RU2196071C2

RU2196071C2 - Wave-powered propulsion plant

Info

Publication number: RU2196071C2
Application number: RU2000124906/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.Ф. Сенькин
Original assignee: Сенькин Юрий Фёдорович
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; machines using sea wave energy for motion of ships and generation of electric power. SUBSTANCE: wave- powered propulsion plant includes horizontal shaft on which swivel hydrofoils and keels are mounted. Hydrofoils are interconnected by means of kinematic linkage and at least one hydrofoil is just control unbalanced hydrofoil. Besides that, proposed machine is provided with propeller and electric machine kinematically linked with horizontal shaft. Gear ratio of linkage from horizontal shaft to propeller is less than one and gear ratio from electric machine to horizontal shaft is more than one. Proposed machine have improved service characteristics due to possibility of forming thrust at low swell. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению и касается создания машин, использующих энергию морских волн для движения судов и выработки электрической энергии. The invention relates to shipbuilding and for the creation of machines that use the energy of sea waves to move ships and generate electrical energy.

Известна волнодвижительная машина, содержащая горизонтальный вал с шарнирно соединенными с ним подводными поворотными крыльями, связанными между собой кинематической передачей, из которых по крайней мере одно выполнено небалансирным управляющим, а также кили, соединенные с горизонтальным валом (см. патент RU 2147543 С1, 20.04.2000, принятый за прототип). A wave-driving machine is known, comprising a horizontal shaft with hydrofoil swivel connected to it by kinematic transmission, of which at least one is made by an unbalanced control, as well as keels connected to a horizontal shaft (see patent RU 2147543 C1, 20.04. 2000, adopted as a prototype).

Недостатком известной машины является отсутствие возможности создавать тягу при малой балльности волнения моря, в том числе и при отсутствии волнения. A disadvantage of the known machine is the lack of the ability to create traction with a low severity of sea waves, including in the absence of waves.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик волнодвижительной машины. The aim of the invention is to improve the operational characteristics of the waveguide machine.

Технический результат достигается тем, что волнодвижительная машина, содержащая горизонтальный вал с шарнирно соединенными с ним подводными поворотными крыльями, связанными между собой кинематической передачей, из которых по крайней мере одно выполнено небалансирным управляющим, а также кили, соединенные с горизонтальным валом, снабжена гребным винтом и электрической машиной, кинематически связанными с горизонтальным валом, причем передаточное отношение передачи от горизонтального вала к гребному винту меньше единицы, а передаточное отношение передачи от электрической машины к горизонтальному валу больше единицы. The technical result is achieved by the fact that the wave-driving machine containing a horizontal shaft with pivotally attached underwater rotary wings connected by a kinematic transmission, of which at least one is made by an unbalanced control, and also the keels connected to the horizontal shaft are equipped with a propeller and kinematically connected by an electric machine to a horizontal shaft, the gear ratio of the transmission from the horizontal shaft to the propeller being less than one, and the gear ratio ie the transfer from the electric machine to the horizontal shaft is greater than one.

На фиг. 1 показана волнодвижительная машина, вид сбоку. In FIG. 1 shows a wave drive machine, side view.

На фиг. 2 - то же, разрез. In FIG. 2 - the same section.

Волнодвижительная машина содержит пустотелый горизонтальный вал 1, к которому шарнирно присоединены небалансирное управляющее крыло 2 и балансирное управляемое крыло 3, а также неподвижно присоединены кили 4, к которым шарнирно присоединены крылья 5. Крылья 2 и 3 состоят из двух половин, расположенных по обе стороны горизонтального вала, и имеют возможность поворота на разные углы под действием управляющего импульса от соответствующей половины крыла 2 через кинематическую передачу левого или правого борта. Крылья 5 выполнены в виде монокрыла, имеющего несимметричный профиль и выпукло-вогнутую форму в поперечном сечении. The wave-propelling machine contains a horizontal hollow shaft 1, to which the unbalanced control wing 2 and the balancing controlled wing 3 are pivotally attached, and also the keels 4 are fixedly attached, to which the wings 5 are pivotally attached. Wings 2 and 3 consist of two halves located on both sides of the horizontal shaft, and have the ability to rotate at different angles under the influence of a control impulse from the corresponding half of wing 2 through the kinematic transmission of the port or starboard. The wings 5 are made in the form of a single wing having an asymmetric profile and a convex-concave cross-sectional shape.

В кормовой оконечности горизонтального вала 1 расположен гребной винт 6 регулируемого шага, а внутри герметичного корпуса 24 судна - электрическая машина 7, соединенная с горизонтальным валом посредством сцепной управляемой муфты 8 и кинематической передачи. At the aft end of the horizontal shaft 1, a variable pitch propeller 6 is located, and inside the vessel’s sealed hull 24 there is an electric machine 7 connected to the horizontal shaft via a controlled coupler 8 and a kinematic transmission.

С корпусом судна горизонтальный вал соединен кронштейнами 9 с подшипниками 10, внутри кронштейнов проходит вал кинематической передачи 11, связывающей электрическую машину 7 с горизонтальным валом 1 с передаточным отношением, большим единицы, и вал привода поворота лопастей винта регулируемого шага. С помощью неподвижного соединения 12 кронштейнов 9 с валом силового привода горизонтальный вал может подниматься из-под воды для осмотра и ремонта. Опорно-упорный подшипник 10 подвижно соединен с валом 13, снабженным упорными гребнями и неподвижно закрепленным внутри горизонтального вала 1. На валу 13 подвижно закреплено зубчатое колесо 14 и неподвижно - зубчатое колесо 15. Зубчатое колесо 14 неподвижно соединено с кронштейном 9. A horizontal shaft is connected to the ship’s hull by brackets 9 with bearings 10, inside the brackets there is a kinematic transmission shaft 11 connecting the electric machine 7 with a horizontal shaft 1 with a gear ratio greater than one, and a drive shaft for turning the rotor blades of an adjustable pitch. Using a fixed connection of 12 brackets 9 to the power drive shaft, the horizontal shaft can be lifted from under the water for inspection and repair. The thrust bearing 10 is movably connected to a shaft 13 provided with thrust ridges and fixedly mounted inside the horizontal shaft 1. A gear 14 is fixedly mounted on the shaft 13 and a gear 15 is fixed. The gear 14 is fixedly connected to the bracket 9.

Крутящий момент от горизонтального вала 1 через вал 13, кормовую оконечность корпуса машины, шестерни 14 и 16 передается обгонным муфтам 17 и 18, соединяющим соосные полувалы. The torque from the horizontal shaft 1 through the shaft 13, the aft end of the machine body, gears 14 and 16 is transmitted to the overrunning clutches 17 and 18 connecting the coaxial half-shafts.

Вращение горизонтального вала по часовой стрелке (при взгляде со стороны гребного винта) сцепляет одну из обгонных муфт, например 17. Другая в это время расцеплена. Крутящий момент через шестерни 19 и 20 передается гребному валу 21, который поворачивает гребной винт по часовой стрелке. The rotation of the horizontal shaft clockwise (when viewed from the side of the propeller) engages one of the overrunning clutches, for example 17. The other is disengaged at this time. Torque is transmitted through gears 19 and 20 to the propeller shaft 21, which rotates the propeller clockwise.

Вращение горизонтального вала против часовой стрелки сцепляет обгонную муфту 18 и расцепляет 17. Крутящий момент через цепную передачу передается гребному валу, который вращает гребной винт опять по часовой стрелке. The rotation of the horizontal shaft counterclockwise engages the overrunning clutch 18 and disengages 17. The torque is transmitted through the chain drive to the propeller shaft, which rotates the propeller again clockwise.

Крутящий момент, передаваемый горизонтальным валом гребному винту, может быть увеличен за счет работы электрической машины 7. Для этого ее связывают кинематически с валом 13 через сцепную управляемую муфту 8, кинематическую передачу, шестерню 23 и зубчатое колесо 15. The torque transmitted by the horizontal shaft to the propeller can be increased due to the operation of the electric machine 7. To do this, it is connected kinematically with the shaft 13 through a coupler controlled coupling 8, a kinematic transmission, gear 23 and a gear wheel 15.

Работа. Work.

Набегающий поток воды, обусловленный волнением моря, качкой судна и скоростью хода, вектор которого может располагаться под любым углом к горизонтальному валу 1 машины, поворачивает этот вал, стремясь установить кили 4 во флюгерное положение. Поворот осуществляется за счет гидродинамических подъемных сил, образующихся на крыльях 5 и килях. Баллеры всех крыльев устанавливаются при этом перпендикулярно набегающему потоку, в результате поток воздействует на полный размах крыльев. The incoming water flow, caused by the waves of the sea, the rolling of the vessel and the speed, the vector of which can be located at any angle to the horizontal shaft 1 of the machine, rotates this shaft, trying to set the keel 4 in the vane position. The rotation is carried out due to hydrodynamic lifting forces generated on wings 5 and keels. The balloons of all wings are installed at the same time perpendicular to the incoming flow, as a result of the flow affects the full wingspan.

Управляющее крыло 2, поворачиваясь вокруг оси баллера, устанавливается во флюгерное положение и посредством кинематической передачи поворачивает все крылья на запрограммированные углы атаки к набегающему потоку. На крыльях возникает гидродинамическая подъемная сила, направленная под углом вперед, горизонтальная составляющая которой является волновой тягой, движущей судно. The control wing 2, turning around the axis of the baller, is installed in the vane position and, through a kinematic transmission, rotates all the wings by the programmed angles of attack to the incoming flow. On the wings there is a hydrodynamic lifting force directed at an angle forward, the horizontal component of which is the wave traction that propels the vessel.

Поскольку вектор скорости набегающего потока меняется по направлению непрерывно, постольку непрерывно вращается или колеблется вокруг своей оси горизонтальный вал 1. Крутящий момент от горизонтального вала через кинематическую передачу передается гребному винту, заставляя его вращаться с частотой, большей, чем частота вращения горизонтального вала. Since the free-stream velocity vector changes direction continuously, the horizontal shaft 1 rotates continuously or oscillates around its axis. The torque from the horizontal shaft is transmitted through the kinematic transmission to the propeller, forcing it to rotate at a frequency greater than the horizontal shaft speed.

Тяга (упор) гребного винта добавляется к волновой тяге крыльев. И та, и другая тяга созданы в описанном примере за счет энергии морских волн и качки судна. The propeller thrust (emphasis) is added to the wave thrust of the wings. Both the one and the other thrust created in the described example due to the energy of the sea waves and the heaving of the ship.

Увеличить тягу волнодвижительной машины можно путем увеличения тяги гребного винта. Для этого необходимо увеличить крутящий момент горизонтального вала 1, сообщив ему дополнительный крутящий момент от электрической машины и изменив шаг винта, не меняя частоту вращения горизонтального вала. You can increase the traction of a wave-driving machine by increasing the propeller thrust. To do this, it is necessary to increase the torque of the horizontal shaft 1 by informing it of the additional torque from the electric machine and changing the pitch of the screw without changing the rotational speed of the horizontal shaft.

Избыток крутящего момента можно использовать для выработки электрической энергии. Excessive torque can be used to generate electrical energy.

Волнодвижительная машина способна создавать тягу во всем диапазоне скоростей современного водоизмещающего судна, используя частично или полностью энергию морских волн для создания этой тяги. A wave propulsion machine is capable of creating traction in the entire speed range of a modern displacement vessel, using partially or fully the energy of sea waves to create this traction.

Claims

A wave-propelling machine containing a horizontal shaft with hydrofoil pivotally connected to it by kinematic transmission, of which at least one is made by an unbalanced control, as well as keels connected to a horizontal shaft, characterized in that it is provided with a propeller and an electric machine kinematically connected to the horizontal shaft, the gear ratio of the transmission from the horizontal shaft to the propeller being less than one, and the gear ratio giving from an electric machine to a horizontal shaft is greater than one.