ВОЛНОДВИЖИТЕЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 2002 года по МПК B63H19/02 

Изобретение относится к судостроению и касается создания машин, использующих энергию морских волн для движения судов.

Известна машина, содержащая соединенные между собой кинематической передачей подводные поворотные крылья, из которых, по крайней мере, одно крыло выполнено небалансирным управляющим, у которого центр бокового гидродинамического давления расположен кормовее оси баллера, а другое - балансирным управляемым, у которого центр бокового гидродинамического давления совпадает с осью баллера, а также соединенный с корпусом судна шарнирно горизонтальный вал с закрепленной на нем стойкой крыльевого профиля, к наружному концу которой шарнирно присоединено управляемое крыло (патент на изобретение РФ 2147543, кл. В 63 Н 19/02, 02.12.1998 г.).

Недостатком известной машины является низкий коэффициент использования энергии морских волн для получения тяги на высоких скоростях хода судна.

Целью изобретения является повышение эффективности использования энергии морских волн для повышения тяги.

Технический результат достигается тем, что предлагаемая волнодвижительная машина снабжена гребным винтом, закрепленным на гребном валу, который шарнирно соединен с полым горизонтальным валом и кинематически связан с зубчатым колесом, неподвижно закрепленным на кронштейне судна, посредством двух линий передач с передаточным отношением меньше единицы, при этом каждая линия передач снабжена обгонной муфтой, противоположного другой муфте направления рабочего вращения.

На фиг.1 показана волнодвижительная машина, вид сбоку.

На фиг.2 - то же, кормовой отсек, продольный разрез.

Волнодвижительная машина содержит подводные поворотные крылья 1, 2, 3, шарнирно соединенные с пустотелым горизонтальным валом 4, а также крылья 5, шарнирно соединенные со стойками 6, имеющими крыльевой симметричный профиль, с помощью баллеров 7. Крылья 1, 2, 3 имеют симметричный профиль и состоят из двух половин, расположенных симметрично плоскости, проходящей через ось горизонтального вала 4, а крылья 5 выполнены в виде монокрыла, имеющего несимметричный профиль и выпукло-вогнутую форму в поперечном сечении.

Крыло 1 выполнено небалансирным - его центр бокового гидродинамического давления смещен в корму от оси баллера - и является управляющим. У крыльев 2, 3, 5 центры бокового гидродинамического давления совпадают с осями баллеров. Эти крылья являются управляемыми.

Управляющий момент от крыла 1 передается крыльям 2, 3, 5 с помощью кинематической передачи.

Горизонтальный вал 4 соединен с корпусом судна кронштейнами 8 и 9 при помощи подшипников с крышками 10 и 11.

С кронштейном 9 неподвижно соединено зубчатое колесо 12, через которое вращающий момент от горизонтального вала 4 через привод вращения, расположенный в кормовом отсеке 13, передается гребному валу 14.

Привод вращения включает в себя, помимо горизонтального вала 4, выполняющего функцию двигателя, две кинематические передачи с передаточным отношением меньше единицы. В каждой передаче имеется промежуточный вал, состоящий из двух соосных полувалов 15 и 16, соединенных обгонными муфтами 17. Обгонные муфты включаются при противоположных направлениях вращения.

На носовых концах полувалов 15 закреплены шестерни 18, входящие в зацепление с зубчатым колесом 12. На кормовом конце одного из полувалов 16 закреплена шестерня 19, входящая в зацепление с шестерней 20, жестко скрепленной с гребным валом 14, на конце которого закреплен гребной винт 21.

На кормовом конце другого полувала 16 закреплена звездочка 22, соединенная цепью 23 со звездочкой 24, жестко закрепленной на гребном валу 14.

Привод вращения обеспечивает вращение гребного винта 21 в одну и ту же сторону независимо от направления вращения горизонтального вала 4.

Работа.

Набегающий поток воды, обусловленный волнением моря, качкой и ходом судна, вектор которого может располагаться под любым углом к волнодвижительной машине, поворачивает стойку 6 во флюгерное положение. Вместе со стойкой поворачивается горизонтальный вал 4, ориентируя при этом баллеры всех крыльев на перпендикуляр к набегающему потоку. В результате поток воздействует на полный размах всех крыльев. Управляющее крыло 1, поворачиваясь вокруг оси баллера, устанавливается во флюгерное положение и посредством кинематической передачи поворачивает все крылья на запрограммированные углы атаки к набегающему потоку. На крыльях возникает гидродинамическая подъемная сила, направленная под углом вперед. Горизонтальная составляющая этой силы является волновой тягой, движущей судно, а другая поперечная составляющая поворачивает вал 4, устанавливая стойки 6 во флюгерное положение к потоку.

Поскольку вектор скорости набегающего потока меняется по направлению непрерывно, то и непрерывно осуществляется поворот или колебания всей волнодвижительной машины вокруг оси горизонтального вала. Если под действием морских волн и качки судна машина вращается постоянно в одну сторону, то постоянно работает одна из двух кинематических передач. Ее обгонная муфта при этом находится постоянно включенной и передает вращающий момент на гребной вал 14 с гребным винтом 21. Обгонная муфта другой передачи в этом случае постоянно отключена.

При изменении направления вращения машины на противоположное, что происходит при изменении курсового угла волны с одного борта на другой, включается обгонная муфта другой передачи и отключается обгонная муфта, работавшая ранее. Вращающий момент на гребной вал с винтом передается по другой кинематической передаче, но направление вращения гребного винта остается тем же.

Если под действием морских волн и качки судна машина не вращается постоянно в одну сторону, а совершает колебательные движения в каком-то секторе, происходит периодическое переключение обгонных муфт и кинематических передач, но направление вращения гребного вала с гребным винтом остается постоянным.

Таким образом, суммарная тяга машины складывается из волновых тяг крыльев и тяги гребного винта, использующего в качестве привода волновой двигатель, то есть двигатель, использующий энергию морских волн для получения крутящего момента. В качестве такого двигателя используются стойки 6, крылья и корпус машины.

Волнодвижительная машина способна создавать тягу в несколько раз большую, чем прототип при той же площади крыльев, и эффективно работать в более широком диапазоне скоростей хода судна и балльности волнения моря.

Изобретение повышает эффективность использования морских волн для повышения тяги. Полый горизонтальный вал 4 шарнирно связан с кронштейнами 9 судна. В полом валу 4 размещены вал 14 гребного винта 21 и две линии передач с полувалами 15, 16, соединенных обгонными муфтами 17. Полувалы 15 посредством шестерней 18 входят в зацепление с зубчатым колесом 12, связанным с кронштейном 9. На одном полувалу 16 закреплена шестерня 19, входящая в зацепление с шестерней 20 на гребном валу 14. На другом полувалу 16 закреплена звездочка 22, соединенная цепью 23 со звездочкой 24 на гребном валу 14. При волнении крыльевая стойка, установленная на валу 4, вращает последний в разных направлениях. Линии передач обеспечивают вращение гребного винта 21 в одном направлении, что создает дополнительную тягу судну. 2 ил.

Волнодвижительная машина, содержащая горизонтальный вал, шарнирно соединенный с корпусом судна посредством кронштейнов, и закрепленную на нем стойку, имеющую крыльевой профиль, отличающаяся тем, что снабжена гребным винтом, закрепленным на гребном валу, который шарнирно соединен с горизонтальным валом, выполненным полым, и расположен внутри этого вала соосно ему, при этом гребной вал кинематически связан с зубчатым колесом, неподвижно закрепленным на кронштейне судна, посредством двух линий передач с передаточным отношением меньше единицы, причем линии передач размещены внутри полого горизонтального вала, шарнирно соединены с ним и снабжены обгонными муфтами разного направления рабочего вращения, при этом одна линия передачи связана с гребным валом посредством шестерней, а другая - посредством звездочки и цепи.