Поворотная мачта с внутренним парусом Российский патент 2024 года по МПК B63H9/04 B63B15/00 

На рисунке 1 (Рис. 1) схематично указана поворотная мачта с внутренним парусом (ПМВП) представляющая собой механизм, состоящий из нескольких радиально подвижных платформ (п. 1. Рис. 1), расположенных на подвижной части опорно-поворотного устройства (ОПУ) (п. 4. Рис. 1), равноудаленных от свободно вращаемой, вокруг своей оси платформы виртуальной центральной мачты.

Каждая радиально подвижная платформа имеет соединение с собственной опорой (крепления наружных мачт или блочного крепления вант).

Все платформы неподвижно соединены между собой, и могут одновременно вращаться вокруг центральной оси ОПУ по ее направляющим при помощи рулевого устройства, изменяющего направление ветра и отдельного механического привода (МП), позволяющего также фиксировать ОПУ в неподвижном состоянии. Диаметральная плоскость, перпендикулярная к направляющим ОПУ, разделяет центры противоположных платформ крепления опор наружных телескопических мачт (наружных мачт) на равные части. Для стабилизации ПМВП в вертикальном положении и восприятии нагрузок, передаваемых силой ветра, симметрично с обоих сторон от поверхности внутреннего паруса (ПВП), на направляющих ОПУ устанавливаются минимум две платформы с опорами блочного крепления (блок-опорами) раскручиваемых (скручиваемых) вант. Наружные мачты первой (нижней) жесткой секции образуют собой боковые границы ПВП, имеющего в сложенном виде профиль симметричного крыла, (п. 2. Рис. 1).

ПВП содержит в себе минимум одну, выдвигаемую из наружной, секцию, привод выдвижения и складывания которой, синхронизирован с приводами натяжения вант и расположен на основании ПВП. Опоры наружных мачт вместе с опорой виртуальной центральной мачты, а также с блок-опорами вант, также неподвижно соединены между собой и с нижней жесткой секцией ПВП. Внутренние, выдвигаемые секции могут быть исполнены как в виде жесткого крыла, так и в виде рамки с натянутым или складываемым (скручиваемым) внутри нее эластичным парусом (парусами).

Платформы крепления опор наружных мачт и крепления блоков вант (п. 1. Рис. 1) являются подвижной частью ОПУ (п. 4. Рис. 1), неподвижная часть которого в форме окружности, крепится к верхней части корпуса ПС.

В верхней части ПМВП, в последней секции ПВП наружные телескопические мачты конструктивно соединены между собой неподвижным жестким усиленным соединением (ЖУС) (п. 3. Рис. 1), которое является переменной верхней границей ПВП.

Ванты (п. 2. Рис. 1) растягиваются между лебедками натяжения, установленными на радиально подвижном основании ПВП, опираются на блок-опоры, расположенные на своих платформах и крепятся к ЖУС. От блок-опор к первой секции ПВП возможна установка дополнительных неподвижных соединений (п. 3. Рис. 1).

Опоры крепления наружных мачт ПВП соединены с собственными платформами со смещением относительно оси вращения ПВП, что позволяет разделять осью вращения ПВП поверхности разных площадей. При этом точки крепления вант к ЖУС остаются симметричны относительно оси вращения ПВП для чего, при необходимости, ЖУС удлиняется на ту же длину в противоположную сторону, на которую вынесена точка крепления ванты к ЖУС над ПВП.

С целью увеличения плеча силы ветра, а следовательно, диапазона используемых для движения направлений ветра и улучшения управляемости ПС ПМВП может снабжаться устройством отклонения (УО) (см. рис 2). УО отклоняет ПВП вокруг опоры наружной мачты (М2). Для этого платформа виртуальной центральной мачты, и/или платформа крепления опоры наружной мачты (M1), может быть дополнена механизмом, позволяющим совершать радиальное отклонение плоскости ПВП относительно диаметральной плоскости ПМВП и фиксировать ПВП в одном из трех положений: крайнем по часовой стрелке; крайнем против часовой стрелки и в центральном. Радиальное отклонение вокруг оси М2 опоры M1 и опор блоков крепления вант, неподвижно соединенных между собой, происходит по направляющим, находящимся в радиально подвижных платформах опор ПВП и опор блоков крепления вант.

Для смены галса при встречном ветре, механизм УО разблокируется и при помощи рулевого устройства на оверштаге поворачивается вокруг оси ПМВП и опоры М2 отклоняя связанные между собой опору M1 и опоры блоков вант по направляющим своих платформ на 5-20 процентов от длины хорды ПВП (расстояния между передней и задней кромкой паруса-крыла). При лавировке, из-за изменения вектора давления с противоположных сторон от оси вращения ПВП, под действием силы ветра и МП, УО отклоняется в противоположное крайнее положение, изменяя предустановленный угол атаки воздушного потока. Для уменьшения нагрузки на такелаж и УО при смене галса возможно сокращение парусного вооружения, путем складывания внутренней(них) секций в наружную.

При движении попутным ветром МП переводит ПВП перпендикулярно направлению ветра, у многомачтовых ПС их можно отклонять в противоположные стороны. Для смены галса, также как и при сверхмерном усилении ветра, можно использовать уменьшение площади паруса.

При необходимости перевести ПМВП во флюгерное положение УО блокируется в центральном положении, все секции складываются, уменьшая парусность ПС.

В предложенном техническом решении ПМВП работает эффективно, как при попутных ветру, так и при острых относительно ветра курсах.

Таким образом, ПМВП может иметь три степени свободы перемещения: 1-я радиальная (перемещение ПВП на платформах вокруг оси ПМВП); 2-я радиальная (отклонения вокруг опоры одной из наружных мачт); 3-я линейная (изменение габаритной высоты и одновременно площади ПВП).

Преимущество ПМВП, по сравнению, с прямыми и косыми парусами или известными ранее жесткими парусами, заключается в том, что благодаря наличию подвижной многоточечной опоре поворотной мачты, а также наличия УО и МП, его можно использовать с меньшим количеством регулирующих механизмов и экипажа, с большей эффективностью в более широком диапазоне курсовых углов, что приведет к улучшению управляемости ПС, уменьшению времени работы главного двигателя и к экономии топлива. Используя телескопическую систему из гидроцилиндров и/или полиспастов, синхронизированных с лебедками натяжения вант, возможно достичь быстрого изменения площади парусного вооружения ПС, что сильно упростит автоматизацию и управление ПС, а также откроет возможность прохождение под арками мостов. Дополнительным эффектом при использовании данного изобретения, является возможность размещения винторулевой колонки с установленной на ней двулопастного винта регулируемого шага (для уменьшения гидравлического сопротивления в сложенном положении) и привода от него обратимой электрической машины (ЭМ) на постоянных магнитах, а на наружной поверхности ПВП солнечных батарей и антенн. Использование гибридной ветросиловой установки, позволяющей при движении под парусами заряжать аккумуляторные батареи в сочетании с газотурбинным двигателем с приводом на водометные движители и с валом отбора мощности на ту же ЭМ может значительно сократить массогабаритные характеристики кораблей ВМФ РФ, отказавшись от дизелей экономичного хода заменив их на ПМВП с ЭМ.

Изобретение относится к судостроению, а именно к плавательным средствам с ветросиловой установкой. Поворотная мачта с внутренним парусом (ПМВП) со смещением от оси вращения по обе стороны от находящейся в центре опорно-поворотного устройства (ОПУ) виртуальной центральной мачты установлены на свои платформы, неподвижно соединенные между собой опоры наружных мачт и симметрично с противоположных сторон от них блок-опоры скручиваемых вант. Все опоры также неподвижно соединены между собой с наружными мачтами, образующими между собой площадь внутреннего паруса (ПВП). ПВП имеет минимум одну выдвигающуюся из жесткой наружной мачты секцию с синхронизированным механизмом ее выдвижения и натяжения раскручиваемых/скручиваемых вант, и выполненную с возможностью ограничения в верхней части жестким усиленным соединением (ЖУС). ПМВП может быть дополнена устройством отклонения (УО) с механизмом, позволяющим совершать радиальное отклонение одной крайней опоры плоскости ПВП вместе с блок-опорами вант вокруг противоположной опоры и относительно диаметральной плоскости ПМВП, и фиксировать ПВП в одном из трех положений: крайнем по часовой стрелке; крайнем против часовой стрелки и в центральном. Неподвижная часть ОПУ в форме окружности жестко связана с корпусом плавательного средства, а радиально подвижные платформы имеют возможность перемещения или фиксирования при помощи своего механического привода. Ванты растягиваются между лебедками натяжения, установленными на радиально подвижном основании ПВП, опираются на блок-опоры, расположенные на своих платформах и крепятся к ЖУС. Достигается повышение КПД ветросиловой установки плавательного средства в более широком диапазоне пригодных для использования курсовых углов к ветру, улучшение управляемости и автоматизации ветросиловой установки, а также получение возможности регулировать тягу ветросиловой установки. 3 ил.

Поворотная мачта с внутренним парусом (ПМВП), отличающаяся тем, что со смещением от оси вращения по обе стороны от находящейся в центре опорно-поворотного устройства (ОПУ) виртуальной центральной мачты установлены на свои платформы, неподвижно соединены между собой опоры наружных мачт и симметрично с противоположных сторон от них блок-опоры скручиваемых вант; все опоры также неподвижно соединенные между собой с наружными мачтами, образующими между собой площадь внутреннего паруса (ПВП); ПВП имеют минимум одну, выдвигающуюся из жесткой наружной мачты, секцию с синхронизированным механизмом ее выдвижения и натяжения раскручиваемых/скручиваемых вант, и выполненную с возможностью ограничения в верхней части жестким усиленным соединением (ЖУС); ПМВП может быть дополнена устройством отклонения (УО) с механизмом, позволяющим совершать радиальное отклонение одной крайней опоры плоскости ПВП вместе с блок-опорами вант вокруг противоположной опоры и относительно диаметральной плоскости ПМВП, и фиксировать ПВП в одном из трех положений: крайнем по часовой стрелке; крайнем против часовой стрелки и в центральном; неподвижная часть ОПУ в форме окружности жестко связана с корпусом плавательного средства, а радиально подвижные платформы имеют возможность перемещения или фиксирования при помощи своего механического привода; ванты растягиваются между лебедками натяжения, установленными на радиально подвижном основании ПВП, опираются на блок-опоры, расположенные на своих платформах и крепятся к ЖУС.