RU204567U1 - Finned propulsion and steering device with hydrogenerator - Google Patents
Finned propulsion and steering device with hydrogenerator Download PDFInfo
- Publication number
- RU204567U1 RU204567U1 RU2020130371U RU2020130371U RU204567U1 RU 204567 U1 RU204567 U1 RU 204567U1 RU 2020130371 U RU2020130371 U RU 2020130371U RU 2020130371 U RU2020130371 U RU 2020130371U RU 204567 U1 RU204567 U1 RU 204567U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fins
- fin
- rotation
- movement
- hydrogenerator
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/30—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
- B63H1/36—Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type swinging sideways, e.g. fishtail type
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Плавниковое движительно-рулевое устройство, работающее по принципу колеблющегося крыла, с возможностью использования в качестве гидрогенератора, содержащее: одну (или более) пару вертикально погруженных в воду плавников (крыльев), совершающих в противофазе возвратно-поступательное движение перпендикулярно диаметральной плоскости (ДП) судна и одновременно изменяющих углы установки по отношению к диаметральной плоскости (ДП) судна; механическую подвеску каждого плавника, обеспечивающую плавнику возможность поступательного движения и поворота; электродвигатель с возможностью регулирования скорости вращения, способный также выполнять функцию электрогенератора; маховик; аккумулятор электроэнергии; механическую трансмиссию, содержащую: блок движения (позиционирования) плавников, блок синхронизации и фазового сдвига, блок управления углами поворота плавников, включающий в себя: блок поворота плавников, блоки задания средних угловых положений плавников, мультипликаторы углов поворотов плавников.Fin propelling and steering device, operating on the principle of an oscillating wing, with the possibility of using it as a hydrogenerator, containing: one (or more) a pair of fins (wings) vertically immersed in water, reciprocating in antiphase perpendicular to the diametrical plane (DP) of the vessel and at the same time changing the installation angles in relation to the centreline plane (DP) of the vessel; mechanical suspension of each fin, allowing the fin to move and rotate; an electric motor with the ability to control the speed of rotation, which is also capable of performing the function of an electric generator; flywheel; battery of electricity; a mechanical transmission containing: a fins movement (positioning) unit, a synchronization and phase shift unit, a fins rotation angle control unit, including: a fins rotation unit, blocks for setting the average angular positions of the fins, multipliers of the fins rotation angles.
Description
Область техникиTechnology area
Полезная модель относится к судостроению, а именно к движительно-рулевым устройствам с колебательным движением, а также к гидроагрегатам с электрическими генераторами, погруженным в воду. В качестве движительно-рулевого устройства полезная модель может использоваться на судах любого типа, а в качестве движительно-рулевого устройства и гидрогенератора преимущественно на парусных судах.The utility model relates to shipbuilding, namely to propulsion and steering devices with oscillatory motion, as well as hydraulic units with electric generators immersed in water. As a propulsion and steering device, the utility model can be used on ships of any type, and as a propulsion and steering device and a hydrogenerator, mainly on sailing ships.
Уровень техникиState of the art
Известны способы создания в текучей среде движущей силы аппарата, снабженного по меньшей мере одним крылом (плавником), которые заключаются в том, что крылу одновременно придают возвратно-поступательное перемещение в направлении, перпендикулярном набегающему потоку текучей среды, и угловое перемещение. (№ US 5401196 А, кл. В63Н 1/36 или № RU 2172700 С2 кл. В63Н 1/00 (2000.01), В63Н 1/36 (2000.01)).Known methods of creating in a fluid a driving force of an apparatus equipped with at least one wing (fin), which consist in the fact that the wing is simultaneously given a reciprocating movement in the direction perpendicular to the incoming fluid flow, and angular movement. (No. US 5401196 A,
Известны устройства для осуществления данных способов движения, у которых параметры движения крыла (крыльев) определяются в основном конструкцией, а возможность изменения параметров в процессе работы имеется лишь в ограниченной степени, вследствие чего не обеспечивается оптимальный режим работы устройства во всем диапазоне скоростей движения судна. Например, имеется лишь возможность изменять частоту поступательных и угловых колебаний крыла для обеспечения подходящего режима работы крыла по углу атаки и для изменения величины силы тяги. (№ RU 2482012 С2, кл. В63Н 1/36 (2006.01)).Known devices for the implementation of these methods of movement, in which the parameters of the wing (wings) are determined mainly by the design, and the ability to change the parameters during operation is available only to a limited extent, as a result of which the optimal mode of operation of the device is not ensured in the entire range of speeds of the vessel. For example, it is only possible to change the frequency of translational and angular oscillations of the wing to ensure a suitable operating mode of the wing in terms of the angle of attack and to change the magnitude of the thrust force. (No. RU 2482012 C2, class В63Н 1/36 (2006.01)).
Известны плавниковые движительно-рулевые устройства (комплексы), в которых для маневрирования используется поворот устройства относительно корпуса судна. (№ SU 1143646 А, кл. В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) В63Н 23/08 (2000.01), № SU 1245501 А1, кл. В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) В63Н 23/08 (2000.01) В63Н 23/10 (2000.01), № US 6877692 В2, кл. В63Н 1/36, F42B 10/64, № ЕР 1970302 А1, кл. В63Н 1/32, В63Н 25/52).Known fin propulsion and steering devices (complexes), in which for maneuvering is used to turn the device relative to the ship's hull. (No. SU 1143646 А, class В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) В63Н 23/08 (2000.01), № SU 1245501 А1, class В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) ) B63H 23/08 (2000.01) B63H 23/10 (2000.01), No. US 6877692 B2,
Известно, что плавниковый движитель возможно использовать для маневрирования, то есть для изменения направления и скорости движения судна, в том числе для торможения и реверса, причем без изменения направления вращения привода движителя и без поворота устройства относительно корпуса судна, а только посредством изменения параметров движения крыльев (№ US 5401196 А, кл. В63Н 1/36) / (Journal of Fluids and Structures 17 (2003) 163-183 Forces on oscillating foils for propulsion and maneuvering D.A. Read, F.S. Hover, M.S. Triantafyllou).It is known that the fin propeller can be used for maneuvering, that is, to change the direction and speed of the ship, including for braking and reverse, and without changing the direction of rotation of the propeller drive and without turning the device relative to the ship's hull, but only by changing the parameters of the wings (No. US 5401196 A,
Известны плавниковые движительно-рулевые устройства (комплексы), в которых для маневрирования, а также для обеспечения оптимального режима работы устройства предлагается использовать изменение параметров движения крыльев, а именно:Known fin propeller-steering devices (complexes), in which for maneuvering, as well as to ensure the optimal operation of the device, it is proposed to use a change in the parameters of the movement of the wings, namely:
изменение частоты поступательных и угловых колебаний крыльев для управления скоростью движения судна;changing the frequency of translational and angular oscillations of the wings to control the speed of the vessel;
изменение амплитуды поступательного движения крыльев для управления скоростью движения судна;changing the amplitude of the translational motion of the wings to control the speed of the vessel;
изменение направления и величины фазового сдвига между поступательным и угловым движением крыльев для управления скоростью и осуществления реверса движения судна;changing the direction and magnitude of the phase shift between the translational and angular motion of the wings to control the speed and reverse the movement of the vessel;
изменение амплитуды угловых колебаний крыльев для управления скоростью движения судна;changing the amplitude of angular oscillations of the wings to control the speed of the vessel;
изменение среднего положения угловых колебаний крыльев для управления направлением движения судна.changing the average position of angular oscillations of the wings to control the direction of movement of the vessel.
Такие технические решения отражены в таких патентах, как: № SU 1143646 А, кл. В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) В63Н 23/08 (2000.01), № SU 1245501 А1, кл. В63Н 1/36 (2000.01) В63Н 23/04 (2000.01) В63Н 23/08 (2000.01) В63Н 23/10 (2000.01), № ЕР 1970302 А1, кл. В63Н 1/32, В63Н 25/52, № US 5401196 А, кл. В63Н 1/36.Such technical solutions are reflected in patents such as: No. SU 1143646 A, class.
Известно применение устройства с парой колеблющихся крыльев в качестве гидрогенератора для получения электроэнергии из потока воды. Принцип работы данного устройства заключается в том, что крыльям придается такое угловое положение, при котором они совершают возвратно-поступательное перемещение под действием набегающего потока воды в направлении, перпендикулярном потоку. Таким образом, гидрогенератор работает по принципу, обратному принципу работы плавникового движителя. При этом диапазон изменения углового положения крыльев гидрогенератора существенно отличается от диапазона изменения углового положения крыльев плавникового движителя. Для эффективной работы гидрогенератора также необходима настройка параметров движения крыльев в зависимости от скорости набегающего потока, в частности, изменение амплитуды угловых колебаний крыльев. (27th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems (IAHR 2014) Development of a twin-flapping-foils unit to generate hydroelectric power from a water current H Abiru, A Yoshitake and M Nishi).It is known to use a device with a pair of oscillating wings as a hydrogenerator for generating electricity from a stream of water. The principle of operation of this device is that the wings are given such an angular position in which they reciprocate under the action of the incoming water flow in the direction perpendicular to the flow. Thus, the hydrogenerator works according to the principle opposite to that of the fin propulsion system. In this case, the range of change in the angular position of the hydrogenerator wings is significantly different from the range of change in the angular position of the fin propeller wings. For the efficient operation of the hydrogenerator, it is also necessary to adjust the parameters of the wings' movement depending on the speed of the incoming flow, in particular, the change in the amplitude of the angular oscillations of the wings. (27th IAHR Symposium on Hydraulic Machinery and Systems (IAHR 2014) Development of a twin-flapping-foils unit to generate hydroelectric power from a water current H Abiru, A Yoshitake and M Nishi).
Наиболее же близким аналогом патентуемого решения, которое было выбрано за прототип, является устройство, заявленное в патенте на изобретение № US 5401196 А, кл. В63Н 1/36.The closest analogue of the patentable solution, which was chosen for the prototype, is the device declared in patent for invention No. US 5401196 A, class.
Недостатком известных устройств является сложность конструкции, обусловленная необходимостью применения для изменения параметров движения крыльев (плавников) электрических, гидравлических или пневматических исполнительных механизмов, которые зачастую должны быть расположены на движущихся или вращающихся частях привода.The disadvantage of the known devices is the complexity of the design due to the need to use electric, hydraulic or pneumatic actuators to change the parameters of the movement of the wings (fins), which often must be located on the moving or rotating parts of the drive.
Техническая задача. Задачей настоящей полезной модели является разработка устройства более простой и надежной конструкции, объединяющего в себе функции движительно-рулевого устройства и гидрогенератора.Technical challenge. The objective of this utility model is to develop a device of a simpler and more reliable design that combines the functions of a propulsion-steering device and a hydro-generator.
Данная задача решается посредством разработки конструкции устройства включающего механическую трансмиссию, позволяющую управлять параметрами движения плавников в процессе работы устройства в пределах, необходимых для оптимального выполнения заявленных функций на всем диапазоне рабочих скоростей набегающего потока, причем без применения исполнительных механизмов, отличных от механических, либо расположенных на вращающихся частях привода.This problem is solved by developing the design of a device that includes a mechanical transmission, which makes it possible to control the parameters of the movement of the fins during the operation of the device within the limits necessary for the optimal performance of the declared functions over the entire range of operating speeds of the incoming flow, and without the use of actuators other than mechanical, or located on rotating parts of the drive.
Технический результатTechnical result
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является устройство, выполняющее функции движительно-рулевого устройства и гидрогенератора так же эффективно, как два отдельных устройства, выполняющих каждое свою функцию, причем достигается упрощение и повышение надежности движительно-рулевого устройства в сравнении с существующими аналогами.The technical result of the proposed utility model is a device that performs the functions of a propulsion and steering device and a hydrogenerator as efficiently as two separate devices, each performing its own function, and a simplification and increased reliability of the propulsion and steering device is achieved in comparison with existing analogues.
Сущность полезной модели. Плавниковое движительно-рулевое устройство, работающее по принципу колеблющегося крыла, с возможностью использования в качестве гидрогенератора, содержащее:The essence of the utility model. A fin propeller-steering device, operating on the principle of an oscillating wing, with the possibility of using it as a hydrogenerator, containing:
одну (или более) пару вертикально погруженных в воду плавников (крыльев) (10), совершающих в противофазе возвратно-поступательное движение перпендикулярно диаметральной плоскости (ДП) судна и одновременно изменяющих углы установки по отношению к диаметральной плоскости (ДП) судна;one (or more) a pair of fins (wings) (10) vertically submerged in water, reciprocating in antiphase perpendicular to the centreline plane (DP) of the vessel and at the same time changing the angles of installation in relation to the centreline plane (DP) of the vessel;
механическую подвеску (9) каждого плавника, обеспечивающую плавнику возможность поступательного движения и поворота;mechanical suspension (9) of each fin, providing the fin with the possibility of translational movement and rotation;
электродвигатель (1) с возможностью регулирования скорости вращения, способный так же выполнять функцию электрогенератора;an electric motor (1) with the ability to regulate the speed of rotation, capable of also performing the function of an electric generator;
маховик (11);flywheel (11);
аккумулятор электроэнергии (2);electric power accumulator (2);
механическую трансмиссию, содержащую:mechanical transmission containing:
блок движения (позиционирования) плавников (3);fins movement (positioning) block (3);
блок синхронизации и фазового сдвига (4);synchronization and phase shift unit (4);
блок управления углами поворота плавников (5), включающий в себя:fins angle control unit (5), including:
блок поворота плавников (6);fins turning unit (6);
блоки задания средних угловых положений плавников (7);blocks for setting the average angular positions of the fins (7);
мультипликаторы углов поворотов плавников (8).fin angle multipliers (8).
Механическая трансмиссия, входящая в состав предлагаемого устройства, и передающая движение при работе в режиме движительно-рулевого устройства от электродвигателя плавникам, а в режиме гидрогенератора от плавников к электрогенератору, позволяет изменять следующие параметры движения плавников:The mechanical transmission, which is part of the proposed device, and transmits movement when operating in the propulsion and steering mode from the electric motor to the fins, and in the hydrogenerator mode from the fins to the electric generator, allows you to change the following parameters of the movement of the fins:
частоту поступательных и угловых колебаний плавников;the frequency of translational and angular vibrations of the fins;
средние угловые положения плавников по отношению к ДП судна;average angular positions of the fins in relation to the ship's DP;
амплитуду и фазу отклонения плавников от средних положений; с целью:the amplitude and phase of the deviation of the fins from the middle positions; with the aim of:
изменения величины и направления гидродинамической силы тяги, создаваемой при работе в режиме движительно-рулевого устройства;changes in the magnitude and direction of the hydrodynamic thrust force generated when operating in the propulsion and steering mode;
осуществления возможности работы устройства в режиме гидрогенератора и регулирования мощности, получаемой в этом режиме, а также изменения величины и направления гидродинамической силы сопротивления гидрогенератора движению судна.realizing the possibility of operating the device in the hydrogenerator mode and regulating the power obtained in this mode, as well as changing the magnitude and direction of the hydrodynamic force of the hydrogenerator's resistance to the movement of the vessel.
Указанное управление параметрами движения плавников выполняется посредством:The specified control of the parameters of the movement of the fins is performed by means of:
регулирования скорости вращения электродвигателя;regulation of the speed of rotation of the electric motor;
задания средних угловых положений плавников;setting the average angular positions of the fins;
задания знака (направления) и величины фазового сдвига между поступательным и угловым движением плавников.setting the sign (direction) and the magnitude of the phase shift between the translational and angular movements of the fins.
Такое управление параметрами движения плавников позволяет судну в полной степени осуществлять движение и маневрирование, а также, при движении иным способом, например, под парусами, извлекать энергию из набегающего потока, при этом сохраняя возможность, в ограниченной степени, управления курсом судна.This control of the parameters of the movement of the fins allows the vessel to fully move and maneuver, as well as, when moving in a different way, for example, under sails, to extract energy from the oncoming flow, while retaining the ability, to a limited extent, to control the course of the vessel.
Для преобразования вращательного движения плавников в возвратно-поступательное и наоборот, и для качания плавников по углу поворота используются синхронизированные кривошипные механизмы, причем конструкция трансмиссии позволяет задавать между указанными кривошипными механизмами фазовый сдвиг по углу вращения, благодаря которому изменяется амплитуда и фаза отклонения плавников от их средних положений. Так как амплитуда колебания плавников, полученная за счет фазового сдвига между кривошипными механизмами недостаточна для всех режимов работы устройства, используется механизм для ее увеличения - мультипликатор поворота крыла.Synchronized crank mechanisms are used to convert the rotational motion of the fins into reciprocating and vice versa, and to swing the fins along the angle of rotation, synchronized crank mechanisms are used, and the transmission design allows you to set a phase shift in the angle of rotation between the indicated crank mechanisms, due to which the amplitude and phase of deviation of the fins from their average changes provisions. Since the amplitude of the oscillation of the fins, obtained due to the phase shift between the crank mechanisms, is insufficient for all operating modes of the device, a mechanism is used to increase it - the wing rotation multiplier.
Синхронизация и внесение фазового сдвига, так же, как и увеличение амплитуды колебания плавников выполняется при помощи конических планетарных передач, входящих в состав соответствующих блоков трансмиссии.Synchronization and introduction of a phase shift, as well as an increase in the amplitude of oscillation of the fins, is performed using bevel planetary gears that are part of the corresponding transmission units.
Достигается упрощение и повышение надежности движительно-рулевого устройства в сравнении с существующими аналогами, а также совмещение и эффективное выполнение функций движительно-рулевого устройства и гидрогенератора.EFFECT: simplification and increased reliability of the propulsion-steering device in comparison with existing analogues, as well as the combination and effective performance of the functions of the propulsion-steering device and hydrogenerator.
Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.
На фиг. 1 изображена функциональная схема плавникового движительно-рулевого устройства, гидрогенератора. На схеме показаны следующие функциональные блоки:FIG. 1 shows a functional diagram of a fin propulsion and steering device, a hydrogenerator. The diagram shows the following functional blocks:
электродвигатель (1) с возможностью регулирования скорости вращения, способный так же выполнять функцию электрогенератора;an electric motor (1) with the ability to regulate the speed of rotation, capable of also performing the function of an electric generator;
маховик (11);flywheel (11);
аккумулятор электроэнергии (2);electric power accumulator (2);
механическая трансмиссия, содержащая:mechanical transmission containing:
блок движения (позиционирования) плавников (3),fins movement (positioning) block (3),
блок синхронизации и фазового сдвига (4),synchronization and phase shift unit (4),
блок управления углами поворота плавников (5) включающий в себя:fins angle control unit (5) including:
блок поворота плавников (6),fins turning unit (6),
блоки задания средних угловых положений плавников (7),blocks for setting the average angular positions of the fins (7),
мультипликаторы углов поворотов плавников (8);fin angle multipliers (8);
механическую подвеску (9) каждого плавника, обеспечивающую плавнику возможность поступательного движения и поворота;mechanical suspension (9) of each fin, providing the fin with the possibility of translational movement and rotation;
пара вертикально погруженных в воду плавников (крыльев) (10), совершающих в противофазе возвратно-поступательное движение перпендикулярно диаметральной плоскости (ДП) судна и одновременно изменяющих углы установки по отношению к диаметральной плоскости (ДП) судна;a pair of fins (wings) (10) vertically submerged in water, reciprocating in antiphase perpendicular to the centreline plane (DP) of the vessel and simultaneously changing the angles of installation in relation to the centreline plane (DP) of the vessel;
На фиг. 2 изображена схема, поясняющая формирование движения плавника посредством синхронного вращения двух кривошипных механизмов с угловым сдвигом друг относительно друга.FIG. 2 is a diagram explaining the formation of the fin movement by means of synchronous rotation of two crank mechanisms with an angular shift relative to each other.
На фиг. 3 изображена кинематическая схема блока движения (позиционирования) плавников, блока поворота плавников, для двух вариантов осуществления движения, где отличия варианта 2, от варианта 1 в том, что валы кривошипов силовых редукторов (23) и (42) расположены на одной геометрической вертикальной оси.FIG. 3 shows a kinematic diagram of the block of movement (positioning) of the fins, the block of rotation of the fins, for two embodiments of the movement, where the differences between
На фиг. 4 изображена кинематическая схема механической подвески плавника, как части кривошипно-коромыслового механизма для устройства по п. 2.FIG. 4 shows a kinematic diagram of the mechanical suspension of the fin, as part of the crank mechanism for the device according to
На фиг. 5 изображена кинематическая схема механической подвески плавника, как части кривошипно-ползунного механизма для устройства по п. 3.FIG. 5 shows a kinematic diagram of the mechanical suspension of the fin, as part of the crank-slider mechanism for the device according to
На фиг. 6 изображена подробная кинематическая схема блока синхронизации и фазового сдвига.FIG. 6 shows a detailed kinematic diagram of the synchronization and phase shift unit.
На фиг. 7 изображена подробная кинематическая схема мультипликатора угла поворота плавника.FIG. 7 shows a detailed kinematic diagram of the fin angle multiplier.
На фиг. 8 схематично изображен общий вид устройства сверху.FIG. 8 schematically shows a general view of the device from above.
На фиг. 9 схематично изображен общий вид устройства сбоку.FIG. 9 is a schematic side view of the device.
На фиг. 10 схематично изображен общий вид устройства сзади.FIG. 10 schematically shows a general view of the device from the back.
Осуществление полезной модели. Плавниковое движительно-рулевое устройство, с возможностью использования в качестве гидрогенератора (фиг. 1, 3, 4), содержит как минимум пару вертикально погруженных в воду плавников (крыльев) (10), установленных во втулках (65) на механических подвесках (9) с возможностью возвратно-качательного движения вокруг вертикальной оси (66).Implementation of the utility model. The fin propeller-steering device, with the possibility of using it as a hydrogenerator (Fig. 1, 3, 4), contains at least a pair of fins (wings) (10) vertically immersed in water, installed in bushings (65) on mechanical suspensions (9) with the possibility of reciprocating movement around the vertical axis (66).
Механические подвески (9) закреплены на шасси (99) устройства с возможностью возвратно-качательного движения, при том, что возможность движения может быть осуществлена, как в горизонтальной плоскости вокруг осей (68), далее по тексту вариант 1, так и с возможностью возвратно-поступательного движения по горизонтальным направляющим (90), далее по тексту вариант 2.Mechanical suspensions (9) are fixed on the chassis (99) of the device with the possibility of reciprocating movement, while the possibility of movement can be carried out both in the horizontal plane around the axes (68), hereinafter referred to as
На корпусах (60) механических подвесок (9) установлены оси (64) шатунов (26), (27) блока движения (позиционирования) (3), посредством которых приводятся в движение подвески.On the housings (60) of the mechanical suspensions (9), the axles (64) of the connecting rods (26), (27) of the movement (positioning) unit (3) are installed, by means of which the suspensions are set in motion.
Шатуны (26), (27) посредством шарнирных соединений связаны с кривошипами (24), (25) того же блока, установленными на выходном валу силового редуктора (23), входной вал которого через удлинитель вала (22) соединен с валом редуктора отбора мощности (21). На валу редуктора отбора мощности (21) установлены маховик (11) и соединительная муфта (20) для соединения с электродвигателем/электрогенератором (1), закрепленном на шасси (99).The connecting rods (26), (27) by means of hinged joints are connected to the cranks (24), (25) of the same block mounted on the output shaft of the power gearbox (23), the input shaft of which is connected through the shaft extension (22) to the shaft of the power take-off gearbox (21). A flywheel (11) and a coupling (20) are installed on the shaft of the power take-off gearbox (21) for connection to an electric motor / generator (1) fixed to the chassis (99).
Указанные редукторы (21), (23) и удлинитель вала (22) находятся в корпусе (28) блока движения (позиционирования) (3), также закрепленном на шасси (99). Выходной вал редуктора отбора мощности (21) соединен с входным валом блока синхронизации и фазового сдвига (4), находящегося в корпусе (39). Для ручного регулирования фазового сдвига блок снабжен маховичком (38). Устройство блока описано ниже при описании принципа его действия. Выходной вал блока синхронизации и фазового сдвига (4) соединен с входным валом редуктора (40) блока поворота плавников (6) и далее через удлинитель вала (41) с силовым редуктором (42) того же блока, на выходном валу которого установлены кривошипы (43), (44).The indicated gearboxes (21), (23) and the shaft extension (22) are located in the housing (28) of the movement (positioning) unit (3), which is also fixed to the chassis (99). The output shaft of the power take-off gearbox (21) is connected to the input shaft of the synchronization and phase shift unit (4) located in the housing (39). For manual adjustment of the phase shift, the unit is equipped with a handwheel (38). The device of the block is described below when describing the principle of its operation. The output shaft of the synchronization and phase shift unit (4) is connected to the input shaft of the gearbox (40) of the fins turning unit (6) and then through the shaft extension (41) with the power gearbox (42) of the same unit, on the output shaft of which the cranks (43 ), (44).
Передаточное число силового редуктора (42) должно быть равным передаточному числу аналогичного редуктора (23) блока движения, для того, чтобы кривошипы этих блоков вращались с одинаковой скоростью. Указанные кривошипы посредством шарнирных соединений и шатунов (45), (46) связаны с рычагами (80), (80') (фиг. 1, 4) мультипликаторов углов поворота (8) плавников, находящихся на подвесках (9). Устройство мультипликатора угла поворота рассмотрено ниже при описании принципа его действия. Входной вал каждого мультипликатора связан с блоком задания среднего углового положения (7) плавника, выходной вал связан с осью (66) плавника (10) и придает плавнику возвратно-качательное движение.The gear ratio of the power gearbox (42) must be equal to the gear ratio of a similar gearbox (23) of the motion block, so that the cranks of these blocks rotate at the same speed. These cranks by means of articulated joints and connecting rods (45), (46) are connected to the levers (80), (80 ') (Figs. 1, 4) of the multipliers of the angles of rotation (8) of the fins located on the suspensions (9). The device of the steering angle multiplier is discussed below when describing the principle of its operation. The input shaft of each multiplier is connected to the unit for setting the average angular position (7) of the fin, the output shaft is connected to the axis (66) of the fin (10) and gives the fin a reciprocating motion.
По варианту 2 эти связи осуществляются посредством соединительных муфт, так как блок задания среднего углового положения (7) плавника находится на подвеске (9) и его геометрическая ось совпадает с осью мультипликатора (8) и осью (66) плавника (10).According to
По варианту 1 блок задания среднего углового положения (7) плавника установлен на шасси (99), поэтому он связан с входным валом мультипликатора посредством редукторов (61), (63), соединенных удлинителем вала (62). Выходной вал мультипликатора связан с осью (66) плавника (10) посредством карданного соединения (67).According to
Так как для всех плавников, в общем случае, должны задаваться одинаковые средние угловые положения, все блоки задания средних угловых положений плавников должны быть синхронизированы, например, они могут быть связаны посредством валов (52), (53), схематически изображенных на фиг. 3, с общим механизмом (50), снабженным маховичком (51) для ручного задания общего среднего углового положения плавников по отношению к ДП судна.Since for all fins, in the general case, the same average angular positions should be set, all blocks for setting the average angular positions of the fins should be synchronized, for example, they can be connected by means of shafts (52), (53), schematically shown in Fig. 3, with a general mechanism (50) equipped with a handwheel (51) for manually setting the overall average angular position of the fins in relation to the ship's DP.
Блок синхронизации и фазового сдвига (4) (фиг. 1, 6) предназначен для синхронизации вращательного движения блока движения (позиционирования) плавников (3) и блока поворота плавников (6) и внесения углового фазового сдвига.The synchronization and phase shift unit (4) (Figs. 1, 6) is designed to synchronize the rotational movement of the fins movement (positioning) unit (3) and the fins rotation unit (6) and to introduce an angular phase shift.
Блок представляет собой планетарный конический редуктор, у которого входной (30) и выходной (34) валы расположены по одной геометрической оси, а вал сателлита (32) находится в плоскости, перпендикулярной к этой оси и может изменять свое угловое положение.The unit is a planetary bevel gearbox, in which the input (30) and output (34) shafts are located along the same geometric axis, and the satellite shaft (32) is in a plane perpendicular to this axis and can change its angular position.
Имеется возможность зафиксировать положение оси сателлита (32) под некоторым углом к ДП судна, при этом входные вал (30), шестерня (31) и выходные шестерня (33), вал (34), будут вращаться в противоположные стороны с одинаковыми угловыми скоростями. Изменение углового положения оси сателлита по отношению к ДП судна позволяет вносить фазовый сдвиг углового положения выходного вала (34) относительно углового положения входного вала (30), различной величины и знака, при этом выходной вал будет опережать или отставать во вращении от входного вала на угол, в два раза больший угла установки оси сателлита (32).It is possible to fix the position of the satellite axis (32) at a certain angle to the ship's DP, while the input shaft (30), gear (31) and output gear (33), shaft (34) will rotate in opposite directions with the same angular velocities. A change in the angular position of the satellite axis with respect to the ship's DP makes it possible to introduce a phase shift in the angular position of the output shaft (34) relative to the angular position of the input shaft (30), of different magnitude and sign, while the output shaft will advance or lag behind in rotation from the input shaft by an angle , twice the angle of installation of the satellite axis (32).
Входной вал блока синхронизации кинематически связан с валом кривошипа блока движения (позиционирования) плавников (3), выходной вал кинематически связан с валом кривошипа блока поворота плавников (6), таким образом фазовым сдвигом углового положения кривошипов этих блоков возможно управлять при помощи блока синхронизации и фазового сдвига (4).The input shaft of the synchronization unit is kinematically connected to the crank shaft of the fins movement (positioning) unit (3), the output shaft is kinematically connected to the crank shaft of the fins rotation unit (6), thus the phase shift of the angular position of the cranks of these blocks can be controlled using the synchronization and phase shift (4).
Задание углового положения оси сателлита (32) по отношению к ДП судна может выполняться например, вручную, посредством маховичка (38) установленного на валу червяка (37) редуктора, червячное колесо (36) которого связано с водилом (35) планетарной передачи.The setting of the angular position of the satellite axis (32) in relation to the DP of the ship can be performed, for example, manually, by means of a handwheel (38) mounted on the worm shaft (37) of a reducer, the worm wheel (36) of which is connected to the planetary carrier (35).
Мультипликатор угла поворота (8) (фиг. 1, 7) каждого плавника представляет собой конический планетарный редуктор, входной вал (87) которого кинематически связан с блоком задания среднего углового положения плавника (7):The rotation angle multiplier (8) (Figs. 1, 7) of each fin is a bevel planetary gearbox, the input shaft (87) of which is kinematically connected to the unit for setting the average angular position of the fin (7):
для варианта 2 - посредством соединительной муфты, так как геометрические оси валов совпадают;for option 2 - by means of a coupling, since the geometrical axes of the shafts coincide;
для варианта 1 - посредством двух конических редукторов (61), (63), соединенных между собой через удлинитель вала (62).for option 1 - by means of two bevel gearboxes (61), (63), interconnected through a shaft extension (62).
Таким образом, среднее углового положение входного вала (87) мультипликатора определяется блоком задания среднего углового положения плавника (7). Выходной вал (86) мультипликатора связан с валом (66) плавника (10):Thus, the average angular position of the input shaft (87) of the multiplier is determined by the block for setting the average angular position of the fin (7). The output shaft (86) of the multiplier is connected to the shaft (66) of the fin (10):
для варианта 2 - посредством соединительной муфты, так как геометрические оси валов совпадают;for option 2 - by means of a coupling, since the geometrical axes of the shafts coincide;
для варианта 1 - при помощи карданного вала (67).for option 1 - using the cardan shaft (67).
Водило (85) сателлита (32) мультипликатора, установленное в подшипниках на корпусе (60) механической подвески (9) плавника имеет рычаг (80), шарнирно соединенный с шатуном (45), (46) блока поворота плавника (6). При синхронном вращении со сдвигом по фазе кривошипов блока движения (позиционирования) плавника и блока поворота плавника этот рычаг вместе с водилом и сателлитом совершает возвратно-качательное движение, амплитуда качаний которого зависит от фазового сдвига вращения кривошипов. В результате этого движения сателлит (32), вращаясь, суммирует угол установки входной шестерни (83) с удвоенным углом отклонения рычага (80) и передает вращение выходной шестерне (81).The carrier (85) of the satellite (32) of the multiplier, mounted in bearings on the housing (60) of the mechanical suspension (9) of the fin, has a lever (80) pivotally connected to the connecting rod (45), (46) of the fin turning unit (6). During synchronous rotation with a phase shift of the cranks of the fin movement (positioning) unit and the fin rotation unit, this lever, together with the carrier and the satellite, makes a reciprocating movement, the swinging amplitude of which depends on the phase shift of the crank rotation. As a result of this movement, the satellite (32), rotating, sums up the angle of installation of the input gear (83) with the doubled angle of deflection of the lever (80) and transmits the rotation to the output gear (81).
Таким образом, выходной вал (86) мультипликатора совершает возвратно-вращательное движение с амплитудой, вдвое превышающей амплитуду движения рычага (80), а среднее углового положение выходного вала (86) мультипликатора также определяется блоком задания среднего углового положения плавника (7).Thus, the output shaft (86) of the multiplier performs a reciprocating motion with an amplitude twice the amplitude of the lever (80) movement, and the average angular position of the output shaft (86) of the multiplier is also determined by the unit for setting the average angular position of the fin (7).
Так как выходной вал (86) мультипликатора кинематически связан с осью плавника (66), плавник (10) также совершает возвратно-качательное движение с амплитудой, вдвое превышающей амплитуду аналогичного движения рычага (80) мультипликатора, и среднее угловое положение плавника (10) определяется блоком задания среднего углового положения этого плавника (7).Since the output shaft (86) of the multiplier is kinematically connected to the axis of the fin (66), the fin (10) also performs a reciprocating motion with an amplitude twice the amplitude of the analogous movement of the lever (80) of the multiplier, and the average angular position of the fin (10) is determined block for setting the average angular position of this fin (7).
Удвоение амплитуды возвратно-качательного движения плавников обеспечивает эффективную работу движителя при отсутствии и малой скорости движения судна, а также обеспечивает работу гидрогенератора в оптимальном режиме.Doubling the amplitude of the reciprocating rocking motion of the fins ensures the efficient operation of the propulsion unit in the absence and low speed of the vessel's movement, and also ensures the operation of the hydrogenerator in the optimal mode.
В режиме работы в качестве движительно-рулевого устройства вращательное движения от силового привода преобразуется в возвратно-поступательное движение плавников с одновременным возвратно-вращательным движением их относительно своих осей, с возможностью управления параметрами движения плавников.In the mode of operation as a propulsion-steering device, the rotary movement from the power drive is converted into a reciprocating movement of the fins with their simultaneous reciprocating movement relative to their axes, with the ability to control the parameters of the movement of the fins.
Для формирования сложного движения плавника используется синхронное вращение двух кривошипных механизмов с угловым сдвигом друг относительно друга, что поясняется на фиг. 2., где для простоты понимания изображено вращение кривошипа (46) блока поворота плавника в одну и ту же сторону с вращением кривошипа (27) блока движения (позиционирования) плавника, подвеска (9) плавника (10) движется (90) по прямолинейным направляющим, как заявлено в устройстве по варианту 2, рычаг поворота (80), по длине равный радиусу (R) кривошипов, закреплен непосредственно на оси (66) плавника, т.е. мультипликатор угла поворота в схеме не используется.To form a complex movement of the fin, synchronous rotation of two crank mechanisms with an angular shift relative to each other is used, which is illustrated in FIG. 2., where, for ease of understanding, the rotation of the crank (46) of the fin rotation unit in the same direction is shown with the rotation of the crank (27) of the movement (positioning) of the fin, the suspension (9) of the fin (10) moves (90) along rectilinear guides , as stated in the device according to
При таких условиях, если во время вращения угол фазового сдвига (47) между кривошипами равен нулю, то геометрическая ось шатуна на рычаге поворота (80) совпадает с осью шатуна (64) на подвеске, и в течение всего цикла угловое положение (92) плавника будет оставаться нулевым, плавник будет совершать движение вместе с подвеской, оставаясь неподвижным относительно нее.Under these conditions, if during rotation the phase shift angle (47) between the cranks is zero, then the geometric axis of the connecting rod on the steering arm (80) coincides with the axis of the connecting rod (64) on the suspension, and during the entire cycle the angular position (92) of the fin will remain zero, the fin will move along with the suspension, remaining motionless relative to it.
Если задать угол фазового сдвига (47) между кривошипами не равный нулю (но меньше максимально допустимого), то одновременно с поступательным движением вместе с подвеской (9) плавник (10) будет совершать колебательное движение относительно своей оси (66), и диапазон изменения угла отклонения (91) плавника за цикл вращения кривошипов будет тем больше, чем больше угол фазового сдвига (47) между кривошипами, тогда как размах (S) поступательного движения плавника остается постоянным (S=2R). При любом допустимом угле между кривошипами, минимальные угловые отклонения плавника будут вблизи крайних положений, а максимальные вблизи средних положений движения подвески.If you set the phase shift angle (47) between the cranks not equal to zero (but less than the maximum allowable), then simultaneously with the translational movement together with the suspension (9), the fin (10) will oscillate about its axis (66), and the range of angle change the deflections (91) of the fin for the rotation cycle of the cranks will be the greater, the greater the angle of phase shift (47) between the cranks, while the span (S) of the translational movement of the fin remains constant (S = 2R). At any permissible angle between the cranks, the minimum angular deviations of the fin will be near the extreme positions, and the maximum near the middle positions of the suspension movement.
При изменении направления вращения или порядка следования кривошипов движение плавника будет происходить в другой фазе: передней кромкой профиля вперед, либо задней кромкой профиля вперед. Последнее изменяет направление тяги на противоположное и может быть использовано для торможения и реверса.When the direction of rotation or the order of the cranks is changed, the movement of the fin will occur in a different phase: the leading edge of the profile forward, or the trailing edge of the profile forward. The latter changes the direction of thrust to the opposite and can be used for braking and reverse.
Режим работы в качестве движительно-рулевого устройства поясняется с помощью кинематических схем, изображенных на фиг. 1, 3, 4.The mode of operation as a propulsion-steering device is explained using the kinematic diagrams shown in FIG. 1, 3, 4.
Крутящий момент от вала электродвигателя (1) через соединительную муфту (20) передается на блок движения (позиционирования) (3), а именно, на вал редуктора отбора мощности (21) с насаженным на него маховиком (11), и далее через удлинитель вала (22) на вал понижающего редуктора (23) того же блока. На силовой вал этого редуктора установлены кривошипы (24), (25), которые вращаясь, приводят в движение шатуны (26), (27), воздействующие на оси шатунов (64) на механических подвесках плавников (9) (фиг. 4).The torque from the motor shaft (1) through the coupling (20) is transmitted to the movement (positioning) unit (3), namely, to the power take-off gearbox shaft (21) with the flywheel (11) mounted on it, and then through the shaft extension (22) onto the shaft of the reduction gear (23) of the same block. Cranks (24), (25) are installed on the power shaft of this gearbox, which, while rotating, set in motion the connecting rods (26), (27), acting on the axles of the connecting rods (64) on the mechanical suspension of the fins (9) (Fig. 4).
Механические подвески плавников (9) приходят в движение совместно с находящимися на них втулками (65) осей плавников, таким образом, плавники (10) совершают возвратно-поступательное плоскопараллельное движение, почти зеркально-симметричное относительно ДП судна.Mechanical suspension fins (9) move together with the bushings (65) of the axes of the fin located on them, thus, the fins (10) perform a reciprocating plane-parallel movement, almost mirror-symmetric relative to the ship's DP.
С другого вала редуктора отбора мощности (21) вращение передается на входной вал (30) (фиг. 6) блока синхронизации и фазового сдвига (4), представляющего собой конический планетарный редуктор, далее через ведущую шестерню (31), сателлит (32) и ведомую шестерню (33) на его выходной вал (34), который вращается в противоположную сторону и с фазовым сдвигом по углу поворота относительно входного вала.From the other shaft of the power take-off gearbox (21), rotation is transmitted to the input shaft (30) (Fig. 6) of the synchronization and phase shift unit (4), which is a bevel planetary gearbox, then through the drive gear (31), the satellite (32) and driven gear (33) to its output shaft (34), which rotates in the opposite direction and with a phase shift in the angle of rotation relative to the input shaft.
Величина и направление (знак) фазового сдвига определяется угловым положением вала сателлита (32), оно задается посредством червячной пары, червячное колесо (36) которой связано с водилом (35) сателлита, а червяк (37) вращается в подшипниках корпуса (39) блока. Изменение фазового сдвига осуществляется вращением маховичка (38), установленного на валу червяка (37).The magnitude and direction (sign) of the phase shift is determined by the angular position of the satellite shaft (32), it is set by means of a worm pair, the worm wheel (36) of which is connected to the planet carrier (35), and the worm (37) rotates in the bearings of the housing (39) of the block ... The phase shift is changed by rotating the handwheel (38) mounted on the worm shaft (37).
С выходного вала (34) блока синхронизации и фазового сдвига (4) вращение передается на входной вал блока поворота плавников (6) (фиг. 3), далее через конический редуктор (40) и удлинитель вала (41) на вал понижающего редуктора (42) того же блока. На силовой вал этого редуктора установлены кривошипы (43), (44), которые через шатуны (45), (46) посредством шарнирных соединений приводят в движение рычаги (80) (фиг. 4) прикрепленные к водилам (85) сателлитов (82) мультипликаторов углов поворота (8) плавников, установленным в подшипниках на механических подвесках (9).From the output shaft (34) of the synchronization and phase shift unit (4), rotation is transmitted to the input shaft of the fins turning unit (6) (Fig. 3), then through the bevel gearbox (40) and the shaft extension (41) to the shaft of the reduction gearbox (42 ) of the same block. Cranks (43), (44) are installed on the power shaft of this gearbox, which, through the connecting rods (45), (46) by means of hinged joints, drive the levers (80) (Fig. 4) attached to the carriers (85) of the satellites (82) multipliers of angles of rotation (8) of fins installed in bearings on mechanical suspensions (9).
При синхронном вращении со сдвигом по фазе кривошипов блока движения (позиционирования) плавника и блока поворота плавника указанные рычаги вместе с водилами и саттелитами совершают возвратно-качательные движения, амплитуды качаний которых зависят от фазового сдвига вращения кривошипов. При этом выходные валы мультипликаторов углов поворота (8) плавников совершают возвратно-вращательные движения удвоенной амплитуды, которые посредством соединительных муфт либо карданных валов (67) передаются на плавники (10).During synchronous rotation with a phase shift of the cranks of the fin movement (positioning) unit and the fin rotation unit, these levers, together with the carriers and satellites, perform reciprocating movements, the swinging amplitudes of which depend on the phase shift of the rotation of the cranks. In this case, the output shafts of the multipliers of the angles of rotation (8) of the fins perform reciprocating movements of double amplitude, which are transmitted to the fins (10) by means of couplings or propeller shafts (67).
Входные валы мультипликаторов углов поворота (8) плавников кинематически связаны с блоками задания средних угловых положений (7) плавников, поэтому средние угловые положения выходных валов мультипликаторов и средние угловые положения самих плавников могут быть изменены посредством задания среднего углового положения вращением маховичка (51).The input shafts of the multipliers of the angles of rotation (8) of the fins are kinematically connected with the blocks for setting the average angular positions (7) of the fins, therefore, the average angular positions of the output shafts of the multipliers and the average angular positions of the fins themselves can be changed by setting the average angular position by rotating the handwheel (51).
Таким образом, в результате синхронного вращения кривошипных механизмов блока движения плавников и блока поворота плавников с угловым сдвигом друг относительно друга, плавники совершают возвратно-поступательное движение, обусловленное движением их механических подвесок, и возвратно-качательное движение вокруг своих осей.Thus, as a result of the synchronous rotation of the crank mechanisms of the fins movement unit and the fins rotation unit with an angular shift relative to each other, the fins perform a reciprocating movement due to the movement of their mechanical suspensions, and a reciprocating movement around their axes.
Регулирование оборотов электродвигателя (1) позволяет изменять частоту колебаний плавников. Амплитуда и фаза возвратно-качательного движения плавников задается в блоке синхронизации и фазового сдвига (4), а среднее угловое положение плавников определяется блоками задания среднего углового положения (7). Указанные изменения параметров движения плавников обеспечивают возможность изменения величины и направления гидродинамической силы тяги, создаваемой при работе в режиме движительно-рулевого устройства.Adjusting the speed of the electric motor (1) allows you to change the frequency of oscillation of the fins. The amplitude and phase of the reciprocating movement of the fins is set in the synchronization and phase shift unit (4), and the average angular position of the fins is determined by the units for setting the average angular position (7). These changes in the parameters of the movement of the fins make it possible to change the magnitude and direction of the hydrodynamic thrust force generated when operating in the mode of the propulsion and steering device.
В режиме работы в качестве гидрогенератора возвратно-поступательное движение плавников (10) под действием набегающего потока преобразуется во вращательное движение электрогенератора (1) и маховика (11) с одновременным обеспечением возвратно-вращательного движения плавников относительно своих осей, необходимого для поддержания возвратно-поступательного движения под действием набегающего потока, с возможностью управления параметрами движения плавников.In the mode of operation as a hydrogenerator, the reciprocating movement of the fins (10) under the action of the incoming flow is converted into the rotational movement of the electric generator (1) and the flywheel (11) with the simultaneous provision of the reciprocating movement of the fins relative to their axes, which is necessary to maintain the reciprocating movement under the action of the incoming flow, with the ability to control the parameters of the movement of the fins.
В исходном положении устройства задатчик среднего углового положения (51) плавников и задатчик угла фазового сдвига (38) установлены в нулевое положение, механические подвески (9) плавников находятся в их средних позициях, плавники (10) устройства так же находятся в их средних позициях, как по перемещению, так и по углам установки.In the initial position of the device, the average angular position adjuster (51) of the fins and the phase shift angle adjuster (38) are set to zero position, the mechanical suspensions (9) of the fins are in their middle positions, the fins (10) of the device are also in their middle positions, both in movement and in the angles of installation.
В этом положении плавники симметрично обтекаются встречным потоком, создавая минимальное сопротивление движению судна.In this position, the fins are symmetrically flown around the counter flow, creating minimal resistance to the movement of the vessel.
При задании угла фазового сдвига достаточной величины, плавники (10) изменяют свои угловые положения настолько, что под действием набегающего потока, при достаточной его скорости, на них возникают гидродинамические силы, которые приводят плавники вместе с их подвесками в поступательное движение. Это движение, через шатуны (26), (27), которые посредством шарнирных соединений связывают механические подвески (9) крыльев с кривошипами (24), (25) приводит к возникновению на валу силового редуктора (23) блока движения (позиционирования) (3) крутящего момента, который в свою очередь приводит в движение оставшуюся часть механизма устройства, а именно:When the phase shift angle is set to a sufficient value, the fins (10) change their angular positions so that under the action of the incoming flow, at a sufficient velocity, hydrodynamic forces arise on them, which bring the fins together with their suspensions into translational motion. This movement, through the connecting rods (26), (27), which by means of articulated joints connect the mechanical suspension (9) of the wings with the cranks (24), (25), leads to the appearance of a movement (positioning) unit on the shaft of the power reducer (23) (3 ) torque, which in turn drives the rest of the device mechanism, namely:
Ускоренное редуктором (23) вращение через удлинитель вала (22) передается на вал редуктора отбора мощности (21) с насаженным на него маховиком (11) и далее через соединительную муфту (20) передается на вал электрогенератора (1), что приводит к генерации электроэнергии.The rotation accelerated by the gearbox (23) through the shaft extension (22) is transmitted to the power take-off gearbox shaft (21) with the flywheel (11) mounted on it and then through the coupling (20) is transmitted to the generator shaft (1), which leads to the generation of electricity ...
С другого вала редуктора отбора мощности (21) вращение передается на входной вал (30) блока синхронизации и фазового сдвига (4) и далее, аналогично тому, как это происходит в режиме работы устройства в качестве движительно-рулевого устройства.From the other shaft of the power take-off gearbox (21), rotation is transmitted to the input shaft (30) of the synchronization and phase shift unit (4) and further, in the same way as it happens in the mode of operation of the device as a propulsion and steering device.
С выходного вала (34) блока синхронизации и фазового сдвига (4) вращение передается на входной вал блока поворота плавников (6), далее через конический редуктор (40) и удлинитель вала (41) на вал понижающего редуктора (42) того же блока.From the output shaft (34) of the synchronization and phase shift unit (4), rotation is transmitted to the input shaft of the fins turning unit (6), then through the bevel gearbox (40) and the shaft extension (41) to the shaft of the reduction gearbox (42) of the same unit.
На силовой вал этого редуктора установлены кривошипы (43), (44), которые через шатуны (45), (46) посредством шарнирных соединений приводят в движение рычаги (80) прикрепленные к водилам (85) сателлитов (82) мультипликаторов углов поворота (8) плавников, установленным в подшипниках на корпусах (60) механических подвесок (9). Указанные рычаги вместе с водилами и саттелитами совершают возвратно-качательные движения, при этом выходные валы мультипликаторов углов поворота (8) плавников совершают возвратно-вращательные движения удвоенной амплитуды, которые посредством соединительных муфт либо карданных валов (67) передаются на плавники (10). Таким образом, при движении плавников под действием набегающего потока их угловое положение так же изменяется.The cranks (43), (44) are installed on the power shaft of this gearbox, which, through the connecting rods (45), (46) by means of hinged joints, set in motion the levers (80) attached to the carriers (85) of the satellites (82) of the rotation angle multipliers (8 ) fins mounted in bearings on housings (60) of mechanical suspensions (9). These levers, together with the carriers and satellites, perform reciprocating movements, while the output shafts of the angles of rotation multipliers (8) of the fins perform reciprocating movements of double amplitude, which are transferred to the fins (10) by means of couplings or propeller shafts (67). Thus, when the fins move under the action of the incoming flow, their angular position also changes.
При движении плавников от одного крайнего положения до другого, когда углы отклонения плавников и поперечные гидродинамические силы велики, энергия движения накапливается маховиком (11). В дальнейшем энергия, запасенная маховиком, используется для прохождения плавниками (10) интервалов около крайних положений (мертвых точек) и для изменения угловых положений плавников на противоположные вблизи крайних положений.When the fins move from one extreme position to another, when the angles of deflection of the fins and transverse hydrodynamic forces are large, the energy of movement is accumulated by the flywheel (11). In the future, the energy stored by the flywheel is used for the passage of the fins (10) around the extreme positions (dead points) and for changing the angular positions of the fins to opposite ones near the extreme positions.
В результате изменения угловых положений плавников на противоположные цикл движения плавников повторяется, что приводит к устойчивому движению всего механизма устройства и генерации электроэнергии.As a result of changing the angular positions of the fins to the opposite, the cycle of movement of the fins is repeated, which leads to a stable movement of the entire mechanism of the device and the generation of electricity.
Регулирование амплитуды и фазы возвратно-качательного движения плавников посредством блока синхронизации и фазового сдвига, а также удвоение амплитуды этого движения посредством мультипликаторов углов поворота плавников обеспечивает эффективную работу устройства в режиме гидрогенератора.Regulation of the amplitude and phase of the reciprocating rocking movement of the fins by means of the synchronization and phase shift unit, as well as doubling the amplitude of this movement by means of multipliers of the angles of rotation of the fins, ensures efficient operation of the device in the hydrogenerator mode.
В процессе работы устройства в данном режиме возможно так же изменение средних угловых положений плавников в диапазоне, не препятствующем выполнению устройством функции генерации электроэнергии, что может быть использовано для изменения направления действия гидродинамической силы сопротивления гидрогенератора с целью управления движением судна по направлению. Таким образом, возможно, в ограниченной степени, совмещение функций гидрогенератора и рулевого устройства.During the operation of the device in this mode, it is also possible to change the average angular positions of the fins in a range that does not prevent the device from performing the function of generating electricity, which can be used to change the direction of action of the hydrodynamic drag force of the hydrogenerator in order to control the movement of the vessel in the direction. Thus, it is possible, to a limited extent, to combine the functions of the hydrogenerator and the steering device.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130371U RU204567U1 (en) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | Finned propulsion and steering device with hydrogenerator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020130371U RU204567U1 (en) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | Finned propulsion and steering device with hydrogenerator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU204567U1 true RU204567U1 (en) | 2021-05-31 |
Family
ID=76313875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020130371U RU204567U1 (en) | 2020-09-15 | 2020-09-15 | Finned propulsion and steering device with hydrogenerator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU204567U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4490119A (en) * | 1983-03-21 | 1984-12-25 | Young Ronald G | Boat propulsion apparatus |
US5401196A (en) * | 1993-11-18 | 1995-03-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Propulsion mechanism employing flapping foils |
RU119321U1 (en) * | 2012-03-15 | 2012-08-20 | Иван Андреевич Николаев | ELECTROMECHANICAL DRIVE MOTOR |
RU2482012C2 (en) * | 2007-12-10 | 2013-05-20 | А.П. Меллер-Мерск А/С | Fin propulsor |
-
2020
- 2020-09-15 RU RU2020130371U patent/RU204567U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4490119A (en) * | 1983-03-21 | 1984-12-25 | Young Ronald G | Boat propulsion apparatus |
US5401196A (en) * | 1993-11-18 | 1995-03-28 | Massachusetts Institute Of Technology | Propulsion mechanism employing flapping foils |
RU2482012C2 (en) * | 2007-12-10 | 2013-05-20 | А.П. Меллер-Мерск А/С | Fin propulsor |
RU119321U1 (en) * | 2012-03-15 | 2012-08-20 | Иван Андреевич Николаев | ELECTROMECHANICAL DRIVE MOTOR |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4247251A (en) | Cycloidal fluid flow engine | |
CN101513927B (en) | Tilt rotor vector propeller based on wave energy | |
JP4990889B2 (en) | Transfer of kinetic energy to and from fluids | |
EP2222550B1 (en) | A fin propulsion apparatus | |
CN102001434B (en) | Differential marine cycloidal propelling device | |
JPS6130154B2 (en) | ||
JP2015526628A (en) | Rotating device with fluid rotor with directable vanes | |
WO2018111059A1 (en) | Rotating-blade propeller and mechanism for changing the pitch of blades of a cycloid propeller | |
CN100534858C (en) | Double-vane propeller | |
AU730492B2 (en) | Vertical axis and transversal flow nautical propulsor with continuous self-orientation of the blades | |
RU204567U1 (en) | Finned propulsion and steering device with hydrogenerator | |
RU2482010C2 (en) | Method of producing flapping motion and flapping screw to this end | |
CN113665810B (en) | Rotating disc type cycloidal propeller eccentric mechanism | |
US1922606A (en) | Method and means for propelling and steering water or air ships | |
CN201914445U (en) | Plane-rotating propelling device of differential-speed type ship | |
CN201371934Y (en) | Tilt-rotor vector propeller based on wave energy | |
CN110065614A (en) | A kind of parallel underwater vector propeller of two-freedom | |
GB2413785A (en) | Fluid power generation/propulsion system incorporating movable vanes | |
US20230322346A1 (en) | Device driving the flapping of a carrier plane | |
CN204895822U (en) | Straight wing propeller of infinitely variable speed diversion vertical axis | |
US20100285703A1 (en) | Translating chariot for fin propulsion | |
CN110539865B (en) | ROV coordinated type vector adjustment propulsion system | |
RU2751268C1 (en) | Propulsion unit based on instantaneously rotating propeller plate (blade) | |
CN105129059B (en) | Electrodeless variable-speed deflecting vertical axis voith schneider propeller | |
US20010012742A1 (en) | Propulsion system and method |