RU2622519C1 - Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions) - Google Patents

Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2622519C1
RU2622519C1 RU2016111527A RU2016111527A RU2622519C1 RU 2622519 C1 RU2622519 C1 RU 2622519C1 RU 2016111527 A RU2016111527 A RU 2016111527A RU 2016111527 A RU2016111527 A RU 2016111527A RU 2622519 C1 RU2622519 C1 RU 2622519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fins
vessel
sides
boat
reciprocating mechanisms
Prior art date
Application number
RU2016111527A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ильич Попов
Сергей Евгеньевич Щеклеин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2016111527A priority Critical patent/RU2622519C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2622519C1 publication Critical patent/RU2622519C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Landscapes

  • Toys (AREA)

Abstract

FIELD: transportation.
SUBSTANCE: fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation, includes embodiment of the surface vessel, which contains on both sides from the vessel axis line the extended stern fins with the windows, overlapping by blades, while moving toward the axis vessel line. The trim plane is installed on the stern cut of the vessel's bottom with the fins placed on it on their axes, reciprocating mechanisms with movable rods and the control units of the latter. The reciprocating mechanisms rods are connected to the fins by means of the hinges. In the embodiment of the underwater vessel, which contains on both sides from the vessel axis line the extended stern fins with the windows, overlapping by blades, while moving toward the axis vessel line. The trim plane is installed on the stern cut of the vessel's bottom, which is movable and fixed at the axle, and connected to the gear motor, mounted on the bottom of the vessel. The gear motor is connected with the speed reference system and the vessel rotation angles.
EFFECT: increase of the efficiency, elimination of cavitation, removing of the suction effect and electromagnetic interference.
4 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах (корабли разных типов, паромы и т.д.), плавающих на поверхности моря, так и на подводных судах: подводные лодки, глубоководные аппараты, дроны и т.п.The present invention relates to shipbuilding and can be used on watercraft, both on surface ships (ships of various types, ferries, etc.) floating on the sea surface, and on submarines: submarines, deep-sea vehicles, drones, etc. P.

Известен «Плавниковый движитель» [1] автора Кузнецова С.А. по патенту РФ №2041129, МПК В63Н 1/36 (аналог), содержащий плавник, профиль продольного сечения которого образован двумя выпуклыми дугами, размещенный в ограждении коробчатой формы и кинематически связанный с кривошипным приводным механизмом, причем плавник жестко связан с продольным ребром, подвижно закрепленным на кулисе и шарнирно соединенным в верхней его части с кривошипом приводного механизма.The famous "Fin mover" [1] of the author S. Kuznetsov according to the patent of the Russian Federation No. 2041129, IPC V63H 1/36 (analogue), containing a fin, the longitudinal section profile of which is formed by two convex arcs, located in a box-shaped enclosure and kinematically connected with a crank drive mechanism, the fin being rigidly connected to a longitudinal rib, movably fixed on the wings and articulated in its upper part with the crank of the drive mechanism.

Недостатком данного движителя является сложное движение плавника, в результате которого за один оборот кривошипа вытесняется незначительный объем воды, придающий импульсный характер движению судна. Кроме того, данный движитель имеет невысокую механическую надежность из-за наличия пар трения кулиса-ребро и плавник-ограждение, причем между размерами звеньев и сложной кривизной профиля плавника требуется соблюдать оптимальные соотношения.The disadvantage of this mover is the complex movement of the fin, as a result of which a small volume of water is displaced in one revolution of the crank, imparting a pulsed character to the movement of the vessel. In addition, this mover has a low mechanical reliability due to the presence of friction coulings-ribs and fins-fencing, and between the size of the links and the complex curvature of the profile of the fin, it is necessary to observe the optimal ratio.

Известен также «Судовой ленточный движитель» [2] автора Михайлова А.Г. по патенту РФ №2035354, МПК В63Н 1/36 (аналог), содержащий генератор колебаний и ленту, причем лента выполнена из упругого металлического материала, при этом ее передняя часть шарнирно закреплена, а задняя выполнена в виде свободной консоли.Also known is the "Ship's tape mover" [2] of the author Mikhailov A.G. according to the patent of the Russian Federation No. 2035354, IPC V63H 1/36 (analogue), containing an oscillation generator and a tape, the tape being made of an elastic metal material, while its front part is pivotally fixed and the rear part is made in the form of a free console.

В данном движителе вибратор излучает колебания, которые передаются на ленту и перемещаются дальше по ленте по направлению к ее свободному концу, при этом на воду оказываются волновые сжимающие воздействия.In this propulsor, the vibrator emits vibrations that are transmitted to the tape and move further along the tape towards its free end, and wave compressive effects are exerted on the water.

Недостатком данного устройства является малая энергия, которая может быть передана ленте от вибратора, и, следовательно, невысокая скорость хода судна. Кроме того, движитель имеет невысокую надежность из-за ограниченного числа изгибов - перегибов упругой металлической ленты.The disadvantage of this device is the low energy that can be transmitted to the tape from the vibrator, and, therefore, the low speed of the ship. In addition, the mover has low reliability due to the limited number of bends - bends of the elastic metal tape.

Известен также «Движитель для судов и аппаратов надводного и подводного плавания» [3] автора Семенова Г.А. по патенту РФ №2090441, МПК В63Н 1/36 (аналог), содержащий рабочий орган в виде плавника, установленного с возможностью поперечных колебаний, причем плавник выполнен в виде клиновидно-конусного тела с упругой армированной пластиной на остром конце по форме хвостового плавника рыб, соединенного шарнирно тупым концом с корпусом судна, а рабочий орган выполнен в виде двух клиновидно-конусных тел, установленных в противофазе.Also known is the “Mover for ships and devices for surface and underwater swimming” [3] of the author G. Semenov according to the patent of the Russian Federation No. 2090441, IPC V63H 1/36 (analogue), containing a working body in the form of a fin mounted with the possibility of transverse vibrations, the fin being made in the form of a wedge-shaped conical body with an elastic reinforced plate at the sharp end in the form of a fish tail fin, connected pivotally with a blunt end to the hull of the vessel, and the working body is made in the form of two wedge-shaped conical bodies installed in antiphase.

Недостатками данного движителя является его ограниченная мощность, передаваемая поперечными колебаниями водной среды из-за малой опорной поверхности плавника, а также низкая надежность из-за наличия упругой пластины, имеющей незначительное число перегибов относительно осевой линии движителя.The disadvantages of this mover is its limited power transmitted by transverse vibrations of the aquatic environment due to the small supporting surface of the fin, as well as low reliability due to the presence of an elastic plate having a small number of bends relative to the center line of the mover.

Известны также «Способ движения транспортного средства и устройство «рыбий хвост» для его осуществления» [4] авторов Лозовского Л.А., Сарьяна A.M. и др. по патенту РФ №2109655, МПК В63Н 1/36 (аналог), содержащее гибкую оболочку в виде плавника с полостью, заполненной жидкостью, один конец которой свободен, другой присоединен к приводу, плавник шарнирно закреплен на транце транспортного средства, причем полость повторяет форму плавника, а привод выполнен в виде последовательно соединенных s-образного патрубка, регулятора давления и румпеля, связанных с полостью.There are also known “The method of movement of the vehicle and the device" fish tail "for its implementation" [4] authors Lozovsky LA, Saryan A.M. and others according to RF patent No. 2109655, IPC B63H 1/36 (analogue), containing a flexible shell in the form of a fin with a cavity filled with liquid, one end of which is free, the other end is attached to the drive, the fin is pivotally mounted on the transom of the vehicle, and the cavity repeats the shape of the fin, and the drive is made in the form of series-connected s-shaped pipe, pressure regulator and tiller associated with the cavity.

Кроме того, в данном устройстве регулятор давления в приводе выполнен в виде цилиндра, оба конца которого закрываются с наружных торцов сильфонами.In addition, in this device, the pressure regulator in the actuator is made in the form of a cylinder, both ends of which are closed from the outer ends by bellows.

Недостатком данного устройства является его сложность в практической реализации и ограниченная мощность, передаваемая водной среде плавником с малой опорной поверхностью. Кроме того, гибкая оболочка и сильфоны также имеют ограниченный ресурс.The disadvantage of this device is its complexity in practical implementation and the limited power transmitted to the aquatic environment by a fin with a small supporting surface. In addition, the flexible shell and bellows also have a limited resource.

Задачей предлагаемого изобретения является создание простого по конструкции универсального плавникового движителя, который может быть использован на плавсредствах различного назначения.The objective of the invention is to create a simple in design universal fin mover, which can be used on boats for various purposes.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:The technical result of the invention is as follows:

- повышен КПД движителя и, соответственно, скорость хода за счет использования в кормовой части не менее двух протяженных вдоль оси плавсредства плавников с возможностью их поперечных колебаний, причем плавники имеют окна, перекрываемые подвижными лопастями;- increased propulsion efficiency and, accordingly, speed due to the use of at least two fins extended along the axis of the craft with the possibility of transverse vibrations, the fins having windows overlapping by moving blades;

- повышен КПД движителя, скорость и маневренность плавсредства за счет дополнительного размещения по обоим бортам аналогичных плавников с окнами, перекрываемых подвижными лопастями;- increased propulsion efficiency, speed and maneuverability of the craft due to the additional placement of similar fins with windows overlapping movable blades on both sides;

- уменьшен эффект «засасывания» корпуса плавсредства струей (имеющей место при использовании стандартного гребного винта) за счет удаленного расположения лопастей плавников от корпуса в предлагаемом движителе;- the effect of "suction" of the hull of the craft by the jet (taking place when using a standard propeller) is reduced due to the remote location of the fins of the blades from the hull in the proposed propulsor;

- исключена кавитация и явления с нею связанные за счет невысокого числа поперечных перемещений плавников, отбрасывающих своими лопастями ту же массу воды и создающих ту же тягу, что и сравнимый по мощности типовой винтовой движитель, имеющий гораздо большие и критичные к кавитации обороты.- Cavitation and phenomena associated with it are excluded due to the low number of lateral movements of the fins, throwing the same mass of water with their blades and creating the same traction as a typical propeller propulsion comparable in power, which has much larger revolutions critical for cavitation.

Технический результат достигается за счет того, что движитель для плавсредства в варианте надводного судна содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами, над которыми на своих осях установлены подвижные и закрывающиеся при их движении в сторону осевой линии судна лопасти, причем плавники управляются возвратно-поступательными механизмами от системы задания скоростей и углов поворота судна.The technical result is achieved due to the fact that the propulsion device for a watercraft in a variant of a surface vessel contains extended aft fins with windows on both sides of the center line of the vessel, over which blades are mounted on their axes, moving and closing when moving towards the center line of the vessel, the fins controlled by reciprocating mechanisms from the system for setting the speeds and angles of rotation of the vessel.

Технический результат достигается за счет того, что движитель для плавсредства в варианте подводного судна (подводной лодки) содержит по обе стороны от осевой линии лодки протяженные кормовые плавники с окнами, над которыми на своих осях установлены подвижные и закрывающиеся при их движении в стороны осевой линии лодки лопасти, причем плавники управляются возвратно-поступательными механизмами от системы задания скоростей и углов поворота лодки, а плавники и возвратно-поступательные механизмы расположены на подвижной транцевой плите, закрепленной на своей оси и соединенной с дополнительным мотор-редуктором, расположенным на днище лодки и подключенным к системе задания скоростей и углов поворота лодки в горизонтальной либо в вертикальной плоскостях.The technical result is achieved due to the fact that the propulsion device for a watercraft in the variant of a submarine (submarine) contains extended aft fins with windows on both sides of the center line of the boat, above which axles are mounted moving and closing when moving in the direction of the center line of the boat blades, and the fins are controlled by reciprocating mechanisms from the system for setting the speeds and angles of rotation of the boat, and the fins and reciprocating mechanisms are located on a movable transom plate, akreplennoy on its axis and connected with a further gear motor disposed on the bottom of the boat and connected to the system reference velocities and angles of rotation of the boat in the horizontal or vertical planes.

Технический эффект достигается также за счет того, что движитель для плавсредства, как в варианте надводного, так и в варианте подводного судна содержит дополнительно вдоль обоих бортов протяженные бортовые плавники с окнами, над которыми на своих осях закреплены подвижные и закрывающиеся при движении в сторону бортов лопасти, причем плавники управляются возвратно-поступательными механизмами, подключенными к системе задания скоростей и углов поворота плавсредства.The technical effect is also achieved due to the fact that the propulsion device for a craft, both in a surface and in a variant of a submarine, additionally contains extended side fins with windows along both sides, over which the blades are fixed, moving and closing when moving towards the sides of the blade moreover, the fins are controlled by reciprocating mechanisms connected to the system for setting the speeds and angles of rotation of the craft.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, совокупность признаков, характеризующая описываемый «Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (Варианты)», нами не обнаружена.As a result of a search by the sources of patent and scientific and technical information, the totality of features characterizing the described “Fin blade propeller for surface and underwater diving vehicles (Variants)” was not found by us.

На основании сравнительного анализа предложенного технического решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи, предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники.Based on a comparative analysis of the proposed technical solution with the prior art, it can be argued that between the set of distinctive features, their functions and the task achieved, the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art.

На чертежах приведены конструкции предлагаемых движителей и схемы их работы.The drawings show the designs of the proposed propulsors and schemes of their work.

На фиг. 1 изображен вариант плавсредства (вид сверху) с кормовыми плавниками, расположенными на транцевой плите в корме плавсредства, и с бортовыми плавниками по бортам плавсредства, на фиг. 2 и 3 показаны варианты выполнения возвратно-поступательных механизмов, перемещающих кормовые и бортовые плавники, на фиг. 4 схематично показано расположение двух пар кормовых плавников на разных по высоте транцевых плитах, а на фиг. 5 - схема перемещения подводного плавсредства (подводной лодки, дрона и т.п.) в вертикальной плоскости, находясь в надводном и подводном положениях.In FIG. 1 shows a variant of the craft (top view) with stern fins located on the transom plate in the stern of the craft, and with side fins on the sides of the craft, in FIG. 2 and 3 show embodiments of reciprocating mechanisms moving stern and side fins, in FIG. 4 schematically shows the location of two pairs of stern fins on transom plates of different heights, and in FIG. 5 is a diagram of the movement of an underwater craft (submarine, drone, etc.) in a vertical plane, being in the surface and underwater positions.

«Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (Варианты)» содержит (фиг. 1) пары протяженных кормовых плавников 1 слева и справа относительно оси O1-O2 плавсредства с окнами 2, перекрываемые лопастями 3, размещенных на своих осях 4, причем плавники размещены на осях 5 и посредством шарниров 6 соединены со штоками 7 возвратно-поступательных механизмов 8, а последние через устройства 9 управления механизмами управляются от центральной системы 10 задания скорости и углов поворота плавсредства.The “fin blade propeller for surface and scuba diving watercraft (Variants)” contains (Fig. 1) pairs of extended stern fins 1 left and right relative to the axis O 1 -O 2 of the watercraft with windows 2, overlapped by vanes 3 placed on its axles 4, moreover, the fins are located on the axes 5 and through hinges 6 are connected to the rods 7 of the reciprocating mechanisms 8, and the latter are controlled via the mechanism control devices 9 from the central system 10 for setting the speed and rotation angles of the vehicle.

Возвратно-поступательный механизм (фиг. 2) может быть выполнен в виде гидропневмопривода, состоящего из цилиндра 11, внутри которого перемещается поршень 12, соединенный со штоком, а через управляемые пары вентилей 13, 14 от пневмо- или гидромагистрали подается соответственно сжатый воздух или жидкость для обеспечения возвратно-поступательного движения поршня.The reciprocating mechanism (Fig. 2) can be made in the form of a hydropneumatic actuator, consisting of a cylinder 11, inside of which a piston 12 is connected, connected to the rod, and through controlled pairs of valves 13, 14 respectively compressed air or liquid is supplied from the pneumatic or hydraulic highway to provide reciprocating motion of the piston.

Возвратно-поступательный механизм может также быть выполнен (фиг. 3) с помощью кривошипно-шатунного механизма 15, управляемого мотор-редуктором 16.The reciprocating mechanism can also be performed (Fig. 3) using a crank mechanism 15, controlled by a gear motor 16.

Возвратно-поступательный механизм может также быть выполнен (фиг. 3) с помощью кривошипно-шатунного механизма 15, управляемого мотор-редуктором 16.The reciprocating mechanism can also be performed (Fig. 3) using a crank mechanism 15, controlled by a gear motor 16.

Пары кормовых плавников размещаются на своих осях совместно с возвратно-поступательными механизмами и устройствами их управления на транцевой плите 17 в кормовой части плавсредства (фиг. 1). Для обеспечения равномерности движения плавсредства на транцевых плитах по высоте может быть расположено несколько пар кормовых плавников (фиг. 4), работающих в противофазе.Pairs of stern fins are placed on their axes together with reciprocating mechanisms and their control devices on the transom plate 17 in the stern of the craft (Fig. 1). To ensure uniformity of movement of the vehicle on the transom plates in height, several pairs of stern fins (Fig. 4) working in antiphase can be located.

В варианте подводного судна (подводной лодки, дрона) (фиг. 1), транцевая плита имеет ось 18, соединенную с мотор-редуктором 19 поворота плиты, установленным в кормовой части 20 плавсредства 21.In an embodiment of a submarine (submarine, drone) (Fig. 1), the transom plate has an axis 18 connected to a plate rotation motor gearbox 19 installed in the aft part 20 of the vessel 21.

На плавсредстве могут быть расположены с обоих бортов дополнительные боковые протяженные плавники 22 со своими окнами 23, перекрываемые лопастями 24, и аналогичной схемой их управления (фиг. 1).On the ship, additional lateral extended fins 22 with their windows 23, overlapped by the blades 24, and a similar control circuit (Fig. 1) can be located on both sides of the boat.

На фиг. 5 позициями 25, 26, 27, 28, 29 показана схема перемещения подводной лодки из надводного в подводное и обратно в надводное положение.In FIG. 5, positions 25, 26, 27, 28, 29 show a diagram of a submarine moving from a surface to a submarine and back to a surface position.

«Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания (Варианты)» работает следующим образом (фиг. 1)."Fin blade propeller for watercraft and scuba diving (Options)" works as follows (Fig. 1).

По командам системы 10 задания скорости и углов поворота плавсредства 21 на устройства 9 управления возвратно-поступательными механизмами 8 штоки 7 последних посредством шарниров 6 понуждают кормовые плавники 1 совершать колебательные движения, поворачиваясь на своих осях 5, относительно центральной оси O1-О2 плавсредства (фиг. 1).According to the commands of the system 10 of setting the speed and rotation angles of the watercraft 21 to the reciprocating control device 9, the rods 7 of the latter, by means of hinges 6, force the fins 1 to oscillate, turning on their axes 5, relative to the central axis O 1 -O 2 of the watercraft Fig. 1).

В устройстве могут быть использованы разные схемы возвратно-поступательных механизмов.The device can be used in various schemes reciprocating mechanisms.

Работа возвратно-поступательного механизма, изображенного на фиг. 2, производится следующим образом. При поступлении сигнала с устройства управления 9, например, на пару управляемых вентилей 13 от пневмогидрома-гистрали поступает сжатый воздух или жидкость под давлением на левый вентиль 13, проходит через него в левую часть цилиндра 11 и заставляет поршень 12 с подвижным штоком перемещаться по направлению вправо, выталкивая при этом из правой части цилиндра воздух или жидкость через правый вентиль 13 наружу. Аналогично, при подаче сигнала на пару управляющих вентилей 14 поршень с подвижным штоком 5 будет перемещаться справа налево. Частота перемещения подвижного штока 7 определяется системой 10 задания скорости и углов поворота плавсредства.The operation of the reciprocating mechanism depicted in FIG. 2 is as follows. When a signal is received from the control device 9, for example, compressed air or liquid under pressure flows to the left valve 13, passes through it to the left part of the cylinder 11, and causes the piston 12 with a movable rod to move to the right while pushing from the right side of the cylinder air or liquid through the right valve 13 out. Similarly, when applying a signal to a pair of control valves 14, the piston with the movable rod 5 will move from right to left. The frequency of movement of the movable rod 7 is determined by the system 10 of the speed and angle of rotation of the vehicle.

Возвратно-поступательный механизм, представленный, как вариант, на фиг. 3, использует кривошипно-шатунный механизм 15, на оси которого размещен мотор-редуктор 16. Частота перемещения подвижного штока 7 этого механизма будет зависеть от числа оборотов мотор-редуктора, задаваемого системой 10 через устройство управления. В частности, может быть использован частотно-регулируемый привод.The reciprocating mechanism, shown as an option in FIG. 3, uses a crank mechanism 15, on the axis of which a gear motor 16 is placed. The frequency of movement of the movable rod 7 of this mechanism will depend on the speed of the gear motor specified by the system 10 through the control device. In particular, a variable frequency drive can be used.

При удалении штоками 7 кормовых плавников 1 от оси O1-О2 их окна 2 открываются за счет поворота лопастей 3 на осях 4, а при приближении плавников 1 в сторону оси O1-О2 лопасти 3 закрываются и кормовые плавники 1 загребают объем воды в пространство между плавниками 1, выталкивая ее назад и создавая реактивное движение плавсредству вперед.When the rods 7 remove the aft fins 1 from the O 1 -O 2 axis, their windows 2 open due to the rotation of the blades 3 on the 4 axes, and when the fins 1 approach the O 1 -O 2 axis, the 3 blades close and the aft fins 1 rake in the volume of water into the space between the fins 1, pushing it back and creating a jet propulsion of the craft forward.

При движении плавсредства 21 в прямом направлении система 10 задания скорости и углов поворота обеспечивает синхронное перемещение плавников 1 относительно центральной оси O1-О2 плавсредства, при этом объем W воды, периодически выталкиваемый из пространства между сближающимися плавниками, вынуждает плавсредство двигаться в прямом направлении (V).When the vehicle 21 moves in the forward direction, the system 10 of setting the speed and angle of rotation provides synchronous movement of the fins 1 relative to the central axis O 1 -O 2 of the vessel, while the volume W of water periodically pushed out of the space between the approaching fins forces the vessel to move in the forward direction ( V).

Для обеспечения равномерности движения плавсредства 21 в его кормовой части может быть установлено две или более транцевые плиты (фиг. 4), на которых установлены аналогичные плавники со своими возвратно-поступательными механизмами, работающие в противофазе.To ensure the uniformity of movement of the watercraft 21, two or more transom plates can be installed in its aft part (Fig. 4), on which similar fins with their reciprocating mechanisms working in antiphase are mounted.

Увеличение курсовой скорости движения (V) плавсредства задается системой управления путем увеличения частоты движения штоков 7 и, соответственно, частоты перемещения плавников 1.The increase in the heading speed of the vehicle (V) is set by the control system by increasing the frequency of movement of the rods 7 and, accordingly, the frequency of movement of the fins 1.

При изменении направления движения один из кормовых плавников отводят в сторону от осевой линии O1-О2 и его движение замедляют или останавливают, а другой плавник продолжает колебания с частотой, необходимой для данного угла поворота.When the direction of movement changes, one of the stern fins is diverted to the side from the center line O 1 -O 2 and its movement is slowed down or stopped, and the other fin continues to oscillate at the frequency necessary for a given angle of rotation.

Работа плавсредства, оснащенного бортовыми плавниками 22 (фиг. 1), осуществляется аналогичным образом, при этом объем W воды выталкивается в заднем направлении из пространства между плавниками и бортами плавсредства, поскольку лопасти 24 перекрывают окна 23 плавников при их движении в сторону бортов.The operation of a ship equipped with on-board fins 22 (Fig. 1) is carried out in a similar way, while the volume W of water is pushed in the rear direction from the space between the fins and the sides of the boat, since the blades 24 overlap the windows 23 of the fins when moving towards the sides.

На фиг. 1 сплошной стрелкой-дугой показано движение кормовых плавников 1 в сторону осевой линии O1-О2 и бортовых плавников 22 в сторону бортов плавсредства (рабочий ход), а пунктирной стрелкой-дугой показано направление их движения от осевой линии и от бортов (холостой подготовительный ход плавников).In FIG. 1, the solid arrow-arc shows the movement of the stern fins 1 towards the center line O 1 -О 2 and the side fins 22 towards the sides of the vehicle (working stroke), and the dashed arrow-arrow shows the direction of their movement from the center line and from the sides (idle the course of the fins).

В варианте подводного плавсредства (подводной лодки, дрона и т.п.) движитель работает следующим образом.In the embodiment of a submarine (submarine, drone, etc.), the propulsion device operates as follows.

По команде из системы 10 задания скорости и углов поворота плавсредства 21 на мотор-редуктор 19 поворота транцевой плиты 17 (фиг. 1) последняя совместно с механизмами и кормовыми плавниками 1 занимают некоторый угол «+α» по отношению к центральной оси O1-О2 и поверхности воды (фиг. 5). При включении в работу кормовых плавников 1 плавсредство 21, находясь на поверхности в позиции 25, начинает под углом «+α» перемещаться в глубину на позицию 26. В подводном положении плавсредство движется горизонтально при угле α=0 (позиция 27), а при всплытии угол «α» изменяется на противоположный (позиция 28). Дальнейшее движение плавсредства по горизонтали на поверхности воды - позиция 29.On command from the system 10 to set the speed and rotation angles of the watercraft 21 to the gear motor 19 of the rotation of the transom plate 17 (Fig. 1), the latter, together with the mechanisms and aft fins 1, occupy a certain angle “+ α” with respect to the central axis O 1 -О 2 and the surface of the water (Fig. 5). When you turn on the stern fins 1, the watercraft 21, being on the surface at position 25, starts at an angle “+ α” to move in depth to position 26. In the underwater position, the craft moves horizontally at an angle α = 0 (position 27), and when it emerges the angle "α" is reversed (position 28). Further horizontal movement of the craft on the surface of the water - position 29.

Находясь в подводном положении и манипулируя перемещением кормовых и бортовых плавников 1 на их осях 5 относительно центральной оси O1-О2, плавсредство имеет также возможность перемещаться и в горизонтальной плоскости.Being in the underwater position and manipulating the movement of the stern and side fins 1 on their axes 5 relative to the central axis O 1 -O 2 , the ship also has the ability to move in the horizontal plane.

Использование плавниковых лопастных движителей для некоторых плавсредств устраняет ряд технических противоречий, присущих винтам судов [5], обеспечивая усиление маневренности в горизонтальной и в вертикальной плоскостях, исключает кавитацию и явления с нею связанные.The use of fin blade propellers for some watercraft eliminates a number of technical contradictions inherent in ship propellers [5], providing increased maneuverability in horizontal and vertical planes, eliminates cavitation and phenomena associated with it.

В работе [6], с. 159 объясняется эффект «засасывания» при больших оборотах винта: «...Вода в струе перед гребным винтом приобретает дополнительную скорость, а давление в ней падает. Следовательно, возрастает сопротивление формы, расположенного в этой струе корпуса, несколько увеличивается и сопротивление трения за счет скорости обтекания кормовой оконечности судна...».In [6], p. 159, the effect of “suction” at high rotational speeds of the propeller is explained: “... Water in the jet in front of the propeller acquires additional speed, and the pressure in it drops. Consequently, the resistance of the mold located in this stream of the hull increases, the friction resistance also increases somewhat due to the speed of flow around the aft end of the vessel ... ”

И далее, там же [6], на с. 161: «...Единственный путь в этом направлении - отдаление винта от корпуса, при этом коэффициент попутного потока практически не меняется, а коэффициент засасывания интенсивно убывает...».And further, in the same place [6], on p. 161: "... The only way in this direction is to move the screw away from the case, while the coefficient of the associated flow practically does not change, and the suction coefficient decreases intensively ...".

В этой связи следует ожидать от предлагаемого плавникового лопастного движителя, плавники которого пространственно удалены, значительного снижения данного отрицательного эффекта.In this regard, we should expect from the proposed fin blade propeller, the fins of which are spatially removed, a significant reduction in this negative effect.

Использование бортовых плавников также не повлияет на увеличение коэффициента засасывания в силу их малой частоты колебаний.The use of onboard fins will also not affect the increase in the suction coefficient due to their low oscillation frequency.

Предлагаемая конструкция лишена также такого явления, как кавитация. В работе [7], с. 96 указывается, что «...Кавитация возникает в тех точках потока, где в результате движения жидкости происходит значительное местное понижение давления...». Таким образом, это происходит при больших оборотах винтовых движителей. Отличие предлагаемого плавникового движителя, отбрасывающего своими лопастями ту же массу воды и создающего ту же тягу, что и сравнимый по мощности винтовой движитель, заключается в том, что лопасти перемещаются с гораздо меньшей угловой скоростью. Кроме того, колебательные движения плавникового движителя не создают вибраций, шумов и электромагнитных помех.The proposed design is also devoid of such a phenomenon as cavitation. In [7], p. 96 states that "... Cavitation occurs at those points in the flow where, as a result of the movement of the fluid, a significant local decrease in pressure occurs ...". Thus, this occurs at high speeds of screw propellers. The difference between the proposed fin mover, throwing the same mass of water with its blades and creating the same traction as the screw mover, comparable in power, lies in the fact that the blades move at a much lower angular velocity. In addition, the oscillatory movements of the fin mover do not create vibrations, noise and electromagnetic interference.

Использование предлагаемого плавникового лопастного движителя в известной мере копирует движительные плавники многих гидробионтов. С моделированием движения морских животных и рыб связано в настоящее время большое количество исследований. Так, например, в серии наблюдений, проведенных в США, зафиксирована скорость рыбы-парусника до 109 км/ч [8]. В работе [9], с. 1 указывается, что в природе: «Естественный отбор создал другой движитель - упругий плавник. В результате рыбы затрачивают на движение гораздо меньшую удельную энергию, чем суда (парадокс Грэя)».The use of the proposed fin blade propeller to a certain extent copies the motive fins of many aquatic organisms. A large number of studies are currently associated with modeling the movement of marine animals and fish. For example, in a series of observations carried out in the USA, the speed of a sailing fish was recorded up to 109 km / h [8]. In [9], p. 1 indicates that in nature: “Natural selection created another mover - an elastic fin. As a result, fish spend much less specific energy on movement than ships (Gray paradox). ”

Предлагаемое изобретение в большей мере имитирует движение морского гидробионта - каракатицу [10]. В статье указывается: «Обычно они плавают при помощи плавников, но могут использовать и реактивный способ передвижения. Плавники могут действовать раздельно, что дает каракатице удивительную маневренность при движении - она может двигаться даже боком. Если же каракатица передвигается только реактивным способом, то плавники она прижимает к брюху...».The present invention to a greater extent imitates the movement of a marine hydrobiont - cuttlefish [10]. The article states: “Usually they swim with the help of fins, but they can also use a jet mode of movement. Fins can act separately, which gives cuttlefish amazing maneuverability when moving - it can even move sideways. If cuttlefish moves only in a reactive way, then it presses its fins to its belly ... ”

В предлагаемом изобретении имитация подобного реактивного движения осуществляется за счет выталкивания объема воды при сближении кормовых плавников 1 относительно оси плавсредства и при перемещении бортовых плавников 22 в направлении бортов плавсредства. Кроме того, раздельное управление плавниками позволяет улучшить маневренность плавсредств.In the present invention, imitation of such jet propulsion is carried out by pushing the volume of water when approaching the fins 1 relative to the axis of the vehicle and when moving the side fins 22 in the direction of the sides of the vehicle. In addition, the separate control of the fins can improve the maneuverability of boats.

Учитывая изложенное, следует ожидать использование предлагаемого плавникового лопастного движителя в судостроительной промышленности для разного рода плавсредств как надводного, так и подводного плавания.Given the above, we should expect the use of the proposed fin blade propeller in the shipbuilding industry for various kinds of watercraft, both surface and underwater swimming.

Источники информацииInformation sources

1. Кузнецов С.А. Плавниковый движитель. Патент РФ №2041129, МПК В63Н 1/36, В63Н 19/02 (аналог).1. Kuznetsov S.A. Fin mover. RF patent No. 2041129, IPC B63H 1/36, B63H 19/02 (analogue).

2. Михайлов А.Г. Судовой ленточный движитель. Патент РФ №2035354, МПК В63Н 1/36 (аналог).2. Mikhailov A.G. Ship belt mover. RF patent No. 2035354, IPC V63H 1/36 (analogue).

3. Семенов Г.А. Движитель для судов и аппаратов надводного и подводного плавания. Патент РФ №2090441, МПК В63Н 1/36 (аналог).3. Semenov G.A. Mover for ships and devices for surface and diving. RF patent No. 2090441, IPC V63H 1/36 (analogue).

4. Лозовский Л.А., Сарьян A.M. и др. Способ движения транспортного средства и устройство «рыбий хвост» для его осуществления. Патент РФ №2109655, МПК В63Н 1/36 (аналог).4. Lozovsky L.A., Saryan A.M. and others. The method of movement of the vehicle and the device "fish tail" for its implementation. RF patent No. 2109655, IPC V63H 1/36 (analogue).

5. Дорогостойский Д.В. Теория и устройство судна / Д.В. Дорогостойский. - Л., 1975, с. 351.5. Dorogostoysky D.V. Theory and device of the ship / D.V. Expensive. - L., 1975, p. 351.

6. Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля / В.Б. Жинкин. - СПб, 2000, с. 159.6. Zhinkin VB Theory and device of the ship / V. B. Zhinkin. - St. Petersburg, 2000, p. 159.

7. Артюшков Л.С.и др. Судовые движители / Л.С. Артюшков. - Л., 1988, с. 54.7. Artyushkov L.S. and other Ship propulsion / L.S. Artyushkov. - L., 1988, p. 54.

8. Беляев В.А., Кузнецов Д.С. Эластичные волновые движители, [электронный ресурс], доступ: www.rae.ru/forum2012/254.8. Belyaev V.A., Kuznetsov D.S. Elastic wave propulsion, [electronic resource], access: www.rae.ru/forum2012/254.

9. Чижиумов С.Д., Беляев В.А., Кузнецов Д.С. Проекты плавниковых движителей / С.Д. Чижиумов. - Комсомольск-на-Амуре, Государственный технический университет, 2012.9. Chizhiumov S.D., Belyaev V.A., Kuznetsov D.S. Projects of fin movers / S.D. Chizhiumov. - Komsomolsk-on-Amur, State Technical University, 2012.

10. Статья «Каракатицы - интересный представитель головоногих моллюсков» [электронный ресурс], доступ: www.medusy.ru/diving/karakatica/index.shtm.10. The article “Cuttlefish is an interesting representative of cephalopods” [electronic resource], access: www.medusy.ru/diving/karakatica/index.shtm.

11. Храмушин В.Н. Корабль с плавниковым движителем. Патент РФ №2360831, МПК В63Н 1/36 (аналог).11. Khramushin V.N. Ship with fin mover. RF patent No. 2360831, IPC V63H 1/36 (analogue).

12. Васильев В.Ю., Сенькин Ю.Ф. Судовой волновой движитель. Патент РФ №2035356, МПК В63Н 19/02, F03B1 13/10 (аналог).12. Vasiliev V.Yu., Senkin Yu.F. Ship wave propulsion. RF patent No. 2035356, IPC B63H 19/02, F03B1 13/10 (analogue).

13. Патент Великобритании GB №1033304, кл. В63Н 1/36, 1966 (аналог).13. GB Patent GB No. 1033304, cl. B63H 1/36, 1966 (analogue).

14. Патент США №3048141, кл. В63Н 1/36, 115-22.2,1962 (аналог).14. US patent No. 3048141, CL. B63H 1/36, 115-22.2.1962 (analog).

15. Бабенко В.В., Козлов Л.Ф., Каян В.П. Машущий плавниковый движитель. Патент РФ №484129, МПК В63Н 1/36, В63В 1/32 (аналог).15. Babenko V.V., Kozlov L.F., Kayan V.P. Waving fin mover. RF patent No. 484129, IPC B63H 1/36, B63B 1/32 (analogue).

16. Румянцев В.П. Судовой движитель. Патент РФ №2086465, МПК В63Н 1/32, В63Н 11/06 (аналог).16. Rumyantsev V.P. Ship mover. RF patent No. 2086465, IPC B63H 1/32, B63H 11/06 (analogue).

Claims (4)

1. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания, характеризующийся для надводного судна тем, что он содержит по обе стороны от осевой линии судна протяженные кормовые плавники с окнами, над которыми на своих осях установлены подвижные и закрывающиеся при их движении в сторону осевой линии судна лопасти, на кормовом срезе днища судна установлена транцевая плита с размещенными на ней на своих осях плавниками, возвратно-поступательными механизмами с подвижными штоками и устройствами управления последними, подключенными к системе задания скоростей и углов поворота судна, причем подвижные штоки возвратно-поступательных механизмов соединены с плавниками посредством шарниров.1. The fin blade propeller for surface and scuba diving watercraft, characterized for a surface ship in that it contains extended aft fins on both sides of the ship’s centerline with windows above which axles are mounted moving and closing when moving towards the centerline of the vessel of the blade, on the aft section of the bottom of the vessel there is a transom plate with fins placed on it on its axes, reciprocating mechanisms with movable rods and control devices for the latter connected to the system for setting the speed and angle of rotation of the vessel, and the movable rods of the reciprocating mechanisms are connected to the fins by means of hinges. 2. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного плавания по п.1, характеризующийся тем, что вдоль обоих бортов плавсредства дополнительно установлены протяженные бортовые плавники с окнами, под которыми на своих осях закреплены подвижные и закрывающиеся при движении в стороны бортов лопасти, а на днище плавсредства установлены дополнительные возвратно-поступательные механизмы с подвижными штоками и устройства управления последними, подключенные к системе задания скоростей и углов поворота плавсредства, причем подвижные штоки возвратно-поступательных механизмов соединены посредством шарниров с бортовыми плавниками.2. The fin blade propeller for surface watercraft according to claim 1, characterized in that extended side fins with windows are additionally installed along both sides of the vehicle, under which blades are fixed on their axes while moving towards the sides of the sides, and on the bottom of the boat additional reciprocating mechanisms with movable rods and control devices of the latter are installed, connected to the system for setting the speeds and angles of rotation of the craft, and they are movable rods reciprocating mechanisms are connected by means of hinges with side fins. 3. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств надводного и подводного плавания, характеризующийся для подводного судна (подводной лодки) тем, что он содержит по обе стороны от осевой линии лодки протяженные кормовые плавники с окнами, над которыми на своих осях установлены подвижные и закрывающиеся при их движении в сторону осевой линии лодки лопасти, на кормовом срезе днища судна установлена подвижная транцевая плита с размещенными на ней на своих осях плавниками, возвратно-поступательными механизмами с подвижными штоками и устройствами управления последними, подключенными к системе задания скоростей и углов поворота лодки, причем подвижные штоки возвратно-поступательных механизмов соединены с плавниками посредством шарниров, а подвижная транцевая плита закреплена на оси, которая соединена с мотор-редуктором, установленным на днище лодки и соединенным с системой задания скорости и углов поворота подводной лодки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.3. The fin blade propeller for surface and scuba diving watercraft, characterized for a submarine (submarine) in that it contains extended aft fins on both sides of the centerline of the boat with windows above which movable and closed during their movement are mounted on their axles in the direction of the center line of the boat of the blade, on the aft section of the bottom of the vessel there is a movable transom plate with fins, reciprocating mechanisms with movable rods placed on it on its axis controls of the latter, connected to the system for setting the speed and angle of rotation of the boat, and the movable rods of the reciprocating mechanisms are connected to the fins by hinges, and the movable transom plate is fixed on an axis that is connected to the gear motor mounted on the bottom of the boat and connected to the system task speed and angles of rotation of the submarine in horizontal and vertical planes. 4. Плавниковый лопастной движитель для плавсредств подводного плавания по п.3, характеризующийся тем, что вдоль обоих бортов плавсредства дополнительно установлены протяженные бортовые плавники с окнами, под которыми на своих осях закреплены подвижные и закрывающиеся при движении в стороны бортов лопасти, а на днище плавсредства установлены дополнительные возвратно-поступательные механизмы с подвижными штоками и устройства управления последними, подключенные к системе задания скоростей и углов поворота плавсредства, причем подвижные штоки возвратно-поступательных механизмов соединены посредством шарниров с бортовыми плавниками.4. The fin blade propeller for scuba diving boats according to claim 3, characterized in that along the sides of the boat there are additionally extended side fins with windows, under which the blades are fixed on their axes while moving towards the sides of the sides, and on the bottom of the boat additional reciprocating mechanisms with movable rods and control devices of the latter are installed, connected to the system for setting the speeds and angles of rotation of the craft, and they are movable rods reciprocating mechanisms are connected by means of hinges with side fins.
RU2016111527A 2016-03-28 2016-03-28 Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions) RU2622519C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111527A RU2622519C1 (en) 2016-03-28 2016-03-28 Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111527A RU2622519C1 (en) 2016-03-28 2016-03-28 Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622519C1 true RU2622519C1 (en) 2017-06-16

Family

ID=59068261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111527A RU2622519C1 (en) 2016-03-28 2016-03-28 Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622519C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712356C1 (en) * 2019-05-17 2020-01-28 Вагин Николай Васильевич Water transport propulsor
RU2818387C1 (en) * 2023-06-19 2024-05-02 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Fin-propelled underwater vehicle

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2570839A (en) * 1947-12-17 1951-10-09 Andrew F O'bannon Vessel propelling and steering mechanism
SU1557004A2 (en) * 1982-02-19 1990-04-15 Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания Vessel propulsion plant
US5192237A (en) * 1989-02-13 1993-03-09 Paolo Pegoraro Aquatic ski with human propulsion generated by deambulatory action
RU2109655C1 (en) * 1996-04-03 1998-04-27 Леонид Абрамович Лозовский Method of motion of transport facility and "fish-tail" device for realization of this method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2570839A (en) * 1947-12-17 1951-10-09 Andrew F O'bannon Vessel propelling and steering mechanism
SU1557004A2 (en) * 1982-02-19 1990-04-15 Хмельницкий Технологический Институт Бытового Обслуживания Vessel propulsion plant
US5192237A (en) * 1989-02-13 1993-03-09 Paolo Pegoraro Aquatic ski with human propulsion generated by deambulatory action
RU2109655C1 (en) * 1996-04-03 1998-04-27 Леонид Абрамович Лозовский Method of motion of transport facility and "fish-tail" device for realization of this method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2712356C1 (en) * 2019-05-17 2020-01-28 Вагин Николай Васильевич Water transport propulsor
RU2818387C1 (en) * 2023-06-19 2024-05-02 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Fin-propelled underwater vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109703705B (en) Semi-submersible unmanned platform
CN104589938B (en) A kind of imitative flying fish variable configuration is across medium aircraft
Fish Advantages of natural propulsive systems
KR20150130936A (en) Oscillating foil propulsion system and method for controlling a motion of an oscillating movable foil
RU2622519C1 (en) Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions)
US2998790A (en) Navigable surface craft
RU2416543C1 (en) Method of ship motion and ship moved by proposed method
EP1970302B1 (en) Oscillating hydrofoil propulsion and steering system
RU2615031C2 (en) Method for movement on "water cushion" and gliding vessel for its implementation
Babu et al. Experimental study of flapping foil propulsion system for ships and underwater vehicles and PIV study of caudal fin propulsors
RU2149120C1 (en) Transport surface and undersurface vessel
EP2977311A1 (en) Dual mode oscillating foil propulsion system and method for oscillating at least one movable foil
RU2653983C1 (en) Surface-underwater vehicle with changed geometry of shape form
US6571725B1 (en) Watercraft with anticavitation control
US2303437A (en) Means for the propulsion of ships
CN117963118B (en) Underwater vehicle capable of switching swing modes
RU211109U1 (en) CREWELESS CATAMARAN
CN113581389B (en) Submerged floating unmanned ship and operation method thereof
US8651903B1 (en) Hydro-propulsion apparatus
RU104917U1 (en) SHIPBOAT
RU211094U1 (en) CREWELESS CATAMARAN
RU2805898C1 (en) Underwater search vehicle
RU2763456C1 (en) Underwater glider
RU2290338C2 (en) High maneuverability submersible vehicle
RU65017U1 (en) SAILING VESSEL

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180329