Лопастной судовой движитель Российский патент 2020 года по МПК F16D1/00 B63H1/00 

Область техники

Изобретение, лопастной судовой движитель относится к транспортированию судов и прочих плавучих средств; оборудование для них.

Уровень техники

Известен гусеничный движитель - движитель самоходных машин, в котором тяговое усилие создается за счет перематывания гусеничных лент. В литературе встречается название - Гусеничная платформа. Гусеничный движитель обеспечивает повышенную проходимость. Большая площадь соприкосновения гусениц с почвой позволяет обеспечить низкое среднее давление на грунт - 11,8-118 кН/м² (0,12-1,2 кгс/см²), то есть меньше давления ноги человека. Тем самым гусеничный движитель предохраняется от глубокого погружения в грунт.

Недостатками этого технического решения являются следующие факторы:

1. Быстрый износ трущихся деталей (проушины, пальцы)

2. Поломки траков при неравномерной нагрузке

3. Попадания снега и камней между гусеницами и катками. Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гусеничный_движитель

Известно гребное колесо - вид движителя, используемый с древних времен для приведения в движение судов. Представляет собой большое колесо, снабженное лопастями (плицами), которые погружаются в воду. Гребное колесо по конструкции аналогично водяному колесу, с той лишь разницей, что не вода приводит колесо в движение, а колесо используется для движения. Существует две основные разновидности гребных колес:

- кормовые, расположенные за кормой судна. Может представлять собой как одно широкое колесо, так и два независимых;

- бортовые, попарно размещающиеся с бортов корабля.

Гребные колеса, приводимые в движение с помощью паровых машин, были преобладающими двигательными установками в военном флоте в первой половине XIX веке. К концу века, гребные колеса были полностью вытеснены более эффективными гребными винтами.

Недостатками этого технического решения являются следующие факторы:

1. Основная проблема при использовании гребного колеса - при сильной бортовой качке правое и левое гребное колесо поочередно полностью выходит из воды и, соответственно, погружается в воду слишком глубоко, судно рыскает, делая нормальное движение невозможным. Также при сильном волнении колеса подвергаются большим динамическим нагрузкам, выводящим их из строя.

2. Низкий коэффициент полезного действия - около 30% (КПД уже первых удачных гребных винтов - до 40%).

3. вес, чем у винта и, следовательно, - водоизмещение судна и расход топлива.

4. зависимость от осадки судна.

5. Применение гребных колес требует размещать ходовые машины выше ватерлинии, что также уменьшает доступные полезные объемы, а на военном флоте - увеличивает уязвимость машинного отделения.

6. Бортовые колеса требуют больших обносов, увеличивающих габариты судна, уменьшающих полезную площадь палубы.

7. Кормовые колеса менее эффективны гидродинамически, увеличивая сопротивление корпуса, из под которого они как бы откачивают воду. Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гребное_колесо

Известно водяное колесо - механическое устройство для преобразования энергии падающей воды (гидроэнергии) в энергию вращательного движения с тем, чтобы на оси колеса можно было совершать работу. При подъеме воды на некоторый уровень в ней запасается соответствующая этому уровню потенциальная энергия, поэтому падающая вода может совершать работу. Обратное преобразование применяется в гребных колесах, используемых в качестве движителя на судах.

Различают три основных вида водяного колеса для преобразования гидроэнергии в энергию вращательного движения:

- подливное (нижнебойное) водяное колесо (нория), КПД до 35%;

- наливное (верхнебойное), КПД до 85%;

- среднебойное, КПД до 75%.

Недостатками этого технического решения являются следующие факторы:

Низкое КПД и малая мощность https://ru.wikipedia.org/wiki/Водяное_колесо

Сущность

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание движущей силы для движения надводного судна по воде или подводного судна на глубине.

Для решения этой технической задачи предлагается лопастной судовой движитель.

Лопастной судовой движитель применяется в системе лопастей, закрепленных на звеньях цепной передачи втулочным соединением, лопастные упоры жестко закрепленные на лопастях, катки упоров, цепные передачи зафиксированы на профилированных колесах с зубьями, установленных на осях, жестко закрепленных на корпусе судна, станина, рельсовые полки станины, упоры станины, обтекатель, силовая установка, редуктор.

Лопасти на нижнем рабочем уровне в открытом для гидроатаки положении, лопастые упоры воздействуют на станину, что предполагает их фиксированное положение в открытом для гидроатаки положении, при движении, оказываю давление на водную массу, что создает тяговое усилие, которое воспроизводит движущую силу для судна. Лопасти на верхнем рабочем уровне в свободном закрытом для гидроатаки положении, скользят по рельсовым полкам станины, так как упоры лопастей не находятся в контакте со станиной. Обтекатель призван снизить давление воды на верхний рабочий уровень.

Открытию лопастей с верхнего рабочего уровня на нижний рабочий уровень способствуют упоры станины, в которые упираются катки лопастных упоров при движении цепной передачи, в силу механического рычага происходит переворот лопасти с последующей стабилизацией лопасти в открытом для гидроатаки положении, через оказание воздействия лопастных упоров на станину.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобной совокупностью существенных признаков при проведении поиска по научно-технической литературе и патентной документации заявителем не обнаружено. Совокупность существенных признаков заявляемого лопастного судового движителя не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Механизм работы лопастного судового движителя предполагает высокий КПД, решает вопрос оптимального использования энергетического ресурса в судоходстве, отличительным от ранее разработанных способов.

Так же, механизмом работы лопастного судового движителя могут быть оснащены подводные лодки, баржевые и паромные переправы, что предполагает их эффективное использование от существующих на данное время способов. Поэтому заявитель считает, что заявляемый лопастной судовой движитель соответствует критерию «новизна» и имеет изобретательский уровень. Лопастной судовой движитель может быть изготовлен на известном оборудовании из известного материала, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».

Основные технические особенности и преимущества предлагаемого технического решения описаны в представленном предпочтительном варианте осуществления.

Объем защиты изобретения не ограничивается описанным примером, а включает различные варианты исполнения в соответствии с общей концепцией. В частности, техническая возможность цикличного закрытия и открытия лопастей для гидроатаки, с целью воспроизведения движущей силы для судна за счет тягового усилия созданного по средствам давления на водную массу системы лопастей на одном уровне.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1-2 показаны общий вид и устройство лопастного судового движителя; на фиг. 1 лопасти на верхнем рабочем уровне приподняты к верху, а рельсовые полки станины изображены ниже уровня цепной передачи, такое решение чертежа предполагает удобство для его считывания, на фиг. 2 вид системы лопастей на рабочем уровне снизу. На Фиг. 3-4 крепление лопасти на звеньях цепной передачи втулочным соединением.

На фигурах обозначены: лопасти 1, закрепленные на звенья цепной передачи 2 втулочным соединением 3, лопастные упоры 4 жестко закреплены на лопастях, катки упоров 5, цепные передачи зафиксированы на профилированных колесах с зубьями 6 вдоль корпуса судна 7, установленных на осях 8, жестко закрепленных на корпусе судна 7, станина 9, рельсовые полки станины 10, упоры станины 11, обтекатель 12, силовая установка 13, редуктор 14.

Лопасти 1, закрепленные на звенья цепной передачи 2 втулочным соединением 3, на нижнем рабочем уровне в открытом для гидроатаки положении, лопастные упоры 4 воздействуют на станину 9, что предполагает их фиксированное положение в открытом для гидроатаки положении, при движении, оказываю давление на водную массу, что создает тяговое усилие, которое воспроизводит движущую силу для судна 7, лопасти на верхнем рабочем уровне в свободном закрытом для гидроатаки положении, скользят по рельсовым полкам станины 10, так как упоры лопастей не находятся в контакте со станиной, обтекатель 12 призван снизить давление воды на верхний рабочий уровень, открытию лопастей с верхнего рабочего уровня на нижний рабочий уровень способствуют упоры станины 11, в которые упираются катки лопастных упоров 5 при движении цепной передачи 2, зафиксированной на профилированных колесах с зубьями 6 вдоль корпуса судна 7, установленных на осях 8, в силу механического рычага происходит переворот лопасти с последующей стабилизацией лопасти в открытом для гидроатаки положении, через оказание воздействия лопастных упоров на станину, силовая установка 13, редуктор 14.

Осуществление изобретения

Работает лопастной судовой движитель в одном режиме.

На нижнем рабочем уровне, лопастные упоры упираются на станину, что предполагает фиксированное положение лопастей в открытом для гидроатаки положении, при движении оказывают давление на водную массу, что создает тяговое усилие, которое воспроизводит движущую силу для судна, на верхнем рабочем уровне лопасти в закрытом для гидроатаки положении, путем скольжения перемещаются по рельсовым полкам станины, так как лопастные упоры не находятся в контакте со станиной, открытию лопастей с верхнего рабочего уровня на нижний рабочий уровень способствуют упоры станины, в которые упираются катки лопастных упоров при движении цепной передачи, в силу механического рычага происходит переворот лопасти с последующей стабилизацией лопасти в открытом для гидроатаки положении, через оказание воздействия лопастных упоров на станину.

Изобретение относится к транспортированию судов и прочих плавучих средств; оборудование для них. Лопастной судовой движитель включает в себя лопасти, закрепленные на звенья цепной передачи втулочным соединением, лопастные упоры, жестко закрепленные на лопастях, катки упоров, цепные передачи зафиксированы на профилированных колесах с зубьями вдоль корпуса судна, установленных на осях, жестко закрепленных на корпусе судна, станина, рельсовые полки станины, упоры станины, обтекатель, силовую установку и редуктор. Силовая установка через редуктор воспроизводит крутящийся момент на ведущую ось. Достигается создание движущей силы для движения надводного судна по воде или подводного судна на глубине. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Лопастной судовой движитель, включающий лопасти, закрепленные на звенья цепной передачи втулочным соединением, лопастные упоры, жестко закрепленные на лопастях, катки упоров, цепные передачи зафиксированы на профилированных колесах с зубьями вдоль корпуса судна, установленных на осях, жестко закрепленных на корпусе судна, станина, рельсовые полки станины, упоры станины, обтекатель, силовая установка, редуктор, отличающийся тем, что силовая установка через редуктор воспроизводит крутящийся момент на ведущую ось.

2. Лопастной судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что на нижнем рабочем уровне, лопастные упоры упираются на станину, что предполагает фиксированное положение лопастей в открытом для гидроатаки положении, при движении оказывают давление на водную массу, что создает тяговое усилие, которое воспроизводит движущую силу для судна.

3. Лопастной судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что на верхнем рабочем уровне лопасти в закрытом для гидроатаки положении, путем скольжения перемещаются по рельсовым полкам станины, так как лопастные упоры не находятся в контакте со станиной.

4. Лопастной судовой движитель по п.1, отличающийся тем, что открытию лопастей с верхнего рабочего уровня на нижний рабочий уровень способствуют упоры станины, в которые упираются катки лопастных упоров при движении цепной передачи, в силу механического рычага происходит переворот лопасти с последующей стабилизацией лопасти в открытом для гидроатаки положении, через оказание воздействия лопастных упоров на станину.