ДВИЖИТЕЛЬ СУДОВ

Предлагаемый движитель относится к области судостроения и предназначен в качестве силовой установки для судов различного типа.
Известен движитель судов (см. патент РФ №2176969, B63H 1/04), содержащий ось движителя, расположенную поперек судна, пластину, установленную на оси с возможностью вращения, лопасти, установленные на осях аксиально с возможностью вращения вокруг своих осей и последовательность шестерен, передающих вращение от оси движителя как к пластине так и к лопастям. При этом вращение оси осуществляется от одного привода.
Основным недостатком известного движителя является постоянная жесткая связь соотношения скорости вращения пластины и лопастей, установленных на ней. Как следствие такой кинематической связи - низкий КПД движителя.
Известен движитель судов (см. патент РФ №2179521, B63H 1/10), ось, расположенную поперек оси судна, пластину, установленную на оси, лопасти, установленные на пластине аксиально посредством осей с возможностью вращения и постоянно управляемой ориентацией в процессе вращения пластины. При этом привод вращения пластины и приводы вращения каждой пластины автономны, что позволяет в широком диапазоне изменять параметры ходовых характеристик движителя и их оптимизировать.
Этот движитель является наиболее близким к предлагаемому движителю.
Основным недостатком известного движителя является высокая сложность конструкции и как следствие высокая цена. Высокая сложность движителя снижает его надежность работы. В практическом применении не требуются суда одновременно обладающие свойствами тихоходного буксира и скоростного спортивного судна. Каждому классу судов требуются довольно узкий спектр судоходных качеств.
Целью предлагаемого движителя является значительное упрощение конструкции при одновременном сохранении основных ходовых характеристик необходимых для конкретного класса судов, задаваемых в процессе конструирования.
Указанная цель достигается тем, что движитель судов содержит ось, расположенную поперек оси судна, пластину, установленную на оси, лопасти, установленные на пластине аксиально посредством осей с возможностью вращения и постоянно управляемой ориентацией в процессе вращения пластины привод вращения пластины и привод вращения лопастей. На оси с возможностью вращения между пластиной и приводом вращения пластины установлен диск со втулкой, взаимодействующей с приводом вращения лопастей. При это на торцевой поверхности диска на стороне, обращенной к пластине по всей окружности выполнена ведущая направляющая, задающая угол поворота лопастям посредством водила в процессе вращения пластины. Водило закреплено на одной из кромок каждой лопасти, а вторым концом взаимодействует с ведущей направляющей диска причем в пластине для водила выполнены сквозные пазы.
Задняя часть лопасти выполнена в виде закрылка, соединенного с основной лопастью посредством оси с возможностью ограниченного поворота в обе стороны от плоскости основной лопасти, при этом водило установлено на задней кромке закрылка.
Лопать выполнена в виде мембраны, закрепленной по краям в жестком каркасе с возможностью прогиба центральной части мембраны в обе стороны от плоскости каркаса.
Водило жестко закреплено одним концом на оси каждой лопасти, а вторым концом взаимодействует с направляющей диска, при этом водило расположено между пластиной и диском.
Предлагаемый движитель значительно проще по конструкции.
На фиг. 1 чертежа изображен движитель судов в разрезе.
На фиг. 2 - схема расположения лопастей с закрылками в одном из рабочих положений и сил, действующих на лопасти.
На фиг. 3 - схема работы лопастей на основе мембраны.
На фиг. 4 - изображено водило, закрепленное жестко на оси лопасти.
На фиг. 5 - схема расположения четырех движителей на судне.
Движитель судов содержит ось 1, расположенную поперек оси судна, пластину 2, установленную на оси 1, лопасти 3, установленные на пластине 2 аксиально посредством осей 4 с возможностью вращения и постоянно управляемой ориентацией в процессе вращения пластины 2, привод 5 вращения пластины 2 и привод 6 вращения лопастей 3. На оси 1 между пластиной 2 и приводом 5 с возможностью вращения установлен дис 7 со втулкой 8, взаимодействующей с приводом 6 вращения лопастей 3. При этом на торцевой поверхности диска 7 на стороне, обращенной к пластине 2 по всей ее окружности выполнена ведущая направляющая 9, задающая угол поворота лопастям 3 посредством водила 10 в процессе вращения пластины 2. Водило 10 закреплено одним концом на одной из кромок каждой лопасти 3, а вторым концом взаимодействует с ведущей направляющей 9 диска 7. В пластине 2 для водила 10 выполнены сквозные пазы 11.
Задняя часть каждой лопасти 3 выполнена в виде закрылка 12, соединенного с основной лопастью 3 посредством оси 13 с возможностью ограниченного поворота в обе стороны от плоскости основной лопасти 3, при этом водило 10 установлено на задней кромке закрылка 12.
Лопасть 3 выполнена в виде мембраны 14, закрепленной по краям в жестком каркасе 15 с возможностью прогиба центральной части мембраны 14 в обе стороны от плоскости каркаса 15.
Водило 10 жестко закреплено одним концом на оси 4 лопасти 3, а вторым концом взаимодействует с ведущей направляющей 9 и расположено между пластиной 2 и диском 7.
Движитель размещается в корпусе 16 и устанавливается в днище судна таким образом, что под днищем располагаются только лопасти 3, остальная часть установки находится внутри корпуса судна.
Работает движитель следующим образом.
Подаем питание на привод 5, привод 5 начинает вращать ось 1 и установленную на оси 1 пластину 2 с лопастями 3. Водила, установленные на лопастях будут перемещаться по направляющей 9 и поворачивать лопасти 3 вокруг осей 4. Угол поворота лопастей зависит только от траектории направляющей 9. При вращении пластины 2, с установленными на ней лопастями, на каждую лопасть 3 будет действовать сила F сопротивления набегающего потока воды, которую можно разложить на две силы, силу Fn, действующую перпендикулярно лопасти 3 и силу Ft, направленную вдоль лопасти. Векторное сложение сил Fn, действующих на все лопасти и будет создавать суммарную силу тяги Ft. движителя и ее направление. Направлением вектора силы тяги управляет привод 6 вращения лопастей посредством вращения диска 7 через втулку 8, взаимодействующую с приводом 6. При одном обороте пластины каждая лопасть 3 находится в постоянном возвратно-вращательном движении вокруг своей оси 4. Характеристики вращения лопастям 3 задает траектория направляющей 9, по которой перемещаются водила 10 лопастей 3.
Скорость движения судна зависит от величины оборотов движителя, которые задаются приводом 5. Так же на увеличение скоростных характеристик судна большое влияние оказывают лопасти с изменяемым профилем, изображенные на фиг. 2 и 3.
Лопасти, изображенные на фиг. 2 имеют три оси вращения, ось 4 вращения основной лопасти 3, ось вращения закрылка 12 относительно водила 10 и ось 13 вращения закрылка 12 относительно основной лопасти.
При давлении набегающего поток воды на такую лопасть закрылок 12 поворачивается
относительно основной лопасти 3, на угол заранее заданный при конструировании, вокруг оси 13, которая в свою очередь перемещается по направлению набегающего потока воды, образуя не симметричный профиль всей лопасти, увеличивая силу тяги как показано в точке (а). При положении лопасти в точке (в) набегающий поток воды прогибает лопать в противоположную сторону, создавая не симметричный профиль и увеличивая силу тяги.
Лопасти 3, изображенные на фиг. 3 в виде мембраны, которая прогибается под напором воды как в одну так и в другую сторону работают по такому же принципу, описанному выше, только значительно проще в изготовлении.
Основным преимуществом предлагаемого движителя судов является простота его конструкции, надежность в эксплуатации и хорошая маневренность и низкий уровень шума.
При установке четырех малогабаритных автономных движителей, установленных с четырех сторон подводного аппарата дают высокую степень маневренности, надежности и низкий уровень шума.
Заявляемый движитель обладает существенными отличиями, так как заявителю не известны технические решения, которые содержали бы признаки сходные с признаками заявляемого движителя судов.