ТОЛЧКОВО-РЕАКТИВНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ "ЗМЕЯ"
"SNAKE" PUSH-JET PROPULSOR

Изобретение относится к судостроению и касается создания толчково-реактивных движителей надводных кораблей, в частности катамаранов. Этот способ объединяет в себе две составляющие: реактивную и толчковую. Для этого применена особая конструкция, состоящая из гибкого, упругого листа 10, фиг.3, причем лист может быть выполнен как из более упругих, а также и менее упругих материалов, также возможно армирование его в вертикальном направлении. Лист 10 шарнирно прикреплен к подвижной оси 6 фиг.3, причем степень подвижности ее зависит от радиуса кулис и от межкорпусного расстояния катамарана. Две кулисы, расположенные на левом и правом корпусах катамарана, имеют особую конструкцию 7 или 8 фиг.4. Два радиальных отражателя 9 фиг.1, фиг.2 расположены на левом и правым корпусах катамарана, причем радиус радиальных отражателей зависит от радиуса кулис и толщины применяемого листа 10. В корпусах катамарана должны быть предусмотрены каналы для прохождения кулис, причем зазоры между стенками каналов и проходящими в них колесами или роликами должны быть минимальными. Сами кулисы должны иметь минимальные фронтальные размеры. Конструкция кулис может быть такой, как предложено на чертеже 7; 8 фиг.4, а также возможны и другие, допустимые для этого движителя конструкции.
Сущность изобретения заключается в том, что кулисы фиг.4, расположенные за радиальными отражателями 9, на левом и правом корпусах катамарана, совершая круговые движения навстречу друг другу с одинаковой скоростью, прижимают упругий лист 10 поочередно к левому и правому радиальным отражателям фиг.1, фиг.2. Схема работы толчково-реактивного движителя "ЗМЕЯ" изображена на диаграмме (фиг.5-8) в четырех положениях, отражающих одну четвертую часть полного цикла движения кулис, и соответствует рабочему циклу.
Фиг.5: Правая кулиса, двигаясь против часовой стрелки, находится в положении 90° точкой 15. Левая кулиса, двигаясь по часовой стрелке, находится в положении 180° точкой 16, выдавливает воду, находящуюся между листом 10 и правым радиальным отражателем 9.
Фиг.6: Правая кулиса, двигаясь против часовой стрелки, находится точкой 15 в 67,5° траектории, начинает передвигать подвижную ось 6 влево. Левая кулиса, двигаясь по часовой стрелке, находится точкой 16 в 202,5° траектории, в конце рабочего цикла по выталкиванию воды между листом 10 и правым радиальным отражателем 9.
Фиг.7: Правая кулиса, продолжая движение, находится точкой 15 в 45° траектории, подвижная ось 6 передвигается в крайнее левое положение. Левая кулиса, продолжая движение точкой 16 в 225° траектории, выходит из зоны правого радиального отражателя, но толчковая составляющая еще остается.
Фиг.8: Правая кулиса, продолжая движение, находится точкой 15 в 22,5°, прижимает лист 10 к началу левого радиального отражателя - начало выдавливания воды, находящейся между левым радиальным отражателем 9 и листом 10. Подвижная ось 6 находится в левом крайнем положении. Левая кулиса, продолжая движение, точкой 16 в 247,5° траектории выходит из рабочей зоны.
Следующая одна шестнадцатая часть траектории будет 90° точкой 17 левой кулисой и 0° точкой 15 правой кулисой, то есть в положении начала рабочего цикла. Четвертая часть траектории кулисы соответствует одному рабочему циклу толчково-реактивного движителя. Причем реактивная и толчковая составляющая может быть разной и зависит от степени упругости листа 10. Чем лист более упругий, тем большая реактивная составляющая фиг.5; фиг.6, и, наоборот, если применяется лист 10 с более гибкими характеристиками, тем больше толчковая составляющая фиг.7; фиг.8. Также лист 10 может быть армирован в вертикальном направлении, и поэтому могут быть применены кулисы разной конструкции. В случае если лист сильно прогибается, то принимаются кулисы роликовой конструкции 7, фиг.4. В случае, если применяется лист, армированный в вертикальном направлении, то применяются кулисы колесной конструкции 8, фиг.4.
Движение задним ходом при применении толчково-реактивного движителя организовать достаточно просто: лист 10 поворачивается вперед - в зону действия односторонних кулис 19 фиг.1, которые в режиме движения вперед неподвижны. В этой зоне нет радиальных отражателей, чтобы не нарушать ламинарность потока, поэтому реактивная составляющая небольшая, но толчковая составляющая достаточная для движения назад.
Известен подобный движитель SU 1761590 А1, выданный государственным комитетом по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР В63Н 1/04, который содержит упругую пластину, жестко закрепленную кожухом между параллельными поворотными осями и снабжен охватывающим пластину кожухом коробчатой формы, отсеченными клапанами и симметрично установленными относительно передней кромки пластины под углом друг к другу, причем отсеченные клапаны выполнены в виде упругих лепестков, жестко закрепленных на передней оси таким образом, что каждый лепесток в крайнем положении поворота передней оси перекрывает соответствующую часть входного отверстия кожуха. Указанный движитель обладает низкими эксплуатационными качествами по причине рассеивания энергии рабочего тела в окружающей среде. К недостаткам можно отнести неопределенность степени жесткости рабочего органа - пластины. Также, если пластина будет более жесткая, то потребуется неадекватно большое количество энергии для ее поворота, а в месте крепления пластины к передней оси возникнут неадекватно большие силы, направленные на излом, что приведет к разрушению рабочего органа. Если же пластина будет менее жесткая, то и коэффициент полезного действия будет минимальный.
Реактивно-толчковый движитель «Змея» не имеет всех этих недостатков и отличается тем, что оснащен следующими деталями:
- Подвижная ось 6 фиг.3 обладает степенью подвижности, равной расстоянию между корпусами катамарана, для поочередного перекрытия левого и правого рабочего сектора движителя.
- Также к подвижной оси 6 крепится рабочий лист 10, фиг.3. Причем лист может обладать различной степенью упругости. Лист, изготовленный из материалов, обладающих большей упругостью, будет работать в режиме с большей реактивный составляющей. Если же лист будет менее упругий, то он будет работать в режиме с большей толчковой составляющей. Также может использоваться лист 10 с поперечным армированием.
- В толчково-реактивном движителе применены кулисы особой конструкции - фиг.4, причем если лист с менее упругими характеристиками, то применяются кулисы роликовой конструкции 7 фиг 4. А если лист более упругий или армированный в поперечном направлении, то применяется кулиса колесной конструкции 8 фиг.4. Кулиса имеет двухплечевую конструкцию 7; 8 фиг.4 и устанавливается на каждом корпусе катамарана за радиальным отражателем фиг.1. Движутся кулисы навстречу друг другу с одинаковой скоростью со смещением траектории на 90°, поочередно взаимодействуя с листом 10, как показано на диаграмме (фиг.5-8).
- В толчково-реактивном движителе применены радиальные отражатели 9 фиг.1, причем радиус отражателей рассчитывается по формуле
Rот=Rк+H,
где Rот - радиус радиального отражателя,
Rк - радиус кулисы в крайней точке,
Н - толщина применяемого листа.