ЛОДОЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ С ПЛАВНИКОМ
BOAT PROPULSION WITH FIN

Изобретение относится к области судостроения, а именно к движительно-двигательному устройству, и может быть использовано в водном транспорте для оснащения маломерных плавучих средств легкого и среднего класса с малым водоизмещением как специального, так и общехозяйственного назначения.
Известен лодочный движитель, содержащий гребной винт, защитный плавник-шпору и руль, установленные на кронштейне за транцем катера, на борту которого установлен двигатель (журнал "Катера и яхты" №4, 1991 г.).
Данный тип приводов с гребным вращающимся винтом, достаточно давно достиг своей верхней точки развития и многие годы не претерпевает существенных изменений. При этом, во многих случаях, использование вращающегося приводного винта затруднительно или нецелесообразно, например, на сильно заросших водоемах, где трава быстро наматывается на винт и блокирует его вращение.
Наиболее же близким к предложенному изобретению по технической сущности является патент RU 2412362 С2, 20.02.2011, раскрывающий движитель водного транспорта, содержащий корпус с неподвижно закрепленным цилиндром, в котором расположен цилиндр и поршень имеющий изогнутую форму, а их оси представляют участки окружности, коленчатый вал, якорь, хомут с двумя парами диаметрально расположенных креплений, при этом оси пар креплений перпендикулярны друг другу, и опорный обод, расположенный на основании корпуса, и регулирующую шестерню, расположенную между валом и опорным ободом, находящуюся в зубчатом зацеплении с ними, при этом колено вала расположено под острым углом к оси вала, поршень крепится к хомуту, который закреплен в корпусе при помощи двух обращенных наружу диаметрально расположенных креплений, хомут закреплен с якорем при помощи двух обращенных внутрь диаметрально расположенных креплений, якорь одет на колено вала и одним краем своего основания постоянно касается опорного обода, с которым зацеплен зубьями, расположенными радиально на нижней части основания якоря и верхней части опорного обода, опорный обод расположен горизонтально на роликах корпуса и связан зубьями, расположенными вертикально по внутренней окружности опорного обода, с зубьями регулирующей шестерни, к хомуту вдоль оси крепления хомута прикреплен передаточный вал с закрепленными на оси передаточного вала двумя плавниками и хвостом, при этом плавники располагаются в плоскости хомута, а хвост перпендикулярен плоскости хомута, поршень двигается возвратно-поступательно по участку окружности, качая хомут и якорь, верхняя часть якоря при этом вращает вал, а хомут сообщает колебательные движения через передаточный вал плавникам и хвосту, которые отталкивают воду в направлении, противоположном направлению движения транспорта, двигая транспорт вперед.
Недостатком данного устройства является сложность ее конструкции, поскольку передача движения на приводной вал осуществляется конструктивно сложным узлом двигателя, а также низкая эффективность, поскольку привод передачи энергии включает якорь с опорным ободом, коленчатым валом, хомутом, роликами и прочими узлами, т.е. конструктивно механизм передачи энергии совершает множество различных движений для создания выходного нужного импульса на плавник, при этом движение и конструкция самого плавника также не обеспечивают высокую эффективность перемещения, поскольку энергия от плавника-бабочки будет направлена вперед-назад в равной мере.
Основной задачей изобретения является устранение указанных недостатков ближайшего аналога.
Техническим результатом является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, Дополнительным результатом является повышение ремонтопригодности устройства.
Данный результат достигается конструкцией лодочного движителя, содержащего верхнюю и нижнюю опорные пластины, установленные на стойках, на верхней опорной пластине размещен приводной двигатель, на выходном валу которого установлен коленчатый вал, совершающий вращательное движение вокруг оси выходного вала, на указанном коленчатом валу шарнирно установлен шатун, совершающий колебательные движения, на конце которого шарнирно закреплено коромысло, передающее колебательные движения на передаточный вал, проходящий вниз сквозь нижнюю опорную пластину и установленный в подшипниковой опоре, при этом на конце передаточного вала вертикально закреплен плоский плавник трапецеидальной формы, совершающий возвратно-вращательное движение.
Передаточный вал обеспечивает колебательные отклонения плавника на угол 15-45°, предпочтительно на угол около 30°.
Под нижней опорной пластиной установлен кронштейн, выполненный с возможностью его крепления к плавсредству.
Приводной двигатель включает механизм изменения скорости вращения.
Плавник выполнен из жесткого или упруго-эластичного материала.
Плавник может дополнительно содержать ребра жесткости.
Далее, предложенное изобретение будет подробно рассмотрено с учетом иллюстраций, где на фиг. 1 представлен общий вид лодочного движителя, на фиг. 2 представлен вид лодочного движителя по А-А.
Позиции на чертежах:
1 - опорная пластина;
2 - стойка;
3 - приводной двигатель;
4 - коленчатый вал;
5 - шатун;
6 - передаточный вал;
7 - подшипниковая опора;
8 - плавник;
9 - коромысло;
10 - кронштейн;
11 - плавсредство.
Лодочный движитель, содержит верхнюю и нижнюю опорные пластины 1. Данные пластины 1 являются основаниями для конструктивных элементов движителя. Как правило, пластины 1 выполняются из металла, однако, могут быть изготовлены и из других прочных материалов, например композитов. Верхняя и нижняя пластины 1 установлены на вертикальных стойках 2, которые выполнены с возможностью их разъемного крепления, например посредством болтового соединения, шпоночного соединения и пр. Под нижней опорной пластиной 1 может быть установлен кронштейн 10, с возможностью его крепления к плавсредству, что ускоряет и упрощает процесс монтажа движителя.
На верхней опорной пластине 1 установлен приводной двигатель 3. Приводной двигатель 3 предпочтительно включает механизм изменения скорости вращения, например, коробку передач, вариатор и прочие механизмы для корректировки скорости вращения выходного вала.
На выходном валу установлен коленчатый вал 4, совершающий вращательное движение вокруг выходного вала, при этом выходной вал может выполняться как единое целое с коленчатым валом 4. На указанном коленчатом валу 4 шарнирно установлен шатун 5. Вращательное движение коленчатого вала 4 обеспечивает передачу колебательного движения шатуну 5. Шатун 5, в свою очередь, передает колебательные движения на коромысло 9.
На конце коромысла 9 установлен передаточный вал 6, обеспечивающий передачу вращательного движения на определенный угол, как правило, на угол 15-45°, предпочтительно на угол около 30°, для обеспечения колебательного отклонения плавника 8. Угол больше 45° обеспечит повышенную нагрузку на узлы, а меньше 15° низкую эффективность работы плавника 8.
Передаточный вал 6 выходит вниз, проходя сквозь нижнюю опорную пластину 1. Передаточный вал 6 установлен в подшипниковой опоре 7. Подшипниковая опора 7 включает, по меньшей мере, один подшипник, предпочтительно два подшипника, например, шарикового подшипника качения или роликового подшипника качения или иного типа подшипника, обеспечивающего легкую и точную передачу валу 6 возвратно-вращательного движения.
На конце передаточного вала 6 вертикально закреплен плоский плавник 8 трапецеидальной формы, при этом вершина плавника 8 крепится к валу 6. Плавник 8 может быть выполнен из жесткого или упруго-эластичного материала, например, стали, алюминия, пвх-пластика и пр. При этом плавник 8 может дополнительно содержать ребра жесткости, для обеспечения повышения его жесткости/прочности для более продолжительной его службы.
За счет использования в конструкции устройства отдельно расположенного узла передачи движения на плавник 8, состоящего из опорных пластин 1, вращающегося коленчатого вала 4, передающего движение на шатун 5 и коромысла 9, совершающего колебательные движения, а также передаточного вала 6, совершающего возвратно-вращательное движение совместно с вертикально закрепленным плоским плавником 8 трапецеидальной формы, обеспечивается повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, поскольку такая конструкция передачи энергии от двигателя 2 конструктивно проще, а используемый коромыслово-шатунный узел максимально эффективно передает энергию на плавник 8, не затрачивая лишних движений для вращения и перемещения узлов, для передачи энергии на плавник. Использование плавника 8 данной формы и передача ему нужного импульса также конструктивно проще и эффективней, поскольку вся энергия от работы плавника 8 направлена в одну сторону от кормы плавсредства. Кроме того, использование в конструкции устройства отдельно расположенного узла передачи движения, дополнительно обеспечивает повышение ремонтопригодности устройства, поскольку снять пластину 1 и заменить открытый поврежденный/изношенный элемент проще и быстрее, чем разбирать данные приводные узлы внутри двигателя.
Принцип действия устройства следующий.
Лодочный движитель устанавливается на плавсредстве.
Приводной двигатель 3 набирает обороты, передавая вращение с выходного вала на коленчатый вал 4, совершающий вращательное движение вокруг оси выходного вала.
Вращение коленчатого вала 4 передается на шатун 5 и коромысло 9, совершающие колебательные движения.
С коромысла 9, движение передается на передаточный вал 6, совершающий возвратно-вращательное движение, при этом на конце передаточного вала 6 вертикально закреплен плоский плавник 8 трапецеидальной формы, который также совершает возвратно-вращательное движение на заданный угол. Плавсредство движется.
Предложенное изобретение обеспечивает повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, Дополнительно достигается повышение ремонтопригодности устройства.