Автоматизированное парус-крыло
AUTOMATED SAIL-WING

Изобретение относится к парусному судостроению, а именно к системе автоматизации парусного вооружения.
Парус человеком применяется достаточно давно. Как правило, это гибкий материал, несомый рангоутом.
С развитием технологий менялось и парусное вооружение. Эти изменения, в целом, имеют тенденцию на снижение трудозатрат для управления парусом, а также поднятие эффективности парусного вооружения. Современное развитие электроники вносит свои коррективы в эволюцию парусного вооружения. Принципиально внедрение систем электронного управления парусным вооружением можно разделить на 2 пути. Первое - это адаптация электронных систем для управления традиционным парусным вооружением, которым до этого управляли вручную, второй путь, это создание адаптированного парусного вооружения, оптимального для управления электроникой.
Путь создания парусного вооружения, оптимизированного для управления электроникой, мне представляется наиболее перспективным. При проектировании такого вооружения необходимо также учесть эффективность вновь создаваемого паруса.
Один из путей, дающих хорошую эффективность, это парус-крыло, однако парус-крыло, имеющий хорошую подъемную силу, обладает несимметричным профилем, а значит, при изменении галса, возникают проблемы с изменением профиля крыла. Эта проблема решается в патенте №1382740, но имеет громоздкую конструкцию и выступающие элементы в напорной части, ухудшающие обтекание, тем самым увеличивается сопротивление и снижается эффективность паруса.
По патенту №1024362 парус-крыло сложен по конструкции, а также получаемый профиль не оптимален.
Патент №2520211 близок к заданной нами цели, поэтому данное устройство мы выбрали в качестве прототипа.
Поставленная цель в прототипе достигается тем, что предлагаемый парус-крыло смонтирован на поворотной мачте и состоит из набора жестких симметричных балок, определяющих напорную сторону профиля паруса-крыла, и зафиксированных на мачте гибких лат, несущих обшивку паруса-крыла, а также из тяг, проходящих сквозь балки и соединяющих между собой гибкие латы, которые в совокупности с балками определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла, вращающегося вокруг оси мачты и управляемого триммером, задающим необходимый угол атаки, а ось вращения самой мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды, кроме того, парус-крыло может быть выполнен составным из независимо вращающихся вокруг оси мачты секций и в случае применения в малом судостроении допускается его выполнение в упрощенном варианте, т.е. без тяг.
Однако прототип несет ряд недостатков, а именно, поворотная мачта в данном изобретении несет значительную нагрузку за счет веса тяг и т.д. Данный поворотный механизм будет слишком тяжелым и дорогим в изготовлении.
Кроме того, есть сомнение, что латы будут эффективно работать при малых ветрах так же, как при сильном ветре.
В целом, на мой взгляд, в изобретении, выбранном мною как прототип, задача простоты управления электроникой и надежности решены не до конца.
Указанные недостатки решены в заявляемом мною изобретении. Задачей изобретения является создание эффективного парус крыла, максимально адаптированного для управления электроникой.
Эта и другие задачи решены в заявляемом автоматизированном парус-крыле.
Как станет понятно из описания изобретения, оно может осуществляться в различных вариантах, и некоторые детали могут изменяться в различных отношениях, не выходя за пределы изобретения. Соответственно, чертежи и описания должны рассматриваться как иллюстративные материалы, не имеющие ограничительного значения, с учетом того, что объем притязаний определен в формуле изобретения.
Поставленная задача решается тем, что в заявленном устройстве парус-крыло, отличающееся тем, что состоит из системы жестких направляющих, определяющих профиль крыла или крыльев, а также соединенных с ними крепежных элементов и колес, за счет которых система может вращаться в круговом удерживающем устройстве, закрепленном на корпусе плавсредства, при этом вдоль жестких направляющих могут выдвигаться эластичные элементы, формируя поверхность нужного профиля крыла или крыльев.
В результате использования предлагаемого автоматизированного парус-крыла достигается следующий технический результат, а именно: изменение угла атаки парус-крыла, изменение профиля парус-крыла, а также изменение площади парус-крыла исключительно сервомоторами, в зависимости от скорости и направления ветра, а также требуемой скорости движения плавсредства.
Это достигается тем, что в зависимости от того какие эластичные элементы выдвинуты вдоль своих направляющих, формируется нужный профиль и площадь парус-крыла. Угол атаки определяется поворотом системы (направляющих и т.д.) в круговом удерживающем устройстве поворотным сервомотором.
Заявленное устройство имеет систему жестких направляющих, к примеру расположенных горизонтально, один над другим, образуя уровни или этажи. Мы рассмотрим вариант с одним парус-крылом, хотя их может быть несколько как расположенных на одном круговом удерживающем устройстве, так и в нескольких круговых удерживающих устройствах.
Этажи или уровни поддерживаются крепежными элементами, представляющими из себя, к примеру, вертикальные поддерживающие мачты, горизонтально расположенные системы балок с колесами, а также стоячий такелаж, которые, вместе, имеют возможность вращаться вокруг вертикальной оси в круговом удерживающем устройстве, на котором, к примеру, имеются зубчики, соответствующие шестерне поворотного сервомотора, закрепленного, к примеру, на одной из балок. Круговое удерживающее устройство закреплено на корпусе плавсредства.
Жесткие направляющие на каждом уровне или этаже, к примеру, могут образовывать 3 сегмента, вдоль которых могут натягиваться эластичные элементы, а именно сегмент F, сегмент L и сегмент R. При этом сегмент F образует плоскость верхнего обвода парус-крыла и закрылок. Сегмент L образует переднюю часть парус-крыла и плоскость нижнего обвода крыла при ветре с левого борта. Сегмент R образует переднюю часть парус-крыла и плоскость нижнего обвода крыла при ветре с правого борта. В данном примере на каждом уровне или этаже расположено по 3 рулона эластичного материала, например ткани, по 1 рулону на каждый сегмент, при этом управляющий сервомотор данного рулона может растягивать эластичный материал вдоль своего сегмента или сворачивать его обратно. Управляющий сервомотор мотор может находиться, к примеру, внутри рулона.
Так, например при ветре с левого борта, эластичные элементы натягиваются вдоль сегментов F и L, количество задействованных этажей или уровней определяется силой ветра, а именно при слабых ветрах задействовано максимальное количество этажей или уровней, при сильных ветрах количество задействованных этажей или уровней уменьшают. Оптимальный угол атаки парус-крыла устанавливают за счет поворота парус-крыла в круговом удерживающем устройстве. При ветре с правого борта поступают аналогичным образом, только эластичные элементы натягиваются вдоль сегментов F и R.
Изобретение сопровождается чертежами, где на фиг. 1 изображен парус-крыло, расположенный на плавсредстве, вид сверху; на фиг. 2 - часть разреза А-А; на фиг. 3 - парус крыло на плавсредстве вид спереди. На фиг. 4 - парус крыло на плавсредстве, вид сбоку.
Парус-крыло содержит: систему жестких направляющих, содержащих сегмент F 1, сегмент L 2, сегмент R 3, а также рулонов, эластичных элементов, которые могут выдвигаться вдоль своих направляющих, а именно рулон сегмента F 4, рулон сегмента L 5, рулон сегмента R 6. Система жестких направляющих удерживается вертикальными 7 и горизонтальными 8 крепежными элементами. Крепежные элементы соединены с колесами 9, благодаря которым парус может вращаться в круговом удерживающем устройстве 10, снабженном зубцами 11, соответствующими шестерне поворотного сервомотора 12. Для повышения устойчивости конструкции используется также стоящий такелаж 13. Круговое удерживающее устройство закреплено к корпусу плавсредства 14. Жесткие направляющие расположены один над другим, образуя этажи или уровни: первый этаж или уровень 15, второй этаж или уровень 16, третий этаж или уровень 17, и т.д. Вдоль направляющих, в зависимости от обстоятельств выдвигаются эластичные элементы 18.
Парус-крыло используется следующим образом. При слабом ветре с левого борта на всех этажах или уровнях вдоль жестких направляющих сегментов F 1 и L 2 из рулонов 4 и 5 выдвигаются эластичные элементы 18, как показано на фиг. 3. Поворотный сервомотор 12 поворачивает парус-крыло под оптимальный угол к ветру путем вращения системы, состоящей из жестких направляющих 1, 2, 3 рулонов эластичного материала 4, 5, 6, вертикальных 7 и горизонтальных 8 крепежных элементов, стоячего такелажа 13 и колес 9, относительно кругового удерживающего устройства 10, снабженного зубцами 11, закрепленного к корпусу плавсредства 14. При сильном ветре уменьшают количество задействованных этажей или уровней, к примеру оставляя только первый 15 и второй 16. При ветре с правого борта поступают аналогичным образом, но вместо сегмента L 2 и рулона сегмента L 5, используют сегмент R 3 и рулон сегмента R 6.
При попутном ветре используют только сегмент F 1 и рулон сегмента F 4.
При встречном ветре лавируют попеременно, используя ветер с левого и правого борта.
Заявленное парус-крыло оптимизировано для использования сервомоторов и может легко управляться электроникой. Кроме того система не имеет дорогостоящих элементов, и изготовление парус-крыла не дороже изготовления традиционного парусного вооружения.