RU2601491C1 - Propulsor with movable spokes - Google Patents

Abstract

FIELD: engines.

SUBSTANCE: invention relates to underwater transport propulsors, namely, to underwater robots propellers. Propulsor with movable spokes has cylindrical rim, rim drive shaft and radial spokes and equipped with cam and cam drive shaft. Rim rotational axis coincides with axis of shaft rotation. Cam has possibility to rotate around its drive shaft axis and be fixed at any angle. Radial spokes have flat part, which plane is parallel to axis of rotation, and cylindrical part, which protrudes beyond rim. Spoke flat part by one end passes through hole in rim cylindrical surface, and at opposite end has slot for hook-type sliding engagement with cam flat part. During cylindrical rim rotation radial spokes have possibility to perform reciprocal motions.

EFFECT: enabling efficient underwater transport motion both in water and on underwater soil or ooze.

1 cl, 5 dwg

Description

Техническое решение относится к движителям подводного транспорта, конкретнее к движителям подводных роботов.The technical solution relates to the movers of underwater vehicles, and more specifically to the movers of underwater robots.

Известен движитель Чичигина (патент РФ №2089441, МПК B63H 1/34, B63H 1/04, опубл. 10.09.1997), содержащий гребные лопасти-плицы, установленные на стойках, шарнирно соединенных непосредственно и через упоры с замкнутыми цепями, охватывающими несущие колеса. Недостатком данного движителя является неспособность перемещаться по подводному грунту высокой рыхлости.Known Chichigin mover (RF patent No. 2089441, IPC B63H 1/34, B63H 1/04, publ. 09/10/1997) containing propeller blades-plates mounted on racks pivotally connected directly and through stops with closed chains covering bearing wheels . The disadvantage of this mover is the inability to move on underwater soil of high friability.

Известно судовое гребное колесо (патент СССР №1299896, МПК B63H 1/04, опубл. 30.03.1987), содержащее радиально установленные плицы с эластичными вставками. Недостатком данного движителя является неспособность плиц погружаться в грунт и удерживать транспортное средство при течении.Known ship propeller wheel (USSR patent No. 1299896, IPC B63H 1/04, publ. 30.03.1987) containing radially mounted plates with elastic inserts. The disadvantage of this mover is the inability of the tiles to sink into the ground and hold the vehicle during flow.

Известен циклоидный движитель Федчишина В.Г. (патент РФ №2060203, МПК B63H 1/04, B63H 1/06, B63H 1/08, опубл. 20.05.1996), содержащий ротор с приводным валом, центральной шестерней, соединенной с червячным колесом и лопастями с насаженными на их оси ведомыми коническими шестернями. Недостатком данного движителя является его неспособность к взаимодействию с илистым дном, а также к сопротивлению придонным течениям.Known cycloid propulsion Fedchishina V.G. (RF patent No. 2060203, IPC B63H 1/04, B63H 1/06, B63H 1/08, publ. 05/20/1996) containing a rotor with a drive shaft, a central gear connected to the worm wheel and the blades mounted on their axis driven bevel gears. The disadvantage of this mover is its inability to interact with the muddy bottom, as well as to resist bottom currents.

Прототипом предлагаемого движителя является колесный движитель (патент РФ №2368533, МПК B63H 1/04, опубл. 27.09.2009), содержащий цилиндрический обод с жестко установленными на нем лопатками. Недостатком данного движителя является его неспособность к взаимодействию с грунтом высокой рыхлости или вязкости, а также к сопротивлению придонным течениям большой силы.The prototype of the proposed mover is a wheeled mover (RF patent No. 2368533, IPC B63H 1/04, publ. 09/27/2009) containing a cylindrical rim with blades rigidly mounted on it. The disadvantage of this mover is its inability to interact with soil of high friability or viscosity, as well as to resist bottom currents of great strength.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение подводного транспорта способностью передвигаться как в толще воды, так и по подводному грунту, в том числе и илистому, создавая при этом минимальный шумовой эффект, а также возможностью находиться в неподвижном состоянии при выключенных двигателях в условиях придонных течений.The objective of the invention is to provide underwater vehicles with the ability to move both in the water column and on underwater soil, including mud, creating a minimal noise effect, as well as the ability to be stationary when the engines are off in the conditions of bottom currents.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в отличие от известного технического решения предлагаемый движитель содержит подвижные радиально расположенные спицы, которые состоят из плоской и цилиндрической частей и имеют возможность совершать возвратно-поступательные движения. Движитель оборудован эксцентриком с приводным валом эксцентрика, соосным приводному валу обода, при взаимодействии с валом эксцентрик имеет возможность поворачиваться вокруг оси приводного вала и фиксироваться под любым углом. Радиальные спицы имеют плоскую часть, плоскость которых параллельна оси вращения, и цилиндрическую часть, выступающую за пределы обода. Плоская часть спицы одним концом свободно проходит через отверстие в цилиндрической поверхности обода, на другом конце спица имеет паз для скользящего крюкообразного зацепления с плоской частью эксцентрика.The solution to this problem is achieved in that, in contrast to the known technical solution, the proposed propulsion device contains movable radially spokes, which consist of flat and cylindrical parts and have the ability to make reciprocating movements. The mover is equipped with an eccentric with an eccentric drive shaft coaxial with the drive shaft of the rim. When interacting with the shaft, the eccentric has the ability to rotate around the axis of the drive shaft and lock at any angle. The radial spokes have a flat part, the plane of which is parallel to the axis of rotation, and a cylindrical part protruding beyond the rim. The flat part of the spoke with one end freely passes through the hole in the cylindrical surface of the rim, at the other end of the spoke has a groove for sliding hook-like engagement with the flat part of the eccentric.

Передвижение подводного аппарата в толще воды осуществляется посредством отталкивания плоской частью спиц от воды, а передвижение по дну - благодаря проникновению цилиндрической части спиц в грунт. При передвижении по грунту высокой рыхлости спицы погружаются в него и цилиндрической, и плоской частями. При выключенных двигателях спицы выполняют функцию якоря.The movement of the underwater vehicle in the water column is carried out by pushing the flat part of the spokes from the water, and the movement along the bottom is due to the penetration of the cylindrical part of the spokes into the ground. When moving on soil with high friability, the spokes are immersed in it in both cylindrical and flat parts. When the engines are off, the spokes act as an anchor.

На фиг.1 представлена фронтальная проекция движителя с подвижными спицами без крышки, закрывающей внутренний механизм от воздействия внешней среды.Figure 1 presents the frontal projection of the mover with movable spokes without a cover that covers the internal mechanism from the influence of the external environment.

На фиг.2 представлена аксонометрическая проекция движителя с подвижными спицами.Figure 2 presents the axonometric projection of the propulsion with movable spokes.

На фиг.3 - ортогональные и аксонометрическая проекции спиц.Figure 3 - orthogonal and axonometric projection of the spokes.

На фиг.4 - профильный разрез движителя с подвижными спицами.Figure 4 is a profile section of a mover with movable spokes.

На фиг.5 - аксонометрические проекции движителя с подвижными спицами (вид спереди и сзади).Figure 5 - axonometric projection of the propulsion with movable knitting needles (front and rear view).

Предлагаемый движитель содержит толстостенный цилиндрический обод (1) (фиг. 1), спицы, состоящие из цилиндрической (2) и плоской частей (3) с ребрами жесткости (4), толстостенный эксцентрик (5), к стенке (6) которого спицы присоединены посредством крюкообразного зацепления (7), два коаксиальных вала: приводной вал обода (8) (фиг.4) и приводной вал эксцентрика (9), крышку (10); в ободе имеются отверстия (11) (фиг.2).The proposed propulsion device comprises a thick-walled cylindrical rim (1) (Fig. 1), spokes consisting of a cylindrical (2) and flat parts (3) with stiffeners (4), a thick-walled eccentric (5), to the wall (6) of which the spokes are attached by means of hook engagement (7), two coaxial shafts: the drive shaft of the rim (8) (Fig. 4) and the drive shaft of the eccentric (9), the cover (10); in the rim there are holes (11) (figure 2).

Основание эксцентрика (5) может иметь форму овоида, причем удвоенный радиус большей дуги овоида равен разнице радиуса обода (1) и его толщины, за вычетом места для крюкообразного зацепления (7), а радиус меньшей дуги равен разнице радиуса обода (1) и длины плоской части (3) спиц. Ось вращения вала эксцентрика (9) проходит через центр окружности, образующей меньшую дугу овоида.The base of the eccentric (5) can be in the form of an ovoid, and the doubled radius of the larger arc of the ovoid is equal to the difference between the radius of the rim (1) and its thickness, minus the space for hook-shaped engagement (7), and the radius of the smaller arc is equal to the difference between the radius of the rim (1) and the length flat part (3) knitting needles. The axis of rotation of the eccentric shaft (9) passes through the center of the circle forming a smaller arc of the ovoid.

Движитель имеет два режима работы: передвижение в толще воды и по дну.The mover has two modes of operation: movement in the water column and along the bottom.

Работа движителя с подвижными спицами в условиях передвижения в толще воды заключается в том, что обод (1), вращаясь вокруг своей оси, заставляет спицы периодично скрывать свою плоскую часть (3) в отверстиях (11) обода (1), потому что эксцентрик (5), будучи зафиксированным в определенном положении, заставляет спицы посредством скольжения крюкообразного зацепления (7) по своей стенке (6) совершать поступательные движения в радиальном направлении относительно обода (1), причем смена ориентации эксцентрика (5) с помощью вала (9) при неизменном вращении обода (1) на валу (8) изменит сектор обода (1), в котором плоская часть (3) спиц будет находиться вне отверстий (11); в результате движение подводного аппарата происходит посредством отталкивания плоской частью (3) спиц от воды, что позволяет двигаться в любом направлении в горизонтальной плоскости, а также изменять угол наклона подводного аппарата во время плавания.The operation of the mover with movable spokes in conditions of movement in the water column is that the rim (1), rotating around its axis, makes the spokes periodically hide its flat part (3) in the holes (11) of the rim (1), because the eccentric ( 5), being fixed in a certain position, makes the needles, by sliding the hook-shaped gear (7) along their wall (6), perform translational movements in the radial direction relative to the rim (1), moreover, the orientation of the eccentric (5) with the shaft (9) changes when constant rotation baud (1) on a shaft (8) changes the sector of the rim (1), wherein the flat portion (3), spokes will be outside the openings (11); as a result, the movement of the underwater vehicle occurs by pushing the flat part (3) of the spokes away from the water, which allows you to move in any direction in the horizontal plane, as well as change the angle of the underwater vehicle during swimming.

Оси вращения приводного вала (8) и приводного вала (9) совпадают, причем вал (9) находится внутри вала (8), т.к. последний полый, т.е. валы (8) и (9) коаксиальны. Ось вращения обода (1) совпадает с осью вращения вала (8). Вращение вала (8), находящегося в жестком соединении с ободом (1), вызывает вращение последнего. Вал (9) жестко соединен с эксцентриком (5). Вращение вала (9) вызывает вращение эксцентрика (5) вокруг оси вала (9).The rotation axis of the drive shaft (8) and the drive shaft (9) coincide, and the shaft (9) is inside the shaft (8), because last hollow, i.e. shafts (8) and (9) are coaxial. The axis of rotation of the rim (1) coincides with the axis of rotation of the shaft (8). The rotation of the shaft (8), which is in rigid connection with the rim (1), causes the rotation of the latter. The shaft (9) is rigidly connected to the eccentric (5). The rotation of the shaft (9) causes the rotation of the eccentric (5) around the axis of the shaft (9).

Работа движителя с подвижными спицами в условиях езды по твердому дну заключается в том, что спицы, находясь в состоянии максимальной длины, что достигается ориентацией эксцентрика (5) широкой его частью вниз, своей цилиндрической частью (2) частично погружаются в грунт и вращение обода (1) приводит подводный аппарат в движение. Степень погружения спиц в грунт зависит от твердости последнего. Данный режим позволяет перемещаться подводному аппарату на малых оборотах в отсутствие шумового эффекта. При передвижении по илистому дну спицы погружаются в грунт и цилиндрической (2), и плоской (3) частями.The operation of the mover with movable knitting needles when driving on a hard bottom consists in the fact that the knitting needles are in a state of maximum length, which is achieved by orienting the eccentric (5) with its wide part down, partly immersed in the ground and the rotation of the rim with its cylindrical part (2) ( 1) sets the underwater vehicle in motion. The degree of immersion of the spokes in the ground depends on the hardness of the latter. This mode allows you to move the underwater vehicle at low speeds in the absence of sound effect. When moving along a muddy bottom, the needles are immersed in the ground with both cylindrical (2) and flat (3) parts.

Оба режима работы движителя с подвижными спицами обеспечивают подводный аппарат высокой проходимостью в различных условиях работы и свойств дна водоема. Причем проникновение спиц в грунт при отключенных двигателях заменяет собой якорь.Both modes of operation of the propulsion device with movable spokes provide the underwater vehicle with high traffic under various working conditions and the properties of the bottom of the reservoir. Moreover, the penetration of the spokes into the ground with the engines turned off replaces the anchor.

Технический результат изобретения - обеспечение подводного транспорта способностью передвигаться как в толще воды, так и по подводному грунту, в том числе илистому, создавая при этом минимальный шумовой эффект, а также возможностью сцепления с грунтом в неподвижном состоянии при выключенных двигателях в условиях придонных течений.The technical result of the invention is the provision of underwater transport with the ability to move both in the water column and on underwater soil, including mud, creating a minimal noise effect, as well as the ability to grip the ground in a stationary state when the engines are off in the conditions of bottom currents.

Claims (2)

1. Движитель с подвижными спицами, содержащий цилиндрический обод, приводной вал обода и радиальные спицы, отличающийся тем, что он оборудован эксцентриком и приводным валом эксцентрика, соосным приводному валу обода, эксцентрик имеет возможность поворачиваться вокруг оси своего приводного вала и фиксироваться под любым углом, радиальные спицы имеют плоскую часть, плоскость которых параллельна оси вращения, и цилиндрическую часть, выступающую за пределы обода, при этом плоская часть спицы одним концом свободно проходит через отверстие в цилиндрической поверхности обода, а на другом конце имеет паз для скользящего крюкообразного зацепления с плоской частью эксцентрика так, что при вращении цилиндрического обода радиальные спицы имеют возможность совершать возвратно-поступательные движения.1. A movable-spoke mover containing a cylindrical rim, a rim drive shaft and radial spokes, characterized in that it is equipped with an eccentric and an eccentric drive shaft coaxial with the rim drive shaft, the eccentric has the ability to rotate around the axis of its drive shaft and lock at any angle, the radial spokes have a flat part, the plane of which is parallel to the axis of rotation, and a cylindrical part protruding beyond the rim, while the flat part of the spoke with one end freely passes through the hole cylindrical surface of the rim, and the other end has a slot for sliding engagement with the hook-like flat portion of the eccentric so that rotation of the cylindrical rim radial spokes have possibility to make reciprocating movement. 2. Движитель с подвижными спицами по п.1, отличающийся тем, что эксцентрик выполнен в форме овоида, причем удвоенный радиус большей дуги овоида равен разнице радиуса обода и его толщины за вычетом длины крюкообразного зацепления, а радиус меньшей дуги равен разнице радиуса обода и длины плоской части спиц. 2. The mover with movable spokes according to claim 1, characterized in that the eccentric is made in the form of an ovoid, and the doubled radius of the larger arc of the ovoid is equal to the difference between the radius of the rim and its thickness minus the length of the hook engagement, and the radius of the smaller arc is equal to the difference between the radius of the rim and the length flat part of knitting needles.

Images