Волновой движитель плавсредства Советский патент 1992 года по МПК B63H19/02 B63H1/36 

Изобретение относится, главным образом, к устройствам приведения в движение различных плавающих объектов за счет энергии волн - механических колебаний приповерхностного слоя водной и иной среды.

Известен судовой волновой движитель по авт.св. № 1093621, содержащий небалан- сирное (флюгерного типа) носовое и балан- сирное кормовое крылья, жестко установленные на валах, выступающих за борт судна перпендикулярно его диаметральной (проходящей вертикально через продольную ось судна) плоскости. От каждого вала отходит по рычагу. Эти рычаги шарнирными соединениями связаны друг с другом посредством тяги.

В данном устройстве угол атаки основного (бзлансирного) крыла корректируется впереди расположенным небалансирным крылом, совершающим качания вокруг вала под действием волн - вертикальных (воз-, вратно-поступательных) колебаний воды, распространяющихся вдоль приповерхностного слоя.

Известен также движитель (патент США № 3773011, кл. В 63 Н 1 ,1973), содержащий полотнище, закрепленное на каркасе с возможностью поперечных колебаний.

К главным недостаткам данного движителя следует отнести большую сложность его оптимизации как по форме исполнения, так и по механическим параметрам материала (модулю упругости и т.п.), неудовлетворительную надежность (возможность поломки от усталостных напряжений и превышения допустимого значения амплитуды и скорости колебаний), а также значительную зависимость эффективности преобразования энергии волн в поступательное перемещение от длины волны (длина волны - расстояние между двумя соседними гребнями либо находящимися в одинаковой фазе зонами, участками), особенно распространяющейся к направлению движения движителя под углом, близким к прямому.

Цель изобретения - повышение эффективности движителя в работе.

В предлагаемом волновом движителе плавсредства полотнище выполнено и установлено таким образом, что оно (его плоское тело) под действием колеблющейся среды (воды), принимает волнообразную (куполоё

VI VI

О

го

СП

либо зигзагообразную) форму с общим числом поперечных (относительно плоскости плавника) полуволн по длине (в пределах) задней кромки не менее одной.

Следующая особенность заключается в том, что полотнище закреплено продольными (по ходу движения, или по ходу создаваемой движителем тяги) кромками на элементах основы, причем с обеспечением убывания, преимущественно (до нуля), стрелы прогиба полотнища по мере приближения к зоне его передней кромки (к зоне заделки в основе).

В одном из вариантов реализации этой особенности элементы крепления полотнища выполнены в виде штанг, конссльно закрепленных на основе с обеспечением возможности (через шарниры и т.п.) управляемого, например вручную, изменения базы и/или угла между ними. Это позволяет оперативно (в зависимости от параметров волнения поверхностного слоя среды) оптимизировать амплитуду волн (величину стрелы прогиба) полотнища с точки зрения увеличения тяги, скорости движения. В данном варианте предполагается, что указанные шарниры работают только на изменение степени натяжения полотнища (в направлении, перпендикулярном амплитуде волн).

На фиг. 1, 2 показан удаляющийся движитель, вид сзади, находящийся в зоне кормовой части плавательного средства (лодки, баркаса, плота и т.п.), причем на фиг. 1 он взаимодействует с длинной в сравнении с движителем, а на фиг. 2-е более коро7кой волной, пересекающей траекторию движения плавсредства; на фиг. 3 - движитель, вид сверху; на фиг. 4 - вид А на фиг. 2; на фиг. 5 - схема оценки величины силы тяги, развиваемой предлагаемым волновым движителем.

Волновой движитель, показанный на фиг. 1 (он может быть и мускульным), содержит полотнище 1 с боковыми походу движения, т.е. вглубь чертежа, кромками, закрепленное на параллельных друг другу тягах (штангах) 2 и 3.

Стрела прогиба 4 полотнища 1 в зоне его задней кромки превышает стрелу прогиба 5 в зоне передней кромки (последняя может равняться нулю). Данную форму полотнище 1 принимает под действием нарастающего в зоне полотнища гребня 6 волны, набегающей справа налево в направлении 7.

На фиг. 2 над полотнищем располагается и гребень 6 волны, и ее впадина 8. В рассматриваемый момент времени частицы воды в гребне б движутся вверх в направленим 9, а во впадине 8 - вниз в направлении 10. В результате левая часть 11 полотнища выгибается вверх, а правая часть 12 - вниз, причем с сохранением основного условия, а именно: стрелы прогиба обеих частей (полуволн) 11 и 12 полотнища в зоне задней кромки превышают стрелу их прогиба в зоне передней кромки,

0 8 варианте, показанном на фиг. 3, штанги 2 и 3 не параллельны друг другу. Они посредством шарниров 13 и & закреплены на основе 15, устанорленной на кормовой часта плавсредства 16, которое предлагае5 мый волновой движитель толкает в направлении 17. Данный движитель может быть посредством кронштейнов установлен и по бортам плавсредства.

В рассматриваемый момент времени

0 волны бегут в направлении 7. Точками отмечены гребни 6, а кретиками - впадины 8 волн. Эти еояны заставляют полотнище принимать соответствующие очертания, в том числе и показанные на фиг. 2,3 практи5 чески в любой момент создавая усилие тяги в направлении 17.

На фиг. 4 дополнительно изображен элемент 18 ручной фиксации (относительно основы 15), удерживающий штанги 2 и 3 в

0 шарнирах 13 и 13 от сакогюворота. При невысоких золкзх штзкги 2 и 3 целесообразно развернуть одна относительно другой и, натянув полотнище, уменьшит, стрелу допустимого прогиба,

5 Согласно фиг. 5, полотнище 1 выгнуто вверх со ci репой прогиба 4 в зоне задней кромки, снисходящей до нуля в зоне передней кромки, В показанное сечении полотнище отклонено от плоскости, проходящей

0 через штанги 2 и 3, на угол а напором частиц воды, поднимающихся в гребне в направлении 9 со скоростью Vs. Напор Ре,

равный с-у , где/ - плотность воды, про должает действовать на нагруженное и рас- правленное волной полотнище и при значении угла а 0 создает давление тяги Ртяги в направлении требуемого движения 17. Это давление определяют по- следовательным разложением напора Ре сначала на перпедмкулярную и параллельную полотнищу составляющие, а затем на направляющие требуемого движения 17.

Формула изобретения Волновой движитель плавсредства, содержащий полотнище, закрепленное иа каркасе с возможностью поперечных колебаний, отличающийся тем, что, с целью

J

Изобретение относится к судостроению. Волновой движитель содержит полотнище, закрепленное на каркасе с возможностью поперечных колебаний. Каркас выполнен в виде штанг, консольно закрепленных на корпусе плавсредства с возможностью изменения угла между ними. Бил.

Фиг.1

8

Фиг. 2

Фиг4

Воины