RU2335429C1 - Suspended wind engine for small vessels - Google Patents
Suspended wind engine for small vessels Download PDFInfo
- Publication number
- RU2335429C1 RU2335429C1 RU2007100459/11A RU2007100459A RU2335429C1 RU 2335429 C1 RU2335429 C1 RU 2335429C1 RU 2007100459/11 A RU2007100459/11 A RU 2007100459/11A RU 2007100459 A RU2007100459 A RU 2007100459A RU 2335429 C1 RU2335429 C1 RU 2335429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- wind
- fin
- mast
- wind turbine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Abstract
Description
Изобретение относится к двигателям для маломерных судов, в частности к ветродвигателям, и может быть применено как экологически чистое и бесшумное устройство для передвижения по воде.The invention relates to engines for small boats, in particular to wind turbines, and can be used as an environmentally friendly and noiseless device for movement on water.
Известен ветродвигатель для судна, включающий в себя мачту, установленную в вертикальной плоскости вблизи от центра бокового сопротивления транспортного средства, ветроколесо с большим количеством гибких или жестких лопастей с нервюрами, установленное на вершине мачты и способное поворачиваться вокруг вертикальной оси, балансировочную штангу, уравновешивающую и фиксирующую ветроколесо при повороте его вокруг вертикальной оси и установке перпендикулярно ветру под действием набегающего воздушного потока. Гибкие или жесткие лопасти уравновешены с помощью противовесов вокруг собственных осей и снабжены механизмом регулирования шага, обеспечивающим возможность поворота лопасти вокруг собственной оси. В рабочем положении лопасти направлены под углом не более 45 градусов к направлению ветра. Мощность от ветроколеса передается к стационарному гребному винту через механическую передачу. Управление движением судна осуществляется с помощью руля. Ветроколесо снабжено тормозным устройством. (UK Patent Application GB 2286570 A, опубл. 23.08.1995 г.).Known wind turbine for a vessel, including a mast mounted in a vertical plane near the center of the lateral resistance of the vehicle, a wind wheel with a large number of flexible or rigid blades with ribs, mounted on the top of the mast and able to rotate around a vertical axis, balancing rod, balancing and fixing the wind wheel when it is rotated around a vertical axis and installed perpendicular to the wind under the influence of the incoming air flow. Flexible or rigid blades are balanced by means of counterweights around their own axes and are equipped with a pitch control mechanism that allows the blade to rotate around its own axis. In the working position, the blades are directed at an angle of not more than 45 degrees to the direction of the wind. Power is transmitted from the wind wheel to the stationary propeller via a mechanical transmission. The movement of the vessel is controlled using the steering wheel. The wind wheel is equipped with a brake device. (UK Patent Application GB 2286570 A, publ. 08.23.1995).
Недостатками такого двигателя является то, что необходимость размещения мачты в центре бокового сопротивления приводит к тому, что вращающееся ветроколесо окажется непосредственно над головами экипажа, что опасно и психологически неприемлемо, кроме того, поворота лопасти вокруг собственной оси недостаточно для эффективной работы ветродвигателя по ветру и против ветра.The disadvantages of this engine is that the need to place the mast in the center of lateral resistance leads to the fact that the rotating wind wheel will be directly above the heads of the crew, which is dangerous and psychologically unacceptable, in addition, turning the blade around its own axis is not enough for the wind turbine to work effectively against and against the wind.
Стационарное закрепление гребного винта ограничивает возможность плавания на мелководье.The stationary fixing of the propeller limits the possibility of swimming in shallow water.
Большое количество лопастей, установленных под углом не более 45 градусов к направлению ветра, не может обеспечить высокой скорости судна против ветра.A large number of blades installed at an angle of not more than 45 degrees to the direction of the wind cannot provide a high speed of the vessel against the wind.
Использование в прототипе руля для управления судном, снабженным ветродвигателем, приводит к существенному уменьшению скорости движения против ветра из-за увеличения гидродинамического сопротивления симметричного профиля при наличии на нем угла атаки.The use of a rudder in a prototype for controlling a ship equipped with a wind turbine leads to a significant decrease in the speed of movement against the wind due to an increase in the hydrodynamic resistance of a symmetrical profile in the presence of an angle of attack on it.
Целью изобретения является обеспечение безопасного для экипажа движения маломерного судна под любым углом к направлению ветра, в том числе и против ветра с максимально возможной скоростью и обеспечение возможности его плавания на мелководье и участках, заросших водорослями.The aim of the invention is the provision of safe for the crew of the movement of a small vessel at any angle to the direction of the wind, including against the wind at the highest possible speed and making it possible to sail in shallow water and areas overgrown with algae.
Поставленная цель достигается тем, что в подвесном ветродвигателе, включающем в себя мачту, ветроколесо с гибкими или жесткими лопастями, снабженными нервюрами, трансмиссию, плавник и гребной винт с приводом в корпусе, согласно изобретению ветроколесо, трансмиссия, плавник и гребной винт объединены в одну конструкцию, снабженную горизонтальными полуосями, вставленными в подшипники мачты, нервюры гибких лопастей снабжены втулками с пазами разной длины, корпус привода гребного винта снабжен подшипником с возможностью поворота корпуса, а плавник гребного винта выполнен с осевым отверстием, сквозь которое проходит поворотный корпус привода гребного винта, и в своей верхней части плавник выполнен с фигурным выступом для фиксации замком мачты, при этом угол установки концов гибких или жестких лопастей к плоскости вращения ветроколеса выполнен в диапазоне 20-25 градусов, а угол установки лопастей на расстоянии 0,25 радиуса от центра ветроколеса выполнен в диапазоне от 55 до 65 градусов.This goal is achieved by the fact that in an outboard wind turbine that includes a mast, a wind wheel with flexible or rigid blades equipped with ribs, a transmission, a fin and a propeller with a drive in the housing, according to the invention, the wind wheel, a transmission, a fin and a propeller are combined into one design equipped with horizontal axles inserted in the bearings of the mast, the ribs of the flexible blades are equipped with bushings with grooves of different lengths, the propeller drive housing is equipped with a bearing to rotate the housing, and the propeller fin is made with an axial hole through which the rotary propeller drive housing passes, and in its upper part the fin is made with a figured protrusion for fixing the mast lock, while the installation angle of the ends of the flexible or rigid blades to the plane of rotation of the wind wheel is made in the range of 20 25 degrees, and the angle of installation of the blades at a distance of 0.25 radius from the center of the wind wheel is made in the range from 55 to 65 degrees.
На фиг.1 изображена конструктивная схема подвесного ветродвигателя с гибкими лопастями.Figure 1 shows a structural diagram of an outboard wind turbine with flexible blades.
На фиг.2 изображен общий вид подвесного ветродвигателя с гибкими лопастями на надувной лодке.Figure 2 shows a General view of an outboard wind turbine with flexible blades on an inflatable boat.
На фиг.3 изображен общий вид подвесного ветродвигателя с гибкими лопастями в поднятом положении.Figure 3 shows a General view of an outboard wind turbine with flexible blades in a raised position.
На фиг.4 изображен общий вид подвесного ветродвигателя с жесткими лопастями на байдарке.Figure 4 shows a General view of an outboard wind turbine with rigid blades on a kayak.
На фиг.5 изображен общий вид подвесного ветродвигателя с жесткими лопастями в поднятом положении.Figure 5 shows a General view of an outboard wind turbine with rigid blades in a raised position.
Подвесной ветродвигатель для маломерных судов содержит: гребной винт - 1, конический редуктор гребного винта - 2, приводной вал - 3, трубу корпуса приводного вала - 4, замок мачты - 5, заднее ребро мачты - 6, рулевую тягу - 7, корпус судна - 8, переднее ребро мачты - 9, тросово-винтовой зажим - 10, патрубок - 11, кольцевую опору - 12, конический редуктор ветродвигателя - 13, полуось поворота ветродвигателя в вертикальной плоскости - 14, перемычки для соединения ребер мачты - 15, 16, штангу управления ветродвигателем в горизонтальной плоскости - 17, штангу управления гребным винтом - 18, фиксатор штанги управления гребным винтом - 19, ступицу ветродвигателя - 20, втулку флюгерной нервюры - 21, трубчатые лонжероны - 22, флюгерные нервюры - 23, подшипник корпуса привода гребного винта - 24, фигурный выступ плавника - 25, плавник - 26.The outboard wind turbine for small boats contains: propeller - 1, conical gear of the propeller - 2, drive shaft - 3, pipe of the drive shaft housing - 4, mast lock - 5, rear mast edge - 6, steering rod - 7, ship hull - 8, the front edge of the mast - 9, the cable-screw clamp - 10, the nozzle - 11, the ring support - 12, the bevel gear of the wind turbine - 13, the axis of rotation of the wind turbine in the vertical plane - 14, the jumpers for connecting the edges of the mast - 15, 16, the rod horizontal wind turbine control - 17, control bar gr with a propeller - 18, a propeller control rod retainer - 19, a wind turbine hub - 20, a vane rib sleeve - 21, tubular spars - 22, vane ribs - 23, a propeller drive housing bearing - 24, a fin shaped protrusion - 25, a fin - 26.
Гребной винт 1 через конический редуктор 2, приводной вал 3 и конический редуктор 13 соединен со ступицей ветроколеса 20. Приводной вал 3 заключен в трубу корпуса приводного вала 4. Эта труба может поворачиваться в подшипнике 24 с помощью рулевой тяги 7. Передние ребра мачты 9, закрепленной на корме 8, в своей верхней части имеют отверстия, служащие подшипниками для фиксации в них полуосей 14 кольца 12, в котором может поворачиваться патрубок 11, закрепляемый в нужном положении тросово-винтовым зажимом 10, фиксирующим положение штанги 17. В ступицу ветроколеса 20 вставлены круглые лонжероны 22, снабженные упорами для втулок 21, флюгерных нервюр 23. Упоры входят в пазы втулок 21. Плавник гребного винта 26 в рабочем положении фиксируется за свой фигурный выступ 25 замком 5, установленным на заднем ребре мачты 6. На лонжероны 22 и нервюры 23 надевается тканевая оболочка.The propeller 1 through a bevel gear 2, a drive shaft 3 and a bevel gear 13 is connected to the hub of the wind wheel 20. The drive shaft 3 is enclosed in a pipe of the housing of the drive shaft 4. This pipe can be rotated in the bearing 24 using the steering rod 7. The front ribs of the mast 9, fixed on the stern 8, in its upper part there are holes that serve as bearings for fixing in them the axle shafts 14 of the ring 12, in which the nozzle 11 can be rotated, fixed in the desired position by a cable-screw clamp 10, fixing the position of the rod 17. In the hub wind the wheels 20 are inserted round spars 22, equipped with stops for bushings 21, vane ribs 23. The stops enter the grooves of the bush 21. The fin of the propeller 26 in the working position is fixed to its figured protrusion 25 by a lock 5, mounted on the rear edge of the mast 6. On the spars 22 and ribs 23 put on a tissue sheath.
Жесткость мачты обеспечивается перемычками 15 и 16. Штанга управления поворотом корпуса привода гребного винта 18 связана с управляющей кулисой, снабженной фиксатором 19.The rigidity of the mast is provided by jumpers 15 and 16. The control rod for controlling the rotation of the propeller drive housing 18 is connected to a control link provided with a latch 19.
Подвесной ветродвигатель работает следующим образом. Первоначально подвесной ветродвигатель поднят и ветроколесо занимает горизонтальное положение. При отходе от берега на глубину немного более диаметра гребного винта подвесной ветродвигатель поворачивается на полуосях 14, вставленных в подшипники мачты, и гребной винт опускается в воду. При этом плавник 26 своим фигурным выступом 25 заходит в замок мачты 5 и фиксируется в нем. Наконечник рулевой тяги 7 вставляется в отверстие штанги управления гребным винтом 18. Наконечники тросов, выходящих из тросово-винтового зажима 10, вставляются в отверстия штанги управления ветродвигателем в горизонтальной плоскости 17, и ветроколесо разворачивается в кольцевой опоре 12 перпендикулярно ветру или под необходимым углом к направлению ветра. Это направление фиксируется винтовым зажимом. Под действием набегающего потока флюгерные нервюры 23 поворачиваются вокруг лонжеронов 22 на втулках 21 и становятся на упоры, входящие в пазы втулок 21. Длина паза определяет угол поворота нервюры. У нервюр, расположенных ближе к ступице 20, длина паза больше, чем у концевых нервюр. За счет этого обеспечивается необходимая аэродинамическая крутка гибкой лопасти ветроколеса. Ветроколесо начинает вращаться. Механический момент от ветроколеса передается гребному винту 1 через конический редуктор ветродвигателя 13, приводной вал 3 и конический редуктор гребного винта 2. Управление движением судна по курсу осуществляется поворотом трубы корпуса приводного вала 4 в подшипнике 24 с помощью штанги 18 при неподвижном плавнике 26. Движение по заданному курсу происходит с помощью фиксатора штанги управления гребным винтом 19.Outboard wind turbine operates as follows. Initially, the outboard wind turbine is raised and the wind wheel is in a horizontal position. When moving away from the shore to a depth slightly greater than the diameter of the propeller, the outboard wind turbine rotates on the axles 14 inserted in the bearings of the mast, and the propeller is lowered into the water. In this case, the fin 26 with its figured protrusion 25 enters the castle of the mast 5 and is fixed in it. The tie rod end 7 is inserted into the hole of the propeller control rod 18. The ends of the cables exiting the cable-screw clamp 10 are inserted into the holes of the wind turbine control rod in the horizontal plane 17, and the wind wheel is deployed in the annular support 12 perpendicular to the wind or at the necessary angle to the direction the wind. This direction is fixed with a screw clamp. Under the action of the oncoming flow, the weathervane ribs 23 rotate around the side members 22 on the bushes 21 and stand on the stops included in the grooves of the bushes 21. The length of the groove determines the angle of rotation of the ribs. In ribs located closer to the hub 20, the groove length is longer than in the end ribs. Due to this, the necessary aerodynamic twist of the flexible blade of the wind wheel is provided. The wind wheel begins to spin. The mechanical moment from the wind wheel is transmitted to the propeller 1 through the bevel gear of the wind turbine 13, the drive shaft 3 and the bevel gear of the propeller 2. The vessel is controlled in the direction of rotation by turning the pipe of the drive shaft housing 4 in the bearing 24 using the rod 18 with a stationary fin 26. predetermined course occurs using the lock rod control propeller 19.
При изменении направления ветра на противоположное флюгерные нервюры 23 разворачиваются под действием воздушного потока так, как показано на виде А, и становятся на упоры, изменяя аэродинамическую крутку лопасти на противоположную, а направление вращения ветроколеса и, следовательно, гребного винта остается тем же самым. Таким образом, любое направление ветра в диапазоне 360 градусов по отношению к курсу судна может быть использовано при повороте ветроколеса на 90 градусов в одну или другую сторону. При этом ветроколесо всегда остается вне зоны нахождения экипажа и плоскость его вращения никогда не проходит через область нахождения людей.When the wind direction changes to the opposite, the vane ribs 23 unfold under the action of the air flow as shown in view A and become abutted, changing the aerodynamic twist of the blade to the opposite, and the direction of rotation of the wind wheel and, therefore, the propeller remains the same. Thus, any wind direction in the range of 360 degrees relative to the course of the vessel can be used when the wind wheel rotates 90 degrees in one or the other direction. In this case, the wind wheel always remains outside the crew area and the plane of its rotation never passes through the area where people are located.
Выбор гибких или жестких лопастей определяется типом судна. Для коротких надувных лодок неприемлема ситуация, когда ветроколесо поворачивается на 360 градусов. В этом случае применение гибких лопастей делает эксплуатацию подвесного ветродвигателя безопасной.The choice of flexible or rigid blades is determined by the type of vessel. For short inflatable boats, the situation when the wind wheel is rotated 360 degrees is unacceptable. In this case, the use of flexible blades makes the operation of an outboard wind turbine safe.
Однако аэродинамическое качество гибких лопастей ниже, чем жестких. Для относительно длинных маломерных судов, например для байдарки, возможно осуществлять поворот ветроколеса подвесного ветродвигателя на 360 градусов без опасности для экипажа. При этом всегда возможно выбрать такую плоскость вращения ветроколеса, чтобы она не проходила через плоскость нахождения людей. Применение в этом случае жестких лопастей с высоким аэродинамическим качеством при несущественном изменении схемы управления подвесным ветродвигателем позволяет достичь большей скорости при движении против ветра.However, the aerodynamic quality of flexible blades is lower than rigid. For relatively long small boats, such as kayaks, it is possible to rotate the wind wheel of an outboard wind turbine 360 degrees without danger to the crew. In this case, it is always possible to choose a plane of rotation of the wind wheel so that it does not pass through the plane of finding people. The use in this case of rigid blades with high aerodynamic quality with an insignificant change in the control circuit of an outboard wind turbine allows you to achieve greater speed when moving against the wind.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100459/11A RU2335429C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Suspended wind engine for small vessels |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007100459/11A RU2335429C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Suspended wind engine for small vessels |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007100459A RU2007100459A (en) | 2008-07-20 |
RU2335429C1 true RU2335429C1 (en) | 2008-10-10 |
Family
ID=39927765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007100459/11A RU2335429C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Suspended wind engine for small vessels |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2335429C1 (en) |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007100459/11A patent/RU2335429C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007100459A (en) | 2008-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101640386B1 (en) | Floating structure fluid dynamic force use system and wind-propelled vessel | |
US4276033A (en) | Sailing system | |
US9266595B2 (en) | Retractable thruster unit for a marine vessel | |
US6910434B2 (en) | Control device for steering kite on a boat | |
ES2905804T3 (en) | floating platform | |
RU2629812C1 (en) | Propulsive arrangement | |
KR101422694B1 (en) | Propulsion apparatus for ship | |
KR100506429B1 (en) | High-velocity rudder | |
JP6266685B2 (en) | Floating fluid power utilization system and wind power propulsion ship using the same | |
CN108284930B (en) | Propelling device capable of absorbing water at 360 degrees | |
RU2731811C1 (en) | Propeller and thrust unit | |
RU2335429C1 (en) | Suspended wind engine for small vessels | |
EP1970302A1 (en) | Oscillating hydrofoil propulsion and steering system | |
US20070062428A1 (en) | High speed sailing craft | |
WO2001047770A1 (en) | Partially submerged controllable pitch propeller fitted to a transom contoured thereto | |
KR20160027557A (en) | Propulsion system for ship | |
WO2002042640A1 (en) | Wind generator using magnus-effects | |
CN212685853U (en) | Variable wing hydrofoil | |
CN213800143U (en) | Hydrodynamic layout full-rotation rudder propeller | |
US20020195040A1 (en) | Water craft, such as a boat or a ship | |
KR100496427B1 (en) | A boat using wind-force | |
KR101840705B1 (en) | Multiple vertical axis tidal generators and combined power generation using it | |
FI86831B (en) | Wind-powered boat or craft | |
CN115352582A (en) | Ship stabilizing device based on Magnus effect | |
KR100479586B1 (en) | Marine propulsion and steering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130110 |