RU2678732C1 - Submersible device with fin propeller - Google Patents

Submersible device with fin propeller Download PDF

Info

Publication number
RU2678732C1
RU2678732C1 RU2018105796A RU2018105796A RU2678732C1 RU 2678732 C1 RU2678732 C1 RU 2678732C1 RU 2018105796 A RU2018105796 A RU 2018105796A RU 2018105796 A RU2018105796 A RU 2018105796A RU 2678732 C1 RU2678732 C1 RU 2678732C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fin
mover
hinges
effect
fin propeller
Prior art date
Application number
RU2018105796A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Львович Сухоруков
Борис Анатольевич Лускин
Кирилл Алексеевич Коваль
Original Assignee
Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" filed Critical Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин"
Priority to RU2018105796A priority Critical patent/RU2678732C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2678732C1 publication Critical patent/RU2678732C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/30Propulsive elements directly acting on water of non-rotary type
    • B63H1/36Propulsive 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)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.SUBSTANCE: invention relates to the field of ship propulsion. Submersible device with fin propeller comprises a hull, a power plant, control mechanisms and a fin propeller, which consists of a sequence of surfaces with rigid ribs that perform movements in a chain hitch equipped with hinges, which are equipped with torsion springs and dampers, ensuring the occurrence of an adjustable hydroelastic effect.EFFECT: invention can be used in the design of small underwater robotic tools.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судовых движителей и может быть использовано при проектировании малых подводных робототехнических средств.The invention relates to the field of ship propulsion and can be used in the design of small underwater robotic equipment.

Известен плавниковый движитель, построенный для модели судна под руководством Г. Хертеля (см. Гидробионика в судостроении под ред. И.М. Петрова / И.М. Петров. - М.: Издательство ЦНИИТЭИС, 1970. стр. 100-101). Плавниковый движитель состоит из плавника, совершающего поступательно-вращательные колебания, привода поперечных перемещений плавника, привода вращательных перемещений плавника. Плавник представляет собой прямоугольный металлический лист постоянной толщины.Known fin mover, built for the model of the ship under the leadership of G. Hertel (see Hydrobionics in shipbuilding under the editorship of IM Petrov / IM Petrov. - M.: TSNIITEIS Publishing House, 1970. p. 100-101). The fin mover consists of a fin performing translational-rotational vibrations, a drive of transverse movements of the fin, a drive of rotational movements of the fin. The fin is a rectangular metal sheet of constant thickness.

Недостатком конструкции является то, что такая форма плавника не является оптимальной по сравнению с крыловым профилем и приводит к значительным срывам потока при движении плавника. Это, в свою очередь, ухудшает пропульсивные характеристики плавникового движителя и увеличивает затраты энергии на движение плавучего объекта.The design drawback is that this form of the fin is not optimal compared to the wing profile and leads to significant flow stalls when the fin moves. This, in turn, worsens the propulsive characteristics of the fin mover and increases the energy cost of moving a floating object.

Известен плавниковый движитель типа «машущее крыло», разработанный норвежской фирмой «Wave Control Со» и использующий энергию качки судна (см. Слижевский Н.Б. Гидробионика в судостроении / Н.Б. Слижевский. - Николаев: Издательство УГМТУ, 2002. стр. 98-99). Плавниковый движитель состоит из горизонтально расположенного машущего крыла, смонтированного на специальных стойках в носовой оконечности судна. При качке носовая оконечность совершает вертикальные гармонические колебания, за счет чего горизонтально расположенное крыло совершает поступательно-вращательные колебания. Тем самым, на машущем крыле возникает горизонтальная составляющая гидродинамической силы, толкающая судно вперед.Known fin type "flapping wing" developed by the Norwegian company "Wave Control Co" and using the pitching energy of the vessel (see Slizhevsky NB Hydrobionics in shipbuilding / NB Slizhevsky. - Nikolaev: Publishing house UMTU, 2002. p. 98-99). The fin mover consists of a horizontally positioned flapping wing mounted on special racks in the bow of the vessel. When pitching, the nasal extremity performs vertical harmonic oscillations, due to which the horizontally located wing performs translational-rotational vibrations. Thus, a horizontal component of hydrodynamic force arises on the flapping wing, pushing the vessel forward.

Недостатком данного движителя является зависимость его эффективной работы от погодных условий - волнения моря. При этом возможно ухудшение его пропульсивных качеств и, соответственно, увеличение затрат энергии на движение судна.The disadvantage of this mover is the dependence of its effective operation on weather conditions - sea waves. At the same time, its propulsive qualities may deteriorate and, accordingly, an increase in energy costs for vessel movement.

Известен также плавниковый движитель, принятый в качестве прототипа (см. пат.RU №2360831 «Корабль с плавниковым движителем», опубл. 10.07.2009, кл. МПК: В63Н 1/36). Движитель состоит из последовательности гибких полосовых поверхностей с жесткими ребрами, выполняющими перемещения в цепной сцепке, задающей углы наклона жестких ребер по касательной к бегущей синусоиде, что в разные моменты времени образует геометрически сложные седловые поверхности со строго заданными скоростями деформации поверхности машущего крыла.Also known fin mover, adopted as a prototype (see US Pat. No. 2360831 "Ship with fin mover", publ. 10.07.2009, class IPC: B63H 1/36). The mover consists of a sequence of flexible strip surfaces with rigid ribs that perform displacements in a chain coupler that defines the angles of inclination of the rigid ribs tangentially to the traveling sinusoid, which at different times forms geometrically complex saddle surfaces with strictly specified deformation rates of the surface of the flapping wing.

Недостатком движителя является то, что перемещения гибких полосовых поверхностей происходят по синусоидальному закону, который может быть не оптимальным для обеспечения пропульсивных качеств движителя. Тем самым, возможно увеличение затрат энергии на движение плавучего объекта.The disadvantage of the mover is that the movement of the flexible strip surfaces occurs according to a sinusoidal law, which may not be optimal for ensuring propulsive qualities of the mover. Thus, it is possible to increase energy costs for the movement of a floating object.

Задачей изобретения является разработка нового плавникового движителя, состоящего из системы поверхностей с повышенным пропульсивным коэффициентом полезного действия, что, в свою очередь, уменьшает затраты энергии на движение подводного аппарата с плавниковым движителем.The objective of the invention is to develop a new fin mover, consisting of a system of surfaces with a high propulsive efficiency, which, in turn, reduces the energy cost of moving an underwater vehicle with a fin mover.

Технический результат заключается в уменьшении затрат энергии на движение подводного аппарата с плавниковым движителем за счет использования регулируемого гидроупругого эффекта, который возникает, когда характеристики жесткости и демпфирования в шарнирах подобраны таким образом, чтобы частота колебаний первой поверхности, задаваемая с помощью механизмов управления, совпадала с основной собственной частотой всей системы поверхностей.The technical result consists in reducing energy costs for the movement of an underwater vehicle with a fin mover due to the use of an adjustable hydroelastic effect, which occurs when the stiffness and damping characteristics in the hinges are selected so that the oscillation frequency of the first surface, specified by the control mechanisms, coincides with the main natural frequency of the entire surface system.

Поставленная задача достигается тем, что подводный аппарат с плавниковым движителем содержит корпус, энергетическую установку, механизмы управления и плавниковый движитель. Плавниковый движитель состоит из последовательности поверхностей с жесткими ребрами, выполняющими перемещения в цепной сцепке, оснащенной шарнирами. Шарниры снабжены торсионными пружинами и демпферами, обеспечивающими возникновение гидроупругого эффектаThis object is achieved in that the underwater vehicle with a fin mover comprises a body, a power plant, control mechanisms and a fin mover. The fin mover consists of a sequence of surfaces with rigid ribs that perform movements in a chain hitch equipped with hinges. The hinges are equipped with torsion springs and dampers, providing a hydroelastic effect

Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг. 1 показана схема подводного аппарата с плавниковым движителем;in FIG. 1 shows a diagram of an underwater vehicle with a fin propulsion;

на фиг. 2 показано устройство шарнира.in FIG. 2 shows a hinge device.

Подводный аппарат с плавниковым движителем содержит корпус 1, энергетическую установку 2, механизмы управления 3 и плавниковый движитель, состоящий из поверхностей 4-7 и жестких ребер 8-11, а также цепных сцепок 12-14, оснащенных шарнирами 15-17. Каждый шарнир 15-17 состоит из торсионной пружины 18 и демпфера 19.An underwater vehicle with a fin mover comprises a housing 1, a power plant 2, control mechanisms 3 and a fin mover, consisting of surfaces 4-7 and rigid ribs 8-11, as well as chain couplings 12-14 equipped with hinges 15-17. Each hinge 15-17 consists of a torsion spring 18 and a damper 19.

Подводный аппарат с плавниковым движителем работает следующим образом. Внутри корпуса 1 расположена энергетическая установка 2, снабжающая энергией механизмы управления 3. Механизмы управления 3 задают поверхности 4 поступательно-вращательные колебания, которые передаются поверхностям 5-7 при помощи цепных сцепок 12-14. Частота колебаний поверхности 4 совпадает с основной собственной частотой системы поверхностей 4-7 (фиг. 1). Основная собственная частота определяется исходя из характеристик жесткости торсионных пружин 18 и демпфирования демпферов 19 (фиг. 2). Таким образом, создаются условия для возникновения регулируемого гидроупругого эффекта.An underwater vehicle with a fin mover operates as follows. A power plant 2 is located inside the housing 1, supplying control mechanisms with energy 3. The control mechanisms 3 define the translational-rotational vibrations 4 of the surface 4, which are transmitted to the surfaces 5-7 by means of chain couplings 12-14. The oscillation frequency of the surface 4 coincides with the fundamental natural frequency of the system of surfaces 4-7 (Fig. 1). The fundamental natural frequency is determined based on the stiffness characteristics of the torsion springs 18 and the damping of the dampers 19 (Fig. 2). Thus, conditions are created for the emergence of a controlled hydroelastic effect.

В результате разработан новый подводный аппарат с плавниковым движителем, состоящим из системы поверхностей, обладающим повышенными пропульсивными качествами, вследствие этого уменьшаются затраты энергии на движение подводного аппарата с плавниковым движителем.As a result, a new underwater vehicle with a fin mover, consisting of a system of surfaces with improved propulsive qualities, has been developed, as a result of which the energy costs for moving an underwater vehicle with a fin mover are reduced.

Claims (1)

Подводный аппарат с плавниковым движителем, состоящий из корпуса, энергетической установки, механизмов управления и плавникового движителя, состоящего из последовательности поверхностей с жесткими ребрами, выполняющих перемещения в цепной сцепке, оснащенной шарнирами, отличающимися тем, что шарниры снабжены торсионными пружинами и демпферами, обеспечивающими возникновение регулируемого гидроупругого эффекта.An underwater vehicle with a fin mover, consisting of a hull, a power plant, control mechanisms and a fin mover, consisting of a sequence of surfaces with rigid ribs moving in a chain hitch equipped with hinges, characterized in that the hinges are equipped with torsion springs and dampers, providing an adjustable hydroelastic effect.
RU2018105796A 2018-02-15 2018-02-15 Submersible device with fin propeller RU2678732C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105796A RU2678732C1 (en) 2018-02-15 2018-02-15 Submersible device with fin propeller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018105796A RU2678732C1 (en) 2018-02-15 2018-02-15 Submersible device with fin propeller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2678732C1 true RU2678732C1 (en) 2019-01-31

Family

ID=65273795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018105796A RU2678732C1 (en) 2018-02-15 2018-02-15 Submersible device with fin propeller

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2678732C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114954857A (en) * 2022-06-23 2022-08-30 哈尔滨理工大学 Underwater automatic robot with bionic structure
RU2818387C1 (en) * 2023-06-19 2024-05-02 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Fin-propelled underwater vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU33418A1 (en) * 1930-01-08 1933-11-30 П.В. Митурич Propeller in the form of a fish hull for ships, gliders, aircraft and airships
WO1997045317A1 (en) * 1996-05-28 1997-12-04 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for reducing drag on a moving body
RU2360831C2 (en) * 2007-09-07 2009-07-10 Василий Николаевич Храмушин Vessel with fin propeller

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU33418A1 (en) * 1930-01-08 1933-11-30 П.В. Митурич Propeller in the form of a fish hull for ships, gliders, aircraft and airships
WO1997045317A1 (en) * 1996-05-28 1997-12-04 Massachusetts Institute Of Technology Method and apparatus for reducing drag on a moving body
RU2360831C2 (en) * 2007-09-07 2009-07-10 Василий Николаевич Храмушин Vessel with fin propeller

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114954857A (en) * 2022-06-23 2022-08-30 哈尔滨理工大学 Underwater automatic robot with bionic structure
RU2818387C1 (en) * 2023-06-19 2024-05-02 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" Fin-propelled underwater vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007130334A3 (en) Heave plate with vertical structures
JP4814692B2 (en) Navigation system
Bowker et al. Experimental study of a wave energy scavenging system onboard autonomous surface vessels (ASVs)
RU2678732C1 (en) Submersible device with fin propeller
Bøckmann et al. The effect of a fixed foil on ship propulsion and motions
Xing et al. Wave devouring propulsion: An overview of flapping foil propulsion technology
Lopes et al. An analytical model study of a flapping hydrofoil for wave propulsion
RU2347714C1 (en) Wave propulsion vessel unit
Zhang et al. A wave foil with passive angle of attack adjustment for wave energy extraction for ships
RU2818387C1 (en) Fin-propelled underwater vehicle
CN114572368B (en) Wave glider
RU130638U1 (en) WAVE ENERGY CONVERTER
JPH10250686A (en) Flapping type propelling apparatus of internal drive system
Sadat-Hosseini et al. Experiments and CFD for ONRT Course Keeping and Turning Circle Maneuvering in Regular Waves
JP6181615B2 (en) Offshore floating structure
CN209274842U (en) A kind of steady binary unmanned boat of microlight-type
JPS58133997A (en) Propeller
Tan et al. Numerical simulations of towing a jacket foundation with triple buckets
RU2360831C2 (en) Vessel with fin propeller
WU et al. Design and CFD analysis for a biomimetic dolphin-like underwater glider
Liu et al. The modeling and analysis of wave powering surface vehicle
RU226642U1 (en) flotation device
Mwangi et al. 2019S-GS15-2 SPIV Measurement for a Self-propelled Ship in Regular Head Waves with Different Amplitudes
CN109278945A (en) A kind of steady binary unmanned boat of microlight-type
RU223242U1 (en) flotation device