RU2063901C1 - Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran - Google Patents
Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran Download PDFInfo
- Publication number
- RU2063901C1 RU2063901C1 RU93028568A RU93028568A RU2063901C1 RU 2063901 C1 RU2063901 C1 RU 2063901C1 RU 93028568 A RU93028568 A RU 93028568A RU 93028568 A RU93028568 A RU 93028568A RU 2063901 C1 RU2063901 C1 RU 2063901C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- catamaran
- dowels
- dagger
- hull
- sailing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано для повышения маневренности и ходкости парусного катамарана. The invention relates to the field of shipbuilding and can be used to increase the maneuverability and propulsion of a sailing catamaran.
Известен способ компенсации дрейфа и повышения остойчивости парусного катамарана на ходу путем изменения положения швертов относительно корпусов катамарана (см. Справочник по малотоннажному судостроению, составитель Б.Г. Мордвинов. Л. Судостроение. 1988, стр.171). There is a method of compensating for drift and increasing the stability of a sailing catamaran on the move by changing the position of the dowels relative to the hulls of the catamaran (see Handbook on small-tonnage shipbuilding, compiled by B. G. Mordvinov. L. Shipbuilding. 1988, p. 171).
Известно также устройство для компенсации дрейфа и повышения остойчивости парусного катамарана на ходу, содержащее швертовые колодцы и шверты с механизмами изменения положения швертов относительно корпусов катамарана (см. там же). A device is also known for compensating for drift and increasing the stability of a sailing catamaran on the move, containing dowels and dowels with mechanisms for changing the position of the daggers relative to the hulls of the catamaran (see ibid.).
Однако известные способ компенсации дрейфа и повышения остойчивости парусного катамарана на ходу и устройство для его осуществления не обеспечивают катамаран достаточной маневренностью, остойчивостью и ходкостью. However, the known method of compensating for drift and increasing the stability of a sailing catamaran on the move and a device for its implementation do not provide the catamaran with sufficient maneuverability, stability and propulsion.
Технический результат от реализации группы изобретений состоит в повышении маневренности, остойчивости и ходкости. The technical result from the implementation of the group of inventions is to increase maneuverability, stability and speed.
Этот результат при реализации способа достигается тем, что шверт подветренного корпуса поворачивают на величину угла атаки вокруг вертикальной оси, лежащей в плоскости, параллельной диаметральной плоскости подветренного корпуса, одновременно наветренный шверт разворачивают вокруг горизонтальной оси, лежащей в плоскости, параллельной диаметральной плоскости наветренного корпуса. When the method is implemented, this result is achieved by turning the leeward hull dagger by the angle of attack around a vertical axis lying in a plane parallel to the leeward hull, while the windward dagger is being turned around a horizontal axis lying in a plane parallel to the leeward hull diametrical plane.
В то же время вышеуказанный технический результат при реализации устройства достигается тем, что шверты скреплены с валами, установленными в подшипниках скольжения, которые смонтированы на жестких основаниях, подвешенных в кардановых подвесках, закрепленных на жестких рамах, которые установлены в швертовых колодцах, при этом каждый кардановый подвес оснащен двумя механизмами ориентации валов, содержащими кулисы с ползунами, имеющими рычаги, которые скреплены с маточными гайками ходовых винтов с маховичками этих механизмов для ориентации валов разворотам относительно осей карданового подвеса, а валы снабжены рычагами их поворота вокруг собственных осей с тросами для фиксации этих рычагов. At the same time, the above technical result in the implementation of the device is achieved by the fact that the dowels are fastened with shafts installed in sliding bearings, which are mounted on rigid bases, suspended in cardan suspensions, mounted on rigid frames that are installed in dowel wells, each cardan the suspension is equipped with two shaft orientation mechanisms containing the backstage with sliders having levers that are fastened to the uterine nuts of the spindles with the handwheels of these mechanisms for orienting tion reversals relative shafts gimbal axes and the shafts are provided with their levers rotatable about their own axes with cables for locking these levers.
Изобретения поясняются чертежами, где на фиг.1 схематически изображена аксонометрическая проекция парусного катамарана; на фиг.2 парусный катамаран при вертикальном положении швертов; на фиг.3 то же при отклоненном одном из швертов наружу от внешнего борта его корпуса; на фиг.4 то же при отклоненном другом шверте наружу от внешнего борта его корпуса; на фиг.5 то же при отклонении обоих швертов наружу от внешних бортов их корпусов; на фиг. 6 то же при отклонении обоих швертов в сторону диаметральной плоскости катамарана; на фиг. 7 то же при горизонтальном положении обоих швертов, отклоненных в сторону диаметральной плоскости катамарана; на фиг.8 то же с указанием кинематической схемы отклонения швертов при отклонении одного из них наружу от борта его корпуса; на фиг.9 то же с указанием кинематической схемы отклонения швертов при отклонении другого из них наружу от борта его корпуса; на фиг.10 аксонометрическая проекция парусного катамарана с указанием швертовых Т-образных колодцев; на фиг.11 узел А на фиг.10, механизм управления швертами парусного катамарана; на фиг. 12 показан кривошипно-шатунный механизм поворота вала шверта; на фиг.13 изображена червячная передача для поворота вала шверта; на фиг.14 показан механизм одновременной настройки обоих швертов с помощью самотормозящихся червячных передач. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows a perspective view of a sailing catamaran; figure 2 sailing catamaran with the vertical position of the dowels; figure 3 the same when one of the daggers is rejected outward from the outer side of its hull; in Fig.4 the same when rejected by another dagger outward from the outer side of its hull; figure 5 the same when the deviation of both daggers outward from the outer sides of their buildings; in FIG. 6 the same with the deflection of both daggers in the direction of the diametrical plane of the catamaran; in FIG. 7 the same with the horizontal position of both daggers, deflected towards the diametrical plane of the catamaran; on Fig the same with an indication of the kinematic diagram of the deflection of the dowels when one of them deviates outward from the side of its hull; Fig.9 is the same with an indication of the kinematic diagram of the deflection of the dowels when the other deviates outward from the side of its hull; figure 10 axonometric projection of a sailing catamaran indicating the dowel T-shaped wells; in Fig.11 node A in Fig.10, the control mechanism of the dowels of a sailing catamaran; in FIG. 12 shows a crank mechanism for turning the shaft of the daggerboard; in Fig.13 shows a worm gear for turning the shaft of the dagger; on Fig shows the mechanism for the simultaneous adjustment of both daggers using self-locking worm gears.
Парусный катамаран (фиг. 1) снабжен парусами 1 и 2, подветренным 3 и наветренным 4 корпусами с килями-швертами подветренного 5 и наветренного 6 корпусов, установленными в швертовые колодцы с возможностью регулирования величины выдвижения швертов от полностью убранного в швертовый колодец до выдвинутого на всю длину шверта. The sailing catamaran (Fig. 1) is equipped with
Аэродинамическая подъемная сила , формируемая при обдувании ветром парусов 1 и 2, приложена к центру парусности (ЦП) 7 парусного вооружения катамарана. Сила может быть представлена в виде двух составляющих и . Составляющая приводит в движение парусный катамаран, а составляющая вызывает дрейф и крен парусного судна. При этом крен парусного судна вызывается моментом силы относительно центра бокового сопротивления (ЦБС) 8 подветренного корпуса 3 катамарана (фиг. 3 и 4).Aerodynamic lift , formed when the wind blows on
В связи с этим заявляемая в предлагаемом способе цель дoлжна быть направлена на нейтрализацию действия составляющей аэродинамической подъемной силы парусного вооружения .In this regard, the claimed in the proposed method, the goal should be aimed at neutralizing the action of the component of the aerodynamic lifting force of sailing weapons .
По предлагаемому способу шверт 5 подветренного корпуса 3 поворачивают на величину угла атаки α1 вокруг вертикальной оси , лежащей в плоскости, параллельной диаметральной плоскости подветренного корпуса 3 (здесь и далее по тексту α1 меньше критического угла атаки, при котором происходит срыв потоков со шверта-крыла, α1∈ [(0°; (10-12)°)]).According to the proposed method, the
При повороте шверта 5 вокруг оси против часовой стрелки на угол атаки α1 и обтекании шверта потоком воды, вызванным движением катамарана под парусами, к шверту 5 приложена гидродинамическая подъемная сила "поперечная сила", компенсирующая действие cилы , вызывающей дрейф парусного судна.When turning the
Подбором величины угла поворота шверта 5 вокруг оси , т.е. подбором угла атаки α1, экипаж парусного катамарана получает возможность оптимальной компенсации дрейфа судна с минимизацией потерь на гидродинамическое лобовое сопротивление корпусов судна.The selection of the angle of rotation of the
Одновременно по предлагаемому способу экипаж парусного катамарана производит поворот шверта 6 наветренного корпуса 4 вокруг горизонтальной оси , установленной в плоскости, параллельной диаметральной плоскости наветренного корпуса 4, на некоторый угол βi.At the same time, according to the proposed method, the crew of the sailing catamaran rotates the daggerboard 6 of the
В том случае, если у шверта 6 несимметричный профиль, например плоско-выпуклый, выпуклостью профиля направленной внизу, на шверте 6 при движении парусного катамарана формируется гидродинамическая подъемная сила . Вертикальная составляющая гидродинамической подъемной силы :
где β- угол поворота шверта 6 вокруг оси аа,
вызывает относительно ЦБС 8 наветренного корпуса 3 (фиг.3 и 4) восстанавливающий момент, препятствующий крену и опрокидыванию парусного катамарана на ходу под парусами из-за момента силы .In the event that the dagger 6 has an asymmetric profile, for example, flat-convex, with the convexity of the profile directed downward, a hydrodynamic lifting force is formed on the dagger 6 when the sailing catamaran moves . The vertical component of the hydrodynamic lifting force :
where β is the angle of rotation of the dagger 6 around the axis aa,
causes, relative to CBS 8 of the windward hull 3 (Figs. 3 and 4), a restoring moment that prevents the roll and tipping of the sailing catamaran on the move under sail due to the moment of force .
На фиг.1 шверт 6 наветренного корпуса 4 развернут в горизонтальное положение. При этом величина восстанавливающего момента силы относительно ЦБС 8 будет максимальной (при скорости катамарана V const при sinβ sin 90o 1). Очевидно, что любое промежуточноe положение шверта наветренного корпуса между положениями шверта 6 и 9 приведет к меньшим значениям восстанавливающего момента, а это означает, что, изменяя угловое положение шверта 6 наветренного корпуса 4 поворотом шверта на угол bi вокруг оси , экипаж катамарана получает возможность регулировать остойчивость парусного судна на ходу под парусами.In figure 1, the daggerboard 6 of the
На фиг. 3 и 4 схематически показаны положения швертов катамарана при движении под парусами левым и правым галсами. Во всех этих случаях шверт подветренного корпуса обеспечивает компенсацию дрейфа , а шверт наветренного корпуса обеспечивает компенсацию момента закренивающей опрокидывающей силы FВК (на чертежах показаны два шверта с плоско-выпуклыми сечениями).In FIG. Figures 3 and 4 schematically show the positions of the catamaran's daggers when moving under the sails of the left and right tacks. In all of these cases, the downwind daggerboard provides drift compensation and the dagger of the windward hull provides compensation for the moment of the shear tipping force F VK (two daggers with flat-convex sections are shown in the drawings).
Предлагаемый способ позволяет по новому взглянуть на использование швертов парусного катамарана (фиг.5, 6 и 7). The proposed method allows you to take a fresh look at the use of daggers of a sailing catamaran (FIGS. 5, 6 and 7).
В том случае, если плоско-выпуклые шверты повернуты в разные стороны от корпусов катамарана выпуклостями вниз (фиг. 5), судно на ходу должно "проседать", загруженное дополнительно гидродинамическими подъемными силами, сформированными на швертах-крыльях и направленными вниз. In the event that the plano-convex daggers are turned in different directions from the catamaran hulls with their bulges down (Fig. 5), the vessel on the move should “sink”, additionally loaded with hydrodynamic lifting forces formed on the dagger-wings and directed downward.
При расположении швертов в пространстве между корпусами (фиг.6 и 7) под действием гидродинамических сил, формируемых швертами, катамаран на ходу под парусами имеет тенденцию к выходу на шверты-крылья. When the daggers are located in the space between the hulls (Fig.6 and 7) under the action of hydrodynamic forces generated by the daggers, the catamaran on the move under sail has a tendency to exit to the dagger-wings.
Для прохождения по мелководью и хранения на берегу без уборки швертов в швертовые колодцы может быть рекомендован поворот швертов в горизонтальное положение в пространство между корпусами (фиг.7). Этот вариант поворота швертов вокруг горизонтальных осей и позволяет считать возможным установку швертов вне швертовых колодцев на валах в подшипниках, закрепленных на днище корпусов катамарана под обтекателями.To go through the shallow water and store ashore without cleaning the dowels into the dowel wells, it may be recommended to turn the dowels in a horizontal position into the space between the buildings (Fig. 7). This option of turning the dowels around the horizontal axes and allows us to consider it possible to install daggers outside the dagger wells on shafts in bearings mounted on the bottom of the catamaran’s hulls under the cowls.
Предлагаемый способ позволяет производить компенсацию дрейфа и повышение остойчивости парусного катамарана, в том числе и при использовании швертов симметричного сечения. В этом случае должны быть привлечены дополнительно механизмы для выставки углов атаки швертов путем их вращения вокруг осей и (см. фиг.1).The proposed method allows to compensate for the drift and increase the stability of the sailing catamaran, including when using dowels of symmetrical section. In this case, additional mechanisms should be involved to set the angle of attack of the dowels by rotating them around the axes. and (see figure 1).
Одновременность выполнения операций поворота шверта подветренного и наветренного корпусов может быть обеспечена в том числе с помощью кинематической схемы привода, показанного на фиг.8 и 9. The simultaneous execution of the operations of turning the dagger of the leeward and windward hulls can be ensured, inter alia, using the kinematic diagram of the drive shown in Figs. 8 and 9.
Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит (фиг.11, на примере механизмов левого корпуса катамарана) шверт 10, жестко скрепленный с валом 11, установленным в подшипники скольжения 12 и 13, собранные на жестком основании 14, подвешенном в кардановом подвесе 15 с осями и , закрепленном на жесткой раме 16, опущенной в швертовый колодец 17 (швертовый колодец правого корпуса 18) корпуса катамарана 19. Кардановый подвес 15 снабжен двумя механизмами 20 и 21 (фиг.1 и 2), содержащими кулисы 22, 23 с ползунами кулис 24, 25, рычагами ползунов 26, 27, скрепленными с маточными гайками 28, 29 ходовых винтов 30, 31 с маховичками 32, 33 ручного управления ориентацией вала 11 по азимуту и разворотом относительно горизонтальной оси карданового подвеса, перпендикулярной диаметральной плоскости корпуса катамарана. Вал 11 снабжен рычагом 34 поворота вала вокруг оси аа с тросами 35, 36. Тросы 35, 36 закрепляют на "утках" 37, 38 и таким образом фиксируют рычаг вала 34, вал 11, а с ним и шверт 10 в выбранном положении.A device for implementing the proposed method contains (Fig. 11, for example, the mechanisms of the catamaran’s left hull) a
Шверт 10 и механизм управления швертом закреплены на жесткой раме 16 и опущены в Т-образный (в плане) швертовый колодец 17 (18) в корпусе катамарана 19. Например, на мелководье рама 16 может быть извлечена из швертового колодца обычным способом. The
По предлагаемому способу с помощью устройства для его осуществления в процессе движения под парусами выполняется следующая последовательность операций по управлению швертами парусного катамарана. Прежде всего настраивают шверт подветренного корпуса на конкретное значение угла атаки α = α1 для компенсации дрейфа при движении с прогнозируемой скоростью. Для этого с помощью механизма ориентации вала 11 (фиг.11) по азимуту 20 вращением маховичка 32 с ходовым винтом 30 двигают маточную гайку 28 и через посредство ползуна 25 с рычагом 26 кулисы 22 жесткий корпус карданового подвеса 15 поворачивают вокруг оси на угол α = α1 по часовой стрелке для левого корпуса и против часовой стрелки для правого корпуса в том случае, когда эти корпуса работают как подветренные. При вращении швертов вокруг осей и из вертикального в горизонтальное положение углы атаки α1= α2 трансформируются в углы стреловидности швертов-крыльев. Т.к. ходовой винт с маточной гайкой самотормозящаяся пара, то выбранные значения α1= α2 сохраняются без дополнительных фиксаций.According to the proposed method, using the device for its implementation in the process of moving under sails, the following sequence of operations is carried out to control the sailing catamaran's daggers. First of all, adjust the dowel of the leeward hull to a specific value of the angle of attack α = α 1 to compensate for drift when moving at a predicted speed. To do this, using the shaft orientation mechanism 11 (Fig. 11) in
После того, как установлены углы атаки α1 и α2, определяющие величину силы, компенсирующей дрейф катамарана [FДi(αi, V)], где V скорость движения катамарана, выставляют углы атаки швертов, работающих в режиме противодействия опрокидывающему моменту силы . C этой целью с помощью механизма ориентации 21 вала 11 (фиг.11) вращением маховичка 33 вращают ходовой винт 31 и посредством маточной гайки 29 через рычаг 27, ползун 24 и кулису 23 поворачивают жесткое основание 14 с подшипниками скольжения 12 и 13 вокруг оси на угол атаки γ, равный углу атаки шверта 10 в положении, показанном поз.6 на фиг.1. Величина угла g в этом случае определяется необходимостью компенсации опрокидывающего момента силы и выбирается с учетом прогнозируемой скорости движения под парусами.After the angles of attack α 1 and α 2 , which determine the magnitude of the force compensating for the drift of the catamaran [F Дi (α i , V)], where V is the speed of the catamaran, are set, the angles of attack of the daggers operating in the mode of counteracting the overturning moment of force are established . To this end, using the
После настройки швертов левого и правого корпусов по углам атаки γ1 и γ2 движение парусного катамарана выбранным галсом сопровождается регулировкой положения шверта 6 наветренного корпуса 4 путем выбора конкретного значения угла поворота βi (фиг.1). Для этого поворачивают рычаг 34 вокруг оси (фиг.11) на угол βi и фиксируют положение шверта путем крепления тросов 35 и 36 на утках 37 и 38 (фиг.11). Аналогичные операции выполняются для шверта правого корпуса при смене галса (фиг.1).After adjusting the daggers of the left and right hulls at the angles of attack γ 1 and γ 2, the movement of the sailing catamaran by the selected tack is accompanied by adjustment of the position of the dagger 6 of the
Поворот вала 11 на угол βi, может быть осуществлен в том числе с использованием кривошипно-шатунного механизма, показанного на фиг.12, либо с использованием червячного колеса 39 однозаходного червяка 40 вала 41 с маховичком 42 ручного управления (фиг.13). При этом шверт 10 устанавливают на угол βi с помощью зубчатой пары 43 и 44.The rotation of the
Для быстрой, простой, одновременной настройки швертов левого и правого корпусов может быть предложено устройство, изображенное на фиг.14. Повороты швертов вокруг осей и обеспечиваются самотормозящимися червячными передачами, парами 39 и 40. Посредством конических зубчатых колес 45, 46 левого корпуса и конических зубчатых колес 47, 48 правого корпуса, вала 49 с муфтой 50 для отключения линии валов левого и правого корпусов обеспечивается "согласованное включение" швертов наветренного и подветренного корпусов в работу по обеспечению компенсации дрейфа и повышению остойчивости парусного катамарана на ходу. На фиг.14 место сопряжения швертов с днищами корпусов катамарана защищено обтекателями 51 и 52.For quick, simple, simultaneous adjustment of the flaps of the left and right cases, the device shown in Fig. 14 can be proposed. Swing turns around the axles and are provided with self-braking worm gears,
Предложенная совокупность существенных технических решений позволяет превратить шверты с механизмами управления швертами в оперативно управляемые гидравлические шверты-крылья, позволяющие с максимальным КПД использовать парусное вооружение катамарана. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 ЫЫЫ8 ЫЫЫ10 ЫЫЫ12 The proposed set of essential technical solutions makes it possible to turn the dowels with dowel control mechanisms into operatively controlled hydraulic daggers-wings, which allow using the catamaran sailing equipment with maximum efficiency. YYY2 YYY4 YYY6 YYY8 YYY10 YYY12
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93028568A RU2063901C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93028568A RU2063901C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93028568A RU93028568A (en) | 1996-01-10 |
RU2063901C1 true RU2063901C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=20142314
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93028568A RU2063901C1 (en) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2063901C1 (en) |
-
1993
- 1993-05-13 RU RU93028568A patent/RU2063901C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Мордвинов Б.Г. Справочник по малотоннажному судостроению - Л.: Судостроение, 1988, с. 171. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4027614A (en) | Sailboat construction | |
DE69715649T2 (en) | SWINGABLE SAIL | |
AU610139B2 (en) | Structural system for inclining sailboat masts to windward | |
US20080257245A1 (en) | Fins to control angular travel of sailboats and wake control | |
KR20150042158A (en) | Aerofoil sail | |
SE438828B (en) | BATSKROV WITH A BUSINESS SCHOOL AND A ROOT | |
EP3297904B1 (en) | Sailing vessel | |
GB2085387A (en) | Sails | |
JPH0788199B2 (en) | Sailboats and sailboat propulsion devices | |
RU2063901C1 (en) | Method and device for compensation for drift and enhancing stability of sailing catamaran | |
US4385579A (en) | Sailing craft | |
GB2160165A (en) | Wing sail | |
US6349659B1 (en) | Sailboat rotatable keel appendage | |
JPS63500024A (en) | pitched sail yacht | |
WO2020070526A1 (en) | Revolving sailing catamaran watercraft | |
US5884575A (en) | Nautical balance system | |
EP0373913B1 (en) | Improved keel | |
RU2827744C1 (en) | Sailing system | |
DE2431710A1 (en) | Adjustable surfaces for wind propelled boat - has aerofoil carried on arms pivoted to rotatable base at boat centre | |
DE3404588A1 (en) | Device for stabilising the water position of sailing boats | |
GB2171959A (en) | Sailing vessel keel | |
US20020195040A1 (en) | Water craft, such as a boat or a ship | |
RU2183176C2 (en) | Ship's wave propulsor | |
RU2050306C1 (en) | Rigging of sailing vessel | |
SU1155496A1 (en) | Ship wind power plant |