Машущий плавниковый движитель Советский патент 1975 года по МПК B63H1/36 B63B1/32 

1

Изобретение относится иреимуществеино к судостроению и иредназначено для повышения тяги машущего плавникового движителя за счет улучшения его аэрогидродинамических характеристик и обеспечеиия безотрывности обтекания на протял ении всего цикла колебания.

Известны машуш;ие плавниковые движители, содержаш;ие в форме крыла малого удлинения плавник из эластичного материала, наполняемого текучей средой с переменным давлением.

Такие движители неудобны тем, что они не обеспечивают достижения максимальной тяги ири неизменной мощности двигателя независимо от параметров движения и условий окружающей среды.

Для повышения тяги па протяжении всего цикла колебаний крыла при пензмеппой мощности двигателя с oднoвpeмeнны.i обеспечением измепепия направления тягп предложено внутри плавника параллельно передней его кромке установить двояковогнутый лонжерон коробчатой формы. HJJH этом к его передней кромке вдоль размаха прикрепить носик, параллельно которому направлены вогнутые полки лонжерона, а к задней его стеике посредством кронштейна прикреиить пластины. При этом вблизи вогнутых полок лонжерона плавник выполнить с эластичными пластинами, образующими вместе с вогнутыми полками лопжерона вблизи верхней и нижней поверхностей плавника несколько не сообщающихся между собой параллельных камер, которые заполнены текучей средой с неременным давлением.

На фиг. 1 изображены лопасти предлагаемого машущего плавникового движителя, вид в плане; на фиг. 2 - разрез по А-А на

фиг. 1.

Плавпик 1, имеюший форму крыла малого удлинения, выполнен из эластичного материала и приводится в движение стеблем 2. Вдоль размаха крыла, параллельно передней

его кромке, впутри плавника 1 расположен двояковогнутый лонжерон 3 коробчатого типа. К передней стенке лонжерона 3 прикреплен вдоль его размаха посик 4, предпазначенный для обеспечения более прочного соед П1епня с лoнжepoнo п посовой части крыла.

К лонжерону посредством кронгитейнов 5 прпкрепле 1ы пластины 6, предназначенные для уменьшения загнба задней кромки плавника под действием сопротивления окружающей среды. Такая конструкция позволяет обеспечить прочное соединение корпуса плавника с лонжероном. В области вогнутых полок лонжерона 3 корпус плавника 1 выполнен

в виде эластичной тонкостенной пластины, не

соединенной с лонжероном. В результате этого между вогнутыми нолками лонжерона 3 и корпусом плавника 1 в этом месте образуется камера 7, которая в зависимости от величины и знака давления заполняющей ее текучей среды может изменять свою форму. Распределительные трубопроводы 8 предназначены для подвода переменного давления в камеру 7, прИчем для быстрой подачи давления в камеры равномерно вдоль размаха крыла трубки соединены с камерами в нескольких местах.

Работа машущего плавникового движителя зависит от параметров движения объекта: скорости, глубины, температуры окружающей среды и др., что, в свою очередь, обуславливает кинематику движения объекта. Движение плавника в течение одного цикла колебания представляет собой синусоиду, причем в крайних точках синусоиды плавник движется по инерции (холостой ход), а тяга формируется на наклонных сторонах синусоиды. При вращении стебля 2 вниз плавник 1 начнет поворачиваться относительно стебля и одновременно начнет двигаться по наклонной стороне синусоиды с крайнего верхнего положения в крайнее нижнее.

По траектории своего движения плавник будет двигаться с некоторым положительным углом атаки. На- плавнике возникнет подъемная сила, которую можно представить в виде двух составляющих. Вертикальная составляющая представляет собой сопротивление плавника перемещению вниз и уравновешивается силой, вызывающей вращение стебля. Горизонтальная составляющая представляет собой тягу, уравновещенную сопротивлением движущегося объекта.

При движении плавника сверху вниз нижние камеры 7 плотно прижаты к нижней полке лонжерона набегающим потоком, а в верхние камеры 7 по трубопроводам 8 подается текучая среда с переменным давлением. Причем давление, подаваемое в камеры 7, должно быть незначительным, так как наддув камер способствует разрежению на верхней стороне профиля плавника. Давление и объем текучей среды в верхних камерах 7 увеличиваются до момента пересечения плавником осевой линии синусоиды, после чего давление и объем в верхних камерах падают до достижения плавником нижнего крайнего положения синусоиды. При вращении стебля снизу вверх плавник будет двигаться по наклонной стороне синусоиды также снизу вверх. Угол атаки плавника меняется на противоположный, поэтому наполняются текучей средой нижние камеры 7, а верхние камеры 7 плотно прижимаются к лонжерону. Характер изменения давления и объема текучей среды в нижних камерах 7 такой же, как и при движении плавника сверху вниз.

Так как плавник вращается относительно стебля и углы атаки постоянно изменяют свою

величину при движении по синусоиде вплоть до перемены знака, то представленная работа машущего плавникового движителя позволяет не только увеличить максимальное значение тяги, но и позволяет вплоть до холостого хода поддерживать па траектории постоянным это максимальное значение.

Увеличивая давление в камерах 7 при неизменной амплитуде колебания, можно увеличить кривизну профиля плавника и тем самым увеличить силу тяги.

При увеличении поступательной скорости движения частота колебания плавника должна увеличиться, а амплитуда уменьшиться, одновременно должна возрасти частота изменения величины давления в камерах 7.

Предлагаемый машущий плавниковый движитель обеспечивает резкое торможение и реверс тяги объекта за счет подачи давления из камер 6, заполненных текучей средой, в камеры 7, не заполненные текучей средой. Это существенно повышает маневренность объекта. Предложенное изобретение позволяет уменьшить отрицательное влияние на тягу величины присоединенной массы, возникающей

как от характера колебательного движения, так и от изменения величин и соотноигепия угловых скоростей вращения стебля и плавника.

Предмет изобретения

Мащущий плавниковый движитель, содержащий в форме крыла малого удлинения плавник из эластичного материала, наполняемого текучей средой с переменным давлением, отличающийся тем, что, с целью повышения тяги на протяжении всего цикла колебаний крыла при неизменной мошности двигателя с одновременным обеспечением изменения направления тяги, внутри плавника, параллельно передней его кромке, установлен двояковогнутый лонжерон коробчатой формы, при этом к его передней кромке вдоль размаха прикреплеп носик, параллельно которому

направлены вогнутые полки лонжерона, а к задней его стенке посредством кронштейна прикреплены пластины, причем вблизи вогнутых полок лонжерона плавник выполнен с эластичными пластинами, образующими вместе с вогнутыми полками лонжерона вблизи верхней и нижней поверхностей плавника несколько не сообщающихся между собой параллельных камер, которые заполнены текучей средой с переменным давлением.