RU2710320C2 - Automated sail-wing - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to sailing shipbuilding, namely, to a system for automation of sailing. Sail-wing consists of rigid guides system defining wing or wings profile, as well as fastening elements and wheels connected to them, due to which the system can rotate in a circular retaining device fixed on the watercraft body. Elastic elements can be extended along rigid guides to form surface of required profile of wing or wings.

EFFECT: simple control of electronics and reliability of device.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к парусному судостроению, а именно к системе автоматизации парусного вооружения.The invention relates to sailing shipbuilding, and in particular to a system for automating sailing weapons.

Парус человеком применяется достаточно давно. Как правило, это гибкий материал, несомый рангоутом.Man has been using sail for a long time. Typically, this is a flexible material carried by a mast.

С развитием технологий менялось и парусное вооружение. Эти изменения, в целом, имеют тенденцию на снижение трудозатрат для управления парусом, а также поднятие эффективности парусного вооружения. Современное развитие электроники вносит свои коррективы в эволюцию парусного вооружения. Принципиально внедрение систем электронного управления парусным вооружением можно разделить на 2 пути. Первое - это адаптация электронных систем для управления традиционным парусным вооружением, которым до этого управляли вручную, второй путь, это создание адаптированного парусного вооружения, оптимального для управления электроникой.With the development of technology, sailing weapons also changed. These changes, in general, tend to reduce labor costs for sail control, as well as increase the effectiveness of sailing weapons. The modern development of electronics makes its own adjustments to the evolution of sailing weapons. Fundamentally, the introduction of electronic control systems for sailing weapons can be divided into 2 ways. The first is the adaptation of electronic systems for controlling traditional sailing weapons, which had previously been manually controlled, the second way is the creation of an adapted sailing weapon, optimal for controlling electronics.

Путь создания парусного вооружения, оптимизированного для управления электроникой, мне представляется наиболее перспективным. При проектировании такого вооружения необходимо также учесть эффективность вновь создаваемого паруса.The way to create sailing weapons optimized for electronic control seems to me the most promising. When designing such weapons, it is also necessary to take into account the effectiveness of the newly created sail.

Один из путей, дающих хорошую эффективность, это парус-крыло, однако парус-крыло, имеющий хорошую подъемную силу, обладает несимметричным профилем, а значит, при изменении галса, возникают проблемы с изменением профиля крыла. Эта проблема решается в патенте №1382740, но имеет громоздкую конструкцию и выступающие элементы в напорной части, ухудшающие обтекание, тем самым увеличивается сопротивление и снижается эффективность паруса.One of the ways that gives good efficiency is the sail-wing, but the sail-wing, which has good lift, has an asymmetric profile, which means that when changing the tack, problems arise with changing the profile of the wing. This problem is solved in patent No. 1382740, but has a bulky design and protruding elements in the pressure part that worsen the flow around, thereby increasing the resistance and reducing the effectiveness of the sail.

По патенту №1024362 парус-крыло сложен по конструкции, а также получаемый профиль не оптимален.According to patent No. 1024362 the sail-wing is complicated in design, and the resulting profile is not optimal.

Патент №2520211 близок к заданной нами цели, поэтому данное устройство мы выбрали в качестве прототипа.Patent No. 2520211 is close to the goal we set, so we chose this device as a prototype.

Поставленная цель в прототипе достигается тем, что предлагаемый парус-крыло смонтирован на поворотной мачте и состоит из набора жестких симметричных балок, определяющих напорную сторону профиля паруса-крыла, и зафиксированных на мачте гибких лат, несущих обшивку паруса-крыла, а также из тяг, проходящих сквозь балки и соединяющих между собой гибкие латы, которые в совокупности с балками определяют разреженную сторону профиля паруса-крыла, вращающегося вокруг оси мачты и управляемого триммером, задающим необходимый угол атаки, а ось вращения самой мачты расположена впереди от центра давления аэродинамического профиля паруса-крыла в 3-15 процентах его хорды, кроме того, парус-крыло может быть выполнен составным из независимо вращающихся вокруг оси мачты секций и в случае применения в малом судостроении допускается его выполнение в упрощенном варианте, т.е. без тяг.The goal in the prototype is achieved by the fact that the proposed sail-wing is mounted on a swivel mast and consists of a set of rigid symmetrical beams that define the pressure side of the profile of the sail-wing, and fixed on the mast of flexible armor, carrying the covering of the sail-wing, as well as from rods, passing through the beams and connecting between themselves flexible plates, which together with the beams determine the rarefied side of the profile of the sail-wing, rotating around the axis of the mast and controlled by a trimmer that sets the required angle of attack, and the axis is rotated the mast itself is located in front of the center of pressure of the aerodynamic profile of the sail-wing in 3-15 percent of its chord, in addition, the sail-wing can be made up of sections independently rotating around the axis of the mast and, if used in small shipbuilding, it can be performed in a simplified variant, i.e. without traction.

Однако прототип несет ряд недостатков, а именно, поворотная мачта в данном изобретении несет значительную нагрузку за счет веса тяг и т.д. Данный поворотный механизм будет слишком тяжелым и дорогим в изготовлении.However, the prototype has several disadvantages, namely, the rotary mast in this invention carries a significant load due to the weight of the rods, etc. This swivel mechanism will be too heavy and expensive to manufacture.

Кроме того, есть сомнение, что латы будут эффективно работать при малых ветрах так же, как при сильном ветре.In addition, there is doubt that the armor will work effectively in light winds as well as in strong winds.

В целом, на мой взгляд, в изобретении, выбранном мною как прототип, задача простоты управления электроникой и надежности решены не до конца.In general, in my opinion, in the invention that I have chosen as a prototype, the problem of simplicity of controlling electronics and reliability has not been completely solved.

Указанные недостатки решены в заявляемом мною изобретении. Задачей изобретения является создание эффективного парус крыла, максимально адаптированного для управления электроникой.These shortcomings are resolved in my invention. The objective of the invention is to create an effective sail wing, the most adapted to control electronics.

Эта и другие задачи решены в заявляемом автоматизированном парус-крыле.This and other tasks are solved in the inventive automated sail-wing.

Как станет понятно из описания изобретения, оно может осуществляться в различных вариантах, и некоторые детали могут изменяться в различных отношениях, не выходя за пределы изобретения. Соответственно, чертежи и описания должны рассматриваться как иллюстративные материалы, не имеющие ограничительного значения, с учетом того, что объем притязаний определен в формуле изобретения.As will become clear from the description of the invention, it can be implemented in various ways, and some details can be changed in various ways, without going beyond the scope of the invention. Accordingly, the drawings and descriptions should be considered as illustrative materials without limiting significance, given the fact that the scope of claims is defined in the claims.

Поставленная задача решается тем, что в заявленном устройстве парус-крыло, отличающееся тем, что состоит из системы жестких направляющих, определяющих профиль крыла или крыльев, а также соединенных с ними крепежных элементов и колес, за счет которых система может вращаться в круговом удерживающем устройстве, закрепленном на корпусе плавсредства, при этом вдоль жестких направляющих могут выдвигаться эластичные элементы, формируя поверхность нужного профиля крыла или крыльев.The problem is solved in that in the claimed device, the sail-wing, characterized in that it consists of a system of rigid guides that define the profile of the wing or wings, as well as fasteners and wheels connected to them, due to which the system can rotate in a circular holding device, fixed on the body of the craft, while along the rigid guides elastic elements can be advanced, forming the surface of the desired profile of the wing or wings.

В результате использования предлагаемого автоматизированного парус-крыла достигается следующий технический результат, а именно: изменение угла атаки парус-крыла, изменение профиля парус-крыла, а также изменение площади парус-крыла исключительно сервомоторами, в зависимости от скорости и направления ветра, а также требуемой скорости движения плавсредства.As a result of using the proposed automated sail-wing, the following technical result is achieved, namely: changing the angle of attack of the sail-wing, changing the profile of the sail-wing, as well as changing the area of the sail-wing exclusively with servomotors, depending on the speed and direction of the wind, as well as the required speed of the craft.

Это достигается тем, что в зависимости от того какие эластичные элементы выдвинуты вдоль своих направляющих, формируется нужный профиль и площадь парус-крыла. Угол атаки определяется поворотом системы (направляющих и т.д.) в круговом удерживающем устройстве поворотным сервомотором.This is achieved by the fact that depending on what elastic elements are extended along their guides, the desired profile and area of the sail-wing are formed. The angle of attack is determined by the rotation of the system (guides, etc.) in a circular holding device by a rotary servomotor.

Заявленное устройство имеет систему жестких направляющих, к примеру расположенных горизонтально, один над другим, образуя уровни или этажи. Мы рассмотрим вариант с одним парус-крылом, хотя их может быть несколько как расположенных на одном круговом удерживающем устройстве, так и в нескольких круговых удерживающих устройствах.The claimed device has a system of rigid guides, for example, located horizontally, one above the other, forming levels or floors. We will consider the option with one sail-wing, although there may be several of them located on the same circular holding device, or in several circular holding devices.

Этажи или уровни поддерживаются крепежными элементами, представляющими из себя, к примеру, вертикальные поддерживающие мачты, горизонтально расположенные системы балок с колесами, а также стоячий такелаж, которые, вместе, имеют возможность вращаться вокруг вертикальной оси в круговом удерживающем устройстве, на котором, к примеру, имеются зубчики, соответствующие шестерне поворотного сервомотора, закрепленного, к примеру, на одной из балок. Круговое удерживающее устройство закреплено на корпусе плавсредства.Floors or levels are supported by fasteners, which are, for example, vertical supporting masts, horizontal beam systems with wheels, as well as standing rigging, which, together, can rotate around a vertical axis in a circular holding device, on which, for example There are teeth corresponding to the gear of the rotary servomotor, mounted, for example, on one of the beams. A circular holding device is mounted on the body of the craft.

Жесткие направляющие на каждом уровне или этаже, к примеру, могут образовывать 3 сегмента, вдоль которых могут натягиваться эластичные элементы, а именно сегмент F, сегмент L и сегмент R. При этом сегмент F образует плоскость верхнего обвода парус-крыла и закрылок. Сегмент L образует переднюю часть парус-крыла и плоскость нижнего обвода крыла при ветре с левого борта. Сегмент R образует переднюю часть парус-крыла и плоскость нижнего обвода крыла при ветре с правого борта. В данном примере на каждом уровне или этаже расположено по 3 рулона эластичного материала, например ткани, по 1 рулону на каждый сегмент, при этом управляющий сервомотор данного рулона может растягивать эластичный материал вдоль своего сегмента или сворачивать его обратно. Управляющий сервомотор мотор может находиться, к примеру, внутри рулона.Rigid guides at each level or floor, for example, can form 3 segments along which elastic elements can be stretched, namely segment F, segment L and segment R. Moreover, segment F forms the plane of the upper contour of the sail-wing and flap. Segment L forms the front of the sail-wing and the plane of the lower contour of the wing in the wind from the port side. Segment R forms the front of the sail-wing and the plane of the lower contour of the wing in the wind from the starboard side. In this example, at each level or floor there are 3 rolls of elastic material, for example, fabric, 1 roll for each segment, while the control servomotor of this roll can stretch the elastic material along its segment or fold it back. The servomotor controlling motor may be, for example, inside a roll.

Так, например при ветре с левого борта, эластичные элементы натягиваются вдоль сегментов F и L, количество задействованных этажей или уровней определяется силой ветра, а именно при слабых ветрах задействовано максимальное количество этажей или уровней, при сильных ветрах количество задействованных этажей или уровней уменьшают. Оптимальный угол атаки парус-крыла устанавливают за счет поворота парус-крыла в круговом удерживающем устройстве. При ветре с правого борта поступают аналогичным образом, только эластичные элементы натягиваются вдоль сегментов F и R.So, for example, when the wind is from the port side, the elastic elements are pulled along the segments F and L, the number of floors or levels involved is determined by the strength of the wind, namely, when the winds are weak, the maximum number of floors or levels is involved, when the number of floors or levels involved is reduced. The optimum angle of attack of the sail-wing is set due to the rotation of the sail-wing in a circular holding device. In wind, from the starboard side, they do the same, only elastic elements are pulled along the segments F and R.

Изобретение сопровождается чертежами, где на фиг. 1 изображен парус-крыло, расположенный на плавсредстве, вид сверху; на фиг. 2 - часть разреза А-А; на фиг. 3 - парус крыло на плавсредстве вид спереди. На фиг. 4 - парус крыло на плавсредстве, вид сбоку.The invention is accompanied by drawings, where in FIG. 1 shows a sail-wing located on a boat, a top view; in FIG. 2 - part of section AA; in FIG. 3 - sail wing on a watercraft front view. In FIG. 4 - sail wing on a boat, side view.

Парус-крыло содержит: систему жестких направляющих, содержащих сегмент F 1, сегмент L 2, сегмент R 3, а также рулонов, эластичных элементов, которые могут выдвигаться вдоль своих направляющих, а именно рулон сегмента F 4, рулон сегмента L 5, рулон сегмента R 6. Система жестких направляющих удерживается вертикальными 7 и горизонтальными 8 крепежными элементами. Крепежные элементы соединены с колесами 9, благодаря которым парус может вращаться в круговом удерживающем устройстве 10, снабженном зубцами 11, соответствующими шестерне поворотного сервомотора 12. Для повышения устойчивости конструкции используется также стоящий такелаж 13. Круговое удерживающее устройство закреплено к корпусу плавсредства 14. Жесткие направляющие расположены один над другим, образуя этажи или уровни: первый этаж или уровень 15, второй этаж или уровень 16, третий этаж или уровень 17, и т.д. Вдоль направляющих, в зависимости от обстоятельств выдвигаются эластичные элементы 18.A sail-wing comprises: a system of rigid guides comprising a segment F 1, a segment L 2, a segment R 3, as well as rolls, elastic elements that can be extended along their guides, namely a roll of a segment F 4, a roll of a segment L 5, a roll of a segment R 6. The rigid guide system is held by vertical 7 and horizontal 8 fasteners. The fasteners are connected to the wheels 9, due to which the sail can rotate in a circular holding device 10, equipped with teeth 11 corresponding to the gear of the rotary servomotor 12. To increase the stability of the structure, a standing rigging 13 is also used. The circular holding device is fixed to the body of the vehicle 14. Rigid guides are located one above the other, forming floors or levels: first floor or level 15, second floor or level 16, third floor or level 17, etc. Along the guides, depending on the circumstances, the elastic elements 18 extend.

Парус-крыло используется следующим образом. При слабом ветре с левого борта на всех этажах или уровнях вдоль жестких направляющих сегментов F 1 и L 2 из рулонов 4 и 5 выдвигаются эластичные элементы 18, как показано на фиг. 3. Поворотный сервомотор 12 поворачивает парус-крыло под оптимальный угол к ветру путем вращения системы, состоящей из жестких направляющих 1, 2, 3 рулонов эластичного материала 4, 5, 6, вертикальных 7 и горизонтальных 8 крепежных элементов, стоячего такелажа 13 и колес 9, относительно кругового удерживающего устройства 10, снабженного зубцами 11, закрепленного к корпусу плавсредства 14. При сильном ветре уменьшают количество задействованных этажей или уровней, к примеру оставляя только первый 15 и второй 16. При ветре с правого борта поступают аналогичным образом, но вместо сегмента L 2 и рулона сегмента L 5, используют сегмент R 3 и рулон сегмента R 6.Sail-wing is used as follows. In light wind from the port side on all floors or levels along the rigid guide segments F 1 and L 2, elastic elements 18 are pulled out from the rolls 4 and 5, as shown in FIG. 3. The rotary servomotor 12 rotates the sail-wing at an optimal angle to the wind by rotating the system consisting of rigid guides 1, 2, 3 rolls of elastic material 4, 5, 6, vertical 7 and horizontal 8 fasteners, standing rigging 13 and wheels 9 , relative to the circular holding device 10, equipped with teeth 11, fixed to the body of the vehicle 14. With strong wind, reduce the number of floors or levels involved, for example, leaving only the first 15 and second 16. In the case of wind from the starboard side, analogues otherwise, instead of the L 2 segment and the L 5 segment roll, the R 3 segment and the R 6 segment roll are used.

При попутном ветре используют только сегмент F 1 и рулон сегмента F 4.With a tailwind, only the F 1 segment and the F 4 segment roll are used.

При встречном ветре лавируют попеременно, используя ветер с левого и правого борта.When headwind maneuver alternately, using the wind from the port and starboard.

Заявленное парус-крыло оптимизировано для использования сервомоторов и может легко управляться электроникой. Кроме того система не имеет дорогостоящих элементов, и изготовление парус-крыла не дороже изготовления традиционного парусного вооружения.The claimed sail-wing is optimized for the use of servomotors and can be easily controlled by electronics. In addition, the system does not have expensive elements, and the manufacture of a sail-wing is no more expensive than the manufacture of traditional sailing weapons.

Claims (1)

Парус-крыло, отличающееся тем, что состоит из системы жестких направляющих, определяющих профиль крыла или крыльев, а также соединенных с ними крепежных элементов и колес, за счет которых система может вращаться в круговом удерживающем устройстве, закрепленном на корпусе плавсредства, при этом вдоль жестких направляющих могут выдвигаться эластичные элементы, формируя поверхность нужного профиля крыла или крыльев.Sail-wing, characterized in that it consists of a system of rigid guides defining the profile of the wing or wings, as well as fasteners and wheels connected to them, due to which the system can rotate in a circular holding device mounted on the body of the vehicle, while along the rigid guides can extend elastic elements, forming the surface of the desired profile of the wing or wings.

Images