RU29281U1 - Аппарат - ветровой движитель - Google Patents

Description

2002121432

imilpllIIIIPPМПЮВ64С

Полезная модель относится к области авиации, а именно к беспилотным летательным аппаратам и может быть использована для движения как водных, так и наземных объектов по ветру и против ветра.

Известен ветровой движитель - парус, соединённый с двигаемым объектом и преобразующий энергию ветра в тягу. (Ю.С. Крючков, И.Е. Перестюк «Крылья океана : Ленинград - «Судостроение, 1983г., с.36-56). Недостатками данного движителя являются его низкое аэродинамическое качество, приводящее к невозможности движения круто против ветра, затруднительность в использовании верхового ветра (ветер на высоте 30 метров примерно в 1,5 раза сильней, чем у поверхности), возможность опрокидывания при усилении ветра из-за высокого расположения центра аэродинамических сил, большое аэродинамическое сопротивление и повышенное расположение центра тяжести из-за наличия мачт, рангоута и такелажа, загромождающих палубу, повышенная опасность возникновения аварийных ситуаций при поломке мачт в штормовую погоду.

Известен приводимый в движение ветром, соединённый с подводным устройством летательный аппарат с крылом, содержащий управляемое крыло, к которому присоединена привязная система оператора. С привязной системой соединены органы управления с тросами, пропущенными через композитный кабель в подводное устройство, с возможностью его поворота оператором вправо и влево в горизонтальной плоскости, а также

АППАРАТ-ВЕТРОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ

стабилизации на постоянной глубине под поверхностью воды, либо перемещения в вертикальной плоскости, а также направления аппарата против ветра или по ветру, управляя крылом, соединённым с подводным устройством. (Патент GB 2336823, МПК; 6В 64С 39/02, В64С31/00 «Приводимый в движение ветром, соединённый с подводным устройством летательный аппарат с крылом Philip Edward Gooding 3.№9808572 от 23.04.98. Опубл. «Изобретения стран мира вып.ЗЗ. №11/2000г.).

Недостатками данного устройства являются сложность управления и низкая безопасность движения из-за наличия ручной системы управления крылом и одновременно подводным аппаратом, а также невозможность достижения оптимальных полётных режимов (наивыгоднейшего угла атаки, максимальной тяги) из-за отсутствия средств контроля за ними.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по технической сущности и количеству сходных существенных признаков является ветровой движитель, состоящий из воздушного крыла, соединённого с двигаемым объектом. В качестве воздушного крыла использован воздушный змей, соединённый фалами с операторомкайтингистом, расположенным на двигаемом (буксируемом) объекте и одновременно управляющим полётом змея и движением буксируемого объекта. («Верхом на воздушном змее Fit For Fun №3,2001г., с.26-29). позволяющей одновременно контролировать полёт нескольких крыльев, что

вынуждает использовать при изменении силы ветра змей другой площади и приводит к снижению безопасности движения.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в простоте управления аппаратом-ветровым движителем, возможности изменять количество воздушных крыльев в процессе движения и достижении высоких полётных режимов (аэродинамического качества и тяги), а также повышении эксплуатационных характеристик и безопасности движения.

Данный технический результат достигается тем, что аппарат-ветровой движитель, состоящий из воздушного крыла, соединённого с двигаемым объектом, снабжён дистанционной системой программного управления, управляющая часть которой размещена на двигаемом объекте, а управляемая на воздушном крыле, причём соединение воздушного крыла с двигаемым объектом осуществлено с возможностью перемещения соединительного элемента в горизонтальной плоскости двигаемого объекта, аппарат может содержать воздушные крылья в количестве более одного, а также аппарат оснащён одним или несколькими парашютами.

Простота управления, возможность изменять количество воздушных крыльев в процессе движения и постоянное поддержание максимально возможных полётных режимов (аэродинамического качества и тяги) достигаются за счёт управления беспилотными летящими объектами дистанционно судовым компьютером, использующим специальное

3 многозадачное программное обеспечение, непосредственным воздействием

на контролируемые датчиками полётные параметры (высота, крен, угол атаки), что полностью освобождает человека от управления летящими объектами и обеспечивает безопасность движения.

Автоматизация управления воздушными крыльями способствует оперативности управления всего судна, она практически ничем не отличается от управления моторным судном (изменение курса, а тем более галса крупного парусника сопровождается рядом продолжительных по времени операций).

Смещение точки приложения аэродинамических сил до уровня палубы способствует многократному уменьшению кренящего и зарывающего моментов по сравнению с парусом. Соединение воздушного крыла с двигаемым объектом осуществлено с возможностью перемещения соединительного элемента в горизонтальной плоскости двигаемого объекта, что полностью ликвидирует кренящий момент при смещении его к подветренному борту, а при смещении к носу ликвидируется зарывающий момент, что позволяет обходиться без балласта, вес которого на парусниках доходит до 45% водоизмещения.

Возможность в процессе движения изменять количество воздушных крыльев позволяет использовать разную скорость ветра, вплоть до 150 км/час.

4 Оснащение аппарата-ветрового движителя одним или несколькими

парашютами позволяет максимально эффективно использовать попутный ветер.

Отсутствие мачт, рангоута и такелажа понижает аэродинамическое сопротивление и центр тяжести судна, что также приводит к увеличению скорости, остойчивости и безопасности движения, а незагромождённая палуба позволяет принимать вертолёты и использовать портовые погрузочно-разгрузочные механизмы.

Кроме того, при возникновении аварийных ситуаций воздушные крылья легко сбрасываются без риска обрушения на судно.

На фиг.1 изображён аппарат-ветровой движитель (ветер в правый борт), общий вид.

На фиг.2 изображён аппарат-ветровой движитель (ветер попутный), общий вид.

На фиг.З изображена блок-схема дистанционной системы программного управления.

Аппарат-ветровой движитель состоит из одного или более беспилотного воздушного крыла 1, соединённого с двигаемым объектом 2 соединительными элементами 3, одного или нескольких парашютов 4 (фиг.2), дистанционной системы программного управления, управляющая часть 5 которой размещена на двигаемом объекте, а управляемая часть 6 на каждом воздушном крыле 1.

5

Управляющая часть 5 дистанционной системы программного управления (фиг.З) состоит из компьютера 7, согласующего устройства 8, датчика нулевой высоты 9, приёмопередатчика 10.

Управляемая часть 6 дистанционной системы программного управления состоит из блока питания 11, приёмопередатчика 12, контроллера 13, рулевых машинок 14, электронного блока датчиков высоты, скорости, угла атаки, крена 15.

При применении в качестве соединительного элемента 3 композитного фала возможно управление и питание системы по проводам. Аппарат-ветровой движитель работает следующим образом. 1. Двигаемый объект 2- моторное морское судно (фиг.1). При выходе из порта крылья 1 находятся на борту в сложенном состоянии. При усилении вымпельного (относительного) ветра до 8 м/сек или более крылья 1 раскрываются (автоматически или вручную) и взлетают на одном (последовательно, полёт «этажеркой) или нескольких (параллельно) фалах 3 на необходимую высоту, одновременно им задаются необходимые полётные параметры (крен, угол атаки, высота), что приводит к возникновению необходимой для движения в нужном направлении с необходимой скоростью тяги, благодаря чему двигатели судна можно выключить или уменьшить обороты до минимальных. На фиг.1 соединительный элемент 3 (фал) смещён к левому (подветренному) борту и носу судна 2 для ликвидации кренящего и зарывающего моментов. При крутых курсах поднимаются полужёсткие крылья 1 (типа крыла дельтаплана), при полных - мягкие крылья 1 (типа параплана), при попутном

ветре осуществляется полёт крыльев 1 без крена, а с палубы по фалу 3 с помощью небольшого (по типу вытяжного) парашюта поднимается к крылу сложенный парашют 4 (фиг.2) большой площади, раскрытие его происходит за крылом 1. Таким образом, работа полужёстких крыльев 1 с креном аналогична работе косого (грот, стаксель) паруса, работа мягких крыльев 1 прямого паруса, а работа парашюта 4 - спинакера. Количество работающих крыльев 1 и парашютов 4 выбирается в зависимости от скорости ветра и скорости судна 2. Всё управление взлётом, полётом и посадкой крыльев 1 осуществляется автоматически дистанционной системой программного управления, состоящей из управляющей части 5 и управляемой части 6. Работа её осуществляется следующим образом (фиг.З). Электронный блок датчиков 15 преобразует полётные параметры (углы атаки и крена, высоту, скорость) в электрические цифровые сигналы, которые обрабатываются контроллером 13 и направляются приёмопередатчиками 12 и 10 через согласующее устройство 8 на судовой компьютер 7, одновременно контроллер 13 посылает сигналы на рулевые машинки 14 для исправления полётных параметров до заданных судовым компьютером 7 согласно заложенной в него программе и реальным полётным параметрам и атмосферному давлению на уровне моря, полученному от датчика нулевой высоты 9. При ослаблении ветра включаются двигатели судна 2, крылья 1 сажаются на палубу, складываются и убираются.

7

Крыло 1 (полужёсткого типа) находится на вершине невысокой складывающейся мачты, прикреплённое шарнирным замком и фалом в точке равнодействующей аэродинамических сил крыла 1, в сложенном состоянии. В данном случае роль соединительного элемента 3 выполняют мачта, шарнирный замок и фал. Для начала движения при слабом ветре крыло 1 раскладывается, ему по командам компьютера 7 задаются необходимые полётные параметры (крен, угол атаки), что приводит к возникновению необходимой для движения в нужном направлении тяги. При усилении ветра шарнирный замок раскрывается, крыло 1 взлетает и далее работает по п.1 (с.6 описания). При ослаблении ветра крыло 1 сажается на мачту, закрывается шарнирный замок и далее работает, как при слабом ветре.

3. Двигаемый объект 2 - наземное транспортное средство. Работа аппарата - ветрового движителя осуществляется аналогично п.1 (с.6 описания) или п.2 (с.7 описания).

Эксплуатационные характеристики превосходят парус и воздушный змей, так как аэродинамическое качество полужёсткого крыла (типа крыла дельтаплана) доходит до 10 - 12, а у лучших парусов - до 4, что позволяет двигаться круче против ветра (у аппарата - ветрового движителя движение возможно при курсовом угле относительного (вымпельного) ветра 8-9 градусов, а у паруса - 18-20 градусов), скорость передвижения повышается за счёт использования верхового ветра и выталкивающей силы (особенно у скоростных судов, к примеру, катамаранов на подводных крыльях), а также за счёт увеличения суммарной площади воздушных крыльев, которая может

многократно превосходить площадь парусов.

Всё вышеперечисленное доказывает, что аппарат-ветровой движитель применим практически на любом судне при незначительной модернизации и обучении экипажа для существенной экономии топлива и повышения скорости передвижения, кроме того, при его массовом использовании существенно улучшится экология Земли за счёт сокращения вредных выбросов от работающих двигателей мирового флота.

9

ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

1.Аппарат-ветровой движитель, состоящий из воздушного крыла, соединённого с двигаемым объектом, отличающийся тем, что аппарат снабжён дистанционной системой программного управления, управляющая часть которой размещена на двигаемом объекте, а управляемая на воздушном крыле.

2..Аппарат-ветровой движитель по п.1, отличающийся тем, что соединение воздушного крыла с двигаемым объектом осуществлено с возможностью перемещения соединительного элемента в горизонтальной плоскости двигаемого объекта.

3.Аппарат-ветровой движитель по п.1, 2, отличающийся тем, что он содержит воздушные крылья количеством более одного.

4.Аппарат-ветровой движитель по п.1, 2, 3, отличающийся тем, что он оснащён одним, или несколькими парашютами.

Claims (4)

1. Аппарат - ветровой движитель, состоящий из воздушного крыла, соединенного с двигаемым объектом, отличающийся тем, что аппарат снабжен дистанционной системой программного управления, управляющая часть которой размещена на двигаемом объекте, а управляемая на воздушном крыле.

2. Аппарат - ветровой движитель по п.1, отличающийся тем, что соединение воздушного крыла с двигаемым объектом осуществлено с возможностью перемещения соединительного элемента в горизонтальной плоскости двигаемого объекта.

3. Аппарат - ветровой движитель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он содержит воздушные крылья количеством более одного.

4. Аппарат - ветровой движитель по пп.1-3, отличающийся тем, что он оснащен одним, или несколькими парашютами.