DE4300497A1

DE4300497A1 - Progressive movement of engine-less gliding vessel travelling in water by changing centre of gravity

Info

Publication number: DE4300497A1
Application number: DE19934300497
Authority: DE
Inventors: Wsewolod Wasiljew
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1996-11-28

Abstract

The device constitutes a glider with air chambers in its upper section. During upwards movement, the air is directed from the air containers through valves, and during a dive is bled off while the centre of gravity of the device moves from plus to minus. With a small bleed of air from the chambers the glider moves downwards at an angle by gravity force. With a feed of air into the chambers, and with a change of the gravity force of the force for expelling, the glider moves upwards. With equal feed and bleed of air the devices moves horizontally, and in the vertical plane the movement has the appearance of a sinusoid.

Description

Construction of the apparatus with an air chamber

Der Apparat stellt einen stromlinienförmigen, sorgfältig angefertigten Unterwassergleiter (Zeichnung 1) dar, der einen geringen hydrodynamischen Widerstand der Bewegung im Wasser hat. Der Gleiter besteht aus einem Gehäuse (1) und delta- oder gleiterförmigen Flügeln (2) mit vertikalen und horizontalen Steuerungseinrichtungen (3). Im Gehäuse des Gleiters (1) befinden sich: Luftkammer (4), Luftflaschen (5), Ausrüstung für Energieversorgung, Steuerung und Lenkung des Torpedos (6), Korrekturballast (7) und Beförderungskörper (8)/in der Torpedo- Variante - Sprengkörper, in der Variante "Sport" - Taucher/. Die Luftkammer hat im oberen Teil Öffnungen, in welche die komprimierte Luft durch Steuerschieber zugeführt (9) und später abgelassen (10) wird. Im unteren Teil der Kammer befindet sich ständig freie Öffnung für die Zufuhr und den Ablaß von Wasser (11). Da die Zufuhr und der Ablaß von Wasser nicht durch die Steuerschieber gesteuert wird, erfolgt die gesamte Steuerung des Apparates durch die oberen Luftschieber. Der Punkt 12 ist geometrischer Schwerpunkt des Apparates.The device is a streamlined, carefully made underwater glider (drawing 1) that has a low hydrodynamic resistance to movement in the water. The slider consists of a housing ( 1 ) and delta or slider-shaped wings ( 2 ) with vertical and horizontal control devices ( 3 ). In the housing of the glider ( 1 ) there are: air chamber ( 4 ), air bottles ( 5 ), equipment for energy supply, control and steering of the torpedo ( 6 ), correction ballast ( 7 ) and transport body ( 8 ) / in the torpedo variant - explosive device , in the variant "Sport" - divers. The upper part of the air chamber has openings into which the compressed air is fed ( 9 ) through control spools and later discharged ( 10 ). In the lower part of the chamber there is always a free opening for the supply and drainage of water ( 11 ). Since the supply and drainage of water is not controlled by the control slide, the entire control of the apparatus is done by the upper air slide. Point 12 is the geometric center of gravity of the apparatus.

Function example for an apparatus with an air chamber

Die Luft wird in die standardmäßige Hochdruckflaschen auf dem Ufer oder auf dem Schiff durch eine Verdichterstation eingepumpt. Die eingepumpten Flaschen werden im Apparat eingebaut und an das Funktionssystem angeschlossen. Dadurch verfügt der Apparat über einen autonomen Luftvorrat, der im weiteren für die Fortbewegung nach folgendem Schema verwendet wird. (Zeichnung 1): Der Apparat hat eine Luftkammer. Die Luftzufuhr und die Wasserverdrängung aus der Kammer verändert den Schwerkraftvektor auf + (Auftauchen). Beziehungsweise verändert sich beim Luftablaß aus der Kammer und Wassereinlaß der Schwerkraftvektor auf - (Eintauchen). Die verbrauchte Luft wird aus der Kammer ins Wasser abgelassen.The air is in the standard high pressure bottles on the Shore or on the ship through a compressor station pumped in. The pumped bottles are in the apparatus installed and connected to the functional system. Thereby the device has an autonomous air supply, which in the others used for locomotion according to the following scheme becomes. (Drawing 1): The apparatus has an air chamber. The Air supply and water displacement from the chamber changed the gravity vector to + (surface). Respectively changes when the air is released from the chamber and water inlet the gravity vector on - (immersion). The used air is drained from the chamber into the water.

Die Luftkammer befindet sich im geometrischen Schwez Zentrum des Apparats. Gerade diese Lage der Kammer ermöglicht es, die Position des Apparates im Wasser zu beeinflussen. Beim Luftablaß aus der Kammer (Zeichnung 2, graphische Darstellung I) und natürlich dem Wassereinlaß (Punkt 1) erhält der Schwerkraft vektor die Richtung nach unten und der Apparat beginnt einzutauchen. Das vertikale Eintauchen (wie ein Stein zum Meeresboden) wird von der geometrischen Form des Flügel s verhindert, und daher bewegt sich der Apparat mit langsam zu nehmender Geschwindigkeit nach unten mit flach geneigter Linie (Abschnitt 2-3, Zeichnung 2, graphische Darstellung I).The air chamber is located in the geometric welding center of the device. This position of the chamber makes it possible to influence the position of the apparatus in the water. When the air is discharged from the chamber (drawing 2, graph I) and of course the water inlet (point 1 ), the gravity vector receives the downward direction and the apparatus begins to submerge. Vertical immersion (like a stone to the sea floor) is prevented by the geometric shape of the wing, and therefore the apparatus moves downwards at a slowly increasing speed with a flat inclined line (section 2-3, drawing 2, graphic representation I) .

Im unteren Bewegungspunkt 3 (Zeichnung 2, graphische Darstellung I) wird in die Luftkammer aus den Luftflaschen Luft zugeführt, aus der Kammer wird das Wasser verdrängt und der Schwerkraft vektor, der nach unten ausgerichtet ist, geht langsam durch die neutrale Stellung des Schwerpunktes +/- 0 (Punkt 4, Zeichnung 2, graphische Darstellung I) und bekommt die Ausrichtung nach oben (in diesem Moment bewegt sich der Apparat aufgrund der Inertion seiner Masse nach vorne).In the lower movement point 3 (drawing 2, graphic representation I) air is fed into the air chamber from the air bottles, the water is displaced from the chamber and the gravity vector, which is directed downwards, slowly passes through the neutral position of the center of gravity + / - 0 (point 4 , drawing 2, graphic representation I) and gets the upward orientation (at this moment the apparatus moves forward due to the insertion of its mass).

Die vertikale Bewegung nach oben (wie eine Luftblase) wird durch die geometrische Form des Flügels verhindert, und der Apparat bewegt sich wiederum mit steigender Geschwindigkeit mit flach geneigter Linie nach oben (Abschnitt 4-5, Zeichnung 2, graphische Darstellung I). Im oberen Punkt der Bewegung 5 wird die Luft aus der Kammer verdrängt, der Schwerkraftvektor, der nach oben ausgerichtet ist, geht durch die neutrale Stellung 6, bekommt wieder die Ausrichtung nach unten, und der Apparat beginnt, sich nach dem Passieren des oberen Punktes der Grafik aufgrund der Inertion mit stark zunehmender Geschwindigkeit nach unten zu bewegen.Vertical movement upwards (like an air bubble) is prevented by the geometrical shape of the wing, and the apparatus in turn moves upwards with increasing speed with a flat inclined line (section 4-5, drawing 2, graphic representation I). In the upper point of movement 5 , the air is displaced from the chamber, the gravity vector, which is oriented upwards, passes through the neutral position 6 , gets the orientation downwards again, and the apparatus begins to move after passing the upper point of the Moving the graphic downwards with increasing speed due to the insertion.

Auf der Zeichnung 3 rechts ist die Luftkammer des Apparats in drei Projektionen dargestellt: 1 Öffnung für den Luftablaß, 2 Öffnung für die Zufuhr der komprimierten Luft, 3 ständig freie Öffnung für den Wassereinlaß und -verdrängung.In drawing 3 on the right the air chamber of the apparatus is shown in three projections: 1 opening for the air discharge, 2 opening for the supply of the compressed air, 3 constantly free opening for the water inlet and displacement.

Die Fläche A zeigt das Profil des Querschnitts der Kammer. Die Konstruktion verhindert den unkontrollierten Luftablaß aus der Kammer bei komplizierten Bewegungen des Apparates.Area A shows the profile of the cross section of the chamber. The Construction prevents the uncontrolled release of air from the Chamber for complicated movements of the apparatus.

Die Zeichnung 3 links, Position zeigt die Stellung des Apparates auf der Wasseroberfläche (Zeichnung 2, Punkt 1, graphische Darstellung I), d. h. der Beginn der Bewegung des Apparates - Ablaß der Luft aus der Kammer.Drawing 3 on the left, position shows the position of the apparatus on the water surface (Drawing 2, point 1 , graphic representation I), ie the beginning of the movement of the apparatus - venting the air from the chamber.

Die Zeichnung 3, Position II, zeigt die Stellung des Apparates im Abschnitt 2-3 (Zeichnung 2, graphische Darstellung I).The drawing 3, position II, shows the position of the apparatus in Section 2-3 (drawing 2, graph I).

Das Parallelogramm der Kräfte ist teilweise in den Positionen II, IV dargestellt, wo: U Beschleunigung der Bewegung des Apparates, R Schwerpunktvektor mit Ausrichtung nach unten, R1 Schwerpunktvektor mit der Ausrichtung nach oben.The parallelogram of the forces is partly in the positions II, IV are shown where: U acceleration of the movement of the Apparatus, R center of gravity vector with downward orientation, R1 Center of gravity vector with upward orientation.

Die Position III, (Zeichnung 3), zeigt die Bewegung des Apparates im Abschnitt 3-4 (Zeichnung 2, I) - Zufuhr der komprimierten Luft in die Kammer. Die Position IV (Zeichnung 3) zeigt die Bewegung des Apparats auf dem Abschnitt 4-5 (Zeichnung 2, graphische Darstellung I) - Auftauchen des Apparats.Position III (drawing 3) shows the movement of the apparatus in section 3-4 (drawing 2, I) - feeding the compressed Air into the chamber. Position IV (drawing 3) shows the Movement of the apparatus on section 4-5 (drawing 2, graphic representation I) - appearance of the apparatus.

Beim Eintauchen des Apparats wegen der Erhöhung des Wasserdrucks (ca. 1 At für jede 10 Meter der Tiefe) wird die Luft in der Kammer komprimiert, was die Gewichtserhöhung des Apparats zur Folge hat und erhöht folgerichtig die Geschwindigkeit des Eintauchens.When immersing the device due to the increase in water pressure (approx. 1 at for every 10 meters of depth) the air in the Chamber compresses, which increases the weight of the apparatus Consequence has and consequently increases the speed of the Immersion.

Beim Auftauchen des Apparats wird die Luft in der Kammer des Apparats ausgedehnt, was die Gewichtsminderung des Apparats zur Folge hat und die zusätzliche Beschleunigung dessen Bewegung zur Wasseroberfläche bewirkt.When the device appears, the air in the chamber of the Apparatus, which leads to the weight reduction of the apparatus Consequence and the additional acceleration of its movement to Water surface causes.

Auf diese Weise untersuchten wir ein Zyklus in der horizontalen Bewegung des Apparats. Zusätzlich wird die Bewegungstrajektorie des Apparats durch die horizontalen und vertikalen Steuerein richtungen korrigiert.In this way we examined a cycle in the horizontal Movement of the apparatus. In addition, the motion trajectory of the apparatus through the horizontal and vertical controls directions corrected.

Auf der Zeichnung 2, graphische Darstellung II wird die Änderung des Schwerpunktvektors C + (R1) auf - (R) bei der Gewichts änderung des Apparates gezeigt. Man sieht gut den Übergang des Apparats durch die Punkte (2, 4, 6) mit neutralem Gewicht. Dies bedeutet, daß der Apparat in diesem Punkt beliebig lange Zeit bleiben kann, um die Untersuchungs- oder Aufklärungsarbeit durchzuführen (in diesen Punkten ist das Gewicht des Apparats der Verdrängungskraft des Wassers gleich).On the drawing 2, graph II, the change in the center of gravity vector C + (R1) to - (R) is shown with the weight change of the apparatus. One can clearly see the transition of the apparatus through points ( 2 , 4 , 6 ) with a neutral weight. This means that the device can remain at this point for any length of time to carry out the investigation or clarification work (in these points the weight of the device is equal to the displacement force of the water).

Function example for an apparatus with two chambers

Die Arbeit des Gleiters mit zwei Kammern sieht ein wenig komplizierter aus und wird für kompliziertere Bewegungen des Unterwasserapparates verwendet. Es ist wünschenswert, diese Konstruktion für Unterwasser-Sportgleiter zu verwenden. Das einfachste Beispiel für die Steuerung des Apparates ist in der Zeichnung Nr. 4 dargestellt und Fig. 7.The work of the two-chamber glider looks a little more complicated and is used for more complicated movements of the underwater apparatus. It is desirable to use this construction for underwater sports gliders. The simplest example of the control of the apparatus is shown in drawing No. 4 and FIG. 7.

Zwei Luftkammern Nr. 8, 9 befinden sich in dem geometrischen Schwerpunkt des Apparates zu beiden Seiten des Tauchers. Die komprimierte Luft wird aus den Luftflaschen 14 durch die Steuerschieber in die Luftkammer des Apparates zugeführt.Two air chambers No. 8 , 9 are located in the geometric center of gravity of the apparatus on either side of the diver. The compressed air is supplied from the air bottles 14 through the control slide into the air chamber of the apparatus.

Das Steuerrad 1 des Apparates hat zwei Bewegungsstufen, d. h. bei der Neigung des Steuerrades in Richtung des Tauchers drückt die Scheibe 2 auf die Luftschieber 4, 6 und die komprimierte Luft verdrängt das Wasser aus den Kammern 8, 9. Die Neigung des Steuerrades zu sich bedeutet das Auftauchen des Apparates.The steering wheel 1 of the apparatus has two stages of movement, ie when the steering wheel is inclined towards the diver, the disk 2 presses on the air slides 4 , 6 and the compressed air displaces the water from the chambers 8 , 9 . The inclination of the steering wheel towards itself means the appearance of the device.

Die Neigung des Steuerrades in Richtung "vom Taucher weg" drückt auf die Luftschieber 3, 5 und läßt die Luft aus den Kammern 8, 9 durch die Öffnungen 15 frei und der Apparat beginnt einzutauchen. Das seitliche Gleichgewicht des Apparates bei einem Zweikammernsystem wird durch die Kardanverbindung des Steuerrades 10 mit der Befestigung im Gehäuse des Apparates 11 gewährleistet. Die Kardanverbindung 10 ermöglicht die Neigung des Steuerrades nach links und rechts und beziehungsweise bei der Neigung des Steuerrades in Richtung zum Taucher, stärker auf den linken 6 oder rechten 4 Steuerschieber zu drücken und daher mehr Luft in die linke 8 oder rechte 9 Luftkammer zuzuführen. Dies ermöglicht nach Wunsch des Tauchers, den Apparat horizontal zu stabilisieren, oder umgekehrt bei der Durchführung kompli zierter Figuren unter Wasser, den Apparat in jedem Seitenwinkel zum Horizont zu stellen. Bei der Neigung des Steuerrades in Richtung "vom Taucher weg" (Eintauchen) ermöglicht die zusätzliche Neigung des Steuerrades nach rechts oder links und durch den Druck der Scheibe 2 auf die Schieber 5 oder 3, mehr Luft aus der linken 8 oder rechten 9 Kammer abzulassen und den Apparat wieder horizontal in dem nötigen Seitenwinkel zum Horizont zu stellen.The inclination of the steering wheel in the direction "away from the diver" presses on the air slide 3 , 5 and releases the air from the chambers 8 , 9 through the openings 15 and the apparatus begins to submerge. The lateral equilibrium of the apparatus in a two-chamber system is ensured by the gimbal connection of the steering wheel 10 with the attachment in the housing of the apparatus 11 . The cardan connection 10 enables the inclination of the steering wheel to the left and right and / or when the steering wheel is inclined towards the diver, to press harder on the left 6 or right 4 control slide and therefore supply more air into the left 8 or right 9 air chamber. This enables the diver to stabilize the apparatus horizontally, or vice versa when performing complicated figures under water, to position the apparatus at any side angle to the horizon. With the inclination of the steering wheel in the direction "away from the diver" (immersion), the additional inclination of the steering wheel to the right or left and by the pressure of the disc 2 on the slide 5 or 3 allow more air to be released from the left 8 or right 9 chamber and to set the apparatus horizontally again at the necessary side angle to the horizon.

Die Zentralfeder 12 hilft dabei, das Steuerrad in neutrale Lage zurückzustellen (Auf- und Eintauchen). Auf der Zeichnung 4 wird ebenfalls der Antrieb des Steuerrades zu den hinteren vertikalen Steuereinrichtungen des Apparates 13 dargestellt. Durch das Steuerrad werden auch die horizontalen Steuereinrichtungen be einflußt (auf der Zeichnung 4 zur Vereinfachung nicht darge stellt)The central spring 12 helps to return the steering wheel to the neutral position (ascending and descending). In the drawing 4, the drive of the steering wheel to the rear vertical control devices of the apparatus 13 is also shown. The horizontal control devices are also influenced by the steering wheel (not shown on drawing 4 for the sake of simplicity)

Complicated movements of the apparatus

Das Funktionssystem mit zwei Kammern ermöglicht die Durchführung komplizierter Figuren unter Wasser. Auf der Zeichnung 5 sind Beispiele für die Durchführung solcher Figuren dargestellt.The functional system with two chambers enables this to be carried out complicated figures under water. In the drawing 5 are Examples of the implementation of such figures are shown.

Auf der Zeichnung 5, graphische Darstellung I wird ein Beispiel für die Bewegung des Apparates dargestellt. Im Punkt 1 beginnt Luftablaß aus der Kammer. Im Bereich 1-2 taucht der Apparat ein und erhöht die Geschwindigkeit. Im Punkt 2 wird die Luft in die Kammer zugeführt und im Bereich 2-3 beschleunigte sich der Apparat in Richtung zur Wasseroberfläche. Im Punkt 3 wird die Luft aus den Kammern abgelassen, der Apparat geht aufgrund seiner Inertion durch den oberen Punkt 4, beginnt mit gleichzeitiger Beschleunigung einzutauchen. Auf diese Weise finden während der Bewegung zwei Luftablässe aus den Kammern (Punkt 1, 3) und ein Zyklus der Luftzufuhr in die Kammer statt (Punkt 2, Fig. 5, Zeichen I).An example of the movement of the apparatus is shown in drawing 5, graphic representation I. At point 1 , air discharge from the chamber begins. The device dips in the area 1-2 and increases the speed. At point 2 the air is fed into the chamber and in area 2-3 the apparatus accelerated towards the water surface. At point 3 , the air is let out of the chambers, the apparatus goes through the upper point 4 due to its insertion, begins to plunge with simultaneous acceleration. In this way, two air discharges from the chambers (points 1 , 3 ) and one cycle of the air supply into the chamber take place during the movement (point 2 , FIG. 5, character I).

Das zweite Beispiel für die Bewegung des Apparats ist auf der Zeichnung 5, graphische Darstellung II dargestellt. Im Punkt 1 wird die Luft aus der Kammer leicht abgelassen und der Apparat beginnt einzutauchen und erhöht langsam die Geschwindigkeit. In diesem Moment kann man den Apparat mit dem Zweikammersystem in jeglichem Seitenwinkel zum Horizont stellen. Im Bereich 1-2 bewegt sich der Apparat spiralähnlich und taucht langsam ein. Im Punkt 2 wird die Durchführung der Figur beendet, in die Kammer wird die Luft zugeführt und der Apparat beginnt die Bewegung zur Wasseroberfläche. Diese Figuren kann man auch in umgekehrter Reihenfolge durchführen. Die Mobilität des Apparats ermöglicht die Durchführung eine Reihe von komplizierten Bewegungen unter Wasser.The second example of the movement of the apparatus is shown in drawing 5 , graph II. At point 1 , the air is let out of the chamber slightly and the apparatus begins to immerse and slowly increases the speed. At this moment, the device with the two-chamber system can be placed at any side angle to the horizon. In the area 1-2 the device moves like a spiral and slowly dips. In point 2 the execution of the figure is ended, the air is fed into the chamber and the apparatus begins to move to the water surface. You can also perform these figures in reverse order. The mobility of the device enables a number of complicated movements to be carried out under water.

Auf der Zeichnung 6 ist ein Beispiel für den Angriff auf ein Schiff durch ein Torpedo dargestellt.In the drawing 6 is an example of the attack on a Ship represented by a torpedo.

Dieses Prinzip der Bewegung des Apparat s ist für eine niedrige Wasserstromgeschwindigkeit (Meere, Buchten, Seen). In den Flüssen mit niedrigen Tiefen und großer Wasserstromgeschwindig keit kann dieses Bewegungsprinzip ohne Triebwerk am Apparat keine Anwendung finden.This principle of movement of the apparatus is for a low one Water flow speed (seas, bays, lakes). In the Rivers with shallow depths and large water flow rates This principle of movement can be carried out without an engine on the device find no application.

Claims

1. Locomotion of the gliding apparatus / without engine / in the water by changing the center of gravity from (-) from (+), characterized in that. . . the apparatus represents a glider, in the upper part of which there are air chambers. The air is supplied through the valves during the upward movement from the air containers and is discharged during immersion by moving the center of gravity of the apparatus from (+) to (-).

2. Locomotion of the gliding apparatus / without engine / in the water by changing the center of gravity from (-) from (+), characterized in that. . . when the air from the chambers is only slightly discharged, the slider moves downwards due to gravity (-):

3. Locomotion of the gliding apparatus / without engine / in the water by changing the center of gravity from (-) from (+), characterized in that. . . when the air is fed into the chambers and the gravity changes from the ejecting force (+), the glider moves up:

4. Locomotion of the gliding apparatus / without engine / in the water by changing the center of gravity from (-) from (+), characterized in that. . . the apparatus moves horizontally when the air is evenly fed and the air is evenly discharged. In the vertical plane, the movement looks like a sinusoid: