RU2779950C1 - Boat propulsion with fin - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding, namely to a propulsion device, and can be used in water transport to equip small-sized light and medium-sized floating craft. Boat propeller with a fin contains upper and lower support plates mounted on racks. A drive motor is placed on the upper support plate, on the output shaft of which a crankshaft is installed, which rotates around the axis of the output shaft. A connecting rod is pivotally mounted on the crankshaft, making oscillatory movements, at the end of which a rocker arm is pivotally fixed, transmitting oscillatory movements to the transmission shaft passing down through the lower support plate and installed in the bearing support. At the end of the transmission shaft, a flat trapezoidal fin is vertically fixed, which performs a reciprocating rotational movement.

EFFECT: increased efficiency of the device while simplifying its design, as well as improving the maintainability of the device.

6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а именно к движительно-двигательному устройству, и может быть использовано в водном транспорте для оснащения маломерных плавучих средств легкого и среднего класса с малым водоизмещением как специального, так и общехозяйственного назначения.The invention relates to the field of shipbuilding, namely to a propulsion device, and can be used in water transport to equip small-sized light and medium-sized floating craft with a small displacement, both for special and general purposes.

Известен лодочный движитель, содержащий гребной винт, защитный плавник-шпору и руль, установленные на кронштейне за транцем катера, на борту которого установлен двигатель (журнал "Катера и яхты" №4, 1991 г.).Known boat propeller containing a propeller, a protective fin-spur and a steering wheel mounted on a bracket behind the transom of the boat, on board which the engine is installed (magazine "Boats and yachts" No. 4, 1991).

Данный тип приводов с гребным вращающимся винтом, достаточно давно достиг своей верхней точки развития и многие годы не претерпевает существенных изменений. При этом, во многих случаях, использование вращающегося приводного винта затруднительно или нецелесообразно, например, на сильно заросших водоемах, где трава быстро наматывается на винт и блокирует его вращение.This type of drive with a propeller rotating propeller has reached its highest point of development for a long time and has not undergone significant changes for many years. At the same time, in many cases, the use of a rotating drive screw is difficult or impractical, for example, in heavily overgrown water bodies, where grass quickly wraps around the screw and blocks its rotation.

Наиболее же близким к предложенному изобретению по технической сущности является патент RU 2412362 С2, 20.02.2011, раскрывающий движитель водного транспорта, содержащий корпус с неподвижно закрепленным цилиндром, в котором расположен цилиндр и поршень имеющий изогнутую форму, а их оси представляют участки окружности, коленчатый вал, якорь, хомут с двумя парами диаметрально расположенных креплений, при этом оси пар креплений перпендикулярны друг другу, и опорный обод, расположенный на основании корпуса, и регулирующую шестерню, расположенную между валом и опорным ободом, находящуюся в зубчатом зацеплении с ними, при этом колено вала расположено под острым углом к оси вала, поршень крепится к хомуту, который закреплен в корпусе при помощи двух обращенных наружу диаметрально расположенных креплений, хомут закреплен с якорем при помощи двух обращенных внутрь диаметрально расположенных креплений, якорь одет на колено вала и одним краем своего основания постоянно касается опорного обода, с которым зацеплен зубьями, расположенными радиально на нижней части основания якоря и верхней части опорного обода, опорный обод расположен горизонтально на роликах корпуса и связан зубьями, расположенными вертикально по внутренней окружности опорного обода, с зубьями регулирующей шестерни, к хомуту вдоль оси крепления хомута прикреплен передаточный вал с закрепленными на оси передаточного вала двумя плавниками и хвостом, при этом плавники располагаются в плоскости хомута, а хвост перпендикулярен плоскости хомута, поршень двигается возвратно-поступательно по участку окружности, качая хомут и якорь, верхняя часть якоря при этом вращает вал, а хомут сообщает колебательные движения через передаточный вал плавникам и хвосту, которые отталкивают воду в направлении, противоположном направлению движения транспорта, двигая транспорт вперед.The closest to the proposed invention in terms of technical essence is patent RU 2412362 C2, 20.02.2011, which discloses a water transport propulsion device, containing a housing with a fixed cylinder, in which the cylinder and a piston having a curved shape are located, and their axes represent sections of a circle, a crankshaft , an anchor, a yoke with two pairs of diametrically located fasteners, while the axes of the pairs of fasteners are perpendicular to each other, and the support rim located on the base of the housing, and the control gear located between the shaft and the support rim, which is in gear engagement with them, while the knee shaft is located at an acute angle to the axis of the shaft, the piston is attached to the clamp, which is fixed in the housing with the help of two diametrically located fasteners facing outward, the clamp is fixed with the anchor using two diametrically located fasteners facing inward, the anchor is dressed on the shaft knee and one edge of its base constantly touches the support rim, with which is engaged with teeth located radially on the lower part of the armature base and the upper part of the support rim, the support rim is located horizontally on the body rollers and is connected by teeth located vertically along the inner circumference of the support rim with the teeth of the control gear, a transmission shaft is attached to the clamp along the clamp attachment axis with two fins and a tail fixed on the axis of the transmission shaft, while the fins are located in the plane of the clamp, and the tail is perpendicular to the plane of the clamp, the piston moves back and forth along the section of the circle, shaking the clamp and the anchor, while the upper part of the anchor rotates the shaft, and the clamp informs oscillating motions through the transfer shaft to the fins and tail, which push the water in the opposite direction of the vehicle's direction of travel, propelling the vehicle forward.

Недостатком данного устройства является сложность ее конструкции, поскольку передача движения на приводной вал осуществляется конструктивно сложным узлом двигателя, а также низкая эффективность, поскольку привод передачи энергии включает якорь с опорным ободом, коленчатым валом, хомутом, роликами и прочими узлами, т.е. конструктивно механизм передачи энергии совершает множество различных движений для создания выходного нужного импульса на плавник, при этом движение и конструкция самого плавника также не обеспечивают высокую эффективность перемещения, поскольку энергия от плавника-бабочки будет направлена вперед-назад в равной мере.The disadvantage of this device is the complexity of its design, since the transmission of motion to the drive shaft is carried out by a structurally complex engine assembly, as well as low efficiency, since the energy transfer drive includes an anchor with a support rim, a crankshaft, a clamp, rollers and other nodes, i.e. structurally, the energy transfer mechanism makes many different movements to create the desired output impulse to the fin, while the movement and design of the fin itself also does not provide high efficiency of movement, since the energy from the butterfly fin will be directed back and forth equally.

Основной задачей изобретения является устранение указанных недостатков ближайшего аналога.The main objective of the invention is to eliminate these disadvantages of the closest analogue.

Техническим результатом является повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, Дополнительным результатом является повышение ремонтопригодности устройства.The technical result is to increase the efficiency of the device while simplifying its design. An additional result is to increase the maintainability of the device.

Данный результат достигается конструкцией лодочного движителя, содержащего верхнюю и нижнюю опорные пластины, установленные на стойках, на верхней опорной пластине размещен приводной двигатель, на выходном валу которого установлен коленчатый вал, совершающий вращательное движение вокруг оси выходного вала, на указанном коленчатом валу шарнирно установлен шатун, совершающий колебательные движения, на конце которого шарнирно закреплено коромысло, передающее колебательные движения на передаточный вал, проходящий вниз сквозь нижнюю опорную пластину и установленный в подшипниковой опоре, при этом на конце передаточного вала вертикально закреплен плоский плавник трапецеидальной формы, совершающий возвратно-вращательное движение.This result is achieved by the design of the boat propeller, containing the upper and lower support plates mounted on the racks, on the upper support plate there is a drive motor, on the output shaft of which a crankshaft is installed that rotates around the axis of the output shaft, a connecting rod is pivotally mounted on the specified crankshaft, making oscillatory movements, at the end of which a rocker arm is pivotally fixed, transmitting oscillatory movements to the transmission shaft passing down through the lower support plate and installed in the bearing support, while at the end of the transmission shaft a flat trapezoidal fin is vertically fixed, performing a reciprocating rotational movement.

Передаточный вал обеспечивает колебательные отклонения плавника на угол 15-45°, предпочтительно на угол около 30°.The transmission shaft oscillates the fin at an angle of 15-45°, preferably at an angle of about 30°.

Под нижней опорной пластиной установлен кронштейн, выполненный с возможностью его крепления к плавсредству.A bracket is installed under the lower support plate, which is made with the possibility of its attachment to the watercraft.

Приводной двигатель включает механизм изменения скорости вращения.The drive motor includes a mechanism for changing the speed of rotation.

Плавник выполнен из жесткого или упруго-эластичного материала.The fin is made of rigid or resilient-elastic material.

Плавник может дополнительно содержать ребра жесткости.The fin may additionally contain stiffeners.

Далее, предложенное изобретение будет подробно рассмотрено с учетом иллюстраций, где на фиг. 1 представлен общий вид лодочного движителя, на фиг. 2 представлен вид лодочного движителя по А-А.Further, the proposed invention will be discussed in detail in view of the illustrations, where in Fig. 1 shows a general view of the boat mover, Fig. 2 shows a view of the boat mover along A-A.

Позиции на чертежах:Positions on the drawings:

1 - опорная пластина;1 - base plate;

2 - стойка;2 - rack;

3 - приводной двигатель;3 - drive motor;

4 - коленчатый вал;4 - crankshaft;

5 - шатун;5 - connecting rod;

6 - передаточный вал;6 - transmission shaft;

7 - подшипниковая опора;7 - bearing support;

8 - плавник;8 - fin;

9 - коромысло;9 - rocker;

10 - кронштейн;10 - bracket;

11 - плавсредство.11 - watercraft.

Лодочный движитель, содержит верхнюю и нижнюю опорные пластины 1. Данные пластины 1 являются основаниями для конструктивных элементов движителя. Как правило, пластины 1 выполняются из металла, однако, могут быть изготовлены и из других прочных материалов, например композитов. Верхняя и нижняя пластины 1 установлены на вертикальных стойках 2, которые выполнены с возможностью их разъемного крепления, например посредством болтового соединения, шпоночного соединения и пр. Под нижней опорной пластиной 1 может быть установлен кронштейн 10, с возможностью его крепления к плавсредству, что ускоряет и упрощает процесс монтажа движителя.Boat mover, contains the upper and lower support plates 1. These plates 1 are the bases for the structural elements of the mover. As a rule, the plates 1 are made of metal, however, they can also be made of other durable materials, such as composites. The upper and lower plates 1 are mounted on vertical posts 2, which are made with the possibility of their detachable fastening, for example, by means of bolted connections, keyed connections, etc. A bracket 10 can be installed under the bottom support plate 1, with the possibility of attaching it to the watercraft, which speeds up and simplifies the assembly process.

На верхней опорной пластине 1 установлен приводной двигатель 3. Приводной двигатель 3 предпочтительно включает механизм изменения скорости вращения, например, коробку передач, вариатор и прочие механизмы для корректировки скорости вращения выходного вала.Mounted on the top support plate 1 is a drive motor 3. The drive motor 3 preferably includes a rotation speed change mechanism such as a gearbox, a variator and other mechanisms for adjusting the rotation speed of the output shaft.

На выходном валу установлен коленчатый вал 4, совершающий вращательное движение вокруг выходного вала, при этом выходной вал может выполняться как единое целое с коленчатым валом 4. На указанном коленчатом валу 4 шарнирно установлен шатун 5. Вращательное движение коленчатого вала 4 обеспечивает передачу колебательного движения шатуну 5. Шатун 5, в свою очередь, передает колебательные движения на коромысло 9.A crankshaft 4 is installed on the output shaft, which rotates around the output shaft, while the output shaft can be made as a single unit with the crankshaft 4. A connecting rod 5 is pivotally mounted on the specified crankshaft 4. The rotational movement of the crankshaft 4 ensures the transmission of oscillatory motion to the connecting rod 5 The connecting rod 5, in turn, transmits oscillatory movements to the rocker 9.

На конце коромысла 9 установлен передаточный вал 6, обеспечивающий передачу вращательного движения на определенный угол, как правило, на угол 15-45°, предпочтительно на угол около 30°, для обеспечения колебательного отклонения плавника 8. Угол больше 45° обеспечит повышенную нагрузку на узлы, а меньше 15° низкую эффективность работы плавника 8.At the end of the rocker arm 9, a transmission shaft 6 is installed, which ensures the transmission of rotational motion at a certain angle, as a rule, at an angle of 15-45 °, preferably at an angle of about 30 °, to ensure the oscillatory deflection of the fin 8. An angle greater than 45 ° will provide an increased load on the nodes , and less than 15° low efficiency of the fin 8.

Передаточный вал 6 выходит вниз, проходя сквозь нижнюю опорную пластину 1. Передаточный вал 6 установлен в подшипниковой опоре 7. Подшипниковая опора 7 включает, по меньшей мере, один подшипник, предпочтительно два подшипника, например, шарикового подшипника качения или роликового подшипника качения или иного типа подшипника, обеспечивающего легкую и точную передачу валу 6 возвратно-вращательного движения.The transmission shaft 6 extends downwards through the bottom support plate 1. The transmission shaft 6 is mounted in a bearing support 7. The bearing support 7 includes at least one bearing, preferably two bearings, such as a ball bearing or roller bearing or other type. bearing, providing easy and accurate transmission of the shaft 6 reciprocating rotational motion.

На конце передаточного вала 6 вертикально закреплен плоский плавник 8 трапецеидальной формы, при этом вершина плавника 8 крепится к валу 6. Плавник 8 может быть выполнен из жесткого или упруго-эластичного материала, например, стали, алюминия, пвх-пластика и пр. При этом плавник 8 может дополнительно содержать ребра жесткости, для обеспечения повышения его жесткости/прочности для более продолжительной его службы.At the end of the transmission shaft 6, a flat fin 8 of a trapezoidal shape is vertically fixed, while the top of the fin 8 is attached to the shaft 6. The fin 8 can be made of a rigid or elastic material, for example, steel, aluminum, PVC plastic, etc. the fin 8 may additionally contain stiffening ribs to increase its stiffness/strength for a longer service life.

За счет использования в конструкции устройства отдельно расположенного узла передачи движения на плавник 8, состоящего из опорных пластин 1, вращающегося коленчатого вала 4, передающего движение на шатун 5 и коромысла 9, совершающего колебательные движения, а также передаточного вала 6, совершающего возвратно-вращательное движение совместно с вертикально закрепленным плоским плавником 8 трапецеидальной формы, обеспечивается повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, поскольку такая конструкция передачи энергии от двигателя 2 конструктивно проще, а используемый коромыслово-шатунный узел максимально эффективно передает энергию на плавник 8, не затрачивая лишних движений для вращения и перемещения узлов, для передачи энергии на плавник. Использование плавника 8 данной формы и передача ему нужного импульса также конструктивно проще и эффективней, поскольку вся энергия от работы плавника 8 направлена в одну сторону от кормы плавсредства. Кроме того, использование в конструкции устройства отдельно расположенного узла передачи движения, дополнительно обеспечивает повышение ремонтопригодности устройства, поскольку снять пластину 1 и заменить открытый поврежденный/изношенный элемент проще и быстрее, чем разбирать данные приводные узлы внутри двигателя.Due to the use in the design of the device of a separately located unit for transmitting motion to the fin 8, consisting of support plates 1, a rotating crankshaft 4 that transmits motion to the connecting rod 5 and a rocker arm 9 that performs oscillatory movements, as well as a transmission shaft 6 that performs a reciprocating rotational movement together with a vertically fixed flat fin 8 of a trapezoidal shape, it increases the efficiency of the device while simplifying its design, since such a design for transferring energy from the engine 2 is structurally simpler, and the used rocker-rod assembly transmits energy to the fin 8 as efficiently as possible without spending unnecessary movements to rotate and move nodes, to transfer energy to the fin. Using a fin 8 of this shape and transferring the necessary impulse to it is also structurally simpler and more efficient, since all the energy from the operation of the fin 8 is directed in one direction from the stern of the craft. In addition, the use of a separately located motion transmission unit in the design of the device further improves the maintainability of the device, since it is easier and faster to remove plate 1 and replace an open damaged/worn element than to disassemble these drive units inside the engine.

Принцип действия устройства следующий.The principle of operation of the device is as follows.

Лодочный движитель устанавливается на плавсредстве.The boat propeller is installed on the watercraft.

Приводной двигатель 3 набирает обороты, передавая вращение с выходного вала на коленчатый вал 4, совершающий вращательное движение вокруг оси выходного вала.The drive motor 3 is gaining momentum, transferring rotation from the output shaft to the crankshaft 4, which rotates around the axis of the output shaft.

Вращение коленчатого вала 4 передается на шатун 5 и коромысло 9, совершающие колебательные движения.The rotation of the crankshaft 4 is transmitted to the connecting rod 5 and the rocker arm 9, which oscillate.

С коромысла 9, движение передается на передаточный вал 6, совершающий возвратно-вращательное движение, при этом на конце передаточного вала 6 вертикально закреплен плоский плавник 8 трапецеидальной формы, который также совершает возвратно-вращательное движение на заданный угол. Плавсредство движется.From the rocker arm 9, the movement is transmitted to the transmission shaft 6, which performs a reciprocating rotational movement, while at the end of the transmission shaft 6 a flat fin 8 of a trapezoidal shape is vertically fixed, which also performs a reciprocating rotational movement at a given angle. The craft is moving.

Предложенное изобретение обеспечивает повышение эффективности работы устройства при одновременном упрощении его конструкции, Дополнительно достигается повышение ремонтопригодности устройства.The proposed invention provides an increase in the efficiency of the device while simplifying its design. Additionally, an increase in the maintainability of the device is achieved.

Claims (6)

1. Лодочный движитель, характеризующийся тем, что содержит верхнюю и нижнюю опорные пластины, установленные на стойках, на верхней опорной пластине размещен приводной двигатель, на выходном валу которого установлен коленчатый вал, совершающий вращательное движение вокруг оси выходного вала, на указанном коленчатом валу шарнирно установлен шатун, совершающий колебательные движения, на конце которого шарнирно закреплено коромысло, передающее колебательные движения на передаточный вал, проходящий вниз сквозь нижнюю опорную пластину и установленный в подшипниковой опоре, при этом на конце передаточного вала вертикально закреплен плоский плавник трапецеидальной формы, совершающий возвратно-вращательное движение.1. A boat propulsor, characterized in that it contains upper and lower support plates mounted on racks, a drive motor is placed on the upper support plate, on the output shaft of which a crankshaft is installed that rotates around the axis of the output shaft, on the specified crankshaft is pivotally mounted a connecting rod that performs oscillatory movements, at the end of which a rocker arm is pivotally fixed, transmitting oscillatory movements to the transmission shaft passing down through the lower support plate and installed in the bearing support, while at the end of the transmission shaft a flat trapezoidal fin is vertically fixed, performing a reciprocating rotational movement . 2. Лодочный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что передаточный вал обеспечивает колебательные отклонения плавника на угол 15-45°, предпочтительно на угол около 30°.2. Boat propulsion according to claim 1, characterized in that the transmission shaft provides oscillatory deviations of the fin at an angle of 15-45°, preferably at an angle of about 30°. 3. Лодочный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что под нижней опорной пластиной установлен кронштейн, выполненный с возможностью его крепления к плавсредству.3. Boat mover according to claim 1, characterized in that a bracket is installed under the lower support plate, made with the possibility of attaching it to the craft. 4. Лодочный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что приводной двигатель включает механизм изменения скорости вращения.4. Boat propeller according to claim 1, characterized in that the drive motor includes a mechanism for changing the speed of rotation. 5. Лодочный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что плавник выполнен из жесткого или упруго-эластичного материала.5. Boat propeller according to claim 1, characterized in that the fin is made of a rigid or resilient material. 6. Лодочный движитель по п. 1, характеризующийся тем, что плавник может дополнительно содержать ребра жесткости.6. Boat propeller according to claim 1, characterized in that the fin may additionally contain stiffeners.

Images