СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ "КАЛЬМАР" Российский патент 2005 года по МПК B63H11/06 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым движителям с приводом возвратно-поступательного перемещения рабочего органа для надводных кораблей, обитаемых подводных аппаратов (научно-исследовательских, туристических, спасательных и др.).

Наиболее близким аналогом является судовой движитель “Кальмар-2”. Патент: Ru (11) 225772 (13) C1, 7 B 63 H 1/32, 11/06. Бюл. №16 - 10.06.2003.

Аналог имеет следующие недостатки:

- создание реактивной струи осуществляется только через сопло корпуса движителя при перемещении поршня-лопасти в левую сторону, а при перемещении поршня-лопасти в правую сторону происходит вытеснение из цилиндра, что, по сравнению с реактивной струей, менее эффективно;

- при перемещении поршня-лопасти в правую сторону заполнение водой левой полости цилиндра затруднено из-за наличия сопла корпуса движителя и изменения направления движения воды в цилиндр;

- привод рабочего органа - гидроцилиндр, работающий на гидравлической жидкости, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение рабочего органа поршня-лопасти.

Для обитаемых подводных аппаратов в подводном положении источником энергии является, как правило, аккумуляторная батарея, обладающая ограниченной энергией, что ограничивает движение и время пребывания аппарата в подводном положении.

Цель изобретения - повышение эффективности работы движителя. Указанная цель достигается предлагаемым техническим решением, устраняющим недостатки аналога.

Корпус движителя выполняется с конусообразной частью, к которой крепится гидравлическая камера, образующая совместно с цилиндром сопло (сопло корпуса). Цилиндр жестко закреплен в центре корпуса на стойках. Цилиндр выполняется с конусообразной частью, к которой крепится гидравлическая камера, образующая сопло.

Гидравлические камеры корпуса и цилиндра выполняются с возможностью регулирования сечения сопла, что обеспечивает регулирование скорости реактивной струи воды, скорости движения плавсредства.

С целью повышения надежности заполнения водой левой полости цилиндра при перемещении поршня в правую сторону, обтекатель выполняется с отверстиями, а между корпусом движителя и обтекателем закреплена рама, в которой на шарнирах устанавливаются пластины с одним плечом с возможностью перекрытия одной другую с образованием вертикальной стенки. В качестве привода рабочего органа - поршня используется двигатель возвратно-поступательного перемещения штока, который выполняется в виде цилиндра с торцевыми стенками, поршнем двухстороннего действия с односторонним штоком, работающий как на гидравлической жидкости от гидравлической установки плавсредства, так и на сжатом воздухе от баллона высокого давления.

На чертеже изображен судовой движитель “Кальмар” в разрезе.

Судовой движитель содержит корпус 1 с конусообразной частью 2. Внутри корпуса 1 на стойках 3 по центру жестко закреплен цилиндр 4 с конусообразной частью 5. На конусообразной части корпуса 1 крепится гидравлическая камера 8, которая совместно с цилиндром 4 образует сопло 9, состоящее из кольцеобразной резиновой вставки 23, закрепленной корпусом 22 к конусообразной части корпуса 2 и зажатой кольцевым фланцем 24 на корпусе 22.

Корпус 1 жестко соединен с обтекателем 10, имеющим отверстия 11.

Внутри цилиндра 4 расположен поршень 12 с уплотнением 13.

В обтекателе 10 по центру на стойках 14 жестко закреплен двигатель 15.

Двигатель 15 - цилиндр с торцевыми крышками, поршнем двухстороннего действия с односторонним штоком 16, совершающий возвратно-поступательное движение, работающий как на гидравлической жидкости от гидросистемы плавсредства, так и на сжатом воздухе от баллонов высокого давления.

Двигатель 15 через шток 16, муфту 17, шток 18 соединен с поршнем 12, имеющим уплотнение 13.

Между корпусом 1 движителя и обтекателем 10 закреплена рама 19, в которой на шарнирах 20 (между которыми имеются проходы для воды) установлены пластины 21 с одним плечом с возможностью перекрытия одной другую с образованием вертикальной стенки.

Сопло 7 конусообразной части 5 цилиндра 4 состоит из гидравлической камеры 6, образованной резиновой кольцеобразной вставкой 26, закрепленной на конусообразной части 5, корпусом 25 и зажатой на корпусе 25 кольцевым фланцем 27 болтами.

Гидравлические камеры 6 и 8 через штуцеры корпусов 22 и 25 гибкими шлангами соединены с гидросистемой плавсредства через блок управления.

Движитель устанавливается на плавсредстве с управляемым поворотом в горизонтальной или вертикальной плоскости.

Движитель устанавливается на корпусе на кронштейне-крыле в носовой, средней и кормовой части.

В средней, бортовой части движитель размещается в выгородке, оснащенной дверью, которая открывается и закрывается при переводе его в горизонтальное, рабочее положение.

Судовой движитель работает следующим образом.

Исходное положение.

Внутренние полости корпуса 1, цилиндра 4 и обтекателя 10 заполнены водой. Поршень 12 находится в левом крайнем положении. Пластины 21 рамы 19 образуют вертикальную стенку. Включается в работу силовая гидроустановка. По команде блока управления двигатель 15 перемещает поршень 12 в правую сторону, выталкивая воду из правой полости цилиндра 4 через конусообразную часть 5 и сопло 7, создавая реактивную струю воды, реактивную силу, приводящую в движение плавсредство в сторону, противоположную истечению воды.

Одновременно левая полость цилиндра 4 заполняется водой через сопло 9, окна обтекателя 15, раму 19, в которой пластины 21 переходят в положение, близкое горизонтальному, открывая проход воды к цилиндру.

Заполнение водой происходит за счет движения поршня 12 и гидростатического давления воды.

При достижении поршнем 12 крайнего положения пластины 21 примут положение вертикальной стенки.

По команде блока управления двигатель 15 производит перемещение поршня 12 в левую сторону. При этом выталкивается вода из левой полости цилиндра 4 через конусообразную часть 2 корпуса 1 и далее через сопло 9 создается реактивная струя воды, реактивная сила, приводящая в движение плавсредство в сторону, противоположную истечению воды.

Одновременно правая полость цилиндра 4 через сопло 7 заполняется водой за счет движения поршня 12 и гидростатического давления воды.

Далее по команде блока управления цикл повторяется.

При использовании сжатого воздуха баллонов высокого давления работа движителя аналогична.

В гидравлические камеры 6, 8, сопла 7, 9 по команде блока управления подается гидравлическая жидкость, которая регулирует величину прогиба резиновой вставки 26, 23, что изменяет сечение сопла, регулирует скорость истечения воды, силу реактивной струи, скорость движения плавсредства.

В результате работы движителя создается непрерывная реактивная сила струи воды, создавая движение плавсредства.

Величина площади поршня 12, величина его перемещения в цилиндре 4, число ходов в единицу времени, диаметр сопел 7 и 9, мощность двигателя 15, количество установленных движителей определяют скорость движения плавсредства.

Возможность поворота движителя в горизонтальной и вертикальной плоскости повышает маневренность плавсредства, обеспечивает движение в любом направлении.

Использование движителя обеспечивает:

- упрощение силовой энергетической установки плавсредства;

- исключение гребного винта, вала, руля и т.д.;

- повышение герметичности корпуса плавсредства;

- осуществление движения в любом направлении;

- улучшение экологии водного района отсутствием турбулентного движения воды;

- использование сжатого воздуха из баллонов высокого давления в обитаемых подводных аппаратах, что является дополнительным источником энергии для работы двигателя, для движения аппарата и нахождения в подводном положении.

Судовой движитель “Кальмар” относится к движителям с приводом возвратно-поступательного перемещения рабочего органа - поршня и может применяться на надводных кораблях и обитаемых подводных аппаратах. В основу работы движителя положен принцип движения морского молюска кальмара, осуществляющего движение созданием импульсной реактивной струи воды. В качестве привода рабочего органа - поршня используется двигатель, работающий как на гидравлической жидкости, так и на сжатом воздухе от баллонов высокого давления. Движитель устанавливается на корпусе плавсредства в носовой, средней и кормовой частях с возможностью управляемого поворота в горизонтальной или вертикальной плоскости, что обеспечивает движение плавсредства в любом направлении. Технический результат заключается в непрерывном создании силы тяги, упрощении силовой установки плавсредства, исключении гребного винта, вала, руля, обеспечении движения плавсредства в любом направлении, улучшении экологии водного района. 1 ил.

Судовой движитель, содержащий корпус с носовым обтекателем и привод, жестко закрепленный по центру в обтекателе, обеспечивающий возвратно-поступательное перемещение рабочего органа - поршня в цилиндре, жестко закрепленном по центру в корпусе движителя, отличающийся тем, что корпус движителя и цилиндр выполнены с конусообразной частью, на которой закреплены сопла с регулируемым сечением, что обеспечивает создание эффективных реактивных струй воды, реактивной силы, непрерывное движение движителя, плавсредства вытеснением воды из правой или левой полости цилиндра, а между корпусом и обтекателем, имеющим отверстия, закреплена рама, в которой на шарнирах установлены пластины с одним плечом, с возможностью перекрытия одной другую с образованием вертикальной стенки, что обеспечивает полное заполнение водой левой полости цилиндра при перемещении поршня в правую сторону, которая поступает через отверстия обтекателя, раму, проходы, которые образуются переходом пластин почти в горизонтальное положение, сопло корпуса за счет гидростатического давления воды и движения поршня, и одновременно вода из правой полости цилиндра вытесняется через его сопло, создавая реактивную струю воды, а при движении поршня в левую сторону пластины рамы переходят в вертикальную стенку, а вода вытесняется через сопло корпуса, создавая реактивную струю воды с одновременным заполнением правой полости цилиндра через сопло за счет гидростатического давления воды и движения поршня, а привод движителя выполнен в виде двигателя, работающего как на гидравлической жидкости, так и на сжатом воздухе.