PL200417B1 - Jednostka pływająca napędzana wiatrem - Google Patents

Abstract

Jednostka p lywaj aca nap edzana wiatrem, zawiera element arkuszowy (1), który jest po- laczony z kad lubem (3) jednostki p lywaj acej za pomoc a liny naci agowej (2), która jest przymo- cowana do elementu arkuszowego (1) w co najmniej trzech punktach oddalonych od sie- bie. Lina naci agowa (2) jest po laczona z ka- d lubem (3) jednostki p lywaj acej w punkcie zaczepienia (4) i przy lo zenia si ly, którego po- lo zenie jest zmienne zale znie od kierunków wiatru i ruchu, a element arkuszowy (1) ma ukszta ltowan a lub przymocowan a co najmniej jedn a komor e (7) na spr ezony gaz, przy czym ta co najmniej jedna komora (2) na spr ezony gaz ma otwór do nape lniania komory (7). PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy jednostki pływającej napędzanej wiatrem, w której co najmniej jeden element arkuszowy jest utrzymywany za pomocą, co najmniej jednej liny naciągowej na kadłubie jednostki pływającej, zwłaszcza na kadłubie.

Wynalazek może być zastosowany w szczególności do statków żaglowych i innych jednostek pływających, jako sam lub w kombinacji z dodatkowymi typowymi napędami.

Dotąd, znane jest napędzanie jednostek pływających i innych pojazdów, jak również wykorzystywanie siły wiatru za pomocą jednego lub kilku żagli wykonanych z materiału tekstylnego, które są zamocowane, na co najmniej jednym maszcie oraz także dodatkowo do tak zwanych bomów lub reji. Takie żagle są ustawiane w jednej linii zgodnie z kierunkiem wiatru lub wymaganego kierunku ruchu i wykorzystują, co najmniej jedną składową siły wiatru, która z zasady jedynie stanowi jedną część całkowitej mocy wiatru do wytwarzania ruchu. Przy tym układzie jednak momenty skręcające także działają w osi wzdłużnej, w której jest, lub są, usytuowane maszty, które bardziej lub mniej powodują ukośne położenie wokół osi wzdłużnej kadłuba i kadłuba jednostki pływającej. Aby aktywnie przeciwstawiać się temu działaniu stosuje się w łodziach i statkach żaglowych miecze odpowiednio dobrane do wielkości powierzchni stosowanego żagla. Ponieważ są na to nałożone ograniczenia, kierunek ruchu i kierunek wiatru może być dopasowany optymalnie do siebie tylko w pewnym zakresie i statek może być sterowany odpowiednio tak, że wymagane jest częste przecinanie niekorzystnego kierunku wiatru, co oczywiście powoduje wydłużenie czasu podróży do danego punktu docelowego.

Zwłaszcza przy wiatrach o dużej prędkości, maszt lub maszty stanowią odpowiednio najsłabszy punkt i w przypadku, gdy maszt lub maszty złamią się, żaglówka i statek żaglowy prawie nie mogą manewrować i podlegają działaniu pogody i wody bez żadnego oporu ze względu na brak napędu, co powoduje wielkie zagrożenie dla załogi statku.

W celu uniknię cia takiego niebezpieczeństwa przy dużych prędkościach wiatru, może być wymagane zredukowanie, co najmniej części powierzchni żagli poprzez refowanie żagli w celu zmniejszenia siła i momentów skręcających na maszty i statek. Wskutek tego, oczywiście szybkość poruszania się takiej łodzi lub statku odpowiednio jest zmniejszona.

Dlatego, celem wynalazku jest zapewnienie jednostki pływającej napędzanej wiatrem, w którym siła wiatru mogłaby być lepiej wykorzystana do napędzania, a moment skręcający działający wokół wzdłużnej osi na kadłub jednostki pływającej i kadłub mógłby być zmniejszony.

Według wynalazku, jednostka pływająca napędzana wiatrem, zawierająca element arkuszowy, który jest połączony z kadłubem jednostki pływającej za pomocą liny naciągowej, która jest przymocowana do elementu arkuszowego, w co najmniej trzech punktach oddalonych od siebie, charakteryzuje się tym, że lina naciągowa jest połączona z kadłubem jednostki pływającej w punkcie zaczepienia i przył o ż enia sił y, którego poł o ż enie jest zmienne zależ nie od kierunków wiatru i ruchu, a element arkuszowy ma ukształtowaną lub przymocowaną, co najmniej jedną komorę na sprężony gaz, przy czym ta, co najmniej jedna komora na sprężony gaz ma otwór do napełniania komory.

Element arkuszowy może być z materiału giętkiego.

Element arkuszowy może mieć ukształtowaną lub przymocowaną, co najmniej jedną komorę zawierającą sprężony gaz. Komora może być wypełniona sprężonym gazem mającym gęstość niższą od gęstości powietrza.

Lina naciągowa może być nawinięta na wciągarkę połączoną z kadłubem jednostki pływającej.

Korzystnie, punkt zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym wzdłuż prowadnicy przymocowanej do kadłuba jednostki pływającej.

Korzystnie, punkt zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jednostki pływającej jest usytuowany mimośrodowo na obrotowym stole przytwierdzonym do kadłuba jednostki pływającej.

Korzystnie też, punkt zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jednostki pływającej jest usytuowany na obrotowo zamocowanym bomie wysięgnikowym przytwierdzonym do kadłuba jednostki pływającej.

W innym wariancie punkt zaczepienia liny nacią gowej i przył oż enia sił y do kadł uba jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym względem punktu bocznego obciążenia kadłuba jednostki pływającej.

W jeszcze innych wariantach punkt zaczepienia liny nacią gowej i przyłoż enia sił y do kadłuba jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym w kierunku równoległym lub prostopadłym do

PL 200 417 B1 wzdłużnej osi jednostki pływającej. W kolejnym innych wariantach punkt zaczepienia lin naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym w kierunku równoległym i prostopadłym do wzdłużnej osi jednostki pływającej.

Lina naciągowa może być poprowadzona, wokół co najmniej jednego krążka odchylającego. Krążek odchylający korzystnie jest zamontowany ruchomo.

Komora na sprężony gaz jest ukształtowana na krawędzi elementu arkuszowego.

Na kadłubie jednostki pływającej może być umieszczony, co najmniej jednej hydrodynamicznie efektywny miecz lub ster. Miecz lub ster mogą być zamontowane obrotowo wokół osi. Miecz lub ster mogą być zamontowane z regulowanym kątem obrotu.

Element arkuszowy korzystnie zawiera, co najmniej jeden aerodynamicznie efektywnie obrotowy element kierujący (32).

Do elementu arkuszowego może być przymocowany, co najmniej jedno cięgno czujnikowe poprowadzone do kadłuba jednostki pływającej.

Korzystnie na linie naciągowej są umieszczone elementy zabezpieczające przed przeciążeniem.

Na zewnętrznych krawędziach elementu arkuszowego korzystnie są usytuowane elementy oporowe do rozpraszania wiatru.

Na kadłubie jednostki pływającej mogą być usytuowane ograniczniki liny naciągowe.

W korzystnym wariancie wynalazku, co najmniej jedna komora jest połączona, z co najmniej jednym zasobnikiem sprężonego gazu za pomocą jednego pierwszego przewodu i jednego zaworu do zasilania komory sprężonym gazem z zasobnika gazu, i z komorą na sprężony gaz lub z pierwszym przewodem jest połączony drugi przewód do recyrkulacji gazu z komory zawierającej sprężony gaz, do co najmniej jednego lub drugiego zasobnika sprężonego gazu.

W innym korzystnym wariancie wynalazku, co najmniej jedna komora jest połączona, z co najmniej jednym zasobnikiem sprężonego gazu za pomocą jednego pierwszego przewodu i jednego zaworu, do zasilania komory sprężonym gazem z zasobnika gazu, a do komory jest zamontowany stroną zasysającą kompresor, którego strona dostarczająca jest połączona z zasobnikiem sprężonego gazu w drugim przewodzie.

W tym wariancie drugi przewód z kompresorem moż e być połączony z pierwszym przewodem w postaci obejś cia wokół zaworu.

Jednostka pływająca według wynalazku może mieć zastosowany, co najmniej element arkuszowy, który jest ukształtowany podobnie do typowego żagla lub także znanego dobrze latawca w celu zwię kszenia napę du spowodowanego dział aniem sił y wiatru i w celu zmniejszenia momentu przechylającego. Taki element arkuszowy, który powinien mieć małą masę, o ile to możliwe, jest utrzymywany za pomocą liny naciągowej w pobliżu kadłuba jednostki pływającej. Przymocowanie liny naciągowej do elementu arkuszowego, w co najmniej trzech punktach oddalonych względem siebie umożliwia odchylanie elementu arkuszowego i ustawianie w kierunkach pionowym i poziomym w celu umożliwienia optymalnego ustawienia elementu arkuszowego odpowiednio do wymaganego kierunku ruchu po uwzględnieniu odpowiedniego kierunku wiatru. Sterowany za pomocą lin naciągowych element arkuszowy jest ustawiany względem wiatru tak, że może przemieszczać się w kierunku pionowym odpowiednio do góry i do dołu w obrębie warstw, w których wiatr ma większą prędkość.

Taki element arkuszowy, lub wiele elementów arkuszowych korzystnie połączonych ze sobą, może być wykonanych z lekkiego materiału arkuszowego. Korzystnie, na takie elementy arkuszowe stosuje się giętkie materiały, które same odkształcają się pod wpływem siły wiatru i odpowiednio zwiększają wskaźnik ciągu (EW) tak, że zwiększa się także składowa siły powodującą napęd.

Na elemencie arkuszowym, lub na wielu elementach arkuszowych, mogą być usytuowane, ukształtowane bądź zamocowane, komory zawierające sprężony gaz odpowiednio do zwiększania stabilności, a także podnoszenia takiego elementu arkuszowego. Taka komora, ukształtowana w elemencie arkuszowym lub przymocowana do niego, i zawierająca sprężony gaz, powoduje wzrost stabilności elementu arkuszowego. Taka komora zawierająca sprężony gaz może także przy małej jej masie pełnić funkcję podpierającą element arkuszowy podobnie do sztywnej ramy. Za pomocą jednej lub wielu komór zawierających sprężony gaz można nadać formę i kształt elementowi arkuszowemu.

Z komorami są połączone przewody z zaworami, które umoż liwiają napeł nianie komór sprężonym gazem i odpowiednio opróżnianie ich.

Jest szczególnie korzystne napełnianie komór zawierających sprężony gaz gazem mającym mniejszą gęstość niż powietrze, co zapewnia uzyskanie składowej siły podnoszącej elementy arkuszowe. Odpowiednim gazem do napełniania jest na przykład hel lub wodór. Przy odpowiednio dużej

PL 200 417 B1 objętości i wystarczającym napełnieniu takim gazem mającym stosunkowo niską gęstość, można osiągnąć to, że siła podnosząca jest, co najmniej większa lub równa ciężarowi elementu arkuszowego. Jednak, powinna ona być większa niż lub równa proporcjonalnemu ciężarowi lin naciągowych, jeżeli jest to możliwe. W tym przypadku, element arkuszowy może swobodnie unosić się w powietrzu atmosferycznym i jest łatwy do manewrowania i ustawiania względem preferowanego kierunku wiatru. Dodatkowo, zapobiega się tak opadaniu na pokład i na powierzchnię wody, co wymaga kosztownej akcji do podniesienia znowu elementu arkuszowego na wiatr.

Jednak, podobnie do typowego balonu na uwięzi, komora lub komory zawierające sprężony gaz mogą być napełnione gazem o niższej gęstości i taki element arkuszowy może być następnie na nich zawieszony. W przypadku dwuwymiarowego elementu arkuszowego wykonanego z giętego materiału, korzystnie stosuje się, co najmniej dwie takie komory zawierające sprężony gaz w postaci balonów na uwięzi.

Komory zawierające sprężony gaz mogą posiadać także otwory, za pomocą, których są one napełniane powietrzem wskutek jego dynamicznego ciśnienia, gdy element arkuszowy jest skierowany na wiatr.

Dla umożliwienia ustawienia takich elementów arkuszowych w kierunku pionowym i poziomym, korzystnie zmienia się długość lin naciągowych zastosowanych pomiędzy elementem arkuszowym i kadłubem jednostki pływającej i kadłubem. W tym celu, każda lina naciągowa może być wydłużana i skracana indywidualnie jedna po drugiej. Jest także możliwe, że dwie liny naciągowe, które są usytuowane na elemencie arkuszowym odpowiednio w płaszczyznach poziomych i pionowych, są wydłużane i skracane odpowiednio o tą samą długość w przeciwnych kierunkach.

Poprzez jednoczesne wydłużanie i skracanie wszystkich lin naciągowych, element arkuszowy może być wystawiany na wiatr lub ciągniony z wiatrem.

Do zmiany długości lin naciągowych są zastosowane, na przykład, krążki, na które nawija się odpowiednią linę naciągową lub z nich odwija. Takie krążki mogą być skonstruowane tak, jak elementy znane w języku żeglarskim, jako „wciągarki”.

Napęd wciągarki może być realizowany ręcznie w kontrolowany sposób za pomocą silników elektrycznych i silników z biegiem wstecznym, a sterowanie elementem arkuszowym, a więc skracanie i wydł u żanie lin nacią gowych moż e nastę pować po rozpatrzeniu wyniku pomiaru kierunku wiatru, wymaganego kierunku ruchu i/lub innych parametrów, jak na przykład zmierzonych sił rozciągających w poszczególnych linach naciągowych za pomoc ą elektronicznego sterownika.

W szczególnoś ci, dla każ dego zmniejszenia lub wyeliminowania momentów skręcają cych (momentów przechylających) działających wokół osi wzdłużnej, korzystne jest odpowiednio zmieniać punkt przyłożenia siły lin naciągowych na kadłubie jednostki pływającej i kadłuba po uwzględnieniu odpowiedniego kierunku wiatru i kierunku ruchu. To stosuje się niezależnie do tego, czy liny naciągowe są zamocowane do kadłuba jednostki pływającej w pobliżu siebie lub czy wspólny w pionie punkt przyłożenia siły wynika z wektorów sił tych lin naciągowych.

W tym zakresie różne wariantowe rozwiązania są moż liwe.

Tak wiec z jednej strony jest możliwe odpowiednie dostosowywanie punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jednostki pływającej za pomocą prowadnic. W najprostszym przypadku, takie prowadnice mogą być obręczami, które są usytuowane wzdłuż osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej, a co najmniej jedna lina naciągowa jest poprowadzona wokół tak, że zgodnie z ustawieniem elementu arkuszowego względem osi wzdłużnej punkt przyłożenia siły będzie automatycznie przemieszczany. Jest szczególnie korzystne, gdy poprzeczne obręcze są ukształtowane z zakrzywieniem tak, ż e zarys wypukł y jest zwrócony odpowiednio do góry i w kierunku przodu kadł uba jednostki pływającej (kierunek obręczy) i ukośnie do przodu.

Takie rozwiązanie może być ulepszone, kiedy takie poprzeczne prowadnice są umieszczone w dwóch prowadnicach usytuowanych równolegle do osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej i mogą być przemieszczane za pomocą takich prowadnic wzdłuż osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej.

Inna alternatywna zmiana punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jest usytuowanie go mimośrodowo na obrotowym stole, który jest obrotowy wokół pionowej osi obrotu takiej, że położenie punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba względem osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej zmienia się automatycznie wskutek usytuowania mimośrodowego i działania odpowiednich momentów obrotowych. Jednak taki wariant ustawiania może także być realizowany w sposób kontrolowany za pomocą odpowiedniego napędu stołu obrotowego.

PL 200 417 B1

Trzecią alternatywą zmiany punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba jest zastosowanie dźwigni ukształtowanej jak bom wysięgnikowy, która z jednej strony posiada złącze, za pomocą którego dźwignia jest przymocowana, na przykład do osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej. Wtedy liny naciągowe są zamocowane w zalecanej odległości na końcu dźwigni tak, że podczas obrotu dźwignią wokół złącza można uzyskać zmianę położenia punktu przyłożenia siły lin naciągowych względem osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej. Przegub kulowy i przegub uniwersalny, na przykład, są odpowiednimi złączami, które mogą także być zamocowane wewnątrz prowadnicy usytuowanej pod kątem prostym do osi wzdłużnej.

Położenie punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba może także być zmieniany względem tak zwanego bocznego środka obciążenia i odpowiednio dostosowywany, jak to zostanie opisane dalej. Z poprzecznym środkiem obciążenia ma się do czynienia w odniesieniu do obszaru odpowiadającego środkowi bezwładności wydłużonego obszaru na osi wzdłużnej jednostki pływającej. Może on być zgodny ze średnią osią poprzeczną, a oś poprzeczna może być usytuowana w pobliż u poprzecznego ś rodka nacisku odpowiednio tak, ż e mo ż e ona być uż ywana jako punkt odniesienia dla punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba w uproszczony sposób.

Poprzez selektywne wpływanie na położenie punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba względem poprzecznego środka jest możliwe wpływanie na kierunek ruchu (kurs) jednostki pływającej. Tak więc, przy położeniu punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba z przodu poprzecznego środka obciążenia jednostka pływająca może skręcać w kierunku bocznym osłoniętym od wiatru (strona zawietrzna) i w kierunku bocznym zwróconym do wiatru (strona nawietrzna) podczas ustawiania punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba w przeciwnym kierunku, a więc za poprzecznym środkiem obciążenia zawsze względem kierunku ruchu).

Poprzez wpływanie na położenie punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba prostopadle do osi wzdłużnej i kierunku ruchu odpowiednio można wpływać na przechylanie w sposób całkowicie je kompensujący. Tak wiec, w danych przypadkach, nawet może mieć miejsce ujemny przechył, jeżeli punkt zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba zostanie przemieszczony daleko na przykład w kierunku strony zawietrznej.

Do zmiany efektywnej długości lin naciągowych, dodatkowe krążki odchylające mogą być usytuowane pomiędzy punktem zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba i elementem arkuszowym. Liny naciągowe mogą być odchylone za pomocą tych krążków odchylających, co korzystnie zachodzi podczas zmiany położenia punktu zaczepienia liny naciągowej i przyłożenia siły do kadłuba. Te krążki odchylające mogą także być przemieszczane, wskutek czego uzyskuje się indywidualną i dodatkową zmianę długości wielu lin w stosunkowo prosty sposób bez wymagania dodatkowych sił.

Element arkuszowy, oprócz kształtu żagla i latawca, który jest naciągnięty w sposób dwuwymiarowy przy użyciu już wspomnianych komór zawierających sprężony gaz, może mieć inny wybrany kształt geometryczny, przy czym optymalizacja kształtów elementów arkuszowych dla odpowiednich zastosowań może być realizowana po uwzględnieniu kształtu kadłuba jednostki pływającej.

Dla odpowiedniej zdolności manewrowej elementu arkuszowego korzystne jest zastosowanie, co najmniej trzech lin naciągowych mających zmienną ich efektywną długość niezależnie od siebie, które są mocowane do kadłuba jednostki pływającej i następnie do elementu arkuszowego. Połączenie z elementem arkuszowym jest realizowane tak, że trzy punkty montowania lin naciągowych są rozstawione na trójkącie i w ten sposób odpowiednio przy wydłużaniu i skracaniu efektywnej długości trzech lin naciągowych, element arkuszowy może być przemieszczany w kierunkach poziomym i pionowym jak również poddawany działaniu siły wiatru, a dodatkowo kąt tego działania jest zmienny względem przeważającego kierunku wiatru.

Jest bardziej korzystne, gdy stosuje się cztery liny, które zapewniają połączenie pomiędzy elementem arkuszowym i kadłubem jednostki pływającej.

W tym przypadku, cztery liny nacią gowe są przymocowane do elementu arkuszowego tak, ż e punkty montażowe są rozstawione na prostokącie, o ile jest to możliwe, przy czym każde dwa punkty montażowe są we wspólnej płaszczyźnie poziomej, a dwa inne punkty montażowe są w płaszczyźnie pionowej. Do manewrowania elementem arkuszowym wymagane jest wydłużanie i skracanie odpowiednio liny naciągowej. Jednak liny naciągowe, których punkty montażowe są na elemencie arkuszowym w płaszczyź nie mogą takż e być wydł u ż ane i skracane o tę samą dł ugość, każda w przeciwnym kierunku.

PL 200 417 B1

Jeżeli jest zastosowany ten wariant, siła uruchamiania wymagana przez każdą może być odpowiednio zmniejszona tak, że możliwe będzie uruchamianie ręczne.

Przy zastosowaniu wynalazku konstrukcje kilowe znane powszechnie w jednostkach pływających przede wszystkim mogą być mniejsze i nawet być zastąpione przez bardziej efektywne pod względem kosztów miecze, ponieważ momenty obracające działające wokół osi wzdłużnej będą znacznie zmniejszone. Jest możliwe także zastosowanie w zwykłych sytuacjach, na przykład gdy w typowym statku ż aglowym lub łodzi żaglowej złamie się maszt, może być szybko i prosto zastosowany napęd wiatrem według wynalazku, gdy jest on na pokładzie dla zapewnienia napędzania i zdolności manewrowej.

Dodatkowo, korzystne jest zapewnienie na kadłubie jednostki pływającej, co najmniej jednego hydrodynamicznie efektywnego elementu, który także jest określany terminem „hydropłat”. W tym celu, taki hydropłat jest usytuowany poniżej linii zanurzenia na kadłubie jednostki pływającej i zapewnia stabilizacje jednostki pływającej podczas ruchu postępowego.

Szczególnie korzystnie, taki hydrodynamicznie efektywny element może być obrotowy wokół osi tak, że wywiera na jednostkę pływającą siłę podnoszącą lub obniżającą.

Jednak, ten hydrodynamicznie efektywny element powinien być usytuowany tak, że występuje siła symetryczna względem wzdłużnej osi jednostki pływającej. Tak wiec, na przykład dwa takie elementy mogą być umieszczone na tym samym poziomie po dwóch zewnętrzynch stronach kadłuba jednostki pływającej.

Korzystnie, kat obrotu hydrodynamicznie efektywnych elementów może być regulowany zależnie od prędkości jednostki pływającej i/lub siły naciągającej elementu arkuszowego.

W szczególności, podczas pojawiających się gwałtownie podmuchów wiatru, zapewnia się, ż e kadłub jednostki pływającej jest unoszony na wodzie także podczas skrajnych sytuacji. Przy tym, tak obrotu hydrodynamicznie efektywnych elementów może być regulowany za pomocą mechanicznego złącza i siły naciągającej działającej na liny naciągowe lub punkt przyłożenia siły.

Te elementy mogą być ukształtowane podobnie do skrzydeł i ustawione albo poziomo lub lekko nachylone kątowo względem poziomu.

Na właściwości aerodynamiczne elementu arkuszowego można działać poprzez trójwymiarowy kształt, który może być osiągnięty za pomocą lin naciągowych i ewentualnie dodatkowych lin naciągowych. Dodatkowo, uzupełniające aerodynamicznie efektywne elementy mogą być dołączone do elementu arkuszowego. Te aerodynamicznie efektywne elementy mogą być obrotowo zamocowane na elemencie arkuszowym i mieć postać na przykład klap, tak że gdy są one ustawiane bardziej lub mniej do góry wywołują siły podnoszące lub boczne na element arkuszowy poprzez odpowiedni wzrost oporu przepływu działającego wiatru zgodnie z ustawionym kątem i odpowiednim usytuowaniem, w ten sposób umożliwiając ustawienie elementu arkuszowego do manipulowania względem kadłuba jednostki pływającej i kierunku wiatru. Dostosowanie kąta obrotu tych aerodynamicznie efektywnych elementów można osiągnąć za pomocą odpowiednich lin, które na przykład są prowadzone w kierunku kadł uba jednostki pł ywają cej.

Korzystne jest również, gdy na zewnętrznej krawędzi elementu arkuszowego są usytuowane elementy oporowe przepływu powietrza (rozpraszacze przepływu), które również mogą powodować polepszenie aerodynamiki.

W celu uniknięcia sytuacji zagrożenia stosuje się dodatkowe elementy zabezpieczające przed przeciążeniem. Te elementy zapewniają, że przy przekroczeniu ustalonej maksymalnej siły rozciągającej na jednej lub wielu linach naciągowych, ta siła nie działa w pełnym wymiarze na kadłub jednostki pływającej.

Możliwość przeciwdziałania tym warunkom przeciążającym zapewnia się poprzez zastosowanie lin naciągowych ze sprężynami tłumikami lub sprężystym układem tłumiącym, przy czym charakterystyki sprężyny i tłumika powinna być dostosowane tak, że siły sprężyny lub tłumika stają się efektywne po przekroczeniu już wspomnianego progu, i na przykład może być wybrana sprężyna naciągająca mająca degresywną charakterystykę sprężystości tak, że względne siły naciągające takiego elementu zabezpieczające przed przeciążeniem mogą być zmniejszone.

Innym alternatywnym elementem zabezpieczającym przed przeciążeniem jest sprzęgło przesuwne, które jest umieszczone na przykład na krążkach do wpływania na długość lin naciągowych.

Innym korzystnym aspektem wynalazku w odniesieniu do jednostki pływającej jest wyposażenie jej w ruchomy miecz. Taki miecz może być przemieszczany w górę i w dół w kierunku pionowym tak,

PL 200 417 B1 że jego efektywna powierzchnia może być regulowana, a występujący przechył jednostki pływającej według wynalazku może być całkowicie, a co najmniej w dużym stopniu wyrównany.

Jednak taki miecz może także być odchylany względem osi wzdłużnej kadłuba jednostki pływającej tak, że może on całkowicie przejąć lub wspierać funkcję typowego steru.

Dodatkowo, przy takim mieczu jest możliwe płynięcie bardziej ostro na wiatr.

W celu zwię kszenia bezpieczeń stwa do elementu arkuszowego jest przymocowany, co najmniej jedno cięgno czujnikowe poprowadzone do kadłuba jednostki pływającej. Za pomocą tych cięgien czujnikowych, poprzez ich ciągnienie, wpływa się na napęd jednostki pływającej i w bardzo krótkim czasie taki napęd może być znacząco zmniejszony poprzez względne oddziaływanie aerodynamicznie efektywnych powierzchni i kształtu elementu arkuszowego. Korzystnie dwa cięgna czujnikowe mogą być przymocowane do zewnętrznych krawędzi elementu arkuszowego.

Sterowanie jednostką pływająca według wynalazku może być dokonywane w różny sposób i moż e być całkowicie zautomatyzowane przy odpowiednich nakładach.

Tak więc, wartości zmierzone przez różne czujniki mogą być przetwarzane w sterujących układach elektronicznych i za pomocą tego sterującego układu elektronicznego można wpływać co najmniej na położenie elementu arkuszowego względem wymaganego kierunku ruchu i kierunku wiatru.

Jednak sterowanie jednostką pływającą według wynalazku może być dokonywane tylko mechanicznie w stosunkowo prosty sposób za pomocą elementów ograniczających liny naciągowe, umieszczonych na kadłubie jednostki pływającej.

Te elementy ograniczające liny naciągowe, które są umieszczone na kadłubie jednostki pływającej pomiędzy odpowiednim punktem mocującym odpowiedniej liny naciągowej i elementem arkuszowym, zapewniają zmianę położenia elementu arkuszowego. W najprostszym przypadku, element ograniczający liny naciągowe może być ustawionym w pionie trzpieniem przymocowanym do kadłuba jednostki pływającej, który przesuwa w bok linę naciągową podczas równoważnego ruchu elementu arkuszowego, co powoduje odpowiednie skrócenie liny naciągowej zapobiegające dalszemu ruchowi elementu arkuszowego w kierunku, który nie jest wymagany.

Jednak element ograniczający lin naciągowych może także być ukształtowany w postaci opaski, która jest przymocowana do kadłuba jednostki pływającej. Odpowiednia lina naciągowa jest prowadzona w tej obręczy tak, że jest ograniczona poprzez styk po obu stronach kierunku poziomego i do góry w kierunku pionowym.

Komora zawierająca sprężony gaz elementu arkuszowego jest zasilana z zasobnika gazu, w którym sprężony gaz jest korzystnie helem, poprzez pierwszy przewód połączony odpowiednio z komorą zawierającą sprężony gaz. Obję tość sprężonego gazu, która jest dostarczana do komory zawierającej sprężony gaz jest wystarczająca do wytworzenia siły unoszącej element arkuszowy, która jest większa lub równa składowej siły grawitacyjnej elementu arkuszowego.

Połączenie pomiędzy zasobnikiem sprężonego gazu, którym może być typowa butla gazowa, i komorą zawierającą sprężony gaz na elemencie arkuszowym moż e być realizowane poprzez zawór i moż e być odcinane. Zawór korzystnie jest usytuowany w pobliżu wylotu zasobnika sprężonego gazu, ale także w pierwszym przewodzie, i może być otwierany ręcznie i zamykany w prosty sposób.

Jednak zawór, który zamyka się automatycznie zależnie od wewnętrznego ciśnienia w komorze zawierającej sprężony gaz może także być zastosowany przy osiąganiu ustalonego ciśnienia wewnętrznego.

Do recyrkulacji gazu z komory zawierającej sprężony gaz stosuje się co najmniej drugi przewód, który w wariancie wynalazku przechodzi równolegle do pierwszego przewodu już wspomnianego i który jest połączony z co najmniej jedną komorą zawierająca sprężony gaz, przy czym ten drugi przewód jest doprowadzony do drugiego zasobnika sprężonego gazu lub do drugiego otworu wylotowego tego jednego zasobnika sprężonego gazu połączonego także z komorą zawierającą sprężony gaz.

Jednak drugi przewód nie musi koniecznie być połączony w pobliżu komory zawierającej sprężony gaz ale jest także połączony z pierwszym przewodem, przy czym wylot do pierwszego przewodu może być realizowany poprzez złączkę teową.

Drugi przewód może także stanowić obejścia pierwszego przewodu wokół zaworu już wspomnianego, ale w tym przypadku cyrkulowany gaz z komory zawierającej sprężony gaz jest przetrzymywany w jednym zasobniku sprężonego gazu.

Z zasady, co najmniej w takim przypadku, gdy recyrkulowany gaz jest obsł ugiwany przez jeden zasobnik sprężonego gazu, który także jest używany do zasilania komory zawierającej sprężony gaz, w drugim przewodzie korzystnie jest zamontowany kompresor, którego strona zasysająca jest połączona

PL 200 417 B1 z częścią drugiego przewodu w kierunku komory zawierającej sprężony gaz, a strona dostarczająca jest połączona z częścią drugiego przewodu, która łączy się z zasobnikiem gazu.

Możliwe jest zastosowanie kompresora w różnej znanej postaci, przy czym po stronie dostarczania musi być zapewnione ciśnienie sprężonego gazu, za pomocą, którego zasobnik sprężonego gazu, może być zasilany ponownie recyrkulowanym gazem.

W najprostszym przypadku, stosuje się ręcznie uruchamiane kompresory takie jak pompy lub kompresory tłokowe.

Jeżeli stosuje się dwa zasobniki gazu, wtedy drugi zasobnik gazu, do którego jest recyrkulowany gaz z komory zawierającej sprężony gaz, ma inne wymiary tak, że w jego wnętrzu występuje względnie niskie ciśnienie wewnętrzne recyrkulowanego gazu, przy czym ten wspomniany kompresor może być wyeliminowany w razie potrzeby.

Recyrkulowany gaz, okresowo przetrzymywany w drugim zasobniku sprężonego gazu, może być recyrkulowany z drugiego zasobnika sprężonego gazu do pierwszego zasobnika sprężonego gazu i być sprężany bardziej za każdym razem za pomocą odpowiedniego kompresora.

Pierwszy przewód, o którym już wspomniano, może być okresowo połączony z komorą zawierającą sprężony gaz do zasilania i recyrkulowania gazu, przy czym w tym przypadku jest zastosowane, co najmniej jedno zamykane ramię łączące na komorze zawierającej sprężony gaz.

Zgodnie z wymaganiami wewnętrzne ciśnienia w komorze zawierającej sprężony gaz są stosunkowo niskie, jednak jest także możliwe stałe połączenie względnie słabego pierwszego przewodu mającego niski ciężar z komorą zawierającą sprężony gaz tak, że pierwszy przewód o odpowiedniej długości nie jest oddzielony od elementu arkuszowego podczas ruchu postępowego jednostki pływającej.

Pierwszy przewód powinien być z giętkiego materiału nie tylko w przypadku ułatwiania obsługiwania go.

Pierwszy przewód łączący komorę zawierającą sprężony gaz i zasobnik sprężonego gazu może także być prowadzony wokół kompresora, jako obejście, przy czym strumień gazu może być prowadzony przez pierwszy przewód lub kompresor za pomocą, co najmniej jednego dwudrogowego zaworu. Drugi przewód może być ukształtowany w tym przypadku, jako kompresor mający dwa wyjścia. Pierwszy przewód może być prowadzony przez obudowę kompresora.

Zasobnik sprężonego gazu stosowany co najmniej do zasilania jednej lub wielu komór zawierających sprężony gaz powinien mieć wewnętrzne ciśnienie gazu przed i podczas zasilania, które jest większe lub równe wymaganemu ciśnieniu wewnętrznemu gazu w komorach zawierających sprężony gaz.

Wszystkie części składowe wymagane do zasilania recyrkulowanym gazem są umieszczone na jednostce pływającej tak, że uzupełnianie komory zawierającej sprężony gaz jest możliwe podczas ruchu. Co najmniej jeden zasobnik sprężonego gazu jest korzystnie przymocowany do jednostki pływającej, przy czym mocowanie powinno być tak wykonane, żeby można było przymocować równoważny zasobnik sprężonego gazu na jednostce pływającej do instalacji zbiornikowej w celu uzupełniania gazu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 ukazuje przykład wykonania elementu arkuszowego układu napędu wiatrem, który może być zastosowany w jednostce pł ywającej według wynalazku; fig. 2 - inny przykład wykonania elementu arkuszowego mającego kształt latawca; fig. 3 - widok z góry kadłuba jednostki pływającej z przykładowym urządzeniem do napędu wiatrem, według wynalazku; fig. 3a - powiększony fragment X z fig. 3; fig. 3b - bom wysięgnikowy, która może być zastosowany w przykładzie według fig. 3; fig. 4 - widok z góry fragmentu innego przykładu wykonania urządzenia do napędu wiatrem na kadłubie jednostki pływającej; fig. 4a - powiększony fragment Y z fig. 4; fig. 4b - przykład wykonania wciągarki odpowiedniej do zmieniania długości liny naciągowej; fig. 5 - widok z góry innego przykładu wykonania zespołu prowadzącego zapewniającego prowadzenie liny na kadłubie jednostki pływającej; fig. 5a - przekrój wzdłuż linii A-A z fig. 5; fig. 5b - fragment Z jako powiększenie z fig. 5a; fig. 6 przedstawia widok z góry następnego przykładu wykonania napędu wiatrem; fig. 7 - widok z góry kadłuba jednostki pływającej mającej bom wysięgnikowy do zmiany punktu przyłożenia siły; fig. 7a - widok z przodu przykładu wykonania z fig. 7a; fig. 7b - powiększone fragmenty W i W z fig. 7; fig. 8 - widok z góry innego przykładu wykonania urządzenia do napędu wiatrem; fig. 8a - widok z boku urządzenia z fig. 8; fig. 9 - schematyczny widok przykładu wykonania żaglówki z urządzeniem do napędu wiatrem; fig. 10 - widok z góry schematycznie zilustrowanego kadłuba jednostki pływającej; fig. 11 - trzy przykłady wykonania elementów arkuszowych i możliwego ich ustawienia względem wiatru; fig. 12 - trzy przykłady dobranych kształtów elementów arkuszowych przy uwzględnieniu siły wiatru; fig. 13 - schematycznie widok elementu arkuszowego mającego elementy

PL 200 417 B1 aerodynamicznie efektywne; fig. 14 - schematycznie widok zawiesia lin naciągowych usytuowanego na kadłubie jednostki pływającej w trzech widokach; fig. 15 - schematycznie kadłub jednostki pływającej, który jest połączony z elementem arkuszowym za pomocą liny naciągowej; fig. 16 - przykład wykonania elementu arkuszowego mającego komorę zawierającą sprężony gaz i ramię łączące; fig. 17 schematycznie konstrukcję przykładowego układu dostarczania gazu i recyrkulacji według wynalazku; fig. 18 - drugi przykład układu dostarczania gazu i recyrkulacji według wynalazku; fig. 19 - trzeci przykład układu dostarczania gazu i recyrkulacji według wynalazku; fig. 20 - przykład wykonania układu dostarczania gazu i recyrkulacji z dwoma zasobnikami według wynalazku.

Na fig. 1 i 2 są pokazane dwa możliwe przykłady wykonania elementów arkuszowych 1, które mogą mieć kształt odpowiednio żagla lub latawca, stanowiące część urządzenia do napędu wiatrem jednostki pływającej według wynalazku.

W przykł adzie wykonania wedł ug fig. 1, element arkuszowy 1 jest przymocowany za pomocą czterech lin naciągowych 2 do kadłuba, nieprzedstawionego, jednostki pływającej, przy czym długość czterech lin naciągowych 2 może być zmieniana indywidualnie, w celu przemieszczenia elementu arkuszowego 1 w różnych kierunkach i ustawienia odpowiednio do wymaganego kierunku ruchu przy danym kierunku wiatru.

W tym przykł adzie wykonania, element arkuszowy 1 jest wykonany z materiał u gię tego, na przykład z folii lub tkaniny, który jest przynajmniej nieprzepuszczalny dla gazu. Co najmniej dwie warstwy elementu arkuszowego 1 są uszczelnione na krawędziach tworząc komorę 7 zawierającą w jej wnętrzu sprężony gaz, na przykład wypełnioną helem. Napełnienie komory 7 sprężonym gazem jest realizowane odpowiednio do objętości komory i masy elementu arkuszowego 1, przy czym jego masa i masa lin naciągowych 2 jest taka, że moż e być wytworzona siła podnosząca, którą jest większa niż odpowiednia siła grawitacyjna i element arkuszowy 1 jest łatwo utrzymywany w atmosferze tak, jak pozwalają na to długości lin naciągowych 2.

Element arkuszowy 1 pokazany na fig. 1 w przybliżeniu ma geometrię zarysu i przekroju poprzecznego odpowiadającą typowemu skrzydłu samolotu, dzięki czemu odznacza się efektywną dynamiczną siłą podnoszącą spowodowaną warunkami przepływu po elemencie arkuszowym 1, dodatkowo do statycznego podnoszenia. Poprzez odpowiednią regulację długości czterech lin naciągowych 2, możną ustawić go na wiatr tak, że jest możliwe uzyskanie dużego oporu powietrza przy dużej efektywnej powierzchni działania, który przeciwstawia się wiatrowi.

Jednak, możliwe jest zastosowanie więcej niż czterech lin naciągowych 2, które przedstawiono na fig. 1, przy czym jest to korzystne dla elementów arkuszowych 1 o dużej powierzchni.

Przykład wykonania elementu arkuszowego 1, pokazany na fig. 2 jest podobny do kształtu typowego latawca i jest on bezpośredni przymocowany do kadłuba 3 jednostki pływającej, także niepokazanej, za pomocą tylko jednej liny naciągowej 2, Lina naciągowa 2 biegnie poczynając od zaczepu jako trzy poszczególne liny, które są przymocowane w punktach krawędziowych elementu arkuszowego 1 w kształcie latawca. Element arkuszowy 1 posiada konstrukcję ramową 12, która korzystnie jest wykonana z lekkiego i wytrzymałego materiału. W tym celu, korzystnie stosuje się tworzywo sztuczne wzmocnione włóknami węglowymi w kształcie rur lub prętów, które odpowiednio stabilizują tkaninę i utrzymują jej kształt.

Mogą być zastosowane w różny sposób różne długości jednej lub wielu lin naciągowych 2, co zostanie lepiej wytłumaczone poprzez opis przykładów z innych figur.

Tak więc, na fig. 3 jest pokazany schematyczny widok z góry kadłuba 3 jednostki pływającej, ukazujący możliwość zastosowania czterech lin naciągowych 2, z których każdej efektywna długość pomiędzy kadłubem 3 jednostki pływającej i elementem arkuszowym 1, niepokazanym, może być indywidualnie zmieniana za pomocą wciągarki 5.

Na podstawie odpowiedniego wyjaśnienia dla przykładów pokazanych na fig. 3, 3a i 3b można wywieść kilka wariantów. Wciągarki 5, które są zwykle ukształtowane jako krążki i na które mogą być nawijane odpowiednie liny naciągowe 2 i odwijane z nich, są zamocowane na kadłubie 3 jednostki pływającej. Z tych wciągarek 5 cztery liny naciągowe 2 są prowadzone po wielokrążku odchylającym 6', który tutaj ma postać wielokrążka czterokrążkowego lub dwóch wielokrążków dwukrążkowych, do następnych czterech krążków odchylających 6 do elementu odchylającego, który stanowi rzeczywisty punkt zaczepienia 4 lin naciągowych 2 na kadłubie 3 jednostki pływającej i przyłożenia siły działającej poprzez liny naciągowe 2 na kadłub 3 jednostki pływającej, a stąd do elementu arkuszowego 1, niepokazanego.

PL 200 417 B1

W tym przypadku, punkt zaczepienia 4 i element arkuszowy 1 przemieszczają się wskutek wydłużania lub skracania odpowiednio poszczególnych lin naciągowych 1 poprzez nawijanie lub odwijanie na wciągarki 5. Takie przemieszczanie jest także możliwe wskutek tego, że wielokrążek odchylający 6' lin naciągowych 2, będzie zmieniał swoje położenie. W szczególności w odniesieniu do opisu fig. 3, 3a i 3b zostanie opisane jak to może być osiągnięte.

Na fig. 3a szczegół X z fig. 3 jest pokazany w powiększeniu.

Kilka strzałek zostało zaznaczonych szczególnie dla układu wielokrążka odchylającego 6', który stanowi wielokrążek czterokrążkowy, dla wskazania możliwości wpływania na położenie punktu zaczepienia 4 i przyłożenia 5 siły. Jest możliwe zapewnienie zmiany położenia wielokrążka odchylającego 6' lin naciągowych 2, równolegle lub prostopadle do osi wzdłużnej kadłuba 3 jednostki pływającej, jak również przesunięcia tego położenia po okręgu o daną podziałkę, jak pokazano odpowiednio podwójną strzałką. To ostatnie może być osiągnięte za pomocą usytuowania na obrotowym stole 11, które może być mimośrodowe względem symetrycznie usytuowanych osi obrotu. Wielokrążek odchylający 6' jest mimośrodowo usytuowany na stole obrotowym 11 i przemieszcza się po torze kołowym podczas obrotu stołu obrotowego.

W innym wariancie, zastosowane jest ramię dźwigniowe i bom wysięgnikowy 10 odpowiednio zamocowane do łącznika 16 na kadłubie 3 jednostki pływającej, do których jest przymocowany dwa podwójne wielokrążki 6'. Bom wysięgnikowy 10 może być automatycznie odpowiednio na górnym końcu obracany, albo ręcznie albo mechanicznie, wskutek odchylenia elementu arkuszowego 1 tak, że punkt odchylenia lin naciągowych 2, który jest określony przez układ odchylający 6', jest przemieszczany zgodnie z ruchem bomu wysięgnikowego 10.

W szczególności, na fig. 3a na dnie kadłuba 3 jednostki pływającej są widoczne zakotwione ucha, do których są zamocowane cztery inne krążki odchylające 6 do odchylania każdej z lin naciągowych 2.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 4, 4a, 4b do urządzenia do napę du wiatrem według wynalazku są zastosowane cztery liny naciągowe 2, które są prowadzone do elementu arkuszowego i są przymocowane do niego, przy czym element arkuszowy może być ukształtowany, jak na fig. 1. Każda lina naciągowa 2 jest prowadzona przez oddzielny krążek odchylający 6 w kierunku wyciągarki 5, za pomocą której może być zmieniana długość liny naciągowej 2. Taka wyciągarka 5 może być ukształtowana, jak na przykład wskazano na fig. 4b, jako typowa wyciągarka używana na żaglowych łodziach i statkach i może zawierać sprzęgło jednokierunkowe i hamulec. Dodatkowo może być zamocowana korba, za pomocą, której odpowiednia lina naciągowa może być nawijana i odwijana.

Położenie punktu zaczepienia 4 naciągowej liny 2 i przyłożenia siły na kadłubie 3 dla czterech lin naciągowych jednostki pływającej może być zmieniane za pomocą układu odchylającego, na przykład układu krążków, który w języku żeglarskim jest nazywany wielokrążkiem, poprzez zmianę długości czterech lin naciągowych 2 po uwzględnieniu wymaganego kierunku ruchu i obecnego kierunku wiatru.

Powiększona ilustracja fragmentu Y na fig. 4a ukazuje, że w dnie kadłuba 3 jednostki pływającej są zakotwione oka 13, które służą do podparcia krążków odchylających 6.

W przykł adzie wykonania wedł ug fig. 5, 5a i 5b są zastosowane prowadnice 8 i 9 do zmiany położenia punktu zaczepienia 4 liny naciągowej 2 i przyłożenia siły względem osi wzdłużnej i poprzecznej kadłuba 3 jednostki pływającej. Dwie wzdłużne prowadnice 9, które są usytuowane równolegle do wzdłużnej osi kadłuba 3 jednostki pływającej są rozmieszczone na krawędziach kadłuba 3 jednostki pływającej. W tych wzdłużnych prowadnicach 9, jest utrzymywana prowadnica poprzeczna 8 i prowadzona tak, że może być przemieszczana na całej długości kadłuba 3 jednostki prowadzącej, gdy jest to wymagane.

Jednak, równie dobrze może być zastosowana tylko jedna z prowadnic 8 lub 9.

Jak to jest widoczne na przekroju A-A przedstawionym na fig. 5a, jedna lub kilka lin naciągowych 2 są prowadzone do krążków odchylających rozmieszczonych na członie prowadzącym, który jest prowadzony po prowadnicy poprzecznej 8, lub w bliskim sąsiedztwie tego członu prowadzącego z wyeliminowaniem krążków odchylają cych i są do niego przymocowane.

Jak lepiej widać w powiększonym widoku częściowym Z na fig. 5b, człon prowadzący 14 może poruszać się posuwisto-zwrotnie wzdłuż prowadnicy poprzecznej 8, która jest prowadzona w sposób ustalony i utrzymywana, jak wskazano podwójną strzałką tak, że punkt zaczepienia 4 lin naciągowych 2 i przyłożenia siły może być zmieniany prostopadle do osi wzdłużnej kadłuba 3 jednostki pływającej poprzez przesuwanie członu prowadzącego 14. Jeżeli prowadnica poprzeczna 8 jest teraz przemieszPL 200 417 B1 czona wzdłuż prowadnic wzdłużnych 9, może być uzyskana dalsza zmiana położenia punktu zaczepienia 4 lin naciągowych 2 i przyłożenia siły.

W przykł adzie wykonania pokazanym na fig. 6 przedstawiają cym moż liwoś ci zmiany efektywnej długości lin naciągowych 2 pomiędzy kadłubem 3 jednostki pływającej i elementem arkuszowym 1, również niepokazanym, stosuje się dźwignię dwustronną 5', do której są przymocowane końce każdej liny naciągowej 2. Dźwignia dwustronna 5' może być odchylana wokół osi obrotu 15 tak, że odpowiednio do kąta odchylenia dźwigni dwustronnej 5' wokół osi obrotu 15 liny naciągowe 2 prawa i lewa odpowiednio mogą być albo wydłużane albo skracane. Liny naciągowe 2 są prowadzone do elementu arkuszowego 1 wokół jednego krążka odchylającego 6, który może być też zastąpiony wielokrążkiem podwójnym. W tym przypadku, układ krążków odchylających 6 stanowi punkt zaczepienia 4 i przyłożenia siły.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 7, 7a, 7b do zmiany poł oż enia punktu zaczepienia 4 lin naciągowych i przyłożenia siły do kadłuba 3 jest zastosowany bom wysięgnikowy 10, który jest przymocowany do kadłuba 3 jednostki pływającej za pomocą złącza 16. Złącze 16 jest korzystnie złączem kulowym i przegubem uniwersalnym, za pomocą którego bom wysięgnikowy 10 może być obracany w większości kierunków.

Liny naciągowe 2 są podciągane do końca bomu wysięgnikowego 10 przeciwległego względem złącza 16, przy czym bom wysięgnikowy 10 ma długość taką, że wystaje poza maksymalny obrys kadłuba 3 jednostki pływającej. Tak więc, moment przechylający może być dodatkowo zmniejszony poprzez odpowiednie stosunki dźwigni.

Jak wskazano na fig. 7a, bom wysięgnikowy 10 może być utrzymywany i zestawiony z co najmniej jedną, a korzystnie dwiema (w przeciwieństwie do zilustrowanego) linami naciągowymi 2 elementu arkuszowego.

Na fig. 7b przedstawione są widoki W i W z fig. 7a ukazujące złącze 16 z jego zamocowaniem do kadłuba 3 jednostki pływającej i krążek 6 mocujący liny naciągowe 2 do bomu wysięgnikowego 10.

W przykładzie pokazanym na fig. 8 i 8a, w celu zmiany długości lin naciągowych 2 zastosowane są dwa alternatywne rozwiązania wpływające na długość poszczególnych lin naciągowych 2, które mogą być używane łącznie, ale także oddzielnie.

Każda z dwóch lin naciągowych 2 jest nawinięta na wciągarkę 5, taką jak krążek, i prowadzona przez układ krążków odchylających zawierających przynajmniej dwa, a korzystnie cztery, krążki odchylające 6.

Jak widać w widoku z góry na fig. 8 co najmniej dwa krążki odchylające 6 mogą być przemieszczane równolegle do przodu i do tyłu.

Na fig. 8a przedstawiono, że te krążki odchylające 6 są prowadzone w sposób ustalony i połączone ze sobą za pomocą jednego pedału 19 na każdej z prowadnic 18. Gdy pedały 19 są przemieszczane równolegle do przodu i do dołu wzdłuż prowadnicy 18, która jest przymocowana do kadłuba 3 jednostki pływającej, wtedy efektywna długość odpowiedniej liny naciągowej 2 jest skracana lub wydłużana.

Na fig. 9 jest pokazana łódź żaglowa mająca kadłub stanowiący kadłub 3 jednostki pływającej posiadający miecz 21 i typowy ster 22. Cztery liny naciągowe 2 są zamocowane na kadłubie 3 jednostki prowadzącej i przymocowane drugimi końcami do elementu arkuszowego 1 w postaci żagla z tkaniny.

Na krawędzi tego elementu arkuszowego 1 w kształcie żagla jest ukształtowana komora 7 zawierająca sprężony gaz, która także może być podzielona na wiele oddzielnych poszczególnych komór, w których znajduje się sprężony gaz. Taka komora 7 zawierająca sprężony gaz pełni funkcję obramowania i usztywnienia giętkiego elementu arkuszowego 1. Stabilność może być także zwiększona za pomocą dodatkowych elementów w kształcie trzpieni i także za pomocą odpowiednio zaprojektowanej komory.

Długość czterech lin naciągowych może być zmieniana w różny sposób, na przykład za pomocą jednego wcześniej opisanego układu.

Na fig. 10 jest schematycznie przedstawiony widok z góry kadłuba 3 jednostki pływającej według wynalazku. W tym przypadku, obszar kreskowany, który może rozciągać się na całą szerokość kadłuba, 3 jednostki pływającej i także poza i który jest usytuowany w obszarze nakreślonej osi poprzecznej kadłuba 3 jednostki pływającej, przedstawia powierzchnię, w której może być usytuowany punkt zaczepienia 4 liny naciągowej 2 i przyłożenia siły do kadłuba 3 zmieniany za pomocą prowadnic 8 i 9, które przedstawiono na fig. 5a i 5b, w celu zminimalizowania dewiacji przechył owej i w celu osią 12

PL 200 417 B1 gnięcia optymalnej prędkości poruszania się. Dopuszcza się, aby ten obszar był kołowy, gdy stosuje się obrotowy stół lub bom wysięgnikowy 10.

Efekty, które można osiągnąć poprzez odpowiednie usytuowanie punktu zaczepienia 4 lin naciągowych 2 i przyłożenia siły są omówione w części opisu dotyczącej istoty.

Na fig. 11 są przedstawione trzy przykłady wykonania elementu arkuszowego 1, w których element arkuszowy 1 ma różny przekrój przekroju poprzecznego. Konstrukcja elementów arkuszowych 1 według tych przykładów wykonania jest oparta na kształtach znanych dla skrzydeł samolotów i elementy arkuszowe 1 mogą być ustawiane względem wiatru, jak pokazano na fig. 11 tak, że na tych elementach arkuszowych 1 wytwarza się składowa podnosząca siła wiatru, która może być zastosowana do napędzania jednostki pływającej za pomocą lin naciągowych 2, niepokazanych tutaj. Za pomocą różnych modyfikacji, jak pokazano na fig. 11, wskutek odpowiednio zmienionych zależności przepływu, mogą być wprowadzone różne siły napędzające działające jako siły rozciągające na punkt zaczepienia 4 lin naciągowych i przyłożenia siły do kadłuba 3.

Jeżeli elementy arkuszowe 1 są zastosowane w zmodyfikowanej formie jak pokazano na fig. 11, tak zwany współczynnik Ca (współczynnik unoszenia zarysu) jest istotny dodatkowo do współczynnika Cd i właśnie współczynnik Ca powinien być w tym przypadku większy, a odpowiednio współczynnik ciągu powinien być utrzymywany jako mały.

Poprzez wpływ trójwymiarowej postaci zarysu, położenie, właściwości aerodynamiczne i odpowiednio także siły działające mogą podlegać wpływowi współczynnika Ca i wskaźnika Cd.

Podczas przemieszczania jednostki pływającej, na kształt elementów arkuszowych 1 może także wpływać poprzez zmianę wewnętrznego ciśnienia w komorach 7 zawierających sprężony gaz.

Na fig. 12 są pokazane trzy dalsze przykłady wykonania dostosowywanych kształtów elementu arkuszowego 1, które mogą być dostosowane poprzez zmianę długości poszczególnych lin naciągowych 2 i za pomocą których można uzyskać znacznie różne siły od wiatru.

Tak więc, kształt pokazany na górze jest odpowiedni dla małych do średnich sił wiatru i zapewnia utrzymywanie warunków aerodynamicznych, przy których można osiągnąć maksymalny napęd.

Przy kształcie elementu arkuszowego 1, jak pokazano w środku figury, siła napędowa może być zmniejszona przy większej sile wiatru, a przy stosunkowo większych siłach wiatru takich, jakie występują przy podmuchach wiatru, wariant kształtu elementu arkuszowego 1 pokazany na dole fig. 12 powoduje, że siła napędowa jest zmniejszona do zera i odpowiednio występuje bardzo mała siła rozciągająca w punkcie przyłożenia siły. Taka modyfikacja może także być zastosowana w sytuacjach niebezpieczeństwa, przy użyciu co najmniej jednej liny czujnikowej, o której już wspomniano w części opisu dotyczącej istoty.

Figura 13 ukazuje schematycznie element arkuszowy 1 mający cztery efektywne obrotowe elementy 32, które mogą być obracane indywidualnie lub razem tak, że działają podobnie do klap i poziomych stabilizatorów znanych w samolotach i są stosowane do nadawania selektywnie ruchu elementowi arkuszowemu 1 w kierunku pionowym i poziomym, gdy określony kąt obrotu jest dostosowany względem powierzchni elementu arkuszowego 1. Do tych obrotowych elementów 32, na przykład, mogą być przymocowane odpowiednie liny, za pomocą których może być ustawiany kąt natarcia. W przypadkach, w których te obrotowe elementy 32 są połączone z pozostałą częścią elementu arkuszowego 1 w sposób dwuwymiarowy, nie są one efektywne.

Przy tych aerodynamicznie efektywnych obrotowych elementach 32, można wpływać na stosunek Ca/Cd, jak również regulować napędem w każdej wymaganej formie.

W odniesieniu do schematycznej ilustracji z fig. 14 zostanie wyjaś nione dział anie i funkcja elementów ograniczających 35 lin naciągowych 2. W tym celu tylko jeden taki element ograniczający 35, który występuje w formie pręta na kadłubie 3 jednostki pływającej, jest pokazany do przedstawienia jego wpływu i funkcji dla tylko jednej liny naciągowej 2. Lina naciągowa 2 jest przedstawiona linią ciągłą, gdy element arkuszowy 1, jest usytuowany na wietrze tak, że jednostka pływająca jest na wymaganym kursie, co oznacza, że jest przemieszczana w wymaganym kierunku. Jeżeli element arkuszowy 1 jest przemieszczany w bok, odpowiednia lina naciągowa 2 przemieszcza się z nim i dotyka elementu ograniczającego 35 liny naciągowej 2 i ruch przemieszczania zostaje ograniczony odpowiednio, co obowiązkowo powoduje ruch elementu arkuszowego 1 w kierunku przeciwnym do tego bez wymagania żadnego przestawiania ręcznego lub za pomocą innych urządzeń sterujących.

Oczywiście, może występować wiele takich elementów ograniczających 35 dla lin naciągowych, niepokazane. Mogą one być zastosowane parami dla każdej z lin naciągowych 2, przy czym każda ogranicza ruch przesuwania elementu arkuszowego 1 w dwóch kierunkach.

PL 200 417 B1

Jednak elementy ograniczające 35 lin naciągowych mogą być również ukształtowane w postaci pęczków jak to zostało przedstawione w części opisu dotyczącej istoty.

Na fig. 15 ukazano w bardzo uproszczonej formie pojazd napędzany wiatrem, który jest połączony za pomocą liny naciągowej 100 z elementem arkuszowym 1 podobnym do latawca tak, że siły wiatru działające na element arkuszowy 1, mogą być użyte do napędzania kadłuba 3 jednostki pływającej.

Na fig. 16 jest ukazany element arkuszowy 1, z komorą 7 zawierająca sprężony gaz, która posiada ramię łączące 108. Ramię łączące 108 może być połączone z przewodem 111 (fig. 18, 19, 20), przez który komora 7 zawierająca sprężony gaz może być zasilana gazem, którym korzystnie jest hel, tak, że poprzez zasilanie komory 7 sprężonym gazem uzyskuje się siłę składową podnoszącą, która jest wystarczająca do zrównoważenia siły grawitacyjnej działającej na element arkuszowy 1.

Ramię łączące 108 może być zaprojektowane w postaci szybko działającego złącza, na przykład, które może być zamykane po zasileniu komory 7 sprężonym gazem tak, że pierwszy przewód 111 (niepokazany tutaj) może być odłączony od ramienia łączącego 108 po napełnieniu komory 7 zawierającej sprężony gaz i połączenie znów będzie zrealizowane, gdy trzeba będzie odprowadzić gaz z komory 7 zawierającej sprężony gaz.

Na fig. 17 pokazano w schematycznej postaci przykład wykonania układu zasilającego sprężonego gazu z zasobnika 104 sprężonego gazu do komory 7 zawierającej sprężony gaz elementu arkuszowego 1 po otwarciu zaworu 102, który jest usytuowany w pierwszym przewodzie 111. W tym celu zamyka się zawór 105 umieszczony w drugim przewodzie 103, który poprowadzony jest jako obejście wokół zaworu 102.

Do recyrkulacji gazu z komory 7 zawierającej sprężony gaz do zasobnika 104 sprężonego gazu zawór 102 jest zamknięty a zawór 105 w drugim przewodzie 103 otwarty, przy czym korzystnie siła rozprężająca może być wywierana na komorę 7 zawierającą sprężony gaz co najmniej w celu wspomagania recyrkulacji gazu z komory 7 zawierającej sprężony gaz do zasobnika 104 sprężonego gazu.

Na fig. 18 jest pokazany inny przykład wykonania układu zasilającego i recyrkulacyjnego sprężony gaz z zasobnika 104 do komory 7 zawierającej sprężony gaz i odwrotnie. Dwa przewody 111 i 103 są połączone równolegle do siebie z zasobnikiem 104 sprężonego gazu i komorą 7 zawierającą sprężony gaz. Sprężony gaz zawarty w zasobniku 104 sprężonego gazu może przechodzić do komory 7 zawierającej sprężony gaz po otwarciu zaworu 102 i może okresowo być przetrzymywany tam i uż ywany do podnoszenia elementu arkuszowego,1.

Gdy komora 7 zawierająca sprężony gaz ma być opróżniona, połączenie przez przewód 111 jest przerwane, przy czym może to być osiągnięte poprzez zamknięcie zaworu 102, a jednocześnie sprężarka 107, która jest połączona z jej strona zasysania z komorą zawierającą sprężony gaz jest włączana i gaz może być pompowany z komory 7 zawierającej sprężony gaz do zasobnika 104 sprężonego gazu.

Przykład wykonania układu zasilającego według fig. 19 jest zmodyfikowany względem przykładu wykonania z fig. 18 tym, że przewód 103 jest ukształtowany, jako obejście wokół zaworu 102. Jednak w postaci niepokazanej, a omówionej w części opisu dotyczącej istoty, zawór 102 i kompresor 107 oraz przewodu 111 i 103 mogą być wymieniane. Na fig. 19 także pokazano, że co najmniej jeden obszar 111' pierwszego przewodu 111 może być ukształtowany jako giętki.

Na fig. 20 jest przedstawiony przykład wykonania układu zasilającego i recyrkulacyjnego sprężonego gazu mający dwa zasobniki 104 i 114 sprężonego gazu.

W tym przypadku, zasobnik 104 sprężonego gazu odznacza się wyższym wewnętrznym ciśnieniem, a komora zawierająca sprężony gaz może być nim zasilana po otwarciu zaworu 102 w pierwszym przewodzie 111.

Przy zamkniętym zaworze 102 i otwartym zaworze 105 w drugim przewodzie gaz, który jest odpowiednio sprężony w komorze 7 zawierającej sprężony gaz może przepływać do drugiego zasobnika 114 sprężonego gazu i tymczasowo być w nim przetrzymywany przy stosunkowo niskim ciśnieniu, przy czym wewnętrzna objętość zasobnika 114 sprężonego gazu jest korzystnie większa niż objętość zasobnika 104 sprężonego gazu. Z tego zasobnika 114 sprężonego gazu okresowo przetrzymywany gaz może być sprężany od niskiego ciśnienia zasobnika 114 sprężonego gazu do ciśnienia zasobnika 104 sprężonego gazu i uzupełniany w odpowiednim czasie po włączeniu kompresora 107, który jest połączony jego stroną zasysającą z zasobnikiem 104 sprężonego gazu i strona dostarczająca z zasobnikiem 104 sprężonego gazu.

Claims (25)

1. Jednostka pływająca napędzana wiatrem, zawierająca element arkuszowy, który jest po łączony z kadłubem jednostki pływającej za pomocą liny naciągowej, która jest przymocowana do elementu arkuszowego w co najmniej trzech punktach oddalonych od siebie, znamienna tym, że lina naciągowa (2) jest połączona z kadłubem (3) jednostki pływającej w punkcie zaczepienia (4) i przyłożenia siły, którego położenie jest zmienne zależnie od kierunków wiatru i ruchu, a element arkuszowy (1) ma ukształtowaną lub przymocowaną co najmniej jedną komorę (7) na sprężony gaz, przy czym ta co najmniej jedna komora (7) na sprężony gaz ma otwór do napełniania komory (7).

2. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że element arkuszowy (1) jest z materiału giętkiego.

3. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, ż e element arkuszowy (1) ma ukształtowaną lub przymocowaną co najmniej jedną komorę (7) zawierającą sprężony gaz.

4. Jednostka pływająca według zastrz. 3, znamienna tym, że komora (7) jest wypełniona sprężonym gazem mającym gęstość niższą od gęstości powietrza.

5. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, ż e lina naciągowa (2) jest nawinięta na wciągarkę (5) połączoną z kadłubem (3) jednostki pływającej.

6. Jednostka pł ywają ca wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym wzdłuż prowadnicy (8/9) przymocowanej do kadłuba (3) jednostki pływającej.

7. Jednostka pł ywają ca wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany mimośrodowo na obrotowym stole (11) przytwierdzonym do kadłuba (3) jednostki pływającej.

8. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, ż e punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany na obrotowo zamocowanym bomie wysięgnikowym (10) przytwierdzonym do kadłuba (3) jednostki pływającej.

9. Jednostka pł ywają ca wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym względem punktu bocznego obciążenia kadłuba (3) jednostki pływającej.

10. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym w kierunku równoległym lub prostopadłym do wzdłużnej osi jednostki pływającej.

11. Jednostka pływająca według zastrz.1, znamienna tym, że punkt zaczepienia (4) liny naciągowej (2) i przyłożenia siły do kadłuba (3) jednostki pływającej jest usytuowany w położeniu zmiennym w kierunku równoległ ym i prostopadł ym do wzdł u ż nej osi jednostki pł ywają cej.

12. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że lina naciągowa (2) jest poprowadzona wokół co najmniej jednego krążka odchylającego (6).

13. Jednostka pływająca według zastrz. 11, znamienna tym, że krążek odchylający (6) jest zamontowany ruchomo.

14. Jednostka pływająca według zastrz. 3, znamienna tym, że komora (7) na sprężony gaz jest ukształtowana na krawędzi elementu arkuszowego (1).

15. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że na kadłubie (3) jednostki pływającej jest umieszczony co najmniej jednej hydrodynamicznie efektywny miecz (21) i ster (22).

16. Jednostka pływająca według zastrz. 13, znamienna tym, że miecz (21) i ster (22) są zamontowane obrotowo wokół osi.

17. Jednostka pływająca według zastrz. 13, znamienna tym, że miecz (21) i ster (22) są zamontowane z regulowanym kątem obrotu.

18. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że element arkuszowy (1) zawiera co najmniej jeden aerodynamicznie efektywnie obrotowy element kierujący (32).

19. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że do elementu arkuszowego (1) jest przymocowany co najmniej jedno cięgno czujnikowe poprowadzone do kadłuba (3) jednostki pływającej.

20. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że na linie naciągowej (2) są umieszczone elementy zabezpieczające przed przeciążeniem.

21. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że na zewnętrznych krawędziach elementu arkuszowego (1) są usytuowane elementy oporowe do rozpraszania wiatru.

PL 200 417 B1

22. Jednostka pływająca według zastrz. 1, znamienna tym, że na kadłubie (3) jednostki pływającej są usytuowane ograniczniki (35) liny naciągowe (2).

23. Jednostka pływająca według zastrz. 3, znamienna tym, że co najmniej jedna komora (7) jest połączona z co najmniej jednym zasobnikiem (104) sprężonego gazu za pomocą jednego pierwszego przewodu (111) i jednego zaworu (102) do zasilania komory (7) sprężonym gazem z zasobnika (104) gazu, i z komorą (7) na sprężony gaz lub z pierwszym przewodem (111) jest połączony drugi przewód (103) do recyrkulacji gazu z komory (7) zawierającej sprężony gaz do co najmniej jednego lub drugiego zasobnika (104, 114) sprężonego gazu.

24. Jednostka pływająca według zastrz. 3, znamienna tym, że co najmniej jedna komora (7) jest połączona z co najmniej jednym zasobnikiem (104) sprężonego gazu za pomocą jednego pierwszego przewodu (111) i jednego zaworu (102), do zasilania komory (7) sprężonym gazem z zasobnika (104) gazu, a do komory (7) jest zamontowany stroną zasysającą kompresor (107), którego strona dostarczająca jest połączona z zasobnikiem (104, 114) sprężonego gazu w drugim przewodzie (103).

25. Jednostka pływająca według zastrz. 23, znamienna tym, że drugi przewód (103) z kompresorem (107) jest połączony z pierwszym przewodem (111) w postaci obejścia wokół zaworu (102).