RU2421367C2

RU2421367C2 - Compact foilcraft

Info

Publication number: RU2421367C2
Application number: RU2009127843/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Кропачев (RU); Александр Михайлович Кропачев
Original assignee: Александр Михайлович Кропачев
Priority date: 2009-07-21
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2011-06-20
Also published as: RU2009127843A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to ship building, particularly, to compact foilcraft. Proposed foilcraft has hull made up of floating elements jointed together by frame. Said frame supports engine with water propeller and steering wheel with shaft. First foil is arranged under floating elements and rigidly jointed with said frame. Second foil is arranged under aforesaid first foil ahead of floating elements and first foil. Second foil is jointed with foilcraft frame. Steering shaft is arranged in sleeve rigidly jointed said frame. Said shaft is inclined to foilcraft lengthwise axis. Steering shaft first end is arranged above floating elements and jointed with foilcraft manual control member, while second end is articulated with second foil to turn it from steering shaft in vertical and horizontal planes. Foils are arranged in symmetry about foilcraft lengthwise axis. Second foil incorporates appliance to lift it to water surface and to keep it submerged nearby water surface. Said floating appliance is jointed with second foil by stiff V-shape bell crank. One end of said bell crank is rigidly jointed with floating element of second foil lifting while second end is jointed with second foil. Bell crank center is articulated with steering shaft end.

EFFECT: simplified design, higher maneuverability, reduced power losses in turns.

4 dwg

Description

Данное техническое решение относится к малым плавающим средствам, оснащенным устройствами для осуществления подъемной силы корпуса, в частности к компоновочным техническим решениям, связанным с улучшением ходовых качеств судна, оснащенного подводными крыльями. Техническое решение касается преимущественно малых судов, предназначенных для развлечений, туризма и спорта.This technical solution relates to small floating equipment equipped with devices for implementing the lifting force of the hull, in particular to layout technical solutions related to improving the driving performance of a ship equipped with hydrofoils. The technical solution concerns mainly small vessels intended for entertainment, tourism and sports.

Особенностью заявленного технического решения является то, что оно имеет складную жесткую раму, расположенную симметрично по отношению к продольной оси судна, и связанные с рамой, расположенные симметрично по отношению к продольной оси плавучие поддерживающие средство на плаву надувные или иные элементы.A feature of the claimed technical solution is that it has a folding rigid frame located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the vessel and associated with the frame located symmetrically with respect to the longitudinal axis floating floating means supporting inflatable or other elements.

Судно относится преимущественно с плавучим средствам, оснащенным мотором с гребным винтом, расположенным ниже ватерлинии средства, а также связанным с рамой рулем, причем под плавучими элементами расположено первое подводное крыло, а перед ним - второе подводное крыло, связанное с рулем.The vessel mainly operates with floating equipment equipped with a motor with a propeller located below the waterline of the vehicle and also connected with the frame by the steering wheel, with the first hydrofoil located under the floating elements and the second hydrofoil connected in front of it.

Известны малые плавающие средства, каждое из которых имеет раму, связанные с рамой и расположенные симметрично по отношению к продольной оси лодки плавучие поддерживающие лодку на плаву надувные или иные элементы, мотор с гребным винтом, связанный с рамой руль, при этом под плавучими элементами расположено, по крайней мере, одно подводное крыло (PI 07030576, 10.03.2009; FR 2619350, 17.02.1989; US 802428, 17.03.1995; US 3584590, 15.06.1971; ЕР 051073, 12.05.1982; GB 2088290, 09.06.1982; US 3230918, 25.01.1966; JP 7117781, 09.05.1995).Small floating means are known, each of which has a frame connected to the frame and arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the boat, floating inflatable or other elements supporting the boat afloat, a motor with a propeller connected to the steering wheel frame, while underneath the floating elements are located, at least one hydrofoil (PI 07030576, 03/10/2009; FR 2619350, 02.17.1989; US 802428, 03.17.1995; US 3584590, 06/15/1971; EP 051073, 05/12/1982; GB 2088290, 06/09/1982; US 3230918, 01.25.1966; JP 7117781, 05/09/1995).

Из известных технических решений близким к заявленному является компактное судно на подводных крыльях, содержащее корпус, выполненный из плавучих элементов, которые соединены рамой, установленный на раме движитель с гребным винтом, расположенным ниже ватерлинии судна, закрепленный на раме руль с рулевыми тягами, первое подводное крыло, расположенное под плавучими элементами и жестко соединенное с рамой, расположенное перед плавучими элементами по ходу движения судна и перед первым подводным крылом второе подводное крыло, которое связано с рамой судна (патент Бразилии PI 0703057-6 A2, 10.03.2009).Of the known technical solutions, close to the claimed one is a compact hydrofoil vessel, comprising a hull made of floating elements that are connected by a frame, a propulsion unit mounted on the frame with a propeller located below the vessel’s waterline, a steering wheel with steering rods mounted on the frame, the first underwater wing located under the floating elements and rigidly connected to the frame, located in front of the floating elements in the direction of the vessel and in front of the first hydrofoil, the second hydrofoil, which is connected but the frame of the vessel (the Brazilian patent PI 0703057-6 A2, 10.03.2009).

Известное судно имеет сложную и малоэффективную систему управления, отрицательно влияющую на ходовые качества судна и экономичное использование мощности движителя, связанное с его потерями на поворотах судна.A well-known vessel has a complex and ineffective control system that negatively affects the navigability of the vessel and the economical use of propulsion power associated with its loss on the turns of the vessel.

Техническим результатом заявленного конструктивного решения является упрощение конструкции судна, повышение эффективности управления, маневренности судна и уменьшение потерь мощности при осуществлении поворотов судна.The technical result of the claimed constructive solution is to simplify the design of the vessel, increase control efficiency, maneuverability of the vessel and reduce power losses when making turns of the vessel.

Технический результат получен компактным судном на подводных крыльях, содержащим корпус, выполненный из плавучих элементов, которые соединены рамой, установленный на раме мотор с гребным винтом, закрепленный на раме руль с валом, первое подводное крыло, расположенное под плавучими элементами и жестко соединенное с рамой, расположенное над первым подводным крылом второе подводное крыло, которое расположено перед плавучими элементами по ходу движения судна и перед первым подводным крылом и связано с рамой судна, при этом вал руля установлен и зафиксирован во втулке, жестко соединенной с рамой, и расположен наклонно под острым углом по отношению к продольной оси судна, один конец вала руля расположен над плавучими элементами и соединен с органом ручного управления судном, второй конец вала шарнирно соединен со вторым подводным крылом с возможностью поворота второго подводного крыла от вала руля в горизонтальной и вертикальной плоскостях, подводные крылья расположены симметрично по отношению к продольной оси судна, длина второго подводного крыла меньше длины первого подводного крыла, второе подводное крыло оснащено плавучим средством подъема этого крыла к поверхности воды и удержания второго крыла в воде вблизи ее поверхности, плавучее средство соединено со вторым крылом жестким V-образным двуплечим рычагом, конец одного плеча которого жестко соединен со средством подъема второго крыла, конец другого плеча двуплечего рычага жестко соединен со вторым крылом, а средняя часть двуплечего рычага шарнирно соединена с концом вала руля.The technical result is obtained by a compact hydrofoil vessel comprising a hull made of floating elements that are connected by a frame, a motor with a propeller mounted on the frame, a rudder mounted on the frame with a shaft, the first hydrofoil located under the floating elements and rigidly connected to the frame, located above the first hydrofoil, the second hydrofoil, which is located in front of the floating elements in the direction of the vessel and in front of the first hydrofoil and connected with the frame of the vessel, while the steering shaft it is fixed in a sleeve rigidly connected to the frame and is inclined at an acute angle with respect to the longitudinal axis of the vessel, one end of the rudder shaft is located above the floating elements and connected to the ship’s manual control unit, the second end of the shaft is pivotally connected to the second underwater wing with the ability to rotate the second hydrofoil from the rudder shaft in horizontal and vertical planes, hydrofoils are located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the vessel, the length of the second hydrofoil is less than the length of the first one wing, the second hydrofoil is equipped with floating means for lifting this wing to the surface of the water and holding the second wing in the water near its surface, the floating means is connected to the second wing with a rigid V-shaped two-arm lever, the end of one shoulder of which is rigidly connected to the means for lifting the second wing, the end of the other shoulder of the two shoulders of the lever is rigidly connected to the second wing, and the middle part of the two shoulders of the lever is pivotally connected to the end of the steering shaft.

На фиг.1 показано судно на виде сбоку в положении его движения на подводных крыльях над водой.Figure 1 shows the vessel in a side view in the position of its movement on the hydrofoils above the water.

На фиг.2 - вид А на фиг.1.In Fig.2 - view A in Fig.1.

На фиг.3 - вид Б на фиг.1.Figure 3 is a view of B in figure 1.

На фиг.4 - вид В на фиг.1.Figure 4 is a view In figure 1.

Компактное судно на подводных крыльях (фиг.1) выполнено из легко соединяемых сборно-разборных элементов и содержит корпус, выполненный из отдельных плавучих элементов 1, например из надувных резиновых или подобных емкостей, которые соединены с разборной, имеющей сложную форму рамой 2. На раме установлен мотор 3 с гребным винтом 4, расположенным ниже ватерлинии 5, которая условно показана поверхностью воды, расположенной в транспортном положении судна под его плавучими элементами 1, когда судно перемещается на подводных крыльях.A compact hydrofoil vessel (Fig. 1) is made of easily assembled collapsible elements and comprises a hull made of separate floating elements 1, for example, of inflatable rubber or similar containers, which are connected to a collapsible frame having a complex shape 2. On the frame a motor 3 is installed with a propeller 4 located below the waterline 5, which is conventionally shown by the surface of the water located in the transport position of the vessel under its floating elements 1, when the vessel moves on hydrofoils.

На раме 2 закреплен руль 6 и первое подводное крыло 7, расположенное под плавучими элементами 1. Второе подводное крыло 8 расположено перед плавучими элементами 1 по ходу движения судна и оно связано с расположенным во втулке 9 валом 10 руля. Втулка жестко соединена с рамой 2 и вал 10 зафиксирован в ней от продольного перемещения.The rudder 6 and the first underwater wing 7 located under the floating elements 1 are fixed on the frame 2. The second underwater wing 8 is located in front of the floating elements 1 along the vessel and it is connected with the rudder shaft 10 located in the sleeve 9. The sleeve is rigidly connected to the frame 2 and the shaft 10 is fixed in it from longitudinal movement.

Один конец 11 вала расположен над плавучими элементами 1 и соединен с органом 12 ручного управления судном (рычагами или рулевым колесом), второй конец 13 вала расположен между плавучими элементами 1 (фиг.2) и шарнирно связан со вторым подводным крылом 8 связью, которая описана ниже.One end 11 of the shaft is located above the floating elements 1 and is connected with the body 12 manual control of the vessel (levers or steering wheel), the second end 13 of the shaft is located between the floating elements 1 (figure 2) and pivotally connected to the second underwater wing 8 with the connection, which is described below.

Подводные крылья расположены симметрично по отношению к продольной горизонтальной оси 14 симметрии судна (фиг.2) и длина L второго подводного крыла 8 меньше длины первого подводного крыла 7. Второе подводное крыло 8 оснащено плавучим средством 15, служащим для постоянного подъема к поверхности воды крыла 8, а также для его удержания в воде, иными словами, для стабилизации рабочего положения крыла 8.The hydrofoils are arranged symmetrically with respect to the longitudinal horizontal axis of symmetry 14 of the vessel (FIG. 2) and the length L of the second hydrofoil 8 is less than the length of the first hydrofoil 7. The second hydrofoil 8 is equipped with floating means 15, which serves to constantly lift the wing 8 to the surface of the water , as well as for its retention in water, in other words, to stabilize the working position of the wing 8.

Плавучее средство 15 представляет собой плавучий элемент, выполненный из материала, удельный вес которого легче удельного веса воды, или поплавок, могущий постоянно находиться на поверхности воды и стабилизировать второе крыло 8 в его рабочем положении - уменьшать колебания этого крыла, связанные с тангажом и рысканьем судна в вертикальной и горизонтальной плоскостях при его движении на подводных крыльях.The floating means 15 is a floating element made of a material whose specific gravity is lighter than the specific gravity of water, or a float that can constantly be on the surface of the water and stabilize the second wing 8 in its working position - to reduce the fluctuations of this wing associated with the pitch and yaw of the vessel in the vertical and horizontal planes during its movement on hydrofoils.

Вал 10 руля в упомянутой втулке 9 установлен наклонно (фиг.1) под острым углом по отношению к горизонтальной оси 14 симметрии судна. Второе подводное крыло 8 соединено с валом 10 посредством шарнира 16 и жесткого двуплечего V-образного рычага 17, средняя часть которого шарниром 16 соединена с валом 10. Одно плечо 18 двуплечего рычага 17 жестко соединено со средством 15 подъема, а другое плечо 19 этого рычага жестко соединено со вторым крылом 8. Двуплечий V-образный рычаг 17 свободно установлен на шарнире 16, который представляет собой ось, закрепленную на конце вала 10. Эта ось установлена во втулке, которая выполнена заодно с рычагом 17.The shaft 10 of the steering wheel in the said sleeve 9 is installed obliquely (Fig. 1) at an acute angle with respect to the horizontal axis of symmetry 14 of the vessel. The second hydrofoil 8 is connected to the shaft 10 via a hinge 16 and a rigid two-shouldered V-shaped lever 17, the middle part of which is connected by a hinge 16 to the shaft 10. One shoulder 18 of the two-shouldered lever 17 is rigidly connected to the lifting means 15, and the other shoulder 19 of this lever is rigidly connected to the second wing 8. The two-arm V-shaped lever 17 is freely mounted on a hinge 16, which is an axis fixed to the end of the shaft 10. This axis is mounted in a sleeve that is integral with the lever 17.

На чертежах условно показаны сиденье 20 (фиг.2), сетка 21, соединяющая плавучие элементы 1 между собой, стойка 22 (фиг.1), жестко связанная с рамой 2, при этом к стойке 22 жестко прикреплено первое крыло 7.The drawings conventionally show the seat 20 (FIG. 2), a grid 21 connecting the floating elements 1 to each other, a stand 22 (FIG. 1), rigidly connected to the frame 2, while the first wing 7 is rigidly attached to the stand 22.

Работает судно следующим образом.The vessel operates as follows.

При движении судна (фиг.1) подводные крылья 7 и 8 создают подъемную силу, плавучие элементы 1, рама 2 и крылья поднимаются над поверхностью воды и скорость судна увеличивается. Средство 15 подъема скользит по поверхности воды, создает подъемную силу на втором крыле 8 и на передней части судна. Поскольку средство 15 подъема второго крыла все время стремится повернуть и поднять крыло 8 к постоянно изменяемой поверхности воды, то второе крыло 8 через шарнир 16 и двуплечий рычаг 17 также стремится подняться к поверхности воды, при этом оно поворачивается вместе с рычагом 17 вверх вокруг шарнира 16. В случае опускания колеблющейся поверхности воды под судном судно также опускается вместе с двуплечим рычагом 17. Этот рычаг под собственным весом поворачивается вокруг шарнира 16 вниз, при этом крыло 8 и средство 15 также опускаются вниз. При движении судна вверх в результате его тангажа указанные элементы перемещаются в обратном направлении. Таким образом, средство 15 подъема и рычаг 17 находятся в постоянном колебании вверх-вниз в зависимости от рельефа поверхности воды и режима движения судна. При этом второе крыло 8 постоянно изменяет в указанных направлениях свое положение, а средство 15 подъема постоянно находится в контакте с поверхностью воды в заданном рабочем положении, которое определяется размерами второго плеча 18 двуплечего рычага 17 и другими его параметрами. На чертежах плечо 18 показано условно и его размеры по отношению к плечу 19 выбраны иными.When the vessel (Fig. 1) moves, hydrofoils 7 and 8 create lift, floating elements 1, frame 2 and wings rise above the surface of the water and the speed of the vessel increases. The lifting means 15 slides over the surface of the water, creating a lifting force on the second wing 8 and on the front of the vessel. Since the means of raising the second wing 15 all the time tends to rotate and raise the wing 8 to the constantly changing surface of the water, the second wing 8 through the hinge 16 and the two-arm lever 17 also tends to rise to the surface of the water, while it rotates together with the lever 17 upward around the hinge 16 .In the case of lowering the oscillating surface of the water under the vessel, the vessel also lowers with the two-arm lever 17. This lever under its own weight rotates around the hinge 16 down, while the wing 8 and the tool 15 also fall down. When the vessel moves upward as a result of its pitch, these elements move in the opposite direction. Thus, the lifting means 15 and the lever 17 are in constant oscillation up and down depending on the topography of the water surface and the mode of movement of the vessel. At the same time, the second wing 8 constantly changes its position in the indicated directions, and the lifting means 15 is constantly in contact with the water surface in a predetermined working position, which is determined by the dimensions of the second shoulder 18 of the two shoulders of the lever 17 and its other parameters. In the drawings, the shoulder 18 is shown conditionally and its dimensions with respect to the shoulder 19 are selected different.

Чтобы осуществить поворот судна, поворачивают орган управления 12 в заданную сторону и поворачивают вал 10. При этом момент вращения передается на средство 15 и второе крыло 8 через шарнир 16 и рычаг 17, средство 15 и крыло 8 поворачиваются одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях на заданные углы. Указанный одновременный в двух плоскостях поворот осуществляется благодаря тому, что вал 10 расположен наклонно под острым углом к продольной горизонтальной оси судна.To carry out the rotation of the vessel, turn the control 12 in a given direction and rotate the shaft 10. In this case, the torque is transmitted to the means 15 and the second wing 8 through the hinge 16 and the lever 17, the means 15 and the wing 8 are rotated simultaneously in horizontal and vertical planes to the specified corners. The specified simultaneous rotation in two planes is due to the fact that the shaft 10 is inclined at an acute angle to the longitudinal horizontal axis of the vessel.

При указанном повороте второго крыла 8 изменяется угол между равнодействующей силой атаки водной среды как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. При этом создается момент вращения на судне вокруг его вертикальной оси 23 симметрии (фиг.3, 4) и судно поворачивается в заданную сторону.With the indicated rotation of the second wing 8, the angle between the resultant attack force of the aquatic environment changes in both horizontal and vertical directions. This creates a moment of rotation on the vessel around its vertical axis of symmetry 23 (Fig.3, 4) and the vessel rotates in a given direction.

Судно имеет сравнительно простую конструкцию и благодаря его описанной компоновке обеспечивает надежность и эффективность управления, причем потери мощности судна, связанные с его поворотами, являются минимальными.The vessel has a relatively simple design and, thanks to its described layout, provides reliability and control efficiency, and the vessel’s power losses associated with its turns are minimal.

Claims

A hydrofoil vessel, comprising a hull made of floating elements that are connected by a frame, a motor with a propeller mounted on the frame, a steering wheel with a shaft mounted on the frame, a first hydrofoil located under the floating elements and rigidly connected to the frame, located above the first underwater the wing is the second hydrofoil, which is located in front of the floating elements in the direction of the vessel and in front of the first hydrofoil and is connected with the frame of the vessel, while the rudder shaft is mounted and fixed in the sleeve, rigidly connected with a frame, the shaft being inclined with respect to the longitudinal axis of the vessel, one end of the steering shaft is located above the floating elements and connected to the manual control of the ship, the second end of the shaft is pivotally connected to the second underwater wing with the possibility of turning the second underwater wing from the steering shaft into horizontal and vertical planes, hydrofoils are located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the vessel, while the second hydrofoil is equipped with floating means for lifting the second wing to the surface of the water and pressing the second wing in water near its surface, the floating means is connected to the second wing by a rigid V-shaped two-arm lever, the end of one shoulder of which is rigidly connected to the floating means of lifting the second wing, the end of the other shoulder of the V-shaped two-shoulder arm is rigidly connected to the second wing, and the middle part of the two-shouldered lever is pivotally connected to the end of the steering shaft.