УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВАНИЯ И ДАЙВИНГА Российский патент 2019 года по МПК B63H11/08 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству для плавания и дайвинга с несущим корпусом, на котором пользователь лежит или стоит, с проточным каналом, который расположен в несущем корпусе и в котором установлен гребной винт, приводимый в движение электродвигателем, с радиальными лопастями гребного винта, установленными на основной части гребного винта, причем электродвигатель содержит неподвижно установленный статор двигателя и ротор, связанный со статором двигателя.

Уровень техники

Устройство для плавания и дайвинга описанного выше типа известно из DE 10 2004 049 615 В4. Оно имеет ручку, которую пользователь может захватывать, когда он лежит верхней частью тела на верхней стороне несущего корпуса средства передвижения по воде. Проточный канал, в котором установлен гребной винт, расположен внутри несущего корпуса. Гребной винт приводится в действие электродвигателем, который получает электроэнергию от аккумуляторов. С этой целью гребной винт соединен с электродвигателем через ведущий вал. Электродвигатель помещен в кожух, который продолжается вплоть до гребного винта. Ведущий вал направляется с помощью изолирующей кассеты вне корпуса гребного винта. Кожух, который является водонепроницаемым, может быть расположен с электродвигателем в камере в несущем корпусе устройства для плавания и дайвинга, который наполняется водой и, таким образом, отдает отходящее тепло в поток воды. С этой целью предусмотрено, что гребной винт, электродвигатель и относящееся к ним управляющее устройство выполнены как подводный узел привода и расположены в проточном канале.

В такой компоновке преимуществам компактной конструкции и надлежащей эффективности, которые достигаются посредством охлаждения, противопоставлен недостаток, состоящий в том, что электродвигатель расположен в проточном канале и, по существу, оказывает влияние на течение воды. Это, в частности, относится к мощным электродвигателям, которые создают высокий крутящий момент для быстрого ускорения устройства для плавания и дайвинга и должны передавать указанный крутящий момент гребному винту через ведущий вал, который имеет сравнительно небольшой диаметр и, таким образом, короткое плечо рычага в зоне передачи усилия. Следовательно, проточный канал должен иметь достаточно большие размеры для компенсации перекрытия,

обусловленного электродвигателем. Это влияет на размеры устройства для плавания и дайвинга.

В силу вышесказанного в DE 10 2013 100 544 А1 предлагается средство передвижения по воде, в котором гребной винт расположен в проточном канале. В несущем корпусе средства передвижения по воде предусмотрена наливная камера, причем указанная камера наполняется водой через отверстия во время плавания и дайвинга. Электродвигатель и относящиеся к нему аккумуляторы установлены в наливной камере и, таким образом, эффективно охлаждаются без влияния на поток в проточном канале. Передача энергии от электродвигателя к гребному винту осуществляется с помощью ведущего вала, расположенного в трубе, помещенной в кожух, которая направлена вне наливной камеры в проточный канал. Таким образом, электродвигатель удален из зоны потока в проточном канале; однако, он все же охлаждается посредством теплопроводящего контакта с водой в наливной камере.

Недостатком этой компоновки является то, что дополнительная масса средства передвижения по воде, обусловленная необходимостью увеличения размеров ведущего вала, серьезно влияет, в частности, на транспортирование спортивного устройства вне воды. Увеличенная инерционная масса ведущего вала влияет на динамику привода, что должно компенсироваться соответственно более мощным электродвигателем, недостатком которого является увеличенный расход энергии. Другой недостаток вызван снижающим эффективность препятствием в потоке воды в проточном канале из-за присутствия ведущего вала, направляемого через проточный канал, и прерыванием в иных случаях гладкой стенки проточного канала на участке, где ведущий вал направлен в проточный канал.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство для плавания и дайвинга, которое имеет низкую собственную массу с высокодинамичным приводом.

Задача изобретения решается посредством того, что ротор электродвигателя соединен непосредственно или косвенно, по меньшей мере, с одним наружным концом, по меньшей мере, одной лопасти гребного винта, и что статор двигателя расположен в окружном направлении вокруг ротора, по меньшей мере, частично. Таким образом, ротор движется по большой круговой траектории на сравнительно большом расстоянии относительно его оси вращения. Таким образом, достигается высокий крутящий момент, который передается гребному винту. Благодаря высокому крутящему моменту могут быть

статора, и/или что корпус статора потока для размещения статора двигателя соединен непосредственно или косвенно с наружными концами, по меньшей мере, одной части лопастей статора. Лопасти статора выровнены таким образом, что происходит преобразование вращательного движения воды в линейное движение. Таким образом, энергию, сохраняемую при вращении воды, можно использовать для приведения в движение устройства для плавания и дайвинга. После установки статора потока в канале потока он будет неподвижно расположен в канале потока. Таким образом, он не изменяет своего положения даже при высоких скоростях потока воды в проточном канале. Статор предпочтительно расположен в окружном направлении по отношению к круговой траектории, по которой движется ротор. Таким образом, статор должен быть установлен неподвижно. Оба требования можно легко удовлетворить с помощью корпуса статора, соединенного со статором потока.

Благодаря тому, что корпус статора электродвигателя сформован на статоре потока как единое целое, можно получить простой и экономичный способ изготовления. Таким образом, статор потока и корпус статора электродвигателя можно изготавливать во время единого технологического процесса.

Для обеспечения требуемого движения устройства для плавания и дайвинга соответствующий объем воды должен ускоряться до достаточной скорости. Для этого необходимо достаточно большое сечение потока. Для получения достаточно большого сечения потока ротор и/или статор двигателя могут быть расположены в боковом углублении проточного канала. Таким образом, электродвигатель расположен снаружи основного потока воды, направляемого в проточный канал. Таким образом, сечение проточного канала можно уменьшить по сравнению с конструкцией, в которой электродвигатель установлен внутри проточного канала. Поскольку проточный канал занимает значительную часть несущего корпуса, вся конструкция устройства для плавания и дайвинга может быть более компактной без уменьшения движущей силы.

Посредством осевого крепления гребного винта на установленном с возможностью вращения валу внутри проточного канала можно обеспечить простое и надежное крепление гребного винта.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения изобретения можно предусмотреть конструкцию вала, где вал является полым валом, и/или изготовление вала из армированного углеродным волокном пластика. Посредством использования полого вала можно обеспечить уменьшение массы без значительных потерь в устойчивости и жесткости вала. Армированные углеродным волокном пластики (CFRP) имеют значительно меньшую плотность и вместе с тем очень высокую жесткость по сравнению с

валами, изготовленными из металла. Следовательно, для установки гребного винта с возможностью вращения и для передачи тягового усилия от гребного винта к несущему корпусу устройства для плавания и дайвинга можно использовать более легкий вал, изготовленный из CFRP. Следовательно, устройство для плавания и дайвинга легче транспортировать вне воды. Низкая инерция вала двигателя, обусловленная низкой массой, ведет к увеличению динамики устройства для плавания и дайвинга при такой же по величине энергии, обеспечиваемой электродвигателем, что дает существенное преимущество для использования устройства для плавания и дайвинга в качестве водноспортивного устройства. Это весьма полезно, поскольку установленная мощность используемого электродвигателя и способность к накоплению энергии спортивного устройства, передвигающегося по воде, сильно ограничены.

Предпочтительно, можно обеспечить, чтобы центрирующее устройство с основанием и расположенными на нем центрирующими опорами были расположены перед гребным винтом в направлении потока воды, движущейся в проточном канале, и чтобы центрирующее устройство непосредственно или косвенно было прикреплено к стенке проточного канала с помощью центрирующих опор. Гребной винт может быть прикреплен с возможностью вращения на неподвижно установленном центрирующем устройстве. Таким образом, центрирующие опоры имеют обтекаемую форму, так что они обеспечивают низкое сопротивление потоку движущейся воды.

На гребной винт действуют большие усилия, которые также действуют на гребной винт поперек оси вращения из-за турбулентного течения воды в проточном канале. Для надежного сдерживания этих усилий и обеспечения при этом плавного вращения гребного винта подшипник, в котором установлен вал, соответственно расположен в центрирующем устройстве и в статоре потока. Вибрация и изгибание вала предотвращают посредством его двусторонней установки. Таким образом, надежно фиксируют радиальное положение гребного винта. Это позволяет обеспечить только небольшой зазор между ротором и статором, установленными радиально снаружи ротора. Благодаря этим мерам получают высокоэффективный электродвигатель. Можно надежно предотвратить соударения между ротором и статором или между корпусом ротора и корпусом статора.

Для обеспечения надежного и беспроблемного монтажа вала можно предусмотреть размещение первого гнезда подшипника внутри основания центрирующего устройства, так чтобы передний подшипник удерживался в первом гнезде подшипника, и чтобы первое гнездо подшипника было водонепроницаемо закрыто по отношению к проточному каналу съемным впускным наконечником. Таким образом, передний подшипник защищен

от попадания в него влаги. В случае необходимости технического обслуживания передний подшипник легко доступен посредством удаления впускного наконечника.

Надежный беспроблемный монтаж вала можно дополнительно обеспечить посредством размещения дополнительного гнезда подшипника внутри основания статора потока, так, чтобы задний подшипник удерживался в дополнительном гнезде подшипника, и чтобы дополнительное гнездо подшипника было водонепроницаемо закрыто съемным опорным кольцом подшипника. Таким образом, задний подшипник защищен от попадания в него влаги. В случае необходимости технического обслуживания, задний подшипник легко доступен посредством удаления опорного кольца подшипника.

Устройство для плавания и дайвинга служит в качестве водноспортивного устройства. С этой целью оно должно быть спроектировано таким образом, чтобы пользователь не мог получить травму во время пользования устройством. Для предотвращения доступа пользователя к работающему гребному винту, можно предусмотреть устройство защиты от прикосновения со сформованными на нем опорами, расположенное на стороне статора потока, обращенной в сторону от гребного винта, так чтобы опоры устройства защиты от прикосновения были непосредственно или косвенно прикреплены к стенке проточного канала, и чтобы предпочтительно основная часть устройства защиты от прикосновения была соединена со статором потока. Таким образом, опоры устройства защиты от прикосновения выполнены таким образом, что они оказывают минимально возможное влияние на поток воды, однако препятствуя доступу пользователя в канал потока. Если основная часть устройства защиты от прикосновения соединена со статором потока, она может иметь дополнительную опору по отношению к проточному каналу. Это ведет к дополнительной стабилизации положения заднего подшипника вала и, таким образом, радиального положения гребного винта.

В соответствии с конкретной разновидностью предпочтительного варианта выполнения можно предусмотреть, чтобы подводный узел привода был образован, по меньшей мере, из электродвигателя с корпусом ротора и корпусом статора, центрирующего устройства, впускного наконечника, статора потока и гребного винта с валом и подшипниками. Подводный узел привода может быть предварительно собран в виде модуля и установлен в проточный канал. Таким образом, сборка устройства для плавания и дайвинга значительно упрощается, что снижает производственные расходы.

Ниже приведено подробное описание изобретения на основе варианта выполнения, представленного на чертежах.

Краткое описание чертежей

На чертежах:

фиг. 1 - общий вид сбоку сзади устройства для плавания и дайвинга;

фиг. 2 - общий вид снизу устройства для плавания и дайвинга из фиг. 1;

фиг. 3 - вид сбоку с местным разрезом устройства для плавания и дайвинга в области проточного канала;

фиг. 4 - вид сбоку с местным разрезом устройства для плавания и дайвинга с подводным узлом привода, показанным в разрезе;

фиг. 5 - часть вида с местным разрезом, показанного на фиг. 4, в области гребного винта;

фиг. 6 - часть вида с местным разрезом, показанного на фиг. 4, в области переднего подшипника; и

фиг. 7 - часть вида с местным разрезом, показанного на фиг. 4, в области заднего подшипника.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 показано устройство для плавания и дайвинга на общем виде сбоку с задней стороны. Устройство 10 для плавания и дайвинга содержит несущий корпус 11. Несущий корпус 11 состоит из верхней части 11.6 и нижней части 11.4. Верхняя часть 11.6 оборудована двумя ручками 16, которые расположены с двух сторон несущего корпуса 11. Пользователь может держаться за эти ручки 16 и управлять устройством 10 для плавания и дайвинга, используя управляющие элементы 16.1, прикрепленные к ручкам 16. В частности, с помощью указанных управляющих элементов можно изменять мощность двигателя устройства 10 для плавания и дайвинга. Пользователь, который держится за ручки 16, лежит верхней частью тела на верхней части 11.6 на контактной поверхности 11.3 в области за дисплеем 13. К контактной поверхности 11.3 прикреплен держатель 11.7 для фиксации ременной системы, с помощью которой пользователь может пристегиваться к устройству 10 для плавания и дайвинга. За держателем перед контактной поверхностью 11.3 расположена крышка 12 гнезда зарядки. Через гнездо зарядки можно заряжать аккумуляторы, установленные в несущем корпусе 11.

На боковых сторонах несущего корпуса 11 расположены ручки 11.2 для переноски, с помощью которых устройство 10 для плавания и дайвинга можно переносить вне воды.

На несущем корпусе 11 перед дисплеем 13 и между двумя ручками 16 в направлении движения прикреплен съемный защитный кожух 14. Защитный кожух 14 перекрывает монтажную секцию (не показана) устройства 10 для плавания и дайвинга. По бокам защитного кожуха 15 предусмотрены вентиляционные отверстия 15.1, которые соединены с наливной камерой 17, находящейся в несущем корпусе 11 и показанной на фиг. 3.

На участке носа 11.1 предусмотрены впускные отверстия 15.2 для воды, через которые вода может поступать в наливную камеру 17. С этой целью наливная камера 17 может вентилироваться через вентиляционные отверстия 15.1 защитного кожуха 14. Плавучесть устройства 10 для плавания и дайвинга регулируют с помощью наполняемой водой наливной камеры 17 с целью поддержания заданной плавучести, так чтобы можно было осуществлять плавание и дайвинг. На корме 11.5 устройства 10 для плавания и дайвинга предусмотрены выпускные отверстия 15.3 для воды, закрытые створками жалюзи, также соединенные с наливной камерой 17. Наливная камера 17 наполняется водой, которая проникает через впускные отверстия 15.2 для воды и выпускные отверстия 15.3 для воды, как только устройство 10 для плавания и дайвинга спускают на воду. После того как устройство 10 для плавания и дайвинга переходит в режим хода, в наливной камере генерируется поток. Таким образом, вода поступает в наливную камеру 17 через впускные отверстия 15.2 для воды. Она движется через наливную камеру 17 и, таким образом, заливает электрические компоненты, находящиеся в наливной камере 17, например, аккумуляторы, необходимые для приведения в движение устройства 10 для плавания и дайвинга. Таким образом, вода принимает рассеянную энергию электрических компонентов и охлаждает их. После движения через наливную камеру 17 вода выходит из нее через выпускные отверстия 15.3 для воды, которые симметрично расположены с двух сторон выпуска 26 струи проточного канала 20. На торцевой стороне в проточном канале 20 расположено устройство 70 защиты от прикосновения, которое препятствует проникновению пользователя в проточный канал 20.

На фиг. 2 показан общий вид снизу устройство 10 для плавания и дайвинга представленного на фиг. 1.

На носу 11.1 несущего корпуса 11 видны впускные отверстия для воды, показанные на фиг. 1. На боковых сторонах нижней части 11.4 несущего корпуса 11 предусмотрены боковые наливные отверстия 17.1. На передней участке нижней части 11.4 предусмотрены дополнительные нижние наливные отверстия 17.2, которые закрыты ребрами, сформованными на несущем корпусе 11. В центре нижней части 11.4 расположены левое и правое впускные отверстия 21.1, 21.2 проточного канала 20.

Впускные отверстия 21.1, 21.2 отделены друг от друга направляющим элементом 22.1. В области впускных отверстий 21.1, 21.2 расположены защитные опоры 22.2, 22.3.

Наливные отверстия 17.1, 17.2 подобно впускным отверстиям 15.2 для воды соединены с наливной камерой 17, показанной на фиг. 3. Если устройство 10 для плавания и дайвинга спущено на воду, вода движется через наливные отверстия 17.1, 17.2 и впускные отверстия 15.2 для воды в наливную камеру 17 и, таким образом, регулирует требуемую плавучесть устройства 10 для плавания и дайвинга. Если устройство 10 для плавания и дайвинга поднято из воды, вода может выходить из наливной камеры 17 через наливные отверстия 17.1, 17.2 и впускные отверстия 15.2 для воды наливной камеры 17, посредством чего устройство 10 для плавания и дайвинга значительно теряет в весе и, таким образом, его можно легко переносить.

Вода всасывается через впускные отверстия 21, 21.2 гребным винтом 50, показанным на фиг. 3 и расположенным в проточном канале 20, и движется с ускорением через проточный канал 20 к выпускному отверстию 26 струи, показанному на фиг. 1. Таким образом, устройству 10 для плавания и дайвинга сообщается движение вперед. Направляющий элемент 22.1 и защитные опоры 22.2, 22.3 препятствуют всасыванию крупных инородных тел или проникновению пользователя в работающий гребной винт 50. Кроме того, направляющий элемент 22.1 и ребра перед ним оказывают стабилизирующее воздействие в режиме движения устройства 10 для плавания и дайвинга.

На фиг. 3 показано устройство 10 для плавания и дайвинга на виде сбоку с местным разрезом в области проточного канала 20, показанного в открытом состоянии. Поверхность местного разреза следует вправо и параллельна центральной продольной плоскости устройства 10 для плавания и дайвинга в направлении хода.

Проточный канал 20 направлен внутри несущего корпуса 11 по кривой от нижней стороны к корме устройства 10 для плавания и дайвинга. Проточный канал 20 образован в направлении хода к впускным отверстиям 21.1, 21.2 левым передним полукожухом 23 канала потока и правым передним полукожухом канала потока 24. Полукожухи 23, 24 канала потока точно примыкают друг к другу и соединены с помощью соединительных элементов. Таким образом, передняя секция канала образована с гладкой поверхностью. Часть наливной камеры 17, которая также частично окружает пространство вокруг проточного канала 20 в задней области устройства 10 для плавания и дайвинга, показана перед проточным каналом 20 в направлении хода.

В проточном канале 20 расположен подводный узел привода, содержащий гребной винт 50 с предназначенным для него электродвигателем 110, центрирующее устройство

40, расположенное перед гребным винтом 50 в направлении потока, с впускным наконечником 30, установленным на центрирующем устройстве 40 по типу штепселя, статор 60 потока, расположенный после гребного винта 50 в направлении потока, и следующее далее устройство 70 защиты от прикосновения с прикрепленным наконечником 80.

Устройство 70 защиты от прикосновения расположено в области трубы 25 выпуска струи. Труба 25 выпуска струи расположена после статора 60 потока. Она образует проточный канал 20 между статором 60 потока и выпускным отверстием 26 струи.

Стопорное кольцо 19 и соединительное кольцо 18. расположенные в окружном направлении относительно выпускного отверстия 26 струи, образуют соединение от трубы 25 выпуска струи с несущим корпусом 11.

Гребной винт 50 имеет основную часть 52, на которой радиально наружу сформованы выступающие лопасти 54 гребного винта. Лопасти 54 гребного винта выровнены наклонно к основной части 52, так что при правом вращении гребного винта 50 в настоящем варианте выполнения они всасывают воду из впускных отверстий 21.1, 21.2 и выталкивают ее из выпускного отверстия 26 струи.

Для приведения в движение гребного винта 50 с ним соединен ротор 112 электродвигателя 110. Ротор 112 непосредственно соединен с наружными концами лопастей 54 гребного винта 50. Во время вращения гребного винта 50 ротор 112 движется по круговой траектории вокруг гребного винта 50. Статор 111 электродвигателя 110 расположен в окружном направлении относительно этой кругообразной траектории.

Между статором 111 и ротором 112 электродвигателя генерируется движущая сила. Передача вращения гребному винту 50 осуществляется на концах лопастей 54 гребного винта ротором 112. Таким образом, передача вращения осуществляется на большом радиусе, где создается очень высокий крутящий момент. По существу, очень быстрые изменения частоты вращения гребного винта 50 и, тем самым, изменения скорости устройства 10 для плавания и дайвинга достигаются за счет мощности электродвигателя 110.

Статор 111 и ротор 112 электродвигателя расположены сбоку от поперечного сечения проточного канала 20, которое определяется полукожухами 23, 24 канала потока, наружным диаметром кругообразной траектории лопастей гребного винта и трубой 25 выпуска струи. Таким образом, электродвигатель 110 не расположен в области основного потока воды, движущейся с ускорением в проточном канале 20 и, следовательно, не оказывает отрицательного влияния на полезное сечение потока и, таким образом, на течение воды. Таким образом, в случае идентичного объемного расхода потока через

проточный канал 20 этот канал можно спроектировать с меньшим диаметром по сравнению с компоновкой, в которой электродвигатель 110, действующий обычным образом на ведущий вал, расположен в проточном канале 20. Таким образом, вся конструкция устройства 10 для плавания и дайвинга может быть скомпонована более компактно.

Центрирующее устройство 40 имеет обтекаемое основание 41, к которому присоединены центрирующие опоры 42, выровненные радиально наружу, причем вышеуказанные центрирующие опоры имеют сходную обтекаемую форму. Центрирующее устройство 40 прикреплено к полукожухам 23, 24 канала, с помощью центрирующих опор 42. Впускной наконечник 30 установлен на основании 41 центрирующего устройства 40 против направления потока. Впускной наконечник 30 имеет сходную обтекаемую впускную поверхность 31, которая постепенно переходит в поверхность основания 41. Диаметр основания 41 согласован в направлении гребного винта 50 с диаметром основной части 52 гребного винта 50. Благодаря такой форме впускного наконечника 30 основания 41 центрирующего устройства 40 и основной части 52 гребного винта 50 достигается низкое сопротивление потоку для воды, движущейся через проточный канал 20.

Статор 60 потока содержит основание 61 статора, на котором в направлении радиально наружу расположены лопасти 65 статора. Лопасти 65 статора непосредственно соединены на торцевой стороне с проточным каналом 20. Таким, образом, статор 60 потока расположен неподвижно в проточном канале 20.

Лопасти 65 статора имеют криволинейную форму вдоль направления потока воды. Концы лопастей 65 статора, обращенные к гребному винту 50, закруглены под заданным углом против направления вращения гребного винта 50. В отличие от этого концы лопастей 65 статора, обращенные от гребного винта 50, продолжаются приблизительно параллельно оси вращения гребного винта 50. Вода выходит из гребного винта 50 по спиралеобразной траектории. Благодаря форме лопастей 65 статора статор 60 потока действует против вращения воды, движущейся через проточный канал 20, так что вода движется, фактически, без вращения после статора 60 потока к выпускному отверстию 26. Таким образом, энергия вращения воды преобразуется в энергию линейного движения и, таким образом, служит для приведения в движение устройства 10 для плавания и дайвинга.

Диаметр основания 61 статора предпочтительно соответствует, по меньшей мере, приблизительно диаметру основной части 52 гребного винта 50. Таким образом, низкое

сопротивление потоку достигается при переходе воды из гребного винта 50 в статор 60 потока.

Устройство 70 защиты от прикосновения соединено с трубой 25 выпуска струи проточного канала 20 с помощью радиально расположенных опор 72 защиты от соприкосновения. Таким образом, устройство 70 защиты от прикосновения расположено неподвижно в проточном канале 20. Опоры 72 устройства защиты от соприкосновения имеют обтекаемую форму. Они соединены у их внутренних концов с основной частью 71 устройства 70 защиты от соприкосновения. Основная часть 71 имеет обтекаемый контур. Диаметр основной части 71 в направлении статора 60 потока соответствует, по меньшей мере, приблизительно диаметру основания 61 статора 60 потока. Таким образом, низкое сопротивление потоку достигается при переходе воды из статора 60 потока в устройство 70 защиты от прикосновения. Диаметр основной части 71 сужается в направлении выпускного отверстия 26. Наружная поверхность, предпочтительно следует на некотором расстоянии от направления поверхности трубы 25 выпуска струи. Расстояние между поверхностями основной части 71 и трубы 25 выпуска струи ограничивает сечение потока проходящей воды. Сечение потока выбирают с помощью формы основной части 71 и трубы 25 выпуска струи, так что достаточно большое сечение обеспечивает больший объемный расход; однако высокая скорость потока воды в направлении выпуска 26 струи одновременно зависит от наименее возможного сечения.

Основная часть 71 устройства 70 защиты от прикосновения заканчивается на торцевой стороне наконечником 80. В наконечнике 80 предусмотрено отверстие 81. Вода из основной части 71, выполненной в виде полой части, может вытекать через отверстие 81 наконечника.

На фиг. 4 на боковом виде с местным разрезом показано устройство 10 для плавания и дайвинга с подводным узлом привода, также показанным в разрезе.

В отличие от изображения, показанного на фиг. 3, поверхность местного разреза на фиг. 4 проходит вдоль центральной продольной плоскости устройства для плавания и дайвинга, так что компоненты подводного узла привода также показаны в местном разрезе.

Гребной винт 50 прикреплен к валу 90, как детально показано на фиг. 5. К центрирующему устройству 40 прикреплено первое гнездо 45 подшипника. Вал 90 установлен с возможностью вращения в первом гнезде 45 подшипника. Это детально показано на фиг. 6. К статору 60 потока прикреплено второе гнездо 63 подшипника. Вал 90 установлен с возможностью вращения во втором гнезде 63 подшипника. Второе гнездо подшипника детально показано на фиг. 7.

статора расположено в окружном направлении относительно оси вращения гребного винта 50. Наружное кольцо 66 статора оканчивается краем, обращенным к гребному винту 50 на небольшом расстоянии от края кольца 55 гребного винта. Задняя стенка 67 корпуса сформована на наружной поверхности наружного кольца 66 статора. Местный разрез на показанном изображении проходит через усиленный участок стенки 67 корпуса, в котором выполнены резьбовые отверстия 67.1 для установки винтов 116. Такие усиленные участки с резьбовыми отверстиями 67.1 расположены вдоль стенки 67 корпуса на расстоянии друг от друга. Стенка 67 корпуса между этими участками является тонкостенной. На стенке 67 корпуса сформована крышка 68 корпуса, которая перекрывает кольцо 55 гребного винта на радиальном расстоянии. В передней поверхности крышки 68 корпуса выполнены резьбовые отверстия 68.1 для установки винтов 116.

Второе гнездо 63 подшипника, соединительный элемент 62, основание 61 статора, лопасти 65 статора, наружное кольцо 66 статора, задняя стенка 67 корпуса и крышка 68 корпуса предпочтительно выполнены как единое целое.

Труба 25 выпуска струи прикреплена к стенке 67 корпуса винтами 116. С этой целью на трубе 25 выпуска струи сформован радиально выровненный фланец 25.1, в котором выполнены отверстия под винты 116 которые точно соответствуют резьбовым отверстиям 67.1 в стенке 67 корпуса.

Основная часть 71 устройства 70 защиты от соприкосновения имеет ступенчатый участок 71.1 соединения со статором на конце, обращенном к статору 60 потока. Участок 71,1 соединения со статором вставлен в задний соединительный наружный заплечик 61.2 основания 61 статора, образуя кольцевое разъемное соединение. Между участком 71.1 соединения со статором и задним соединительным наружным заплечиком 61.2 установлено четвертое уплотнительное кольцо 123. Четвертое уплотнительное кольцо 123 изолирует основную часть 71 от канала 20 потока.

Центрирующее устройство 40 расположено перед гребным винтом 50 в направлении потока. Вращательно симметричное основание 41 центрирующего устройства 40 имеет такой же наружный диаметр на участке перехода к основной части 52 гребного винта 50, как и основная часть 52. Это обеспечивает низкое сопротивление потоку для движущейся воды. Наружный диаметр основания 41 сужается по выпуклой кривой в направлении впускного наконечника 30. Основание 41 имеет соединительный заплечик 41.1 в направлении гребного винта 50. Соединительный заплечик 41.1 перекрывает на небольшом радиальном расстоянии задний соединительный внутренний заплечик 52.2 основной части 52 гребного винта 50. Центрирующие опоры 42 радиально выровнены и прикреплены к основанию 41. Центрирующие опоры 42 предпочтительно сформованы на

основании 41 как единое целое. Центрирующие опоры 42 выполнены в виде узких удлинений, которые продолжаются по касательной к основанию 41. Таким образом, они препятствуют движению воды с низким сопротивлением потоку. Центрирующие опоры 42 перекрывают более половины длины основания 41 в осевом направлении. Их передний край, препятствующий впуску воды, наклонен вниз с увеличением радиального расстояния к основанию в направлении потока воды. Эта мера также уменьшает сопротивление потоку проходящей воды. На наружных концах центрирующих опор 42 прикреплено центрирующее наружное кольцо 43. Центрирующее наружное кольцо 43 предпочтительно соединено с центрирующими опорами 42 как единое целое. Выровненная радиально наружу передняя стенка 44 корпуса прикреплена к центрирующему наружному кольцу, в частности, сформована, как единое целое. Передняя стенка 44 корпуса продолжается посредством ее наружного диаметра вплоть до крышки 68 корпуса и контактирует с передней стороной указанной крышки корпуса. В стенке 44 корпуса выполнены отверстия 44.1 под сборку. Отверстия 44.1 под сборку расположены соответственно резьбовым отверстиям 68.1 в крышке 68 корпуса. Стенка 44 корпуса и крышка 68 корпуса жестко соединены винтами 116, которые направляются через отверстия 44.1 под сборку и ввертываются в резьбовые отверстия 68.1.

На наружной поверхности центрирующего наружного кольца 43 сформован стопорный выступ 43.1. По настоящему варианту выполнения стопорный выступ 43.1 выполнен как кольцеобразный валик, сформованный на центрирующем наружном кольце 43. Однако полусферические стопорные выступы 43.1 также могут быть выполнены на расстоянии друг от друга вокруг центрирующего наружного кольца 43. Центрирующее устройство 40 с центрирующим наружным кольцом 43 вставлено в канал 20 потока, образованный полукожухами 23, 24 канала потока. Центрирующее наружное кольцо 43 вставляют в канал 20 потока до тех пор, пока полукожухи 23, 24 канала потока не будут контактировать с передней стенкой 44 корпуса на торцевой стороне или не будут расположены непосредственно перед ней. В этом положении стопорный выступ 43.1 защелкивается в кольцеобразном стопорном углублении в полукожухах 23, 24 канала потока. Таким образом, центрирующее устройство 40 жестко крепится в проточном канале 20.

На основании 41 центрирующего устройства 40 сформовано направленное внутрь первое гнездо 45 подшипника. Первое гнездо 45 подшипника прикреплено с помощью первого уплотнительного участка 45.1 к концу основания 41 непосредственно против потока воды. Первое гнездо 45 подшипника имеет форму горшка, причем соединение с основанием 41 выполнено по ободу горшка. Первое гнездо 45 подшипника расположено в

уплотнительные кольца 120, 121. Впускной наконечник 30 с соединительным участком 32 вставлен в первый уплотнительный участок 45.1 центрирующего устройства 40. Уплотнительные кольца 120, 121 препятствуют попаданию воды из канала 20 потока во внутреннее пространство впускного наконечника 30 и корпус первого подшипника 45.

Вал 90 установлен передним опорным участком 93 в передний подшипник 101 с возможностью легкого вращения. Передний подшипник 101 надежно удерживается установочным элементом 95 с упором 95.1 под подшипник, стопорной гайкой 100 с противодействующим первым наружным кольцом подшипника 100.1 и опорой 46 переднего подшипника. Стопорная гайка 100 позволяет устанавливать люфт, при котором передний подшипник 101 удерживается в осевом направлении. Область переднего подшипника 101 уплотнена в направлении вала 90 передним радиальным уплотнительным кольцом. На стороне впускного наконечника 30 выполнено уплотнение между первым уплотнительным участком 45.1 центрирующего устройства 40 и соединительным участком 32 впускного наконечника 30 с помощью установленных в нем уплотнительных колец 120, 121. Таким образом, передний подшипник 101 защищен от попадания влаги. Кроме того, полости в валу 90 и переднем подшипнике 101 заполнены консистентной смазкой и, тем самым, дополнительно защищены от попадания влаги.

Реактивная сила воды передается гребным винтом 50 валу 90 с помощью внутреннего цилиндра 51 гребного винта 50. Вал 90 передает эту силу внутреннему кольцу переднего подшипника 101 через установочный элемент 95. Указанная сила передается наружному кольцу переднего подшипника 101 через шариковые опоры внутри переднего подшипника 101, который представляет собой радиально-упорный шарикоподшипник. Далее передача усилия центрирующему устройству 40 осуществляется через стопорную гайку 100 и затем каналу 20 потока и несущему корпусу 11 устройства 10 для плавания и дайвинга.

Установочный элемент 95, изготовленный из металла, препятствует повреждению поверхности вала 90, изготовленного из CFRP, в результате воздействия значительных передаваемых усилий.

На фиг. 7 показана часть вида с местным разрезом из фиг. 4 в области заднего подшипника.

Второе гнездо 63 подшипника сформовано на соединительном элементе 62 статора 60 потока. Начиная от конца, обращенного к корме 11.5 устройства 10 для плавания и дайвинга, второе гнездо 63 подшипника образовано четвертым уплотнительным участком 63.2, опорой 64 заднего подшипника, третьим уплотнительным участком 63.1 и вторым упором 63.3.

Четвертый уплотнительный участок 63.2 и опора 64 заднего подшипника образуют участок второго гнезда 63 подшипника, расположенный радиально в окружном направлении к оси вращения вала 90. Третий уплотнительный участок 63.1 имеет уменьшенный диаметр. Второй упор 63.3, выровненный радиально внутрь, сформован на конце третьего уплотнительного участка 63.1.

Вал 90 вставлен задним опорным участком 94 вала через третий уплотнительный участок 63.1 во второе гнездо 63 подшипника. Между третьим уплотнительным участком 63.1 и валом 90 установлено заднее радиальное уплотнительное кольцо 103.1 вала. Заднее радиальное уплотнительное кольцо 103.1 вала удерживается в осевом положении в направлении гребного винта 50 радиально выступающим вторым упором 63.3 гнезда 63 подшипника и расположенным в диаметрально противоположном направлении вторым стопорным кольцом 106. Задний радиальный уплотнительный участок 103 образован радиальным уплотнительным кольцом 103.1 вала, валом 90 и третьим уплотнительным участком 63.1

Задний подшипник 104 расположен между задним опорным участком 94 вала и опорой 64 заднего подшипника второго гнезда 63 подшипника. Таким образом, задний подшипник 104 контактирует внутренним кольцом с задним опорным участком 94 вала и наружным кольцом с опорой 64 заднего подшипника. Задний подшипник 104 представляет собой однорядный шарикоподшипник с канавками. Задний подшипник 104 удерживается в осевом направлении к корме 11.5 устройства 10 для плавания и дайвинга опорным кольцом 105 заднего подшипника. С этой целью на опорном кольце 105 заднего подшипника сформован второй противодействующий упор 105.1 для наружного кольца, выровненный с задним подшипником 104. Наружное кольцо заднего подшипника 104 контактирует с противодействующим упором 105.1 для наружного кольца.

Наружная окружность опорного кольца 105 заднего подшипника образована кольцевым участком 105.2 позиционирования, который контактирует с внутренней поверхностью четвертого уплотнительного участка 63.2 второго гнезда 63 подшипника. Между кольцевым участком 105.2 позиционирования и четвертым уплотнительным участком 63.2 установлены два уплотнительных кольца 124, 125. Уплотнительные кольца 124, 125 вставлены в канавки, которые выполнены в четвертом уплотнительном участке 63.2. Опорное кольцо 105 заднего подшипника вставлено в четвертый уплотнительный участок 63.2. С опорным кольцом 105 заднего подшипника соединено третье стопорное кольцо 107. Таким образом, опорное кольцо 105 заднего подшипника удерживается в заданном положении.

Во избежание попадания воды во второе гнездо 63 подшипника вдоль вала 90 предусмотрено заднее радиальное уплотнительное кольцо 103.1 вала. Второе гнездо 63 подшипника сходным образом уплотнено опорным кольцом 105 заднего подшипника и уплотнительными кольцами 124, 125. Таким образом, задний подшипник 104 защищен от попадания влаги. Кроме того, полости в валу и области заднего подшипника 104 заполнены консистентной смазкой и, тем самым, дополнительно защищены от попадания влаги.

Во время сборки вал 90 вставляют во второе гнездо 63 подшипника, устанавливают заднее радиальное уплотнительное кольцо 103.1 вала и закрепляют его с помощью второго стопорного кольца 106. И, наконец, устанавливают задний подшипник 104 и вставляют опорное кольцо заднего подшипника. В имеющейся канавке зажимают третье стопорное кольцо 107. Таким образом, узел подшипника является простым в сборке. Задний подшипник 104 и заднее радиальное уплотнительное кольцо 103.1 являются легко доступными для технического обслуживания благодаря вставленному опорному кольцу 105 заднего подшипника.

Изобретение относится к устройству для плавания и дайвингу с несущим корпусом, на котором пользователь лежит или стоит, с проточным каналом, который расположен в несущем корпусе и в котором установлен гребной винт. Гребной винт приводится в движение электродвигателем, с направленными радиально наружу лопастями гребного винта, установленными на основной части гребного винта. Электродвигатель содержит неподвижно установленный статор электродвигателя и вращающийся ротор, который в пространственном отношении связан со статором электродвигателя. Ротор в пространственном отношении связан со статором электродвигателя и соединен непосредственно или косвенно по меньшей мере с одним наружным концом по меньшей мере одной лопасти гребного винта, причем статор электродвигателя расположен в окружном направлении вокруг ротора по меньшей мере частично. Достигается снижение массы устройства для плавания с высокодинамичным приводом. 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство (10) для плавания и дайвинга, содержащее несущий корпус (11), на котором пользователь лежит или стоит, проточный канал (20), который расположен в несущем корпусе (11) и в котором установлен гребной винт (50), приводимый в движение электродвигателем (110) и имеющий направленные радиально лопасти (54) гребного винта, установленные на основной части (52) гребного винта (50), при этом электродвигатель (110) содержит неподвижно установленный статор (111) электродвигателя и вращающийся ротор (112), который в пространственном отношении связан со статором (111) электродвигателя и соединен непосредственно или косвенно по меньшей мере с одним наружным концом по меньшей мере одной лопасти (54) гребного винта, причем статор (111) электродвигателя расположен в окружном направлении вокруг ротора по меньшей мере частично, отличающееся тем, что после гребного винта (50) в направлении потока воды расположен статор (60) потока с лопатками (65) статора, прикрепленный непосредственно или косвенно к стенке проточного канала (20) с помощью лопаток (65) статора, а на стороне статора (60) потока, обращенной в сторону от гребного винта (50), расположено устройство (70) защиты от прикосновения, содержащее основную часть (71) и сформованные на ней опоры (72) устройства защиты от прикосновения, которые непосредственно или косвенно прикреплены к стенке проточного канала (20), причем основная часть (71) устройства (70) защиты от прикосновения соединена со статором (60) потока.

2. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

наружные концы по меньшей мере одной части лопастей (54) гребного винта соединены с кольцом (56) гребного винта, при этом ротор (112) расположен на кольце (56) гребного винта.

3. Устройство (10) по п. 2,

отличающееся тем, что

кольцо (56) гребного винта сформовано как единое целое на гребном винте (50).

4. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

ротор (112) расположен в кольцевом корпусе (114), с которым соединены наружные концы по меньшей мере одной части лопастей (54) гребного винта.

5. Устройство (10) по п. 4,

отличающееся тем, что

кольцевой корпус (114) ротора сформован как единое целое на гребном винте (50).

6. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

наружные концы по меньшей мере одной части лопастей (54) гребного винта соединены с кольцом (56) гребного винта, ротор (112) расположен в кольцевом корпусе (114), с которым соединены наружные концы по меньшей мере одной части лопастей (54) гребного винта, при этом кольцо (56) гребного винт и кольцевой корпус (114) ротора (112) сформованы как единое целое на гребном винте (50).

7. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

ротор (112) имеет множество постоянных магнитов (112.1), расположенных в направлении вращения ротора (112), и/или статор (111) электродвигателя имеет множество электромагнитов (111.1), расположенных в окружном направлении по круговой траектории, по которой движется ротор (112).

8. Устройство (10) по любому из пп. 1-7,

отличающееся тем, что

статор (111) электродвигателя размещен в корпусе (113) статора (111) электродвигателя (110), при этом корпус (113) статора соединен непосредственно или косвенно с наружными концами по меньшей мере одной части лопаток (65) статора потока (60).

9. Устройство (10) по п. 8,

отличающееся тем, что

корпус (113) статора электродвигателя (110) сформован как цельный элемент на статоре (60) потока.

10. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

ротор (112) и/или статор (111) электродвигателя расположены в боковом углублении проточного канала (20).

11. Устройство (10) по п. 1,

отличающееся тем, что

гребной винт (50) закреплен в осевом направлении на установленном с возможностью вращения валу (90), расположенном внутри проточного канала (20).

12. Устройство (10) по п. 11,

отличающееся тем, что

вал (90) выполнен в виде полого вала и/или вал (90) изготовлен из армированного углеродным волокном пластикового материала.

13. Устройство (10) по любому из пп. 1-12,

отличающееся тем, что

перед гребным винтом (50) в направлении потока воды, движущейся в проточном канале (20), расположено центрирующее устройство (40) с основанием (41) и соединенными с ним центрирующими опорами (42), причем центрирующее устройство (40) непосредственно или косвенно прикреплено к стенке проточного канала (20) с помощью центрирующих опор (42).

14. Устройство (10) по п. 13,

отличающееся тем, что

вал (90) установлен в подшипниках (101, 104), соответственно расположенных в центрирующем устройстве (40) и в статоре (60) потока.

15. Устройство (10) по п. 14,

отличающееся тем, что

внутри основания (41) центрирующего устройства (40) выполнено первое гнездо (45) подшипника для удержания переднего подшипника (101), при этом первое гнездо (45) подшипника водонепроницаемо закрыто по отношению к проточному каналу (20) съемным впускным наконечником (30).

16. Устройство (10) по п. 15,

отличающееся тем, что

внутри основания (61) статора (60) потока выполнено дополнительное гнездо (63) подшипника, в котором установлен задний подшипник (101), при этом дополнительное гнездо (63) подшипника водонепроницаемо закрыто съемным опорным кольцом (105) подшипника.

17. Устройство (10) по п. 16,

отличающееся тем, что

по меньшей мере электродвигатель (110), центрирующее устройство (40), статор (60) потока и гребной винт (50) с валом (90) и подшипниками (101, 104) образуют подводный узел привода.