RU2469904C2 - Floating craft of kovalev is - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: floating craft contains engine kinematically connected with propeller. The engine is made as rotor with vertical rotation shaft. The rotor is equipped with vertical and horizontal blades. Plane of undisturbed water surface is plane of symmetry for blades.

EFFECT: possibility to use energy of surface waves and currents for moving floating crafts over water surface.

2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для перемещения по водной поверхности - плавательным средствам - и может найти применение в кораблестроении.The invention relates to devices for moving on a water surface - swimming means - and may find application in shipbuilding.

Известно плавательное средство, в котором двигателем является человек, крутящий с помощью педалей горизонтальный вал, кинематически связанный с движителем - гребным винтом (японский журнал Kazi, №1, 1993 год). Недостатком данного плавательного средства является малая мощность двигателя - мускульной системы человека.A swimming means is known in which the engine is a person pedaling a horizontal shaft kinematically connected to a propeller — a propeller (Japanese magazine Kazi, No. 1, 1993). The disadvantage of this swimming tool is the low power of the engine - the human muscular system.

Известно принятое в качестве прототипа плавательное средство (авт. св. СССР №1743990 А1, МПК B63H 1/36, бюл. №24 за 1992 год), в котором силовой механизм (двигатель) кинематически связан с движителем - лопастью, которая совершает колебательные движения в плоскости, перпендикулярной оси плавательного средства, создавая тяговую силу. При этом кинетическая энергия вращения рабочего вала силового механизма (двигателя) преобразуется в кинетическую энергию поступательного движения плавательного средства. Недостатком прототипа является необходимость использования жидкого топлива, если силовой механизм выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания, или использования аккумуляторов, если силовой механизм выполнен в виде электромотора. Недостатками прототипа также являются загрязнение окружающей среды продуктами сгорания топлива, шумовое воздействие на окружающую среду.It is known that a swimming vehicle adopted as a prototype (auth. St. USSR No. 1743990 A1, IPC B63H 1/36, bull. No. 24 for 1992), in which the power mechanism (engine) is kinematically connected with the mover - the blade, which makes oscillatory movements in a plane perpendicular to the axis of the boat, creating traction. In this case, the kinetic energy of rotation of the working shaft of the power mechanism (engine) is converted into the kinetic energy of the translational motion of the swimming means. The disadvantage of the prototype is the need to use liquid fuel if the power mechanism is made in the form of an internal combustion engine, or the use of batteries if the power mechanism is made in the form of an electric motor. The disadvantages of the prototype are also environmental pollution by products of fuel combustion, noise impact on the environment.

Целью изобретения является обеспечение возможности использования для работы двигателя, кинематически связанного с движителем, энергии поверхностных волн различного происхождения - ветровых волн, волн зыби, а также энергии течений.The aim of the invention is to provide the possibility of using for the operation of the engine kinematically connected with the propulsion, the energy of surface waves of various origins - wind waves, swell waves, as well as the energy of currents.

Поставленная цель достигается в конструкции плавательного средства, снабженного двигателем, кинематически связанным с движителем, тем, что двигатель выполнен в виде ротора с вертикальным поворотным валом, снабженного горизонтальными и вертикальными лопатками, для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии.The goal is achieved in the design of a swimming means equipped with an engine kinematically connected with the propulsion device, in that the engine is made in the form of a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with horizontal and vertical blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry.

Плавательное средство состоит из закрепленной на транце 1 корпуса плавательного средства рамы 2 с втулками 3 и 4. В подшипниках 5 и 6 рамы 2 установлен ротор 7 с поворотным валом 8, снабженный вертикальными 9 и горизонтальными 10 лопатками, а поворотный вал 8 через повышающую число оборотов угловую зубчатую передачу 11 кинематически связан с рабочим валом 12 движителя, например гребного винта 13. Рама 2 снабжена румпелем 14.The swimming means consists of a frame 2 mounted on the transom 1 of the body of the swimming means with bushings 3 and 4. In the bearings 5 and 6 of the frame 2 there is a rotor 7 with a rotary shaft 8, equipped with vertical 9 and horizontal 10 blades, and a rotary shaft 8 through an increasing speed the angular gear 11 is kinematically connected with the working shaft 12 of the propulsion device, for example a propeller 13. The frame 2 is equipped with a tiller 14.

Предложенное изобретение работает следующим образом. Для своего перемещения по водной поверхности предложенное плавательное средство использует кинетическую энергию ветровых поверхностных волн, волн зыби, а также поверхностных течений в реках, озерах, морях и океанах.The proposed invention works as follows. For its movement on the water surface, the proposed floating facility uses the kinetic energy of wind surface waves, swell waves, as well as surface currents in rivers, lakes, seas and oceans.

При контакте волны с ротором 7 происходит поперечное обтекание водой вертикальных 9 и горизонтальных 10 лопаток с возникновением на их поверхностях сил, приводящих во вращение ротор 7 и его поворотный вал 8. При выполнении лопаток 9 и 10 с закругленной передней кромкой и заостренной задней кромкой (фиг.1 и 2) ротор 7 всегда вращается в направлении от заостренной кромки лопаток 9 и 10 к их закругленной кромке.When the wave contacts the rotor 7, transverse water flows around the vertical 9 and horizontal 10 blades with the occurrence of forces on their surfaces that rotate the rotor 7 and its rotary shaft 8. When blades 9 and 10 are made with a rounded front edge and a pointed trailing edge (Fig. .1 and 2) the rotor 7 always rotates in the direction from the pointed edge of the blades 9 and 10 to their rounded edge.

В объеме волны движение частиц воды происходит по замкнутым траекториям, в которых можно выделить четыре характерных участка:In the wave volume, the movement of water particles occurs along closed paths in which four characteristic sections can be distinguished:

- горизонтальное поступательное течение вблизи гребня волны,- horizontal translational flow near the crest of the wave,

- горизонтальное возвратное течение вблизи подошвы волны,- horizontal return flow near the bottom of the wave,

- вертикальное опускное течение в передней части волны,- vertical downward flow in front of the wave,

- вертикальное подъемное течение в задней части волны.- vertical upward flow at the rear of the wave.

Размещение лопаток 9 и 10 симметрично плоскости уровня невозмущенной воды позволяетThe placement of the blades 9 and 10 symmetrically to the level plane of the undisturbed water allows

- вертикальным лопаткам 9 воспринимать кинетическую энергию прямого горизонтального течения у вершины волны и обратного горизонтального течения у подошвы волны, при этом обтекание вертикальных лопаток 9 будет поперечным с возникновением на их поверхности сил, вращающих ротор 7 и его поворотный вал 8,- vertical blades 9 to perceive the kinetic energy of the direct horizontal flow at the top of the wave and the reverse horizontal flow at the bottom of the wave, while the flow around the vertical blades 9 will be transverse with the occurrence of forces on their surface that rotate the rotor 7 and its rotary shaft 8,

- горизонтальным лопаткам 10 воспринимать кинетическую энергию частиц воды вертикального опускного течения в передней части волны и вертикального подъемного течения в задней части волны при поперечном обтекании лопаток 10 и возникновением на их поверхности сил, вращающих ротор 7 и его поворотный вал 8.- horizontal blades 10 to perceive the kinetic energy of water particles of the vertical downward flow in the front of the wave and the vertical upward flow in the rear of the wave during the transverse flow around the blades 10 and the occurrence of forces on their surface that rotate the rotor 7 and its rotary shaft 8.

В результате на любом участке траектории движения частиц воды в объеме волны реализуется передача кинетической энергии волны лопаткам 9 и 10 ротора 7 и вращение поворотного вала 8, которое через кинематическую связь - угловую зубчатую пару 11 - передается валу 12 движителя, например гребного винта 13, обеспечивающего перемещение плавательного средства по водной поверхности. Ротор 7, обладая свойствами маховика, сохраняет свое вращение после окончания взаимодействия с волной до подхода следующей волны. В итоге вращение ротора 7 происходит непрерывно и однонаправлено.As a result, in any part of the trajectory of movement of water particles in the wave volume, the kinetic energy of the wave is transferred to the blades 9 and 10 of the rotor 7 and the rotation of the rotary shaft 8, which is transmitted through the kinematic connection — the angular gear pair 11 — to the propeller shaft 12, for example, a propeller 13 providing moving the watercraft over the water surface. Rotor 7, having the properties of a flywheel, retains its rotation after the end of interaction with the wave until the next wave approaches. As a result, the rotation of the rotor 7 is continuous and unidirectional.

При взаимодействии ротора 7 с поверхностным течением кинетическая энергия горизонтального потока воспринимается вертикальными лопатками 9, а кинетическая энергия вертикальных отклонений потока и его завихрений воспринимается горизонтальными лопатками 10. Вращение ротора 7 происходит также непрерывно и однонаправлено.When the rotor 7 interacts with the surface flow, the kinetic energy of the horizontal flow is perceived by the vertical blades 9, and the kinetic energy of the vertical deviations of the flow and its vortices is perceived by the horizontal blades 10. The rotation of the rotor 7 is also continuous and unidirectional.

Ротор 7 диаметром 110 см и высотой 50 см испытывался на волнах высотой до 10-12 см и на стационарном течении со скоростью потока до 1 метра в секунду. Испытания проводились для трех конструктивных вариантов ротора 7:Rotor 7 with a diameter of 110 cm and a height of 50 cm was tested on waves with a height of up to 10-12 cm and in a stationary flow with a flow rate of up to 1 meter per second. Tests were carried out for three design options of the rotor 7:

- ротор только с вертикальными лопатками 9,- the rotor only with vertical blades 9,

- ротор только с горизонтальными лопатками 10,- the rotor only with horizontal blades 10,

- ротор с вертикальными и горизонтальными лопатками 9 и 10.- a rotor with vertical and horizontal blades 9 and 10.

Во всех вариантах было получено непрерывное однонаправленное вращение ротора 7 со скоростью до 15 оборотов в минуту. Проведение испытаний снято на видеокамеру.In all cases, a continuous unidirectional rotation of the rotor 7 was obtained at a speed of up to 15 revolutions per minute. Testing shot on video camera.

Румпель 14 позволяет поворачивать раму 2 с ротором 7, валом 8 и водяным движителем - гребным винтом 13 - относительно продольной оси плавательного средства. Поворот рамы 2 румпелем 14 во втулке 3 в горизонтальной плоскости позволяет осуществлять повороты и развороты плавательного средства, а поворот рамы 2 в вертикальной плоскости во втулке 4 позволяет поднимать раму 2 при приближении к пологому берегу для предупреждения повреждения движителя 13 например гребного винта о дно.The tiller 14 allows you to rotate the frame 2 with the rotor 7, the shaft 8 and the water mover - propeller 13 - relative to the longitudinal axis of the swimming means. The rotation of the frame 2 with the tiller 14 in the sleeve 3 in the horizontal plane allows turning and turning of the floating means, and the rotation of the frame 2 in the vertical plane in the sleeve 4 allows the frame 2 to be raised when approaching the gentle coast to prevent damage to the propulsor 13, for example, of the propeller against the bottom.

В предложенной конструкции плавательного средства в качестве движителя 13 может быть использован не только гребной винт, но и другие известные типы движителей - гребное колесо, крыльчатый движитель, плавниковый движитель, водометный движитель и др.In the proposed design of the swimming means, not only a propeller, but also other known types of propellers — a propeller wheel, an impeller, a fin propulsion, a water-jet propulsion, etc. can be used as a propeller 13.

Преимуществами предложенного плавательного средства являются отсутствие необходимости использования источников энергии - органического топлива, электроэнергии, абсолютная экологическая чистота и бесшумность, что делает его использование предпочтительным по отношению к обитателям водной среды, которые так же имеют право на комфортные условия существования, как и наземные жители.The advantages of the proposed swimming facility are the absence of the need to use energy sources - fossil fuels, electricity, absolute ecological cleanliness and noiselessness, which makes its use preferable to the inhabitants of the aquatic environment, who also have the right to comfortable living conditions, like land residents.

Claims (1)

Плавательное средство, снабженное двигателем, кинематически связанным с движителем, отличающееся тем, что двигатель выполнен в виде ротора с вертикальным поворотным валом, снабженного вертикальными и горизонтальными лопатками, для которых плоскость невозмущенной поверхности воды является плоскостью симметрии. A swimming means equipped with an engine kinematically connected with the mover, characterized in that the engine is made in the form of a rotor with a vertical rotary shaft, equipped with vertical and horizontal blades, for which the plane of the unperturbed surface of the water is a plane of symmetry.

Images