SI23369A - Pripomoček za plutje z minimalnim vodnim uporom - Google Patents

Abstract

Pripomoček za plutje z minimalnim vodnim uporom omogoča statično plovnost ko plovilo miruje alipluje počasi ter glisiranje na smučeh pri večjih hitrostih V fazi glisiranja ima plovilo minimalen kontakt z vodno maso in s tem minimalen vodni upor kar ugodno vpliva na doseganje večjih hitrosti V fazi glisiranja je poraba energije za pogonplovila zmanjšana zato je za njegov pogon primerna uporaba izvenkrmnega motorja majhnih potisnih moči Navigacija plovila se opravlja v pokončnempoložaju kar omogoča natančno vodenje pregled nad okolico in povečano udobje Gibljivi vertikalni okvir preko ročičnega mehanizma nagiba tudismuči in s tem omogoča natančnost usmerjanja plovila v zavoju Krmilni mehanizem omogoča nagibanje in hkrati obračanje izven krmnega motorja kar še dodatno olajša manevriranje Ugrez plovila je med glisiranjem zanemarljiv zato ne povzroča omembe vrednega krmnega in bočnega vala Na vzvalovani površini se smuči 3 delno ugrezajo v valove in s tem amortizirajo neravnine

Description

PRIPOMOČEK ZA PLUTJE Z MINIMALNIM VODNIM UPOROM

Predmet izuma

Predmet izuma je pripomoček za plutje po vodi, ki zagotavlja v stanju mirovanja ali pri majhnih horizontalnih hitrostih plovnost s pomočjo statičnih vzgonskih elementov - plovcev, pri večjih horizontalnih hitrostih pa plutje izključno na hidrodinamičnih vzgonskih elementih, pri čemer se kontakt z vodno maso ter posledično upor močno zmanjšata.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga rešuje izum je, kako zasnovati tak pripomoček za plutje po vodni gladini, ki bo imel dovolj majhno trenje z vodno maso, da bo že ob uporabi sorazmerno majhne potisne moči izven krmnega motorja (do 5 KS ) omogočal doseganje relativno visoke hitrosti plovbe, hkrati pa omogočal tudi natančno upravljanje in udobno vožnjo. Izum naj bi zaradi svoje majhnosti in nizke potrebne pogonske moči v večini pomorskih držav ne zapadel določilom pomorskih predpisov o obvezni registraciji plovila ter opravljanju izpita za voditelja čolna.

Znano stanje tehnike

Plovila s stabilno lego ter gnana z motornim zunajkrmnim pogonom, ki se uporabljajo v rangu plovnih objektov nizkih potisnih moči do 5 KS (3.7 KW) so pretežno manjši gumenjaki z mehkim dnom, pri katerih je trdnost oblik zagotovljena le s polnjenjem gumiranih profilov okroglega prečnega preseka z zrakom pod ustreznim tlakom. Ti elementi plovilu omogočajo statično plovnost in hkrati zagotavljajo dovolj dobro hidrodinamično obliko, da se do določene mere zmanjša vodni upor pri gibanju plovila skozi vodo in po vodni površini. Tak način izdelave plovil je s stališča zahtevnosti in posledično cene ugoden, vendar predstavlja kompromis v odnosu do plovnih lastnosti plovila. Zaradi tega tovrstna plovila ne morejo preseči določenih parametrov udobja ter hitrosti pri plutju. Na udobje predvsem vpliva dejstvo, da so majhni gumenjaki sorazmerno nizki, potniki so v njih nameščeni sede brez hrbtne opore ali zleknjeno, dno gumenjakov pa je običajno delno zalito z vodo. Tako plovilo je zaradi kontakta z vodno gladino preko svoje celotne površine tlorisne projekcije izpostavljeno dokaj velikemu trenju z vodno površino, vplivom valovanja ter brizganju vode preko nizkega roba, kar zmanjšuje udobje posadke, onemogoča relativno višje hitrosti ter omejuje natančnost upravljanja.

Rešitev tehničnega problema

Opisani tehnični problem je rešen z napravo po izumu, katere bistvena značilnost je v tem, da sta statična in hidrodinamična plovnost plovila oblikovno in funkcionalno ločeni.

Statično plovnost omogoča plovilu plovno podnožje 18, sestavljeno iz več med seboj povezanih plovnih komor majhne specifične teže. Komore so lahko napihljive, ali pa izdelane iz lahkih togih materialov. Pomožno statično plovnost zagotavljata še sedež 12 ter hrbtni naslon 10, ki sta lahko izdelana na enak način, kot statično plovno podnožje. V primeru napihljivih komor so zračni ventili 19 umeščeni na tistih mestih komor, kjer med plovbo ne motijo posadke in so hkrati lahko dostopni pri sestavljanju plovila.

Hidrodinamično plovnost zagotavljata dve 'carving' smuči 3 somerne oblike z dodanima vzdolžnima smernikoma 6, pritrjenima na spodnjo ploskev sredinsko v smeri plovbe na najnižjem spodnjem delu obeh koncev smuči. Smuči se nahajata na obeh bokih plovila v višini približno 15 centimetrov izpod spodnjega roba statičnega plovnega podnožja 18. Obe smuči sta togo pričvrščeni na utečajene vertikalne nosilce 1. Slednji zaradi svoje zmožnosti enoosnega gibanja zagotavljajo ustrezen nagib smuči ter s tem možnost natančnega usmerjanja plovila ob minimalni izgubi hitrosti ter minimalnem povečanju ugreza med manevrom spreminjanja smeri.

Termin 'carving' definira obliko smuči, pri kateri je širina smuči na obeh koncih, torej v predelu lopate in repa bistveno večja, kot v sredinskem delu. Sprememba širine je izvedena v obliki krožnega ali paraboličnega loka, kar omogoča krajši naravni radij obračanja pri bočnem nagibu smuči glede na podlago. Za novo plovilo po izumu je predvidena 'snovvbard' oblika smuči, kije definirana s tem, da sta oba konca smuči zrcalno enaka in se končujeta s polkrožno obliko.

Osnovna ploskev smuči je ravno tako izvedena v obliki krožnih lokov, in sicer tako, da sta osrednji del smuči in oba konca v času glisiranja plovila dvignjeni nad vodno gladino, tako daje stik površin smuči z vodno maso čim manjši in odvisen od vsakokratnega razmerja gravitacijske sile mase plovila ter posadke in tej sili nasprotne sile hidrodinamičnega vzgona.

Ostali osnovni sestavni deli plovila ter njihove funkcije so naslednji:

• Tanke nerjaveče jeklene pletenice ali raztezno in trdnostno primerljive vrvi iz umetnih materialov 15 z jeklenimi nerjavečimi ali gumiranimi vzmetmi 14, ki mehko in zvezno preko ročičnega krmilnega mehanizma 16 in 17 obračajo izven krmni motor 8 ter nagibajo gibljivi vertikalni okvir 200 v odnosu na fiksni horizontalni okvir 100.

• Kolesno krmilo (balanca) 13 z mehanizmom za dodajanje plina izven krmnemu motorju 8.

• Krmilna ročica za obračanje motorja 17 z dodano ročico za vzmetno vračanje gibljivega okvira v vertikalni položaj - izravnavanje plovila.

• Krmilna ročica za uravnavanje nagiba gibljivega dela plovila 16.

• Drogovi 2 za prenos nagiba iz gibljivega dela plovila na utečajene nosilce 1 in preko njih na smuči 3.

• Posoda za gorivo 9 ali baterijski sklop v primeru električnega pogona.

• Vesla, kot rezervni pogon plovila 11.

• Krmno zrcalo 7.

• Izvenkrmni motor moči 3,7 Kw, oz. 5Ks 8 ali električni motor primerljive moči.

Sestavni deli plovila se po svoji funkciji ločijo na tiste, ki tvorijo, ali so pritrjeni na fiksni horizontalni okvir 100, tiste, ki tvorijo ali so pritrjeni na vertikalni gibljivi okvir 200 in povezovalne elemente 2,14 in 15, ki mehansko in funkcionalno povezujejo prva dva omenjena sklopa med seboj.

Omenjeni trije sklopi so sestavljeni iz naslednjih osnovnih sestavnih delov:

1. Horizontalni fiksni okvir 100:

1.1. statično plovno podnožje 18, kije sestavljeno iz več med seboj povezanih plovnih komor majhne specifične teže.

1.2. 'carving' smuči 3

1.3. utečajeni vertikalni nosilci 1.

1.4. cevi manjšega 4 in večjega 20 premera iz aluminija ali enakovrednega umetnega materiala

1.5. gumijaste klešče ali soroden mehanizem spajanja plovnih komor na okvir 5,

2. Vertikalni gibljivi okvir 200:

2.1. cevi manjšega 4 in večjega 20 premera iz aluminija ali enakovrednega umetnega materiala

2.2. sedež iz lahkega plovnega materiala 12

2.3. hrbtni naslon iz lahkega plovnega materiala 10

2.4. ročični krmilni mehanizem 16 in 17

2.5. izven krmni motor 8

2.6. kolesno krmilo (balanca) 13 z mehanizmom za dodajanje plina

2.7. krmilna ročica za obračanje motorja 17 z dodano ročico za vzmetno vračanje gibljivega okvira v vertikalni položaj

2.8. krmilna ročica za uravnavanje nagiba gibljivega dela plovila 16

2.9. posoda za gorivo 9 ali baterijski sklop v primeru električnega pogona.

2.10. vesla, kot rezervni pogon plovila 11.

2.11. krmno zrcalo 7

3. Povezovalni sklop:

3.1. jeklene pletenice ali trdnostno enakovredne vrvi iz umetnega materiala 15

3.2. jeklene nerjaveče ali gumirane vzmeti 14

3.3. drogovi 2 za prenos nagiba iz gibljivega dela plovila na utečajene nosilce

Podrobneje je bistvo izuma pojasnjeno z opisom izvedbenega primera z ozirom na priložene risbe, na katerih je prikazano naslednje:

>	Sl. 1	shematski prikaz osnovnih sestavnih delov plovila
	Sl. 2	izravnano plovilo - naris
>	Sl. 3	izravnano plovilo - pogled s spodnje strani
>	Sl. 4	izravnano plovilo - tloris
>	Sl. 5	plovilo v zavoju - tloris
>	Sl. 6	izravnano plovilo - pogled od spredaj
	Sl. 7	plovilo v zavoju - pogled spredaj
>	Sl. 8	izravnano plovilo - pogled od zadaj
>	Sl. 9	plovilo v zavoju - pogled od zadaj
>	Sl. 10	izravnano plovilo - detajl vpetja smuči
	Sl. 11	izravnano plovilo - detajl krmilnih ročic

Pripomoček za plutje po površini vode z minimalnim vodnim uporom je namenjen prvenstveno priobalni plovbi na relativno mirni vodni gladini. Zaradi majhne mase in izmer ter možnosti razstavljanja gaje mogoče prevažati tudi z osebnim avtomobilom.

Posamezni funkcionalni sklopi med seboj delujejo povezano. Horizontalni okvir iz aluminija ali enakovrednega umetnega materiala 100 togo spojen s statičnim plovnim podnožjem 18 predstavlja nosilni del plovila. Nanj sta na vsakem boku pritrjena utečajena vertikalna ploščata nosilca 1, ki v spodnjem delu togo džita carving smučko 3 v ustreznem položaju. Na osnovni okvirje po sredini vzdolžno v smeri plovbe vertikalno umeščen gibljiv okvir 200, na katerem se nahajajo sedež za eno do tri osebe 12, hrbtni naslon 10, krmno zrcalo 7, tank za gorivo 9 in kolesno krmilo (balanca) 13 z ročičnim mehanizmom 16 in 17.

Ročični mehanizem ustvarja potrebno silo, ki skupaj s silo nagibanja teles potnikov omogoča nagibanje gibljivega vertikalnega okvira okoli horizontalne vzdolžne osi in hkrati vrtenje zunaj krmnega motorja 8 okoli horizontalne in vertikalne osi. Kolesno krmilo (balanca) 13 se zavrti okoli svoje osi, kije rahlo nagnjena od vertikale nazaj, za približno 21 kotnih stopinj. Za približno enak kot se v vertikalni smeri preko vzmetno napetih pletenic 15 zasuka zunaj krmni motor v obratni smeri. Obenem se celoten vertikalni okvir 200 z vsemi pripojenimi deli nagne od vertikale za približno 12 kotnih stopinj. Ta nagib se preko povezovalnih drogov 2 prenese na utečajene ploščate nosilce 1 ter preko njih na smuči 3, preko krmnega zrcala pa na motor 8. Dvokraka ročica 17, kije namenjena obračanju motorja, vsebuje tudi tretji rogelj, postavljen pravokotno na dvokrakega. Ta rogelj preko vzmeti, kije na drugem koncu pritrjena na vertikalni gibljivi okvir, izravnava plovilo, oziroma vrača plovilo v nevtralen pokončni položaj za plovbo naravnost.

Izven krmni motor 8 pri novi konstrukciji v zavoju zavzame podoben položaj, kot ga glede na vodno gladino zavzamejo motorji motornih čolnov s togim trupom, kjer se celotno plovilo nagne. Novo plavilo se od omenjenih plovil razlikuje po tem, daje večji del plovila ves čas poravnan z vodno gladino, nagibajo se le smuči 3 in vertikalni gibljivi okvir 200 ter motor 8, s tem pa se plovne lastnosti v zavoju v smislu povečanja upora in zaviranja le minimalno spremenijo. Takšna konstrukcija plovilu zagotavlja visoko stopnjo stabilnosti, obenem pa odlično smerno odzivnost ob minimalni izgubi hitrosti v zavoju.

Na spodnjo stran horizontalnega okvira 100 je pritrjeno statično plovno podnožje 18, sestavljeno iz več med seboj povezanih komor majhne specifične teže. Plovne komore so med seboj fiksno povezane, vendar volumno neodvisne. Sredinska komora je na zadnjem delu nekoliko krajša od bočnih zaradi umestitve zunaj krmnega motorja. Komore so oblikovane v kvader, ki je na obeh vzdolžnih koncih ploščato zašiljen navzgor, tako da plovno podnožje nudi plovilu čim boljšo plovnost tudi tedaj, ko plovilo ne glisira. Plovno podnožje je na horizontalni cevni okvir 100 pritrjeno z gumijastimi kleščami ali trdnostno enakovrednim sistemom spajanja 5, ki omogoča hitro in enostavno sestavljanje in razstavljanje plovila tako na kopnem, kot tudi v vodi, saj mora omogočati ločevanju plovcev od ostalega dela plovila v primeru nesreče na vodi.

Sedežni 12 in hrbtni element 10 sta hkrati pomožna plovca valjaste oblike s sredinsko podolgovato okroglo odprtino. Odprtina omogoča, da se plovec nasadi na cevni nosilec. V primeru napihljive komore se spoj učvrsti samodejno, ko v blazino dovedemo zračni tlak, plovec iz togega materiala pa lahko izvedemo iz dveh simetričnih polovic, kiju tesno povežemo s trakom, tako, da objameta nosilno cev in se s tem učvrstita na predvideno mesto (neprikazano).

Skupek med seboj nepovezanih plovnih komor tvori mirujoč vzgonski potencial plovila, ki zagotavlja varnost in dovolj veliko plovnost tudi v primeru izpusta ali razbitja posamezne komore.

Carving smučki 3 se nahajata na bokih plovila in nudita plovilu v času glisiranja poleg potrebnega hidrodinamičnega vzgona tudi visoko bočno stabilnost. Kontakt z vodno gladino je minimalen in odvisen predvsem od horizontalne hitrosti plovila, ki proizvaja vzgon ter po drugi strani utežne sile, ki jo povzroča samo plovilo, dodaten tovor in posadka. Na kontakt z vodno površino seveda vpliva tudi vzvalovanosti vodne gladine. Ko plovilo glisira, se dvigne za približno 15 centimetrov. Dvig je relativno majhen, kar ugodno vpliva na delovanje zunaj krmnega motorja 8, ki v primeru spuščenega plovila ni zalit z vodo, v primeru dvignjenega plovila pa propeler ne grabi v prazno, torej se propeler ne dvigne iznad vode. Smučki imata na najnižjem delu spodnje površine sredinsko v smeri vožnje pritrjena vzdolžna smernika 6, ki omogočata precizno ohranjanje smeri pri vožnji naravnost, v zavojih pa bočni lok zaradi nagiba smuči zagotavlja dober oprijem z vodno gladino ob minimalnem vodnem uporu in ugrezu plovila.

Celotna nosilna konstrukcija je izvedena iz cevi dveh različnih premerov, pri katerih zunanji premer tanjših cevi 4 z ustrezno toleranco nalega na notranji premer debelejših cevi 20. Debelejše cevi, iz katerih so izdelani kotni povezovalni elementi 20, so v primeru aluminija varjene. Tanjše cevi 4 se z debelejšimi spajajo na fiksnih spojih s kovicami ali neti, na razstavljivih spojih pa z matičnimi vijaki s krilno matico, kar omogoča razstavljanje konstrukcije brez uporabe mehaničnega orodja in s tem enostaven transport ter shranjevanje.

Tanjše cevi so na obeh koncih zatesnjene z vodotesnimi zamaški, ki segajo preko vrtine za vzdolžno spajanje, iz razloga, da se prepreči vstop vode v notranjost cevi, s tem pa se doseže, da vsaka cev posebej nudi svojo lastno statično plovnost, kar doprinese k varnosti plovila v primeru izpusta napihljivih gumiranih delov ali razbitja togih statičnih plovcev. Hkrati se s tem zmanjša izpostavljenost koroziji.

Razume se, daje lahko konstrukcija v podrobnostih oblikovanja in spajanja osnovnih sestavnih delov tudi drugačna od zgoraj opisane, kar pa ne spremeni temeljnih značilnosti in funkcije izuma.

Novo plovilo med glisiranjem zaradi minimalnega kontakta z vodno gladino dosega relativno visoke hitrosti že pri nizkih potisnih močeh zunaj krmnega motorja z notranjim izgorevanjem ali enakovrednega električnega motorja. Zato je priporočena moč motorja le 3.7 Kw, oz 5 Ks. Posledično to pomeni majhno porabo fosilnega goriva, cca. 1.3 litra na uro vožnje ter nizko raven hrupa, oziroma v primeru uporabe elektromotorja počasnejšo izrabo električnih akumulatorjev. Zaradi majhne teže plovila in motorja sta prevoz in manipulacija plovila v razstavljeni ali sestavljeni obliki dokaj preprosta, prevoz pa je v obeh načinih mogoč celo na strešnem prtljažniku osebnega avtomobila. Naštete značilnosti pozitivno vplivajo na ekološki vidik novosti.

Novo plovilo se upravlja v vzravnanem sedečem položaju, podobno kot motorno kolo. Tak položaj omogoča dobro preglednost nad okolico, natančno vodenje, minimalno brizganje vode po potnikih in manjšo utrujenost, ki se zaradi valovanja in posledično vibracij plovila pojavlja pri vožnji s plovili s sorazmerno večjo naležno površino na vzvalovano vodno gladino.

Novo plovilo se od motornih čolnov s togim trupom razlikuje po tem, daje ugrez med glisiranjem zanemarljiv. Zaradi svojstvene konstrukcije plovilo ne povzroča omembe vrednega krmnega in bočnega vala, kar omogoča nemoteče plutje v marinah in ostalih privezih plovil.

Od klasičnih gumenjakov primerljivih izmer se novo plovilo loči po tem, daje kontaktna površina z vodno maso bistveno manjša, kar zmanjšuje vodni upor in povečuje vodljivost plovila ter izkoristek potisne moči motorja.

Novo plovilo navkljub svojim zavidljivim plovnim lastnostim zaradi majhnih izmer v večini pomorskih držav ni zavezano določilom pomorskih predpisov o obvezni registraciji plovila ter opravljanju izpita za voditelja čolna, kar povečuje njegovo dostopnost in tržno zanimivost.

Razume se, da lahko strokovnjak s tega področja na osnovi poznavanja izuma zasnuje tudi drugačne izvedbene primere od zgoraj opisanega, ne da bi s tem zaobšel osnovne značilnosti izuma., kot so opredeljene z naslednjimi patentnimi zahtevki:

Claims (6)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Pripomoček za plutje z minimalnim vodnim uporom, obsegajoč osnovni statično plovno podnožje (18) umeščeno v smeri prednostno glede na tokovnice v vzdolžni smeri med premcem in krmo plovila, sestavljen iz enega ali več, prednostno treh hidrodinamično in simetrično oblikovanih napihljivih ali togih lahkih plovnih komor s prečnim presekom prednostno oblike kroga, elipse ali kvadra, ki so na obeh vzdolžnih koncih zašiljene navzgor, obsegajoč sredinsko komoro, ki je na zadnjem delu nekoliko krajša od bočnih komor zaradi umestitve zunaj krmnega motorja (8).
2. 2. Pripomoček po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje horizontalni nosilni okvir (100), prednostno cevne konstrukcije, kije togo spojen s statičnim plovnim podnožjem (18) s pomočjo kleščastih spojnih elementov (5) ali funkcionalno in trdnostno primerljivega spojnega elementa, pri čemer vsi omenjeni elementi predstavljajo nosilni del plovila, ki omogoča statično plovnost plovila, ko le to miruje ali ima premajhno hitrost, da bi glisiralo.
3. 3. Pripomoček po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje dodatne statične vzgonske elemente, kot sta sedež (12) in hrbtni naslon (10), oba prednostno valjaste oblike s prednostno sredinsko podolgovato okroglo odprtino, ki ima isto osišče, kot valj, pri čemer odprtina omogoča, da se posamezen element nasadi, oziroma prednostno sredinsko oprime nosilne konstrukcije.
4. 4. Pripomoček po zahtevku 1, označen s tem, da vsebuje na svojem spodnjem delu, prednostno približno 15 centimetrov izpod nivoja spodnje ploskve statičnega plovnega podnožja (18) na obeh bokih plovila hidrodinamično oblikovani 'carving' smuči (3) somerne oblike z bočnim in višinskim lokom (ploskovno ukrivljenostjo) ter dodanima vzdolžnima smernikoma (6), pritrjenima sredinsko in pravokotno na spodnji del smuči, vse skupaj usmerjeno glede na tokovnice v vzdolžni smeri plovbe, pri čemer sta omenjeni smuči (3) togo pričvrščeni na utečajene vertikalne nosilce (1), slednji pa zaradi svoje zmožnosti enoosnega gibanja v smeri vzdolžno po tokovnici zagotavljajo ustrezen nagib smuči ter s tem možnost natančnega spreminjanja smeri plovila ob minimalnem bočnem zanosu in minimalnem povečanju ugreza ter vodnega upora.
5. 5. Pripomoček po enem od zahtevkov 1 do 4, označen s tem, daje na osnovni horizontalni okvir (100) v smeri plovbe po sredini vertikalno umeščen in vzdolžno glede na tokovnice uležajen gibljiv cevni okvir (200), na katerem se nahajajo sedež za prednostno eno do tri osebe (12), hrbtni naslon (10), krmno zrcalo (7), tank za gorivo (9), oziroma električni baterijski element in kolesno krmilo (balanca 13) z ročičnim mehanizmom (16 in 17), pri čemer se kolesno krmilo (balanca 13) ob maksimalnem zasuku za kot med 10 in 30 stopinj, prednostno približno 21 kotnih stopinj, za približno enak kot v vertikalni smeri preko vzmetno napetih pletenic (15) ali namensko enakovrednih vzvodov zasuka zunaj krmni motor (8) v obratni smeri, obenem pa se celoten vertikalni okvir z vsemi pripojenimi deli (9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17 in 20) nagne od vertikale za manjši kot med 5 in 20 stopinj, prednostnol2 kotnih stopinj, pri čemer se ta nagib preko povezovalnih drogov (2) ali funkcijsko sorodnega mehanizma prenese na utečajene nosilce (1) ter preko njih na smuči (3) in preko krmnega zrcala na izven krmni motor (8).
6. 6. Pripomoček po enem od zahtevkov 1 do 5, označen s tem, da sta cevna okvira (100) in (200) konstrukcijsko izvedena tako, da ju je mogoče razstaviti na njune sestavne dele do take mere, ki omogoča smotrno izrabo prostora pri shranjevanju in transportu pripomočka.