Плавниковый движитель Советский патент 1982 года по МПК B63H1/36 

(54) ПЛАВНИКОВЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к судовым :движителям, в частности к движителям с колеблющимся рабочим органом в виде плавника. .

Известен плавниковый движитель, содержащий рабочий орган и механизм создания и гибно-крутильных колебаний размещенный внутри рабочего органа 1 .

Недостаток указанного движителя невозможность задания различных законов перекладки рабочего органа.

Известен также плавниковый движитель, в котором механизм привода, содержащий рычаг шарнирно связанный с корпусом плавсредства, расположен вне рабочего органа и позволяет изменять законы перекладки последнего однако для этого требуется остановка движителя 2.

Недостатками известного движителя являются наличие значительного количества кинематических звеньев и . невысокая надежность.

Цель изобретения - повышение надежности движителя.

Указанная цель Достигается теМ, что поворотно-колебательные приводы рьдчага и лопасти выполнены в виде электромагнитных двигателей неполноповоротного типа, содержащих две секции статора с обмотками и полюсами, смещенными друг относительно друга на угол поворота рычага, и однополюсный якорь, к которому жестко прикреплен рычаг, а устройство для управления приводами выполнено в виде схемы, содержащей задающий генератор, блок задания закона перекладки,

10 распределитель импульсов, усилители и накопитель энергии, причем задающий генератор через блок задания закона перекладки подсоединен к входу распределителя импульсов, входы кото15 рого подключены к входгил накопителя энергии и усилителей, а через последние электрически связаны с обмотками двигателей обоих приводов.

На фиг.1 представлены предлагае20мый движитель и функциональная схема устройства для управления приводами; на фиг.2 - положение рычага и рабочего органа за один цикл при ходе вперед; на фиг. 3 - то же, при ревер25се.

Плавниковый движитель (фиг.2) содержит электромагнитный двигатель (ШД) 1 неполноповоротного типа для создания колебаний рычага 2, второй

30 ЭМД 3 неполноповоротного типа меньших размеров, расположенный на конце уычага 2 и обеспечивающий колебания плавника 4 относительно рычага 2. дад 1 неполноповоротного типа содержит две секции статора 5 и б, кото ры состоят из корпуса 7 и крышки 8 и имеют несколько выступов (полюсов) а также двухсекционный якорь 9 с HeMi ягнитной вставкой 10, к которой жестко крепится рычаг 2, Между кориусами 7 статоров 5 и 6 помещена немагнитная вставка 11 с вырезом для качания рычага 2. В статорах 5 и 6 расположены обмотки 12 и 13 электромагнитного двигателя 1. Якорь 9 имеет по окружности такое же количество выступов (полюсов), как и статоры 5 и 6. На концах полюсов секций статора и якоря, которые находятся вокруг одной из обмоток (например, статор 5 и первая секция якоря 9, которые находятся вокруг обмотки 12) имеются небольшие остроконечные выступы, направленные в начальный момент движения якоря 9 после.включени обмотки 121навстречу друг другу. Такак форма полюсов статора и якоря позволяет увеличить пусковой момент двигателя. Якорь 9 может поворачиваться на ось ЭУ1Д 1, где он опирается через подшипники 14 на выполненные из немагнитного материала оси;Крышки.15, которые крепятся на крышках 8 статоров 5 и б. Конструкция ЭМД 3 аналогична описанной выше конструкции ШД 1 и содержит обмотки 16 и 17 статора.

Схема устройства управления приводами (фиг.1) содержит задающий генератор 18, блок 19 задания закона управления движителем, распределитель 20 импульсов,- усилители 21 и 22 Мощности для питания обмоток 12 и 13 ЕМД 1, усилители 23 и 24 мощности для питания обмоток 16 и 17 ЭМД 2 и накопители 25электромагнитной-энергни.

На фиг,2 показаны положения полюсов якоря и статора ЗУ1Д 1, а также рычага 2 и плавника 4 в течение той части цикла работы плавникового движигеля, когда электропитание подано на обмотку 13, и при подаче пйтарйя обмотку 12 ЗМД 1 и подключенной обмотке 13, Питание на соответствующие обмотки 16 и 17 ЗМД 3 подается таким образом, чтобы, колебания плавника 4 отставали от колебаний рычага 2 по фазе на величину 1/4 периода колебаний движителя, что позволяет получить максимально возможную величину коэффициента полезного деистВИЯ движи-теля.

Плавниковый движитель работает с следующимобразом.

При подаче электропитания с выхода усилителя 22 мощности устройства

управления приводами на обмотку 13 ЭМД 1 возникающее вокруг обмотки электромагнитное поле стремится совместить полюса статора 6 и соответствующей секции якоря 9. При этом якорь 9 с рычагом 2 поворачивается на заданный угол,из позиции а в позицию в (фиг,2), Затем посредством усилителя 21 мощности устройства управления приводами подается напряжение на обмотку 12, и якорь 9 с рычагом 2 поворачивается из позиции г в позицию е. Одновременно электромагнитная энергия отключаемой обмотки 13 ЭЛД I поступает в накопитель 25 энергии. Включение соответствующих обмоток 16 и 17 ЭМД 3 происходит с -Отставанием по времени относительно обмоток 12 и 13 ЭМД 1 на 1/4 величины полного периода колебаний рычага 2 плавникового движителя.

Задающий генератор 18 вырабатывает электрические импульсы, которые поступают в блок 19 задания закона перекладки. Блок 19 задания закона .управления движителем представляют собой электронное устройство, формирующее импульсы управления сложной формы (например, двухступенчатой, где ступень-с большей амплитудой используется для форсированного включения обмоток электромагнит/ных двигателей 1 и 3, а ступень с меньшей амплитудой определяет рабочее напряжение обмоток)-, В зависимости от колебаний рычага 2 движителя блок 19 задания закона перекладки осуществляет регулирование длительности ступени напряжения для форсированного включения обмоток, что необходимо для стабилизации тяговых усилий при изменении частоты колебаний плавникового .движителя и полной отработки заданного угла поворота рычага 2 плавникового движителя.

Импульсы сложной формы с выхода, блока 19 задания закона управления движителем поступают на распределитель импульсов 20. Далее сигналы с распределителя 20 импульсов поступают на усилители 21, 22 и 23, 24 мощности, переключающие обмотки 12 и 13 ЭВД 1 и обмотки 16 и 17 ЖД 3 соответственно. В зависимости от режима работы плавникового движителя (прямой ход или режим реверса) блок 19 задает величину и знак сдвига по времени подачи импульсов напряжения на обмотки 12 и 13 Э4Д 1 и обмотки 16 и 17 ЭМД 3.

Одновременно распределитель 20 импульсов вырабатывает сигналы, управляющие рабс1 той накопителя 25 электромагнитной энергии таким образом, что в момент переключения питания с одной обмотки ЭМД на другую (например, с .обмотки 12 на обмотку 13) электромагнитная эенргия отключаемой обмотки накапливается в накопителе 25 и используется затем для формированного включения другой обмотки. При увеличении противодействующего крутящего момента на якоре от .поперечных гидродинамических сил на лопасти плавникового движителя накопленная избыточная энергия отключаемой обмот и используется также для создания дополнительного усилия работающей в этот момент обмоткой. Для осуществления реверса тяги Плавникового движителя- включение обмоток 16 и 17 ЭМД 3 выполняется не с отставанием по времени относительно включения обмоток 12 и 13 ЭМД 1, а с опережением на ту же величину, равную 1/4 полного периода колебаний рычага 2 плавникового движителя Положение рычага 2 и плавника 4 в течение одного цикла колебаний в режиме заднего хода транспортного сред ства (т,е,, когда плавниковый движитель работает в режиме реверса) представлены на фиг, 3, Таким образом, предлагаемый движитель позволяет,получить различные законы перекладки рабочего органа только за счет изменений сигналов управления приводами, уменьшить габа РИТЫ привода и повысить его надежнос Формула изобретения Плавниковый движитель, содержащи прикрепленный к корпусу плавсредств привод поворотно-колебательного дви Кения, кинематически связанный с рычагом, к свободному концу. KOTopdro шарнирно прикреплена лопасть с приводом ее поворотно-колесзательного движения, а также бло{с управления приводами, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, приводы поворотно-колебательного движения рычага и лопасти выполнены в виде электромагнитных двигателей неполноповоротного типа, каждый из которых содержит по две секции статора с обмотками и полюсами, смещенными друг относительно друга на предельный угол поворота рычага, и однополюсный якорь, к которому жестко прикреплен рычаг, э блок автоматического управления приводами содержит задающий генератор, узел задания закона поворота лопасти, распределитель импульсов, усилители и Накопитель энергии, при этом задающий генератор через узел закона поворота лопасти подсоединен к входу распределителя импульсов, выходы которого подключены к входам накопителя энергии иусилителей и :Через последние электрически связаны с обмотками двигателей обоих приводов, I Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе 1, Патен США 3874320, кл, 115-28R, 16,11,73, 2, Гидробионика в судостроении, Обзор, ЦНИИТЭИС, 1970, с, 100 (прототип),

3

17

А Л

Фиг. 2

XW

3

Фн1.3