестких нервюр, соединенных с лопастями вдоль их хорд и с несущими тягами, которые могут быть выполнены в виде полос из ткани. Достигается повышение КПД двигателя и уменьшение его влияния на мореходные качества плавсредства. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Движитель, использующий энергию волн, содержащий лопасти, соединенные последовательно посредством несущих тяг и узлов крепления, отличающийся тем, что движитель снабжен преобразователем энергии волн, соединенным посредством направляющих тяг с ближней и с дальней от него лопастью и имеющим возможность соединения с плавсредством. 2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что преобразователь энергии волн выполнен в виде тела обтекаемой формы с положительной плавучестью и снабжен хвостовым стабилизатором. 3. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждая лопасть, за исключением дальней от преобразователя энергии волн, выполнена в виде полосы из ткани. 4. Движитель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что дальняя от преобразователя энергии волн лопасть выполнена жесткой, с отрицательной плавучестью и имеет возможность соединения с плавсредством. 5. Движитель по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что узлы крепления выполнены в виде жестких нервюр, соединенных с лопастями вдоль линий, соединяющих передние и задние кромки лопастей. 6. Движитель по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что несущие тяги выполнены в виде полос из ткани и присоединены к нервюрам.