МЕХАНИЗИРОВАННОЕ КРЫЛО-ПАРУС Российский патент 2023 года по МПК B63H9/00 B63H9/61 

Устройство относится к судостроительному машиностроению, а именно к устройствам для приведения яхт (сухопутных яхт)/судов в движение с помощью силы ветра, удобно и более безопасно к использованию в широком диапазоне погодных условий и особо при переменчивой погоде.

Известны различные конструкции крыльев для судна (https://ru.pinterest.com/search/pins/?q=wing%20sail&rs=typed).

Известно парус–крыло [Патент RU № 2520211, МПК B63H 9/06, опубл. 20.06.2014], состоящее из набора жестких симметричных балок, зафиксированных на поворотной мачте, гибких лат и тяг. Тяги проходят сквозь балки и соединяют между собой гибкие латы. Балки в совокупности с латами определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла. Парус-крыло управляется триммером, задающим необходимый угол атаки. Ось вращения мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды. Достигается улучшение ходовых качеств парусных судов.

Но они все обладают недостатком, заключающимся в том, что эти крылья являются симметричными, толстыми, а это сразу снижение эффективности и в 90% случаев — это мягкая оболочка крыла, что также влечет снижение эффективности, при сильных ветрах придётся убирать крыло полностью, а это потеря управляемости – недопустимо при штормовании.

Задачей является разработка твердого механизированного крыла (движителя) с очень тонкой, удобной и безопасной настройкой угла атаки и кривизны крыла (два самых важных параметра крыла) за счет чего можно подобрать нужную силу как для слабых ветров, так и для очень сильных.

Техническим результатом устройства является повышение удобства использования судна, движимого ветром, сохранение минимального хода при штормовании и повышение управляемости в широком диапазоне погодных условий, за счет повышения точности настройки угла атаки и кривизны крыла.

Повышение удобства заключается в том, что отсутствует необходимость выполнять дополнительные операции с рифлением, дополнительно передвигаться по палубе, чтобы что-то настроить при изменениях погодных условий.

Очень тонкая и точная настройка силы и напряжений всех конструкций обеспечивает повышение срока эксплуатации судна и выживание при штормовании.

Заявленное крыло обеспечивает возможность контролировать и угол атаки и кривизну крыла, что обеспечивает ход при малом ветре (2-4 м/с), можно задать, например, максимальный угол атаки около 35 градусов и большую кривизну крыла и получить уже приемлемую силу для движения или наоборот при сильном ветре (25 м/с) можем угол атаки свести к минимуму (крыло смотрит на ветер) и имеет профиль «ножа» с минимальной кривизной и минимальной силой движения не напрягая конструкцию и сохраняя управляемость и движение, как следствие, - максимально точная настройка угла атаки и кривизны крыла. Потеря управляемости при шторме опасна, потому что волны разворачивают судно вдоль волн и разбивают его и перемалывают как щебень на берегу (мало какое судно на это рассчитано).

На якоре или стоянке в порту заявленное крыло скручивается до упора и представляет собой толстую мачту, мало чем отличающуюся от стандартной – чуть больше парусности.

Также крыло или два или три можно установить над рубкой и тем самым получить обзор и закрытость траулера.

Технический результат достигается тем, что крыло-парус включает основание с закрепленной на нем неподвижно центральной секцией, к которой, а также между собой подвижно соединены боковые секции, оси изгибов которых выполнены с возможностью движения по ведомым каналам основания, выполненного с возможностью поворачивания относительно судна. С нижней части основания выполнен механизм, приводящий в движение боковые секции по ведомым каналам основания. Движение боковых секций осуществляется от полного закрученного их состояния до полного открытого состояния в обе стороны. Вертикальные секции соединены между собой и с центральной секцией вертикальными осевыми шарнирами.

На Фиг.1 представлена прогулочная лодка с крылом.

На Фиг.2 представлен механизм под основанием (диском) без оболочки.

На Фиг.3 представлена конструкция сегментов крыла без оболочки:

слева в крайнем положении – полностью скрученном;

справа в среднем положении – полностью расправленным.

На Фиг.4, 5, 6, 7 представлены схемы крыла-паруса в различных состояниях скрученности.

Крыло-парус включает основание 1 с закрепленной на нем неподвижно центральной секцией 2, к которой, а также между собой подвижно соединены боковые секции 3, оси 4 изгибов которых, выполнены с возможностью движения по ведомым каналам 5 основания 1, выполненного с возможностью поворачивания относительно судна. С нижней части основания 1 выполнен механизм 6, приводящий в движение боковые секции 3 по ведомым каналам 5 основания 1. Движение боковых секций 3 осуществляется от полного закрученного их состояния до полного открытого состояния в обе стороны. Вертикальные боковые секции 3 соединены между собой и с центральной секцией 2 вертикальными осевыми шарнирами.

Основание 1 выполнено в виде диска.

Механизм 6, приводящий в движение боковые секции 3 может быть выполнен, в виде соединенных между собой рычагов и шестерней.

Закручивание боковых секций 3 производится одной приводной осью 7 (на которой приводная шестерня) и через нижний механизм 6 все боковые секции 3 завязаны друг с другом и все двигаются, скручиваются, на ту или другую сторону с помощью одной приводной оси 7. Этой осью 7 можно управлять через ручную лебёдку, через руль, через велосипедный механизм, через электрический привод и т.д.

Основание 1 при помощи скользящих опор 8 соединено с корпусом (на Фиг. не обозначено) судна. Одна из скользящих опор 8 является приводной 9 и поворачивает основание 1 относительно корпуса судна. Опоры (скользящие) — это силовые подшипники, которые зажимают основание (диск) сверху и снизу, и шестерня на подшипнике, которая взаимодействует с зубами по периметру диска (основание 1 – большая шестерня с ведомыми каналами 5), одна из этих шестерней приводная, с помощью которой крутится основание 1 (диск).

Секции выполнены из твердого материала. Крыло не имеет мягких материалов, конструктив секций (фаланг) и оболочка — это все твердые тела.

Боковых секций 3 может быть, например, четыре, шесть или восемь. Соединены они между собой подвижно, например, при помощи шарнирного соединения на осях 4 изгибов боковых секций 3.

Центральная (средняя) секция 2 соединена с основанием 1 неподвижно, например, при помощи сварки или выполнена монолитной с основанием 1.

Боковые секции 3 скручиваются и раскручиваются, то есть меняют кривизну или совсем убираются в крайнее положение (толстую мачту) по ведомым каналам 5 на основании 1. Поворотом всего основания 1 относительно корпуса судна (как башня танка), изменяется угол крыла на ветер, соответственно, тем самым изменяется сила движения и сила заваливания судна (отпор крыла).

Рассмотрим пример работы крыла-паруса.

Крыло-парус при помощи скользящих опор 8 закреплено за корпус судна. Затем приводится в движение приводная ось 7, которая, соответственно, начинает двигать рычаги, которые соединены с осями 4 изгибов боковых секций 3, которые начинают двигаться по ведомым каналам 5 основания 1 до того момента, пока не прекратит двигаться приводная ось 7. Угол атаки или угол крыла к ветру регулируется движением приводной оси 9 опоры, вернее одной из трех скользящих опор 8.

Рассмотрим примеры работы крыла – вид сверху - схематично:

Фиг.4 – схема настройки крыла при слабом ветре 1-4 м/с (недостаточная сила ветра для 99% парусных судов).

Фиг.5 – схема настройки крыла при ветре 7-15 м/с (самый желанный ветер всех парусников).

Фиг.6 – схема настройки крыла при штормовом ветре 20-25 м/с (все парусники уже рифятся до максимума), важно сохранить минимальный ход.

Фиг.7 – схема крыла при полной закрутке (на якоре или в порту на привязи).

Изменения от слабого ветра до штормового кажутся не значительными на первый взгляд, а самое главное, что быстрые, удобные и безопасные.

История использования ветра как способа навигации:

1-й шаг – квадратные паруса – неповоротливые и ходят только по ветру, по торговым ветрам с востока на запад.

2-й шаг – арабский парус или латинский парус или его модификация бермудский треугольный парус (все современные яхты), уже можно ходить по любым курсам (яхтсмен — это бомж на море, страдания и борьба).

3-й шаг – крыло симметричное толстое на поворотной мачте регулировка угла атаки, уже не теряет скорости при смене галса, удобно и безопасно, но диапазон ветра 7-15 м/с, как и большинство парусников (все наши ближайшие аналоги).

4-й шаг – «Механизированное крыло-парус» тонкое из секций (сегментов) с возможностью закручивания в обе стороны, и полного закручивания в «толстую мачту» легко, удобно и безопасно для широкого диапазона погодных условий (с 2-30 м/с с минимальным опытом капитана). С помощью тонкого крыла с выбором угла атаки и кривизны крыла мы можем более эффективно настроить крыло и при прочих равных меньше заваливаем судно и быстрее движемся по курсу (относительно симметричного крыла на поворотной мачте и тем более парусов).

Изобретение относится к судостроительному машиностроению, а именно к устройствам для приведения яхт/судов в движение с помощью силы ветра, удобно и более безопасно к использованию в широком диапазоне погодных условий и особо при переменчивой погоде. Механизированное крыло-парус включает в себя основание с закрепленной на нем неподвижно центральной секцией, к которой, а также между собой подвижно соединены боковые секции, оси изгибов которых выполнены с возможностью движения по ведомым каналам основания. С нижней части основания выполнен механизм, приводящий в движение боковые секции по ведомым каналам основания, и вся конструкция крыла выполнена с возможностью поворота относительно судна. Достигается повышение удобства использования судна, движимого ветром, сохранение минимального хода при штормовании и повышение управляемости в широком диапазоне погодных условий, за счет повышения точности настройки угла атаки и кривизны крыла. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Механизированное крыло-парус, включающее основание с закрепленной на нем неподвижно центральной секцией, к которой, а также между собой подвижно соединены боковые секции, оси изгибов которых выполнены с возможностью движения по ведомым каналам основания, причем с нижней части основания выполнен механизм, приводящий в движение боковые секции по ведомым каналам основания, и вся конструкция крыла выполнена с возможностью поворота относительно судна.

2. Механизированное крыло-парус по п.1, характеризующееся тем, что движение боковых секций осуществляется от полного открытого состояния до полного закрученного их состояния в обе стороны.

3. Механизированное крыло-парус по п.1, характеризующееся тем, что вертикальные секции соединены между собой и с центральной секцией вертикальными осевыми шарнирами.