WO2008013476A1 - Engine provided with dynamic hydrofoils (variants) - Google Patents

Engine provided with dynamic hydrofoils (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2008013476A1
WO2008013476A1 PCT/RU2007/000359 RU2007000359W WO2008013476A1 WO 2008013476 A1 WO2008013476 A1 WO 2008013476A1 RU 2007000359 W RU2007000359 W RU 2007000359W WO 2008013476 A1 WO2008013476 A1 WO 2008013476A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bracket
plane
screws
rotation
wing
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000359
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Sergei Ilyich Chumachenko
Original Assignee
Sergei Ilyich Chumachenko
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 Sergei Ilyich Chumachenko filed Critical Sergei Ilyich Chumachenko
Publication of WO2008013476A1 publication Critical patent/WO2008013476A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/28—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/242—Mounting, suspension of the foils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
    • B63H2025/425—Propulsive elements, other than jets, substantially used for steering or dynamic anchoring only, with means for retracting, or otherwise moving to a rest position outside the water flow around the hull

Definitions

  • Hydrofoil vessels use a wing-shaped device to raise the hull of the vessel above the water during movement and to reduce drag forces that limit the speed of movement of conventional vessels.
  • the hydrofoil When moving in water, the hydrofoil creates lift just like an airplane wing in the air.
  • Such a ship has only hydrofoils and propellers left under water.
  • the hull of the ship is connected to the hydrofoils by struts, which have a streamlined shape.
  • the wings are completely immersed in water, the racks are partially immersed. Both of them create resistance to the movement of the ship.
  • the closest analogue selected as a prototype is the USSR copyright certificate N ° 312788, IPC B63B 1/28, B63H1 / 02, publ. 08/31/71
  • FIG. Figure 8 shows the dependence of engine power on the speed of the vessel obtained during the testing of the vessel (broken line) and its polynomial approximation (smooth curve).
  • the ship After separation from the surface of the water, the ship experiences a jerk. At this time, the water “detaches” from the hull of the vessel, there is no need for significant lifting force, and the friction force of the water no longer interferes with the movement of the vessel. And since at this moment the rotational speed of the screws is great and the tangential force created by them is not balanced by the friction forces of the hull against the water, then a jerk of the vessel occurs.
  • the brackets should ensure the position of the plane of rotation of the screws as close as possible to the main plane.
  • the undoubted advantage of such a vessel is the complete exit of the hull from the water.
  • the vessel does not move in water, but in the air. Resistance to the movement of the vessel is provided only by air, whose viscosity and density are two orders of magnitude less than water.
  • This method of navigation turned out to be highly economical: gas consumption is more than two times lower than on a traditional boat of equal displacement.
  • high values of the hydrodynamic quality of this vessel were recorded, and the vessel quickly exited (at a distance of 2-3 hull lengths) from the water.
  • the disadvantage of this apparatus is that the difference between the modes of exit from the water and movement above the surface with an unchanged plane of rotation of the screws create a problem of the strength of the screws.
  • the plane of rotation of the propellers is as close as possible to the main plane.
  • a significant cantilever load acts on the blades. It leads to damage to the blades in the place of attachment to the ceiling.
  • the technical result of the present invention is to eliminate these drawbacks, in particular, to increase the reliability, degree of controllability and maneuverability of the apparatus by changing the spatial position of the screws and controlling the plane of rotation of the screws, and the method of transmitting rotation to the screws.
  • the objective of the present invention is to provide a reliable, with flexible control and maneuverability apparatus for dynamic hydrofoils.
  • the apparatus on dynamic hydrofoils comprising a body and pairwise wing systems, each of which includes a bracket fixed to the body, connected to the bracket, a screw with blades, at least one rotary drive of the screw, according to the invention , the brackets are inclined to the plane of the mid-frame towards the aft perpendicular.
  • the device on dynamic hydrofoils comprising a body and pairwise wing complexes, each of which includes a bracket attached to the body, a screw with blades connected to the bracket, at least one rotation drive, according to the invention
  • each bracket is made of a two-link, the first link of which is rigidly fixed in the housing the vessel is inclined to the mid-frame plane towards the stern perpendicular, the second link is pivotally connected to the first and is provided with a drive providing spatial movement of its free end but relative to the hinge.
  • the screw is made in the form of a hollow cover with rigidly fixed blades, inside of which the rotation drive is located, the transmission of rotation to the screw blades is structurally simplified, the dynamic loads on the device, all its structural elements at the time of the device’s exit are significantly reduced from water, a smooth exit from the water to the surface movement is ensured, that is, the reliability of the device, the controllability and maneuverability of the device are increased.
  • each bracket is made of a two-link, the first link of which is rigidly fixed in the apparatus body inclined to the sectional plane of the midship frame in the direction of the aft perpendicular, the second link is pivotally connected to the first and is provided with a drive providing spatial movement of its free end relative to the hinge, windshield decreases the resistance of the apparatus, it becomes possible to change the position of the plane of rotation of the screws, the dynamic loads on the apparatus are significantly reduced, on all its structural elements at the moment the apparatus leaves the water, a smooth exit from the water to the surface movement mode is ensured, that is, the reliability, controllability, and maneuverability of the apparatus are increased.
  • the combination of the claimed features can improve the reliability, controllability, maneuverability of the apparatus.
  • the inventive apparatus on dynamic hydrofoils has a novelty, differing from the prototype of the above features, and ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant.
  • - DP - a diametrical plane, it is a vertical longitudinal plane dividing the hull of the apparatus (vessel) into two symmetrical parts;
  • the main plane is a horizontal plane passing through the point of intersection of the mid-frame with the keel line.
  • the keel line is the line of intersection of the outer skin of the hull of the apparatus (vessel) in its lower part with a diametrical plane;
  • aft perpendicular of the apparatus (vessel) - the line of intersection of the diametrical plane with the vertical transverse plane passing through the point of intersection of the axis of the rudder balloon with the plane of the structural waterline.
  • AT the present invention does not have a steering wheel (it is produced by changing the plane and / or speed of rotation of the screws).
  • the aft perpendicular is defined as a vertical line passing through the extreme aft point of intersection of the diametrical plane and the structural waterline.
  • KQp is projected to a point on the OP;
  • PVV - a plane passing through a circle of rotation, which has a maximum diameter.
  • the apparatus on dynamic hydrofoils contains a housing 1, in which an internal combustion engine 2, a generator 3, a control stand 4 (with a control system - not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6 are placed (a rotation drive can to be any of the known existing today, in the example of execution this is an electric motor drive).
  • Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end rigidly fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted.
  • the bracket 7 is rigidly connected to the body 1 so that the bracket itself and the axis 8 are located in a plane parallel to the plane midship-frame, inclined to the main plane.
  • the screw 9 is a hollow shade 10 with rigidly fixed blades 11.
  • the ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10.
  • the rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10.
  • the running alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12.
  • the rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around stator 12 rotate I and the blades 11 are rigidly connected with the ceiling 10.
  • the wires 13 to the stator windings 26 are carried out inside the bracket 1, axis 8, which are hollow (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4).
  • the apparatus on dynamic hydrofoils contains a housing 1, which houses internal combustion engines 2, a generator 3, a control rack 4 (with a control system - not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6.
  • the number of drives 6 rotation and their installation location can be any.
  • the rotation drive can be any of the existing ones that exist today, in the example of execution it is an electric motor drive).
  • Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end rigidly fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted.
  • the screw 9 is a hollow ceiling 10 with rigidly fixed blades 11.
  • a screw 9 including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it.
  • the stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts.
  • the stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected to the bracket 7, after connecting to the axis 8, the ring 18 of the bearing 19 is inserted, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15.
  • the ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10.
  • the rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10.
  • a running alternating field is supplied from the generator 3 through wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12.
  • the rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around the stator 12, the blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10.
  • the wires 13 to the stator windings 26 pass inside the bracket 7, axis 8, which are made hollow.
  • a screw 9 including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it.
  • the stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts.
  • the stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected to the bracket 7, after connecting to the bracket 7, the ring 18 of the bearing 19 is inserted, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15.
  • the ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10.
  • the rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10.
  • the running alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12.
  • the rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around stator 12 in blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10.
  • the wires 13 to the stator windings 26 are carried out inside the bracket 7, axis 8, which are hollow.
  • the bracket 7 is connected with the housing 1 by a ball bearing 27 and is equipped with a second drive 28, providing movement of the bracket 7 relative to an axis located obliquely to the plane of the mid-frame in the direction of the aft perpendicular.
  • the second drive 28, which provides the movement of the bracket 7 in space, can be any; in the example, the second drive 28 is hydraulic, oil.
  • Oil is supplied, installed in the housing 1, by an internal combustion engine 29, an oil pump 30 pumping oil from the tank 31 through a pipe 32 to a second drive 28, including two hydraulic cylinders 33, 34 for each bracket 7 and the number of brackets 7, while the housings 35 , 36 hydraulic cylinders 33, 34 by hinges 37, 38 connected to the housing 1, rods 39, 40 by hinges 41, 42 connected to the bracket 7.
  • the relative position of the hydraulic cylinders 33, 34 is determined by calculation, based on the dimensions of the apparatus, the requirements for smooth exit from the water dynamic sub mode neighing, the maximum speed of the machine.
  • the hydraulic cylinder 33 provides the movement of the bracket 7 in the plane parallel to the OP, and the hydraulic cylinder 34 in the plane parallel to the PM (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 6).
  • a screw 9 including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it.
  • the stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts.
  • the stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected with the bracket 7, at the end of the stator 12 after connecting to the bracket 7, the bearing ring 18 is inserted 18, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15.
  • the bearing ring 22 is mounted on the second free end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10.
  • the rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10.
  • a traveling alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the stator windings 26.
  • the rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around the stator 12, the blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10.
  • the wires are carried inside the bracket 7 and the axis 8, which matured are hollow.
  • the bracket 7 is made of two links 43, 44, interconnected by a ball bearing 45.
  • Link 43 is rigidly connected to the housing 1, so that this link 43 of the bracket 7 is inclined to the plane of the mid-frame in the direction of the aft perpendicular.
  • the angle of inclination of the link 43 is selected by calculation based on the dimensions of the apparatus, the requirements for a smooth exit from the water in dynamic maintenance mode, the maximum speed of the apparatus.
  • Link 44 is connected to link 43 by a ball joint 45.
  • the second drive 28, which ensures the movement of link 44 in space, can be any; in the example, the second drive 28 is hydraulic, oil, consists of two hydraulic cylinders 33, 34 for each bracket 7. Oil is supplied, installed in the housing 1, an internal combustion engine 29, an oil pump 30 pumping oil from the tank 31 through a pipe 32 into two hydraulic cylinders 33, 34 for each movable link 44 and the number of movable links 44, while the hulls 35, 36 of the hydraulic cylinders 33, 34 are hinged 37, 38 s they are connected with the housing 1, the rods 39, 40 are connected by hinges 41, 42 to the link 44 of the bracket 7.
  • the apparatus on dynamic hydrofoils works as follows.
  • the generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current.
  • the current through the wires 13 is supplied to the control rack 4.
  • In the control rack 4 is the control equipment (in Fig. Not shown). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the first drives 6 of rotation of the screws 9 are powered.
  • control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
  • the screws 9 connected to the first drive 6 also respond quickly to changes in the speed of rotation of the first drives 6.
  • a quick and smooth change in the speed of rotation of the screws 9 leads to that the device also quickly changes the speed and / or direction of movement depending on the combination of the control signal specified by the control equipment located in the control rack 4 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, fi g.4) ..
  • the apparatus for dynamic hydrofoils (in the second embodiment) works as follows.
  • the generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current.
  • the current through the wires 13 is supplied to the control rack 4.
  • In the control rack 4 is the control equipment (in Fig. Not shown). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the drives 6 rotate the screws 9.
  • control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
  • the screws 9 connected to the first drive 6 also respond quickly to changes in the speed of rotation of the first drives 6.
  • a quick and smooth change in the speed of rotation of the screws 9 leads to that the device also quickly changes the speed and / or direction of movement depending on the combination of the control signal specified by the control equipment located in the control rack 4.
  • a distinctive feature of the apparatus according to the second embodiment is the following.
  • the bracket 7 is rigidly connected with the housing 1 in such a way that the bracket itself and the axis 8 are located obliquely to the mid-frame plane towards the aft perpendicular.
  • the plane of rotation of the screws 9 is not parallel to the main line of the vessel (the line of intersection of the main and diametric planes) and is her sharp corner. Because of this, the interaction force of the screws 9 with water increases significantly, the slippage effect of the screws 9 relative to the water occurs at significantly higher speeds, while the vertical force increases, which contributes to a more stable holding of the device in the above-water position. This allows you to more smoothly and quickly exit the apparatus from the water.
  • the apparatus on dynamic hydrofoils (according to the third embodiment) works as follows.
  • the current through the wires 13 is supplied to the control rack 4.
  • the control rack 4 In the control rack 4 is the control equipment (not shown in Fig. B). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the first drives 6 of rotation of the screws 9 are powered and, thus, control the speed of rotation of the screws 9 and carry out all the functions of controlling the speed of movement and maneuvering.
  • control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
  • the control equipment (shown in Fig. Not shown), located in the rack 4, allows using the second drives 28 of the bracket 7 to move the free end of each bracket 7 as follows:
  • each wing complex 5 is installed and regulated independently of each other.
  • the brackets 7 When the apparatus is in a submerged state, the brackets 7 are removed from the housing 1 in the OTL and pressed against the housing 1 in the PMS. In this position, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water.
  • the rotors 14 When voltage is applied to the stators 12 of the first drives 6 of electric motors, the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate. The plane of rotation of the screws 9 is close to the OD. The resulting lifting force is directed to the top and leads to the fact that the apparatus leaves the water and begins to move forward.
  • This position of the brackets 7 provides a smooth without jerking the output of the apparatus in the dynamic mode of maintaining the housing 1 above the water surface.
  • the speed is regulated by the position of the brackets 7 relative to the housing 1. After the apparatus leaves the water, the angle between the brackets 7 and the housing 1 is increased. This leads to the fact that the angle between the plane of rotation of the screws 9 and the main plane increases. The interaction force of the screws 9 with water is growing, the device runs on the ends of the blades 11 of the screws 9. To further increase the speed of movement, the angle between the brackets 7 and the mid-frame plane is increased, leaving the angle between the bracket 7 and the main plane unchanged. This leads to a decrease in air resistance, allows to increase the speed of movement.
  • Controlling the movement of the free ends of the brackets 7 of the diagonal wing complexes 5 creates the possibility of movement of the apparatus by tacks.
  • the progressive movement of the whole apparatus to the left at an angle to its DP is achieved as follows.
  • the fore left and aft right brackets 7 are placed close to the ⁇ , at a large angle to the ⁇ , and the bow right and aft left brackets 7 are pressed to the housing 1 so that the angle between the bracket 7 and ⁇ reaches its maximum value. In this position, from the side of the screws 9 of the diagonal brackets 7 (fore left and aft right), there is a greater force than the side of the other diagonal screws 9.
  • the neutral position of the brackets 7 with an inclination towards the aft perpendicular allows optimal control of the position of the brackets 7 and the plane of rotation of the screws 9 in the desired range of their spatial position.
  • the apparatus for dynamic hydrofoils (in the fourth embodiment) works as follows.
  • the generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current.
  • the current through the wires 13 is supplied to the control rack 4.
  • the control rack 4 In the control rack 4 is the control equipment (not shown in Fig. 7). With its help, the engines 2, 29, the oil pump 30 are turned on, you can create various combinations of the control signal and apply voltage via wires 13 to the stator 12 of each screw 9, the supply of pressure to all hydraulic cylinders 33, 34, that is, all control and maneuvering functions are carried out.
  • control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
  • the spatial movement of the free end of the movable link 44 of each bracket 7 is carried out by the second drive 28.
  • the internal combustion engine 29 drives the oil pump 30, pumping oil from the tank 31, through a pipe 32, into the bodies 35, 36 of the hydraulic cylinders 33, 34 on each bracket 7 and by the number of brackets 7, while the hulls 35, 36 of the hydraulic cylinders are hinged 37, 38 connected to the hull 1 of the vessel, the rods 39, 40 are hinged 41, 42 connected to the movable link 43 of the bracket 7.
  • the movable link 44 of each bracket 7 moves along the second drive 28 turn the cone, the apex of which is a ball joint 45, attached to the fixed link 43 of the bracket 7.
  • the control equipment (not shown in Fig.), Located in the rack 4, allows using the drives 28 to carry out the movement of the free end of the movable link 44 of each bracket 7 as follows:
  • the movable link 44 of the bracket 7 is removed from the housing 1 in the OP and pressed against the housing 1 in the PMS. In this position, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water.
  • the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate.
  • the plane of rotation of the screws 9 is close to the OD. The resulting lifting force is directed upward and causes the apparatus to come out of the water and begin to move forward.
  • This position of the movable links 44 of the brackets 7 provides a smooth, jerky-free exit of the device to the dynamic mode of maintaining the housing 1 above the surface of the water.
  • the plane of rotation of the screws 9 begins to approach the DP. Due to this, the interaction force increases 9 screws with water and increases the speed of the apparatus.
  • the speed is regulated by the position of the movable link 44 of the bracket 7 relative to the housing 1 of the apparatus.
  • the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and the housing 1 is increased. This leads to the fact that the angle between the plane of rotation of the screws and the main plane increases.
  • the interaction force of the screws 9 with water is growing, the apparatus “runs” at the ends of the blades 11 of the screws 9.
  • the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and the plane of the mid-frame is increased, leaving the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and unchanged OP. This leads to a decrease in air resistance, allows to increase the speed of movement.
  • Controlling the movement of the free ends of the moving links 44 of the brackets 7 of the diagonal wing systems 5 creates the possibility of movement of the apparatus by tacks.
  • the progressive movement of the whole apparatus to the left at an angle to its DP is achieved as follows.
  • the fore and aft left movable links of the brackets 44 are placed close to the ⁇ , at a large angle to the DP, and the fore and the left and aft left movable links of the brackets 7 are pressed to the housing 1 so that the angle between them and the ⁇ reaches the maximum value.
  • the housing 1 so that the angle between them and the ⁇ reaches the maximum value.
  • the resultant of this force is directed diagonally to the housing 1 and makes an angle with the DP.
  • the device begins to move progressively at this angle to the DP.
  • the magnitude of the angle is determined by the structural elements: the placement of the brackets 7, the length of its links, the angle of inclination of the link 43 of the bracket 7, the placement of the hydraulic cylinders 33, 34 and the stroke of the rods 39, 40.
  • the inventive apparatus for dynamic hydrofoils can be manufactured at any shipbuilding or engineering enterprise using standard equipment and therefore meets the criterion of “intended applicability)), it can be widely used in shipbuilding, in particular, in the design and manufacture of hydrofoils (ships).
  • the inventive apparatus on dynamic hydrofoils (according to the first embodiment), in comparison with the prototype, is made with a more simplified constructive transmission of rotation to the rotor blades, which significantly reduces the dynamic loads on the apparatus, on all its structural elements at the moment the apparatus emerges from the water, provides a smooth water exit to the surface movement mode, and, therefore, the claimed apparatus is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that the screw is made in the form of a hollow ceiling with rigidly fixed blades, inside which the rotation drive is located.
  • the inventive apparatus on dynamic hydrofoils in comparison with the prototype, has a lower drag of the vessel and the ability to change the position of the plane of rotation of the propellers, which significantly reduces the dynamic load on the apparatus, on all of its structural elements at the time the apparatus emerges from the water, provides a smooth exit from the water to the surface movement mode, and, therefore, is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that the bracket is hinged to the hull of the vessel and equipped with ene drive providing movement on an axis located obliquely to the plane of the midship frame in the direction of aft perpendicular.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

The invention relates to shipbuilding, in particular to engines provided with dynamic hydrofoils. The inventive engine comprises a body (1) and pairwise foil arrangements (5). Each arrangement comprises a strut (7) which is fastened to the body (1) and is disposed on a plane parallel to the plane of a midship section. A propeller (9) which is provided with blades (11), is connected to the strut (7) and is embodied in the form of a hollow bowl (10), to which the blades (11) are rigidly fixed. At least one drive (6) for rotating the propeller is placed inside the bowl (10). Struts (7) can be positioned at an angle with respect to the midship section in the direction to an aft perpendicular. The strut (7) is fastened to the body (1) by means of a spherical joint (27) and can be provided with a second drive (28) for moving about an axis which is inclined to the midship section in the direction to the aft perpendicular. The strut (7) can be embodied in the form of a double-hinged strut. The first element (43) thereof is rigidly fixed to the body (1) at an angle with respect to the midship section in the direction to the aft perpendicular. A second element (44) is connected to the first element (44) by means of a spherical joint (45) and is provided with the second drive (28) in such a way that the free end thereof is spatially movable with respect to the spherical joint (45). Said invention makes it possible to increase the reliability, controllability and maneuverability of the engine.

Description

Аппарат на динамических подводных крыльях (варианты) Dynamic hydrofoil device (options)
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к судостроению, в частности, к аппаратам (судам) на подводных крыльях.The invention relates to shipbuilding, in particular, to hydrofoil devices (vessels).
Предшествующий уровень техникиState of the art
В настоящее время отсутствует массовое использование судов развивающих скорость более 100-120 км./час. Основная причина этому гидродинамическое сопротивление воды, плотность и вязкость которой во много раз больше, чем плотность и вязкость воздуха. Существует несколько способов снизить или уйти от сопротивления воды. Используемые способы можно разделить на две группы.Currently, there is no mass use of vessels developing speeds of more than 100-120 km / h. The main reason for this is the hydrodynamic resistance of water, the density and viscosity of which are many times greater than the density and viscosity of air. There are several ways to reduce or get away from water resistance. The methods used can be divided into two groups.
К первой относятся методы снижения сопротивления за счет улучшения характеристик обтекания водой корпуса судна, снижения волнового сопротивления, использования гидродинамического эффекта, за счет создания искусственных газовых каверн. В последнем случае на судне необходимо иметь дополнительное оборудование для нагнетания воздуха между корпусом плавающего средства и водой, на его работу затрачивается дополнительная энергия. Методы первой группы касаются обычных водоизмещающих судов.The first includes methods to reduce resistance by improving the characteristics of the water flow around the ship’s hull, reducing wave drag, using the hydrodynamic effect, and creating artificial gas caverns. In the latter case, the vessel must have additional equipment for pumping air between the body of the floating vehicle and water, additional energy is spent on its operation. The methods of the first group concern ordinary displacement vessels.
Ко второй группе относятся способы ухода от сопротивления воды, это достигается динамическим поддержанием корпуса судна над водой.The second group includes methods of avoiding water resistance, this is achieved by dynamically maintaining the hull above the water.
Суда с динамическим поддержанием корпуса над поверхностью воды позволяют значительно снизить сопротивление воды (суда на подводных крыльях - СПК) или уйти от него (суда на воздушной подушке - СВП, экранопланы). Максимальная скорость движения судов на воздушной подушке и судов на подводных крыльях достигает 100-120 км/час, экранопланов небольшой массы в экранном режиме - 180-220 км/час. (Злобин Г.П. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. Л.: Судостроение, 1976 г.; Иконников В.В. и др. Особенности проектирования и конструирования судов на подводных крыльях. Л.: Судостроение, 1987 г.; Зайков H.A., Маскалик А.И. Отечественные суда на подводных крыльях. Л.: Судостроение, 1967 г.; Экранопланы: особенности теории и проектирования/Маскалик А.И. Колызаев Б.A., Жуков В.И. и др. СПб.: Судостроение, 2000.- 318 с.) Суда на подводных крыльях используют устройство в форме крыла для того, чтобы поднять корпус судна над водой в процессе движения и уменьшить силы сопротивления, ограничивающие скорость передвижения обычных судов. При движении в воде подводное крыло создает подъемную силу точно так же, как крыло самолета в воздухе. У такого корабля под водой остаются только подводные крылья и гребные винты. Корпус корабля соединяется с подводными крыльями стойками, которые имеют обтекаемую форму. Крылья полностью погружены в воду, стойки погружены частично. И те и другие создают сопротивление движению судна.Vessels with dynamic support of the hull above the surface of the water can significantly reduce water resistance (hydrofoil - SPK) or get away from it (hovercraft - SVP, ekranoplan). The maximum speed of movement of hovercraft and hydrofoil ships reaches 100-120 km / h, small-scale ekranoplanes in screen mode - 180-220 km / h. (Zlobin G.P. Hydrofoil and hovercraft. L .: Shipbuilding, 1976; Ikonnikov V.V. et al. Design and construction of hydrofoil ships. L .: Shipbuilding, 1987; Zaikov HA, Maskalik A.I. Domestic hydrofoil vessels.L .: Shipbuilding, 1967; Ekranoplans: features of theory and design / Maskalik A.I. Kolyzaev B.A., Zhukov V.I. and other St. Petersburg. : Shipbuilding, 2000.- 318 p.) Hydrofoil vessels use a wing-shaped device to raise the hull of the vessel above the water during movement and to reduce drag forces that limit the speed of movement of conventional vessels. When moving in water, the hydrofoil creates lift just like an airplane wing in the air. Such a ship has only hydrofoils and propellers left under water. The hull of the ship is connected to the hydrofoils by struts, which have a streamlined shape. The wings are completely immersed in water, the racks are partially immersed. Both of them create resistance to the movement of the ship.
При относительно небольшой скорости движения СПК течение воды вокруг его несущих крыльев имеет безотрывный ламинарный характер. Крылья в этом случае обеспечивают устойчивое удержание судна над поверхностью воды, сопротивление движению судна незначительно. (Плисов H.Б., Рождественский K.B., Трешков В.К. Аэрогидродинамика судов с динамическим принципами поддержания. Учебное пособие. - Л.: Судостроение, 1991. - 248 с, с ил.). При увеличении скорости движения примерно до 70-90 км/час характер движения воды вокруг подводного крыла изменяется. На верней поверхности крыльев наблюдается явление отрыва жидкости от крыла. Это приводит к снижению сил удерживающих СПК над водой и нелинейному росту сил сопротивления движению. При дальнейшем увеличении скорости движения судна вокруг крыла возникает кавитация - явление образования разрывов капельной жидкости, заполненных парогазовой смесью. Это явление еще более увеличивает сопротивление среды и уменьшает устойчивость движущегося судна. Кавитации, как отмечается (Плисов H.Б., Рождественский K.B., Трешков В.К. Аэрогидродинамика судов с динамическим принципами поддержания. Учебное пособие. - Л.: Судостроение, 1991. - 248 с, с ил. С. 33), на скоростях больших 90-110 км/час избежать не удается.At a relatively low speed of the SEC, the flow of water around its bearing wings has an uninterrupted laminar character. In this case, the wings provide a steady hold of the vessel above the surface of the water, the resistance to movement of the vessel is negligible. (Plisov H.B., Rozhdestvensky K.B., Treshkov V.K. Aerohydrodynamics of ships with dynamic principles of maintenance. Textbook. - L .: Shipbuilding, 1991. - 248 s, ill.). With an increase in the speed of movement up to about 70-90 km / h, the nature of the movement of water around the hydrofoil changes. On the upper surface of the wings, the phenomenon of separation of liquid from the wing is observed. This leads to a decrease in the forces holding the SEC above water and a nonlinear increase in the forces of resistance to movement. With a further increase in the speed of the vessel around the wing, cavitation occurs - the phenomenon of formation of drops of droplet liquid filled with a vapor-gas mixture. This phenomenon further increases the resistance of the medium and reduces the stability of a moving vessel. Cavitation, as noted (Plisov HB, Rozhdestvensky KB, Treshkov VK Aerohydrodynamics of vessels with dynamic principles of maintenance. Textbook. - L.: Shipbuilding, 1991. - 248 s, ill. S. 33), on High speeds of 90-110 km / h cannot be avoided.
Серийно СПК рассчитанные на скорости движения более 100-120 км/час не производятся. Ни одно из представленных в военном обозрение судно не может развивать скорость больше 120 км/час. (Злобин Г.П. и Мигельский СП. Суда на подводных крыльях и воздушной подушке. (По материалам иностранной печати). Справочное пособие. — Л.: Судостроение, 1987, см. табл. на стр. 36-37)Serially SPK designed for speeds of more than 100-120 km / h are not produced. None of the ships presented in the military review can reach a speed of more than 120 km / h. (Zlobin G.P. and Migelsky SP. Hydrofoil and hovercraft. (Based on foreign press). Reference manual. - L .: Shipbuilding, 1987, see table on pages 36-37)
Известен способ снижения сопротивления воды с помощью колеса с цилиндрическим ободом для движения плавучих средств по поверхности воды. Автор изобретения «Koлeco с цилиндрическим ободом для движения плавучих средств по поверхности вoды» В.И. Подорванов, авторское свидетельство СССР N° 258864. Однако указанное колесо не обеспечивает динамическое поддержание судна над поверхностью воды. Оно служить только для уменьшения сил сопротивления воды, путем незначительного подъема судна при движении. Радикального ухода от сопротивления воды при движении судна не происходит, как это достигается в судах на воздушной подушке, а также в экранопланах.A known method of reducing water resistance using a wheel with a cylindrical rim for the movement of floating means on the surface of the water. The author of the invention, “Coleco with a cylindrical rim for the movement of floating equipment on the surface of the water” V.I. Podorvanov, USSR copyright certificate N ° 258864. However, this wheel does not provide dynamic support of the vessel above the surface water. It serves only to reduce the forces of water resistance, by slightly raising the vessel during movement. Radical departure from water resistance does not occur when the vessel moves, as is achieved in hovercraft and in ekranoplanes.
Известно «Cyднo» (авторское свидетельство СССР N° 1634562, автор В.М. Ляхтер), которое движется в надводном режиме, а его удержание и движение осуществляется за счет ортогональных лопастных устройств закрепленных с помощью обтекаемых стоек под днищем судна. Однако эти устройства находятся полностью в подводном положении. При движении такого судна возникают проблемы аналогичные проблемам при движении судов на подводных крыльях, но на меньших скоростях движения.It is known "Cydno" (USSR author's certificate N ° 1634562, author VM Lakhter), which moves in the surface mode, and its retention and movement is carried out due to orthogonal blade devices fixed with streamlined racks under the bottom of the vessel. However, these devices are fully submerged. When moving such a vessel, problems arise similar to problems when moving hydrofoils, but at lower speeds.
Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является авторское свидетельством СССР N° 312788, МПК B63B 1/28, B63H1/02, опубл. 31.08.71 г.The closest analogue selected as a prototype is the USSR copyright certificate N ° 312788, IPC B63B 1/28, B63H1 / 02, publ. 08/31/71
Автором изобретения Бакшиновым А.С. разработана конструкция средства передвижения по воде, использующая совершенно новый принцип динамического поддержания: судно - аппарат на подводных крыльях поддерживается над водой посредством вращающихся винтов с лопастями, частично погруженными в воду в процессе движения судна. Эти динамические винты одновременно обеспечивают удержание судна над поверхностью воды и его горизонтальное перемещение.By inventor A. Bakshinov The design of a vehicle on water using a completely new principle of dynamic maintenance has been developed: a ship - a hydrofoil device is supported above the water by means of rotating screws with blades partially immersed in the water during the movement of the vessel. These dynamic propellers simultaneously hold the vessel above the water surface and move it horizontally.
Аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус и попарно расположенные по его бортам крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, приводной вал, расположенные в плоскости шпангоутов, винт. Винт включает в себя жестко связанный с приводным валом плафон и лопасти, которые прикреплены к плафону. Вращение от приводного вала передается плафону и жестко связанным с ним лопастям. При вращении винта точки лопастей образуют параллельные между собой поверхности. Круг, образованный самыми удаленными от оси вращения точками лопастей, будем называть кругом вращения, а плоскость, в которой он расположен - плоскостью вращения.The apparatus for dynamic hydrofoils contains a body and wing complexes located in pairs along its sides, each of which includes a bracket attached to the body, a drive shaft located in the plane of the frames, a screw. The screw includes a shade that is rigidly connected to the drive shaft and blades that are attached to the shade. Rotation from the drive shaft is transmitted to the ceiling and the blades rigidly connected to it. When the screw rotates, the points of the blades form surfaces parallel to each other. The circle formed by the points of the blades farthest from the axis of rotation will be called the circle of rotation, and the plane in which it is located is called the plane of rotation.
В указанном аппарате плоскость вращения каждого винта постоянна по отношению к судну, перпендикулярна плоскости шпангоутов и параллельна продольной оси судна.In the specified apparatus, the plane of rotation of each screw is constant with respect to the vessel, perpendicular to the plane of the frames and parallel to the longitudinal axis of the vessel.
Как показали испытания, режимы работы движителя в процессе выхода из воды и при движении судна в надводном положении радикально различаются.As tests have shown, the operating modes of the propulsion device in the process of getting out of the water and when the vessel moves in the water position radically differ.
Аппарат (судно) работает следующим образом. От двигателя через приводные валы приводятся во вращение винты всех крыльевых комплексов. При вращении винта на поверхностях его лопастей, обращенных вверх (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных вниз (нагнетающих) — повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает сила. Эта сила имеет две компоненты: лежащую в плоскости вращения и перпендикулярную ей, то есть направленную по оси кронштейна. В свою очередь сила, действующая по оси кронштейна, состоит из двух слагаемых, одна из которых стремиться сдвинуть судно поперек продольной оси судна, другая направлена вверх и создает подъемную силу. Поперечные силы попарно уравновешиваются, так как они разнонаправлены от винтов правого и левого борта. Подъемная сила приводит к тому, что судно начинает выходить из воды. С постепенным увеличением числа оборотов винтов судно все больше выходит из воды. В это время лопасти в верхней части круга вращения движутся в воздухе, а в нижней - в водной среде. Лежащие в плоскости вращения силы в верхней части круга вращения и нижней его части не уравновешены, так как возникают от взаимодействия с воздухом и водой соответственно. Появляются касательные усилия, параллельные продольной оси судна, которые приводят его в движение относительно этой оси. Вращающиеся винты одновременно решают две задачи: обеспечивают его удержание в надводном состоянии и придают ему высокую скорость движения, причем движение судно может совершать только в одном направлении, при стандартной настройке - вперед. Вращение винтов в противоположном направлении приводит к тому, что судно будет погружаться в воду.The device (ship) operates as follows. From the engine through the drive shafts are rotated the screws of all wing systems. When turning the screw on the surfaces of its vanes facing up (sucking in) create a vacuum, and on those facing down (forcing) an increased water pressure is created. As a result of the pressure difference on the blades, a force arises. This force has two components: lying in the plane of rotation and perpendicular to it, that is, directed along the axis of the bracket. In turn, the force acting along the axis of the bracket consists of two terms, one of which seeks to move the vessel across the longitudinal axis of the vessel, the other is directed upward and creates a lifting force. The transverse forces are balanced in pairs, since they are oppositely directed from the right and left side screws. Lifting force causes the ship to begin to emerge from the water. With a gradual increase in the number of revolutions of the propellers, the ship more and more emerges from the water. At this time, the blades in the upper part of the circle of rotation move in the air, and in the lower - in the aquatic environment. The forces lying in the plane of rotation in the upper part of the circle of rotation and its lower part are not balanced, as they arise from interaction with air and water, respectively. Tangential forces appear parallel to the longitudinal axis of the vessel, which cause it to move about this axis. Rotating propellers simultaneously solve two problems: ensure its retention in the surface state and give it a high speed of movement, and the vessel can only move in one direction, with the standard setting - forward. Rotating the screws in the opposite direction causes the ship to sink into the water.
Наиболее сложный для эксплуатации судна момент наступает во время отрыва корпуса судна от воды. Пока судно находится в воде, архимедова сила способствует его подъему. По мере подъема вверх корпуса судна архимедова сила уменьшается и в момент выхода судна из воды она исчезает, а на его корпусе за счет смачивания «зaвиcaeт» вода, а в момент отрыва судна от воды его общий вес увеличивается. Кроме того, большая часть лопастей движется в воздухе и не создает подъемной силы. Для создания необходимой подъемной силы увеличивают скорость вращения лопастей. Это приводит к значительному увеличению нагрузки двигателей судна. На фиг. 8 изображена зависимости мощности двигателя от скорости движения судна полученная во время испытаний судна (ломаная линия) и её полиномиальная аппроксимация (плавная кривая).The most difficult moment for the operation of the vessel occurs during the separation of the hull from the water. While the ship is in the water, Archimedean force contributes to its rise. As the hull of the vessel rises upward, the Archimedean force decreases and at the moment the vessel emerges from the water, it disappears, and on its hull, the water “wakes up” by wetting, and at the moment the vessel is separated from the water, its total weight increases. In addition, most of the blades move in the air and does not create lift. To create the necessary lifting force, increase the speed of rotation of the blades. This leads to a significant increase in the load of the ship's engines. In FIG. Figure 8 shows the dependence of engine power on the speed of the vessel obtained during the testing of the vessel (broken line) and its polynomial approximation (smooth curve).
Для того чтобы оторвать судно от воды значительно увеличивают скорость вращения винтов.In order to tear the ship from the water, they significantly increase the speed of rotation of the propellers.
После отрыва от поверхности воды судно испытывает сильный рывок. В это время вода «oтлипaeт» от корпуса судна, нет необходимости в значительной подъемной силе, и сила трения воды не препятствует больше движению судна. А так как в этот момент скорость вращения винтов велика и создаваемое ими касательное усилие не уравновешено силами трения корпуса о воду, то и возникает рывок судна.After separation from the surface of the water, the ship experiences a jerk. At this time, the water “detaches” from the hull of the vessel, there is no need for significant lifting force, and the friction force of the water no longer interferes with the movement of the vessel. And since at this moment the rotational speed of the screws is great and the tangential force created by them is not balanced by the friction forces of the hull against the water, then a jerk of the vessel occurs.
Уменьшить значительные динамические нагрузки на судно и динамические подводные крылья можно с помощью различных конструктивных исполнений кронштейнов и пространственного положения плоскости вращения. Это можно достичь, используя следующие варианты:Significant dynamic loads on the vessel and dynamic hydrofoils can be reduced with the help of various designs of brackets and the spatial position of the plane of rotation. This can be achieved using the following options:
- в момент выхода судна из воды управление приводом должно обеспечивать быстрое и плавное регулирование изменение скорости вращения винтов;- at the moment the vessel leaves the water, the drive control must provide quick and smooth control of the change in the speed of rotation of the propellers;
- в момент выхода судна из воды кронштейны должны обеспечивать положение плоскости вращения винтов под углом к плоскости мидель-шпангоута;- at the time of the ship’s exit from the water, the brackets must ensure the position of the plane of rotation of the screws at an angle to the plane of the mid-frame;
- в момент выхода из воды кронштейны должны обеспечивать положение плоскости вращения винтов как можно ближе к основной плоскости.- at the moment of exit from the water, the brackets should ensure the position of the plane of rotation of the screws as close as possible to the main plane.
Несомненным достоинством такого судна является полный выход корпуса судна из воды. Движение судна происходит не воде, а воздушной среде. Сопротивление движению судна оказывает только воздух, вязкость и плотность которого на два порядка меньше воды. Такой способ судовождения оказался высокоэкономичным: расход бензина более, чем в два раза ниже, чем на традиционном катере равного водоизмещения. В ходе эксплуатации опытной модели были зафиксированы высокие значения гидродинамического качества этого судна, быстрый выход судна (на расстоянии равном 2-3 длинам корпуса) из воды.The undoubted advantage of such a vessel is the complete exit of the hull from the water. The vessel does not move in water, but in the air. Resistance to the movement of the vessel is provided only by air, whose viscosity and density are two orders of magnitude less than water. This method of navigation turned out to be highly economical: gas consumption is more than two times lower than on a traditional boat of equal displacement. During the operation of the experimental model, high values of the hydrodynamic quality of this vessel were recorded, and the vessel quickly exited (at a distance of 2-3 hull lengths) from the water.
Недостатком данного аппарата является то, что различие режимов выхода из воды и движения над поверхностью при неизменной плоскости вращения винтов создают проблему прочности винтов. В процессе выхода судна из воды желательно, чтобы плоскость вращения винтов была как можно ближе к основной плоскости. Однако, когда корпус судна вышел из воды и движение судна происходит в воздухе, на лопасти действует значительная консольная нагрузка. Она приводит к поломкам лопастей в месте крепления к плафону. Для снижения консольной нагрузки на лопасти винтов необходимо в рабочем режиме движения иметь плоскость вращения винтов, как можно ближе к диаметральной плоскости. Кроме того, в случае движения по водной глади с волной, возникают значительные динамические нагрузки на винты и кронштейны, причем сила взаимодействия каждого винта может иметь различное значение, относительно большая волна может привести к потери устойчивости судна и даже к его опрокидыванию, то есть аппарат ненадежен и недостаточно управляем. Также недостатком данного судна является отсутствие возможности плавно и гибко изменять скорость вращения винтов, в том числе и раздельно. Винты получают вращение от двигателя установленного на корпусе судна, передаточные механизмы достаточно сложны, громоздки, судно недостаточно управляемо и маневренно. Сложная система передачи вращения через валы на винты не позволяет быстро и гибко раздельно регулировать скорость их вращения и за счет этого изменять скорость и направление движения судна.The disadvantage of this apparatus is that the difference between the modes of exit from the water and movement above the surface with an unchanged plane of rotation of the screws create a problem of the strength of the screws. In the process of the vessel leaving the water, it is desirable that the plane of rotation of the propellers is as close as possible to the main plane. However, when the hull of the ship emerges from the water and the ship moves in the air, a significant cantilever load acts on the blades. It leads to damage to the blades in the place of attachment to the ceiling. To reduce the cantilever load on the propeller blades, it is necessary in the operating mode of movement to have a plane of rotation of the propellers, as close as possible to the diametrical plane. In addition, in the case of movement along the surface of the water with a wave, significant dynamic loads arise on the screws and brackets, and the force of interaction of each screw can have different meanings, a relatively large wave can lead to loss of stability of the vessel and even to capsize, that is, the device is unreliable and not manageable enough. Another disadvantage of this vessel is the inability to smoothly and flexibly change the speed of rotation of the screws, in including separately. The screws receive rotation from the engine mounted on the hull of the vessel, the gears are quite complex, bulky, the vessel is not sufficiently controlled and maneuverable. The complex system of transmitting rotation through the shafts to the propellers does not allow you to quickly and flexibly separately regulate the speed of their rotation and thereby change the speed and direction of movement of the vessel.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, в частности повышение надежности, степени управляемости и маневренности аппарата за счет изменения пространственного положения винтов и управления плоскостью вращения винтов, способа передачи вращения на винты.The technical result of the present invention is to eliminate these drawbacks, in particular, to increase the reliability, degree of controllability and maneuverability of the apparatus by changing the spatial position of the screws and controlling the plane of rotation of the screws, and the method of transmitting rotation to the screws.
Задачей настоящего изобретения является создание надежного, с гибким управлением и маневренностью аппарата на динамических подводных крыльях.The objective of the present invention is to provide a reliable, with flexible control and maneuverability apparatus for dynamic hydrofoils.
Поставленная задача решается тем, что по первому варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, расположенный в плоскости параллельной плоскости мидель-шпангоута, винт, по крайней мере один привод вращения, согласно изобретению, каждый винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения.The problem is solved in that, according to the first embodiment, the apparatus on dynamic hydrofoils, comprising a body and pairwise wing complexes, each of which includes a bracket attached to the body, located in a plane parallel to the midship-frame plane, a screw, at least one rotation drive, according to According to the invention, each screw is made in the form of a hollow lampshade with rigidly fixed blades, inside which a rotation drive is placed.
Поставленная задача решается тем, что по второму варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный жестко к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном, винт с лопастями, по крайней мере один привод вращения винта, согласно изобретению, кронштейны расположены наклонно к плоскости мидель- шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.The problem is solved in that, according to the second embodiment, the apparatus on dynamic hydrofoils, comprising a body and pairwise wing systems, each of which includes a bracket fixed to the body, connected to the bracket, a screw with blades, at least one rotary drive of the screw, according to the invention , the brackets are inclined to the plane of the mid-frame towards the aft perpendicular.
Поставленная задача решается тем, что по третьему варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном винт с лопастями, по крайней мере один привод вращения, согласно изобретению, кронштейн шарнирно крепится к корпусу судна и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляраThe problem is solved in that according to the third embodiment, the apparatus on dynamic hydrofoils, comprising a body and pairwise wing complexes, each of which includes a bracket attached to the body, a screw with blades connected to the bracket, at least one rotation drive, according to the invention, the hinge bracket attached to the hull of the vessel and equipped with a drive that provides movement relative to an axis located obliquely to the plane of the midship frame in the direction of the aft perpendicular
Поставленная задача решается тем, что по четвертому варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном винт с лопастями, по крайней мере, один привод вращения, согласно изобретению, каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира.The problem is solved in that in the fourth embodiment, the device on dynamic hydrofoils, comprising a body and pairwise wing complexes, each of which includes a bracket attached to the body, a screw with blades connected to the bracket, at least one rotation drive, according to the invention, each bracket is made of a two-link, the first link of which is rigidly fixed in the housing the vessel is inclined to the mid-frame plane towards the stern perpendicular, the second link is pivotally connected to the first and is provided with a drive providing spatial movement of its free end but relative to the hinge.
За счет того, что (по первому варианту) винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения конструктивно упрощается передача вращения на лопасти винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность устройства, управляемость и маневренность аппарата.Due to the fact that (according to the first embodiment) the screw is made in the form of a hollow cover with rigidly fixed blades, inside of which the rotation drive is located, the transmission of rotation to the screw blades is structurally simplified, the dynamic loads on the device, all its structural elements at the time of the device’s exit are significantly reduced from water, a smooth exit from the water to the surface movement is ensured, that is, the reliability of the device, the controllability and maneuverability of the device are increased.
За счет того, что (по второму варианту) кронштейны и ось вращения винта расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра уменьшается лобовое сопротивление аппарата, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.Due to the fact that (according to the second embodiment), the brackets and the axis of rotation of the screw are inclined to the midsection frame toward the aft perpendicular, the frontal resistance of the apparatus decreases, the dynamic loads on the apparatus, all its structural elements at the moment the apparatus leaves the water are significantly reduced a smooth exit from the water to the surface movement mode is provided, that is, the reliability, controllability, and maneuverability of the apparatus are increased.
За счет того, что (по третьему варианту) кронштейн шарнирно крепится к корпусу аппарата и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, уменьшается лобовое сопротивление аппарата, появляется возможность изменять положение плоскости вращения винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.Due to the fact that (according to the third option) the bracket is pivotally attached to the apparatus body and is equipped with a drive providing movement relative to an axis located obliquely to the midsection frame plane in the direction of the aft perpendicular, the drag of the apparatus decreases, it becomes possible to change the position of the rotation plane of the screws, significantly reduces the dynamic load on the device, on all of its structural elements at the time the device leaves the water, a smooth exit from the water to the surface movement mode is ensured ia, that is, increases the reliability, controllability, maneuverability of the apparatus.
За счет того, что (по четвертому варианту) каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе аппарата наклонно к плоскости сечения мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира, уменьшается лобовое сопротивление аппарата, появляется возможность изменять положение плоскости вращения винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.Due to the fact that (according to the fourth embodiment), each bracket is made of a two-link, the first link of which is rigidly fixed in the apparatus body inclined to the sectional plane of the midship frame in the direction of the aft perpendicular, the second link is pivotally connected to the first and is provided with a drive providing spatial movement of its free end relative to the hinge, windshield decreases the resistance of the apparatus, it becomes possible to change the position of the plane of rotation of the screws, the dynamic loads on the apparatus are significantly reduced, on all its structural elements at the moment the apparatus leaves the water, a smooth exit from the water to the surface movement mode is ensured, that is, the reliability, controllability, and maneuverability of the apparatus are increased.
Таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет повысить надежность, управляемость, маневренность аппарата.Thus, the combination of the claimed features can improve the reliability, controllability, maneuverability of the apparatus.
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.The inventive apparatus on dynamic hydrofoils has a novelty, differing from the prototype of the above features, and ensures the achievement of the technical result perceived by the applicant.
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях соответствует критерию «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь», поскольку известность влияния названных отличительных признаков на указанный технический результат не подтверждена известными техническими решениями.The inventive apparatus on dynamic hydrofoils meets the criterion of "inventive level", since the known influence of these distinctive features on the specified technical result is not confirmed by known technical solutions.
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность предлагаемого аппарата на динамических подводных крыльях поясняется чертежами. На рисунках приняты обозначения:The essence of the proposed apparatus for dynamic hydrofoils is illustrated by drawings. The following notation is used in the figures:
- ДП - диаметральная плоскость, это вертикальная продольная плоскость, делящая корпус аппарата (судна) на две симметричные части;- DP - a diametrical plane, it is a vertical longitudinal plane dividing the hull of the apparatus (vessel) into two symmetrical parts;
- ПМШ - плоскость мидель-шпангоута — вертикальная поперечная плоскость, перпендикулярная диаметральной плоскости и проходящая посередине длины аппарата (судна) между носовым и кормовым перпендикулярами;- PMSh - mid-frame plane - a vertical transverse plane perpendicular to the diametrical plane and passing in the middle of the length of the apparatus (vessel) between the bow and stern perpendiculars;
- ОП - основная плоскость Основная плоскость представляет собой горизонтальную плоскость, проходящую через точку пересечения плоскости мидель- шпангоута с килевой линией. В нашем случае килевой линией является линия пересечения внешней обшивки корпуса аппарата (судна) в его нижней части с диаметральной плоскостью;- OP - the main plane The main plane is a horizontal plane passing through the point of intersection of the mid-frame with the keel line. In our case, the keel line is the line of intersection of the outer skin of the hull of the apparatus (vessel) in its lower part with a diametrical plane;
- НПр - носовой перпендикуляр аппарата (судна) — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовою точку конструктивной ватерлинии. НПр проецируется в точку на ОП;- NPR - the nasal perpendicular of the apparatus (vessel) - the line of intersection of the diametrical plane with the vertical transverse plane passing through the extreme nasal point of the structural waterline. NPR is projected to a point on the OP;
- КПр - кормовой перпендикуляр аппарата (судна) — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера руля с плоскостью конструктивной ватерлинии. В настоящем изобретении отсутствует руль управления (оно производится за счет изменения плоскости и/или скорости вращении винтов). Кормовой перпендикуляр определяется как вертикальная линия, проходящая через крайнюю кормовую точку пересечения диаметральной плоскости и конструктивной ватерлинии. KQp проецируется в точку на ОП;- CPR - the aft perpendicular of the apparatus (vessel) - the line of intersection of the diametrical plane with the vertical transverse plane passing through the point of intersection of the axis of the rudder balloon with the plane of the structural waterline. AT the present invention does not have a steering wheel (it is produced by changing the plane and / or speed of rotation of the screws). The aft perpendicular is defined as a vertical line passing through the extreme aft point of intersection of the diametrical plane and the structural waterline. KQp is projected to a point on the OP;
Указанные термины определены и используются в настоящем изобретении в соответствии с ГОСТ 2.419-68.These terms are defined and used in the present invention in accordance with GOST 2.419-68.
Дополнительно вводится термин плоскость вращения винта. ПВВ - плоскость, проходящая через круг вращения, который имеет максимальный диаметр.Additionally, the term screw rotation plane is introduced. PVV - a plane passing through a circle of rotation, which has a maximum diameter.
Сущность предлагаемого аппарата на динамических подводных крыльях поясняется чертежами, где на: фиг. 1 - общий вид аппарата на динамических подводных крыльях; фиг.2 - то же, вид сверху аппарата по первому варианту; фиг. 3 - то же, вид спереди аппарата по первому варианту; фиг. 4 - то же, вид в разрезе плафона винта с приводом; фиг. 5 - то же, вид сверху аппарата по второму варианту; фиг. 6 - то же, вид сверху аппарата по третьему варианту; фиг. 7 - то же, вид сверху аппарата по четвертому варианту; фиг.8 - то же, диаграмма зависимости мощности двигателя от скорости движения судна.The essence of the proposed apparatus on dynamic hydrofoils is illustrated by drawings, where in: FIG. 1 - a general view of the apparatus on dynamic hydrofoils; figure 2 is the same, a top view of the apparatus according to the first embodiment; FIG. 3 is the same, front view of the apparatus according to the first embodiment; FIG. 4 is the same, sectional view of a lampshade of a screw with a drive; FIG. 5 is the same, a top view of the apparatus according to the second embodiment; FIG. 6 is the same, a top view of the apparatus according to the third embodiment; FIG. 7 is the same, a top view of the apparatus according to the fourth embodiment; Fig.8 is the same, a diagram of the dependence of engine power on the speed of the vessel.
Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention
По первому варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатель внутреннего сгорания 2, генератор 3, стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). Каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом жестко закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. Кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены в плоскости параллельной плоскости мидель- шпангоута, наклонно к основной плоскости. Винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. Внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. Статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. Статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с осью 8 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. Кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. Ротор 14 жестко связан с плафоном 10. Бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. Ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. Провода 13 к обмоткам статора 26 проводят внутри кронштейна 1, оси 8, которые выполнены полыми (фиг. 1, фиг.2, фиг.З, фиг.4).According to the first variant, the apparatus on dynamic hydrofoils contains a housing 1, in which an internal combustion engine 2, a generator 3, a control stand 4 (with a control system - not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6 are placed (a rotation drive can to be any of the known existing today, in the example of execution this is an electric motor drive). Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end rigidly fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted. The bracket 7 is rigidly connected to the body 1 so that the bracket itself and the axis 8 are located in a plane parallel to the plane midship-frame, inclined to the main plane. The screw 9 is a hollow shade 10 with rigidly fixed blades 11. Inside the shade 10 there is a first drive 6 of the rotor motor 9 of the screw 9, including a fixed stator 12 of the motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and covering its rotor 14. The stator 12 and rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possibility of water entering the ceiling on the electrical parts. The stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected to the bracket 7, after connecting to the axis 8, the ring 18 of the bearing 19 is inserted, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15. The ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10. The rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10. The running alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12. The rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around stator 12 rotate I and the blades 11 are rigidly connected with the ceiling 10. The wires 13 to the stator windings 26 are carried out inside the bracket 1, axis 8, which are hollow (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4).
По второму варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3, стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. Количество приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. В примере исполнения для второго варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). Каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом жестко закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. Винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. Внутри плафона 10 размещен привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. Статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. Статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с осью 8 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. Кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. Ротор 14 жестко связан с плафоном 10. Бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. Ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. Провода 13 к обмоткам статора 26 проходят внутри кронштейна 7, оси 8, которые выполнены полыми.According to the second variant, the apparatus on dynamic hydrofoils contains a housing 1, which houses internal combustion engines 2, a generator 3, a control rack 4 (with a control system - not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6. The number of drives 6 rotation and their installation location can be any. In the example of execution for the second variant, a design with the number and location of the drives similar to the first variant is proposed (the rotation drive can be any of the existing ones that exist today, in the example of execution it is an electric motor drive). Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end rigidly fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted. The screw 9 is a hollow ceiling 10 with rigidly fixed blades 11. Inside the ceiling 10 is placed the drive 6 of the rotation motor a screw 9, including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it. The stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts. The stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected to the bracket 7, after connecting to the axis 8, the ring 18 of the bearing 19 is inserted, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15. The ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10. The rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10. A running alternating field is supplied from the generator 3 through wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12. The rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around the stator 12, the blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10. The wires 13 to the stator windings 26 pass inside the bracket 7, axis 8, which are made hollow.
Кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. Угол наклона — выбирается расчетным путем и зависит от геометрии аппарата и максимальной скорости движения аппарата (фиг.l, фиг. 4, фиг. 5).The bracket 7 is rigidly connected with the housing 1 in such a way that the bracket itself and the axis 8 are located obliquely to the mid-frame plane towards the aft perpendicular. The angle of inclination is selected by calculation and depends on the geometry of the apparatus and the maximum speed of the apparatus (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5).
По третьему варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3. стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. Количество приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. В примере исполнения для третьего варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). Каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. Винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. Внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. Статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. Статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с кронштейном 7 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. Кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. Ротор 14 жестко связан с плафоном 10. Бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. Ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. Провода 13 к обмоткам статора 26 проводят внутри кронштейна 7, оси 8, которые выполнены полыми. Кронштейн 7 связан с корпусом 1 шаровой опорой 27 и снабжен вторым приводом 28, обеспечивающим движение кронштейна 7 относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. Второй привод 28, обеспечивающий движение кронштейна 7 в пространстве может быть любым, в примере исполнения второй привод 28 гидравлический, масляный. Подача масла осуществляется, установленными в корпусе 1, двигателем 29 внутреннего сгорания, маслонасосом 30, качающим из емкости 31 масло по трубопроводу 32 во второй привод 28, включающий два гидроцилиндра 33, 34 на каждый кронштейн 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с кронштейном 7. Взаимное положение гидроцилиндров 33, 34 определяется расчетным путем, исходя из размеров аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата. В примере исполнения гидроцилиндр 33 обеспечивает движения кронштейна 7 в плоскости параллельной ОП, а гидроцилиндр 34 - в плоскости параллельной ПМШ (фиг.l, фиг. 4, фиг. 6).According to the third embodiment, the apparatus on dynamic hydrofoils comprises a housing 1, in which internal combustion engines 2, a generator 3, a control column 4 (with a control system — not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6 are placed. The number of drives 6 rotation and their installation location can be any. In the example of execution for the third option, a design is proposed with the number and location of the drives similar to the first variant (the rotation drive can be any of the currently known drives, in the example of execution it is an electric motor drive). Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted. The screw 9 is a hollow ceiling 10 with rigidly fixed blades 11. Inside the ceiling 10 is placed the first drive 6 of the rotation motor a screw 9, including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it. The stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts. The stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected to the bracket 7, after connecting to the bracket 7, the ring 18 of the bearing 19 is inserted, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15. The ring 22 of the bearing 23 is mounted on the second free the end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10. The rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10. The running alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the windings 26 of the stator 12. The rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around stator 12 in blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10. The wires 13 to the stator windings 26 are carried out inside the bracket 7, axis 8, which are hollow. The bracket 7 is connected with the housing 1 by a ball bearing 27 and is equipped with a second drive 28, providing movement of the bracket 7 relative to an axis located obliquely to the plane of the mid-frame in the direction of the aft perpendicular. The second drive 28, which provides the movement of the bracket 7 in space, can be any; in the example, the second drive 28 is hydraulic, oil. Oil is supplied, installed in the housing 1, by an internal combustion engine 29, an oil pump 30 pumping oil from the tank 31 through a pipe 32 to a second drive 28, including two hydraulic cylinders 33, 34 for each bracket 7 and the number of brackets 7, while the housings 35 , 36 hydraulic cylinders 33, 34 by hinges 37, 38 connected to the housing 1, rods 39, 40 by hinges 41, 42 connected to the bracket 7. The relative position of the hydraulic cylinders 33, 34 is determined by calculation, based on the dimensions of the apparatus, the requirements for smooth exit from the water dynamic sub mode neighing, the maximum speed of the machine. In an example embodiment, the hydraulic cylinder 33 provides the movement of the bracket 7 in the plane parallel to the OP, and the hydraulic cylinder 34 in the plane parallel to the PM (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 6).
По четвертому варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3. стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. Количество первых приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. В примере исполнения для четвертого варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). Каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. Винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. Внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. Статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. Статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с кронштейном 7 насажано кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. Кольцо 22 подшипника 23 насажано на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. Ротор 14 жестко связан с плафоном 10. Бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. Ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. Провода проводят внутри кронштейна 7 и оси 8, которые выполнены полыми.According to the fourth embodiment, the apparatus on dynamic hydrofoils comprises a housing 1, in which internal combustion engines 2, a generator 3, a control column 4 (with a control system — not shown in the drawing), pairwise wing complexes 5 with a first rotation drive 6 are placed. The number of first drives 6 rotation and their installation location can be any. In the example of execution for the fourth variant, a design is proposed with the number and location of the drives similar to the first variant (the rotation drive can be any of the currently known drives, in the example of execution it is an electric motor drive). Each wing complex 5 includes a bracket 7, one end fixed to the body 1, the second end of which ends with an axis 8, on which the screw 9 is mounted. The screw 9 is a hollow ceiling 10 with rigidly fixed blades 11. Inside the ceiling 10 is placed the first drive 6 of the rotation motor a screw 9, including a fixed stator 12 of the electric motor, connected by a cable or wires 13 to the generator 3 and the rotor 14 covering it. The stator 12 and the rotor 14 are mounted inside the ceiling 10 and insulated by a cover 15 with gaskets 16, 17 from the possible water getting inside the lampshade on electrical parts. The stator 12 at one end is rigidly connected with the axis 8, rigidly connected with the bracket 7, at the end of the stator 12 after connecting to the bracket 7, the bearing ring 18 is inserted 18, the second ring 20 of which is pressed into the ledge 21 of the cover 15. The bearing ring 22 is mounted on the second free end of the stator 12, the bearing ring 24 is pressed into the groove 25 of the ceiling 10. The rotor 14 is rigidly connected to the ceiling 10. A traveling alternating field is supplied from the generator 3 via wires 13 through the control rack 4 to the stator windings 26. The rotor 14 together with the ceiling 10 rotates around the stator 12, the blades 11 are also rigidly connected to the ceiling 10. The wires are carried inside the bracket 7 and the axis 8, which matured are hollow.
Кронштейн 7 выполнен из двух звеньев 43, 44, связанных между собой шаровой опорой 45.The bracket 7 is made of two links 43, 44, interconnected by a ball bearing 45.
Звено 43 жестко связано с корпусом 1, таким образом, что это звено 43 кронштейна 7 расположено наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. Угол наклона звена 43 выбирается расчетным путем исходя из габаритов аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата.Link 43 is rigidly connected to the housing 1, so that this link 43 of the bracket 7 is inclined to the plane of the mid-frame in the direction of the aft perpendicular. The angle of inclination of the link 43 is selected by calculation based on the dimensions of the apparatus, the requirements for a smooth exit from the water in dynamic maintenance mode, the maximum speed of the apparatus.
Звено 44 связано со звеном 43 шаровой опорой 45. Второй привод 28, обеспечивающий движение звена 44 в пространстве может быть любым, в примере исполнения второй привод 28 гидравлический, масляный, состоит из двух гидроцилиндров 33, 34 на каждый кронштейн 7. Подача масла осуществляется, установленными в корпусе 1, двигателем 29 внутреннего сгорания, маслонасосом 30, качающим из емкости 31 масло по трубопроводу 32 в два гидроцилиндра 33, 34 на каждое подвижное звено 44 и по количеству подвижных звеньев 44, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны со звеном 44 кронштейна 7. Взаимное положение гидроцилиндров 33, 34 определяется расчетным путем, исходя из размеров аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата. В примере исполнения гидроцилиндр 33 обеспечивает движения подвижного звена 44 кронштейна 7 в плоскости параллельной ОП, а гидроцилиндр 34 - в плоскости параллельной ПМШ (фиг.l, фиг. 4, фиг. 7).Link 44 is connected to link 43 by a ball joint 45. The second drive 28, which ensures the movement of link 44 in space, can be any; in the example, the second drive 28 is hydraulic, oil, consists of two hydraulic cylinders 33, 34 for each bracket 7. Oil is supplied, installed in the housing 1, an internal combustion engine 29, an oil pump 30 pumping oil from the tank 31 through a pipe 32 into two hydraulic cylinders 33, 34 for each movable link 44 and the number of movable links 44, while the hulls 35, 36 of the hydraulic cylinders 33, 34 are hinged 37, 38 s they are connected with the housing 1, the rods 39, 40 are connected by hinges 41, 42 to the link 44 of the bracket 7. The relative position of the hydraulic cylinders 33, 34 is determined by calculation, based on the dimensions of the apparatus, the requirements for a smooth exit from the water in dynamic maintenance mode, and the maximum speed of the apparatus . In the example embodiment, the hydraulic cylinder 33 provides the movement of the movable link 44 of the bracket 7 in the plane parallel to the OP, and the hydraulic cylinder 34 in the plane parallel to the PMSh (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 7).
Аппарат на динамических подводных крыльях (по первому варианту) работает следующим образом. Генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. Ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. В стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. не показана). Аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются первые приводы 6 вращения винтов 9.The apparatus on dynamic hydrofoils (according to the first embodiment) works as follows. The generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current. The current through the wires 13 is supplied to the control rack 4. In the control rack 4 is the control equipment (in Fig. Not shown). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the first drives 6 of rotation of the screws 9 are powered.
Аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:The control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;- each screw 9 of the wing complex 5 independently of each other;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,- all screws 9 wing complexes 5 synchronously,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;- screws 9 front / rear wing complexes 5 synchronously regardless of the rotation speed of the rear / front wing complexes 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;- screws of 9 diagonal wing complexes 5 synchronously and independently of screws 9 of other diagonal wing complexes 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.- screws 9 wing complexes 5 starboard / starboard synchronously and independently of screws 9 wing complexes 5 left / starboard.
Когда аппарат находится в погруженном состоянии винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. При подаче напряжения на статоры 12 приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. Возникающая подъемная сила приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. Для увеличения или уменьшения скорости поступательного движения аппарата, соответственно увеличивают или уменьшают скорость вращения первых приводов 6. Маневрирование осуществляется путем изменения скорости вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 различным образом. Высокая управляемость аппарата достигается быстротой реакции первых приводов 6 на изменение управляющего сигнала, подаваемого из стойки управления 4. Связанные с первым приводом 6 винты 9 также быстро реагируют на изменение скорости вращения первых приводов 6. Быстрое и плавное изменение скорости вращении винтов 9 приводит к тому, что аппарат также быстро изменяет скорость и/или направление движения в зависимости от комбинации управляющего сигнала, задаваемого аппаратурой управления, размещенной в стойке управления 4 (фиг. 1, фиг.2, фиг.З, фиг.4)..When the apparatus is in a submerged state, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water. When voltage is applied to the stators 12 of the drives 6 of electric motors, the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate. The resulting lifting force causes the apparatus to come out of the water and begin to move forward. To increase or decrease the speed of the translational movement of the apparatus, respectively, increase or decrease the speed of rotation of the first drives 6. Maneuvering is carried out by changing the speed of rotation of the screws 9 of the wing systems 5 in various ways. High controllability of the apparatus is achieved by the quick response of the first drives 6 to a change in the control signal supplied from the control rack 4. The screws 9 connected to the first drive 6 also respond quickly to changes in the speed of rotation of the first drives 6. A quick and smooth change in the speed of rotation of the screws 9 leads to that the device also quickly changes the speed and / or direction of movement depending on the combination of the control signal specified by the control equipment located in the control rack 4 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, fi g.4) ..
Аппарат на динамических подводных крыльях (по второму варианту) работает следующим образом. Генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. Ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. В стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. не показана). Аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются приводы 6 вращения винтов 9.The apparatus for dynamic hydrofoils (in the second embodiment) works as follows. The generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current. The current through the wires 13 is supplied to the control rack 4. In the control rack 4 is the control equipment (in Fig. Not shown). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the drives 6 rotate the screws 9.
Аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:The control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;- each screw 9 of the wing complex 5 independently of each other;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,- all screws 9 wing complexes 5 synchronously,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;- screws 9 front / rear wing complexes 5 synchronously regardless of the rotation speed of the rear / front wing complexes 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;- screws of 9 diagonal wing complexes 5 synchronously and independently of screws 9 of other diagonal wing complexes 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.- screws 9 wing complexes 5 starboard / starboard synchronously and independently of screws 9 wing complexes 5 left / starboard.
Когда аппарат находится в погруженном состоянии винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. При подаче напряжения на статоры 12 приводов б электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. Возникающая подъемная сила приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. Для увеличения или уменьшения скорости поступательного движения аппарата, соответственно увеличивают или уменьшают скорость вращения первых приводов 6. Маневрирование осуществляется путем изменения скорости вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 различным образом. Высокая управляемость аппарата достигается быстротой реакции первых приводов 6 на изменение управляющего сигнала, подаваемого из стойки управления 4. Связанные с первым приводом 6 винты 9 также быстро реагируют на изменение скорости вращения первых приводов 6. Быстрое и плавное изменение скорости вращении винтов 9 приводит к тому, что аппарат также быстро изменяет скорость и/или направление движения в зависимости от комбинации управляющего сигнала, задаваемого аппаратурой управления, размещенной в стойке управления 4.When the apparatus is in a submerged state, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water. When voltage is applied to the stators 12 of the drives of electric motors, the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate. The resulting lifting force causes the apparatus to come out of the water and begin to move forward. To increase or decrease the speed of the translational movement of the apparatus, respectively, increase or decrease the speed of rotation of the first drives 6. Maneuvering is carried out by changing the speed of rotation of the screws 9 of the wing systems 5 in various ways. High controllability of the apparatus is achieved by the quick response of the first drives 6 to a change in the control signal supplied from the control rack 4. The screws 9 connected to the first drive 6 also respond quickly to changes in the speed of rotation of the first drives 6. A quick and smooth change in the speed of rotation of the screws 9 leads to that the device also quickly changes the speed and / or direction of movement depending on the combination of the control signal specified by the control equipment located in the control rack 4.
Отличительной особенностью аппарата по второму варианту является следующее. Кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. В этом случае плоскость вращения винтов 9 не параллельна основной линии судна (линии пересечения основной и диаметральных плоскостей) и составляет с ней острый угол. От этого сила взаимодействия винтов 9 с водой значительно возрастает, эффект проскальзывания винтов 9 относительно воды наступает при значительно больших скоростях движения, одновременно повышается вертикальное усилие, которое способствует более устойчивому удерживанию аппарата в надводном положении. Это позволяет более плавно и быстро осуществлять выход аппарата из воды.A distinctive feature of the apparatus according to the second embodiment is the following. The bracket 7 is rigidly connected with the housing 1 in such a way that the bracket itself and the axis 8 are located obliquely to the mid-frame plane towards the aft perpendicular. In this case, the plane of rotation of the screws 9 is not parallel to the main line of the vessel (the line of intersection of the main and diametric planes) and is her sharp corner. Because of this, the interaction force of the screws 9 with water increases significantly, the slippage effect of the screws 9 relative to the water occurs at significantly higher speeds, while the vertical force increases, which contributes to a more stable holding of the device in the above-water position. This allows you to more smoothly and quickly exit the apparatus from the water.
Кроме того, при таком расположении кронштейнов 7 снижается лобовое сопротивление, снимаются дополнительные усилия и нагрузки, аппарат может достигать больших скоростей движения (фиг. 1, фиг.4, фиг.5)..In addition, with this arrangement of brackets 7, drag is reduced, additional forces and loads are removed, the apparatus can achieve high speeds (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5).
Аппарат на динамических подводных крыльях (по третьему варианту) работает следующим образом.The apparatus on dynamic hydrofoils (according to the third embodiment) works as follows.
Генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. Ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. В стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. б не показана). Аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются первые приводы 6 вращения винтов 9 и, таким образом, управлять скоростью вращения винтов 9 и осуществлять все функции управления скоростью движения и маневрирования.The generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current. The current through the wires 13 is supplied to the control rack 4. In the control rack 4 is the control equipment (not shown in Fig. B). The equipment allows you to start and stop the internal combustion engine 2, to regulate the voltage and current in the wires 13, through which the first drives 6 of rotation of the screws 9 are powered and, thus, control the speed of rotation of the screws 9 and carry out all the functions of controlling the speed of movement and maneuvering.
Аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:The control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;- each screw 9 of the wing complex 5 independently of each other;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,- all screws 9 wing complexes 5 synchronously,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;- screws 9 front / rear wing complexes 5 synchronously regardless of the rotation speed of the rear / front wing complexes 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;- screws of 9 diagonal wing complexes 5 synchronously and independently of screws 9 of other diagonal wing complexes 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.- screws 9 wing complexes 5 starboard / starboard synchronously and independently of screws 9 wing complexes 5 left / starboard.
Пространственное движение свободного конца каждого кронштейна 7 осуществляется вторым приводом 28. Двигатель 29 внутреннего сгорания, приводит в работу маслонасос 30, качающий из емкости 31 масло, по трубопроводу 32, в корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 на каждом кронштейне 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1 , штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с кронштейном 7. Каждый кронштейн 7 благодаря второму приводу 28 движется по поверхности конуса, вершиной которого является шаровая опора 27. Это движение осуществляется следующим образом: шток 39 вертикального гидроцилиндра 33 втягивается в корпус 35 или выдвигается из него, кронштейн 7 поднимается вверх или опускается вниз. Таким образом, изменяется положение свободного конца кронштейна 7 в ПМШ, изменяется его угол с ОП. Шток 40 горизонтального гидроцилиндра 34 выдвигают из корпуса 36 или втягивают в него, свободный конец кронштейна 7 изменяет свое положение в ОП. Он приближается к корпусу 1 или удалятся от него, увеличивая угол между кронштейном 7 и плоскостью мидель-шпангоут.The spatial movement of the free end of each bracket 7 is carried out by the second drive 28. The internal combustion engine 29 drives the oil pump 30, pumping oil from the tank 31, through the pipe 32, into the bodies 35, 36 of the hydraulic cylinders 33, 34 on each bracket 7 and by the number of brackets 7, while the casings 35, 36 of the hydraulic cylinders are connected by hinges 37, 38 to the housing 1, the rods 39, 40 by hinges 41, 42 are connected to the bracket 7. Each bracket 7 due to the second the actuator 28 moves along the surface of the cone, the apex of which is the ball bearing 27. This movement is as follows: the rod 39 of the vertical hydraulic cylinder 33 is retracted into or extended from the housing 35, the bracket 7 rises or lowers. Thus, the position of the free end of the bracket 7 in the PMSh changes, its angle with the OP changes. The rod 40 of the horizontal hydraulic cylinder 34 is extended from the housing 36 or pulled into it, the free end of the bracket 7 changes its position in the OP. He approaches the housing 1 or move away from it, increasing the angle between the bracket 7 and the plane of the midship frame.
Аппаратура yпpaвлeния(нa фиг. не показана), размещенная в стойке 4, позволяет с помощью вторых приводов 28 кронштейна 7 осуществлять движение свободного конца каждого кронштейна 7 следующим образом:The control equipment (shown in Fig. Not shown), located in the rack 4, allows using the second drives 28 of the bracket 7 to move the free end of each bracket 7 as follows:
- независимо друг от друга;- independently of each other;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов правого (левого) от левого (правого) борта;- independently and synchronously for wing complexes of the starboard (left) from the port (starboard);
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов передних (задних) от задних (передних) крыльевых комплексов;- independently and synchronously for the wing complexes of the front (rear) from the rear (front) wing complexes;
- независимо и синхронно диагональных крыльевых комплексов.- independently and synchronously diagonal wing complexes.
- синхронное движение свободных концов всех крыльевых комплексов- synchronous movement of the free ends of all wing complexes
Таким образом, используя возможность изменения положения свободного конца кронштейна 7 в пространстве, с помощью аппаратуры управления, размещенной в стойке стойки управления 4, управляют ПВВ, следующим образом:Thus, using the ability to change the position of the free end of the bracket 7 in space, using the control equipment located in the rack of the control rack 4, control the air-blast, as follows:
- плоскость вращения винтов 9 устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов 5 синхронно, а для крыльевых комплексов 5 левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;- the plane of rotation of the screws 9 is set and adjusted for all wing complexes 5 synchronously, and for wing complexes 5 of the port and starboard symmetrically with respect to the diametrical plane;
- плоскость вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов 9 правого (левого) борта аппарата;- the plane of rotation of the screws 9 of the wing complexes 5 of the left (right) side is installed and adjusted synchronously, but regardless of the regulation of the plane of rotation of the screws 9 of the right (left) side of the device;
- плоскость вращения винтов 9 передних (задних) крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано и независимо от плоскости вращения винтов 9 задних (передних) крыльевых комплексов 5;- the plane of rotation of the screws 9 of the front (rear) wing complexes 5 is regulated in a coordinated manner and independently of the plane of rotation of the screws 9 of the rear (front) wing complexes 5;
- плоскость вращения винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано между собой;- the plane of rotation of the screws 9 of the diagonal wing complexes 5 is adjusted coordinated with each other;
- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса 5 устанавливается и регулируется независимо друг от друга.- the plane of rotation of each wing complex 5 is installed and regulated independently of each other.
Когда аппарат находится в погруженном состоянии, кронштейны 7 удаляют от корпуса 1 в OTL и прижимают к корпусу 1 в ПМШ. В таком положении винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. При подаче напряжения на статоры 12 первых приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. Плоскость вращения винтов 9 близка к ОП. Возникающая подъемная сила направлена в верх и приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. Такое положение кронштейнов 7 обеспечивает плавный без рывков выход аппарата в режим динамического поддержания корпуса 1 над поверхностью воды. Для увеличения скорости движения судна, увеличивают скорость вращения первых приводов 6 электродвигателей. Затем увеличивают угол между кронштейном 7 и ОП. Плоскость вращения винтов 9 начинает приближаться к ДП. За счет этого увеличивается сила взаимодействия винтов 9 с водой и увеличивается скорость движения аппарата.When the apparatus is in a submerged state, the brackets 7 are removed from the housing 1 in the OTL and pressed against the housing 1 in the PMS. In this position, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water. When voltage is applied to the stators 12 of the first drives 6 of electric motors, the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate. The plane of rotation of the screws 9 is close to the OD. The resulting lifting force is directed to the top and leads to the fact that the apparatus leaves the water and begins to move forward. This position of the brackets 7 provides a smooth without jerking the output of the apparatus in the dynamic mode of maintaining the housing 1 above the water surface. To increase the speed of the vessel, increase the speed of rotation of the first drives 6 electric motors. Then increase the angle between the bracket 7 and the OP. The plane of rotation of the screws 9 begins to approach the DP. Due to this, the interaction force of the screws 9 with water increases and the speed of the apparatus increases.
По третьему варианту появляется дополнительная возможность управления аппаратом. Дополнительно скорость регулируется положением кронштейнов 7 относительно корпуса 1. После выхода аппарата из воды, угол между кронштейнами 7 и корпусом 1 увеличивают. Это приводит к тому, что угол между плоскостью вращения винтов 9 и основной плоскостью увеличивается. Растет сила взаимодействия винтов 9 с водой, аппарат «бeжит» на концах лопастей 11 винтов 9. Для ещё большего увеличения скорости движения угол между кронштейнами 7 и плоскостью мидель-шпангоута увеличивают, оставляя без изменения угол между кронштейном 7 и основной плоскостью. Это приводит уменьшению сопротивления воздуха, позволяет увеличить скорость движения.According to the third option, there is an additional ability to control the device. Additionally, the speed is regulated by the position of the brackets 7 relative to the housing 1. After the apparatus leaves the water, the angle between the brackets 7 and the housing 1 is increased. This leads to the fact that the angle between the plane of rotation of the screws 9 and the main plane increases. The interaction force of the screws 9 with water is growing, the device runs on the ends of the blades 11 of the screws 9. To further increase the speed of movement, the angle between the brackets 7 and the mid-frame plane is increased, leaving the angle between the bracket 7 and the main plane unchanged. This leads to a decrease in air resistance, allows to increase the speed of movement.
Пространственная регулировка положения свободного конца каждого кронштейна 7 создает дополнительные возможности для управления не только величиной скорости движения аппарата, но и для его маневрирования.Spatial adjustment of the position of the free end of each bracket 7 creates additional opportunities for controlling not only the magnitude of the speed of the apparatus, but also for maneuvering it.
Поворот влево может быть осуществлен двумя способами:Turning to the left can be done in two ways:
- прижатием кронштейнов 7 левого борта аппарата к корпусу 1 в основной плоскости. В этом случае угол между кронштейнами 7 левого борта и плоскостью мидель- шпангоута увеличивается. Момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.- pressing the brackets 7 of the left side of the apparatus to the housing 1 in the main plane. In this case, the angle between the left side brackets 7 and the mid-frame plane increases. The moment of forces from the interaction of the screws 9 of the starboard side with water becomes greater than from the screws of the 9 left side, the device turns to the left.
- отведением кронштейнов правого борт аппарата от корпуса 1 в основной плоскости. В этом случае угол между кронштейнами 7 правого борта аппарата и плоскостью мидель-шпангоута уменьшается. Момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.- assignment of the brackets to the starboard side of the device from the housing 1 in the main the plane. In this case, the angle between the brackets 7 of the starboard side of the apparatus and the plane of the midship frame decreases. The moment of forces from the interaction of the screws 9 of the starboard side with water becomes greater than from the screws of the 9 left side, the device turns to the left.
Управление движением свободных концов кронштейнов 7 диагональных крыльевых комплексов 5 создает возможность движения аппарата галсами. К примеру, поступательно движение всем аппаратом влево под углом к его ДП достигается следующим образом. Носовой левый и кормовой правый кронштейны 7 размещают близко к ПМШ, под большим углом к ДП, а носовой правый и кормовой левый кронштейны 7 прижимают к корпусу 1 таким образом, что угол между кронштейном 7 и ПМШ достигает максимального значения. В таком положении со стороны винтов 9 диагональных кронштейнов 7 (носового левого и кормового правого) действует большая, чем сила стороны других диагональных винтов 9. Результирующая этой силы направлена по диагонали к корпусу 1 и составляет угол с ДП. Аппарат начинает поступательно двигаться под этим углом к ДП. Величина угла определяется конструктивным элементами: размещением кронштейнов 7, гидроцилиндров 33, 34 и величиной хода штоков 39, 40.Controlling the movement of the free ends of the brackets 7 of the diagonal wing complexes 5 creates the possibility of movement of the apparatus by tacks. For example, the progressive movement of the whole apparatus to the left at an angle to its DP is achieved as follows. The fore left and aft right brackets 7 are placed close to the ПМШ, at a large angle to the ДП, and the bow right and aft left brackets 7 are pressed to the housing 1 so that the angle between the bracket 7 and ПМШ reaches its maximum value. In this position, from the side of the screws 9 of the diagonal brackets 7 (fore left and aft right), there is a greater force than the side of the other diagonal screws 9. The resulting force is directed diagonally to the housing 1 and makes an angle with the DP. The device begins to move progressively at this angle to the DP. The magnitude of the angle is determined by the structural elements: the placement of the brackets 7, hydraulic cylinders 33, 34 and the magnitude of the stroke of the rods 39, 40.
Нейтральное положение кронштейнов 7 с наклоном в сторону кормового перпендикуляра обеспечивает возможность оптимального управления положением кронштейнов 7 и плоскостью вращения винтов 9 в требуемом диапазоне их пространственного положения.The neutral position of the brackets 7 with an inclination towards the aft perpendicular allows optimal control of the position of the brackets 7 and the plane of rotation of the screws 9 in the desired range of their spatial position.
Таким образом, изменение плоскости вращения винтов за счет пространственных поворотов кронштейнов 7 позволяет решать задачи быстрого выхода в надводный режим, быстрого и плавного изменения скорости движения аппарата и гибкого маневрирования направлением его движения, уменьшает консольную нагрузку на лопасти винтов при движении в надводном режиме, позволяет добиться более высоких скоростей, маневренности, устойчивости и надежности движения аппарата (фиг. 1, фиг.4, фиг.6).Thus, changing the plane of rotation of the screws due to the spatial rotations of the brackets 7 allows you to solve the problem of quick exit to the surface mode, quick and smooth change of the speed of the apparatus and flexible maneuvering with the direction of its movement, reduces the cantilever load on the rotor blades when moving in the surface mode, allows to achieve higher speeds, maneuverability, stability and reliability of the apparatus (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 6).
Аппарат на динамических подводных крыльях (по четвертому варианту) работает следующим образом. Генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. Ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. В стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. 7 не показана). С её помощью включаются двигатели 2, 29, маслонасос 30, можно создавать различные комбинации управляющего сигнала и подавать напряжение по проводам 13 на статор 12 каждого винта 9, подачу давления во все гидроцилиндры 33, 34, то есть осуществляются все функции управления и маневрирования.The apparatus for dynamic hydrofoils (in the fourth embodiment) works as follows. The generator 3, driven into rotation by the internal combustion engine 2, generates an electric current. The current through the wires 13 is supplied to the control rack 4. In the control rack 4 is the control equipment (not shown in Fig. 7). With its help, the engines 2, 29, the oil pump 30 are turned on, you can create various combinations of the control signal and apply voltage via wires 13 to the stator 12 of each screw 9, the supply of pressure to all hydraulic cylinders 33, 34, that is, all control and maneuvering functions are carried out.
Аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:The control equipment (not shown in Fig.), Located in the control rack 4, allows you to adjust the speed of rotation:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;- each screw 9 of the wing complex 5 independently of each other;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,- all screws 9 wing complexes 5 synchronously,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;- screws 9 front / rear wing complexes 5 synchronously regardless of the rotation speed of the rear / front wing complexes 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;- screws of 9 diagonal wing complexes 5 synchronously and independently of screws 9 of other diagonal wing complexes 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.- screws 9 wing complexes 5 starboard / starboard synchronously and independently of screws 9 wing complexes 5 left / starboard.
Пространственное движение свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 осуществляется вторым приводом 28. Двигатель 29 внутреннего сгорания, приводит в работу маслонасос 30, качающий из емкости 31 масло, по трубопроводу 32, в корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 на каждом кронштейне 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1 судна, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с подвижным звеном 43 кронштейна 7. Подвижное звено 44 каждого кронштейна 7 благодаря второму приводу 28 движется по поверхности конуса, вершиной которого является шаровая опора 45, прикрепленная к неподвижному звену 43 кронштейна 7. Это движение осуществляется следующим образом: шток 39 вертикального гидроцилиндра 33 втягивается в корпус 35 или выдвигается из него, звено 44 кронштейн 7 поднимается вверх или опускается вниз. Таким образом, изменяется положение свободного конца подвижного звена 44 кронштейна 7 в ПМШ, изменяется его угол с ОП. Шток 40 горизонтального гидроцилиндра 34 выдвигают из корпуса 36 или втягивают в него, свободный конец подвижного звена 44 кронштейна 7 изменяет свое положение в ОП. Он приближается к корпусу 1 или удалятся от него, увеличивая угол между звеном 44 кронштейна 7 и плоскостью мидель-шпангоута,The spatial movement of the free end of the movable link 44 of each bracket 7 is carried out by the second drive 28. The internal combustion engine 29 drives the oil pump 30, pumping oil from the tank 31, through a pipe 32, into the bodies 35, 36 of the hydraulic cylinders 33, 34 on each bracket 7 and by the number of brackets 7, while the hulls 35, 36 of the hydraulic cylinders are hinged 37, 38 connected to the hull 1 of the vessel, the rods 39, 40 are hinged 41, 42 connected to the movable link 43 of the bracket 7. The movable link 44 of each bracket 7 moves along the second drive 28 turn the cone, the apex of which is a ball joint 45, attached to the fixed link 43 of the bracket 7. This movement is as follows: the rod 39 of the vertical hydraulic cylinder 33 is retracted into or extended from the housing 35, the link 44 of the bracket 7 rises or lowers. Thus, the position of the free end of the movable link 44 of the bracket 7 in the PMS changes, its angle with the OP changes. The rod 40 of the horizontal hydraulic cylinder 34 is extended from the housing 36 or pulled into it, the free end of the movable link 44 of the bracket 7 changes its position in the OP. He approaches the housing 1 or move away from it, increasing the angle between the link 44 of the bracket 7 and the plane of the midship frame,
Аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке 4, позволяет с помощью приводов 28 осуществлять движение свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 следующим образом:The control equipment (not shown in Fig.), Located in the rack 4, allows using the drives 28 to carry out the movement of the free end of the movable link 44 of each bracket 7 as follows:
- независимо друг от друга;- independently of each other;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов правого (левого) от левого (правого) борта;- independently and synchronously for wing complexes of the right (left) from the left (starboard;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов передних (задних) от задних (передних) крыльевых комплексов;- independently and synchronously for the wing complexes of the front (rear) from the rear (front) wing complexes;
- независимо и синхронно диагональных крыльевых комплексов.- independently and synchronously diagonal wing complexes.
- синхронное движение свободных концов всех крыльевых комплексов- synchronous movement of the free ends of all wing complexes
Таким образом, используя возможность изменения положения свободного конца подвижного звена 44 кронштейна 7 в пространстве, с помощью аппаратуры управления, размещенной в стойке стойки управления 4, управляют ПВВ, следующим образом:Thus, using the ability to change the position of the free end of the movable link 44 of the bracket 7 in space, using the control equipment located in the rack of the control rack 4, control the UIP, as follows:
- плоскость вращения винтов 9 устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов 5 синхронно, а для крыльевых комплексов 5 левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;- the plane of rotation of the screws 9 is set and adjusted for all wing complexes 5 synchronously, and for wing complexes 5 of the port and starboard symmetrically with respect to the diametrical plane;
- плоскость вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов 9 правого (левого) борта аппарата;- the plane of rotation of the screws 9 of the wing complexes 5 of the left (right) side is installed and adjusted synchronously, but regardless of the regulation of the plane of rotation of the screws 9 of the right (left) side of the device;
- плоскость вращения винтов 9 передних (задних) крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано и независимо от плоскости вращения винтов 9 задних (передних) крыльевых комплексов 5;- the plane of rotation of the screws 9 of the front (rear) wing complexes 5 is regulated in a coordinated manner and independently of the plane of rotation of the screws 9 of the rear (front) wing complexes 5;
- плоскость вращения винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано между собой;- the plane of rotation of the screws 9 of the diagonal wing complexes 5 is adjusted coordinated with each other;
- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса 5 устанавливается и регулируется независимо друг от друга.- the plane of rotation of each wing complex 5 is set and adjusted independently of each other.
Когда аппарат находится в погруженном состоянии, подвижное звено 44 кронштейна 7 удаляют от корпуса 1 в ОП и прижимают к корпусу 1 в ПМШ. В таком положении винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. При подаче напряжения на статоры 12 приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. Плоскость вращения винтов 9 близка к ОП. Возникающая подъемная сила направлена вверх и приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. Такое положение подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 обеспечивает плавный без рывков выход аппарата в режим динамического поддержания корпуса 1 над поверхностью воды. Для увеличения скорости движения аппарата, увеличивают скорость вращения приводов 6 электродвигателей. Затем увеличивают угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и ОП. Плоскость вращения винтов 9 начинает приближаться к ДП. За счет этого увеличивается сила взаимодействия винтов 9 с водой и увеличивается скорость движения аппарата.When the apparatus is immersed, the movable link 44 of the bracket 7 is removed from the housing 1 in the OP and pressed against the housing 1 in the PMS. In this position, the screws 9 are almost completely immersed in water, and the housing 1 is partially immersed in water. When voltage is applied to the stators 12 of the drives 6 of electric motors, the rotors 14 come into rotation and the shafts 10 together with the blades 11 of the screws 9 begin to rotate. The plane of rotation of the screws 9 is close to the OD. The resulting lifting force is directed upward and causes the apparatus to come out of the water and begin to move forward. This position of the movable links 44 of the brackets 7 provides a smooth, jerky-free exit of the device to the dynamic mode of maintaining the housing 1 above the surface of the water. To increase the speed of the apparatus, increase the speed of rotation of the drives of 6 electric motors. Then increase the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and the OP. The plane of rotation of the screws 9 begins to approach the DP. Due to this, the interaction force increases 9 screws with water and increases the speed of the apparatus.
По четвертому варианту появляется дополнительная возможность управления аппаратом. Дополнительно скорость регулируется положением подвижного звена 44 кронштейна 7 относительно корпуса 1 аппарата. После выхода аппарата из воды, угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и корпусом 1 увеличивают. Это приводит к тому, что угол между плоскостью вращения винтов и основной плоскостью увеличивается. Растет сила взаимодействия винтов 9 с водой, аппарат «бeжит» на концах лопастей 11 винтов 9. Для ещё большего увеличения скорости движения угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и плоскостью мидель-шпангоута увеличивают, оставляя без изменения угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и ОП. Это приводит уменьшению сопротивления воздуха, позволяет увеличить скорость движения.According to the fourth option there is an additional ability to control the device. Additionally, the speed is regulated by the position of the movable link 44 of the bracket 7 relative to the housing 1 of the apparatus. After the apparatus leaves the water, the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and the housing 1 is increased. This leads to the fact that the angle between the plane of rotation of the screws and the main plane increases. The interaction force of the screws 9 with water is growing, the apparatus “runs” at the ends of the blades 11 of the screws 9. To further increase the speed of movement, the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and the plane of the mid-frame is increased, leaving the angle between the movable link 44 of the bracket 7 and unchanged OP. This leads to a decrease in air resistance, allows to increase the speed of movement.
Пространственная регулировка положения свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 создает дополнительные возможности для управления не только величиной скорости движения аппарата, но и для его маневрирования.Spatial adjustment of the position of the free end of the movable link 44 of each bracket 7 creates additional opportunities for controlling not only the magnitude of the speed of the apparatus, but also for maneuvering it.
Поворот влево может быть осуществлен двумя способами:Turning to the left can be done in two ways:
- прижатием подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 левого борта аппарата к корпусу 1 в основной плоскости. В этом случае угол между подвижными звеньями 44 кронштейнов 7 левого борта и плоскостью мидель-шпангоута увеличивается. Момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево;- pressing the movable links 44 brackets 7 of the left side of the apparatus to the housing 1 in the main plane. In this case, the angle between the movable links 44 of the brackets 7 of the left side and the plane of the mid-frame increases. The moment of forces from the interaction of the screws 9 of the starboard side with water becomes more than from the screws of the 9 left side, the device turns to the left;
- отведением подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 правого борта аппарата от корпуса 1 в основной плоскости. В этом случае угол между подвижными звеньями 44 кронштейнов 7 правого борта аппарата и плоскостью мидель-шпангоута уменьшается. Момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.- assignment of the movable links 44 brackets 7 of the starboard side of the apparatus from the housing 1 in the main plane. In this case, the angle between the movable links 44 of the brackets 7 of the starboard side of the apparatus and the plane of the mid-frame is reduced. The moment of forces from the interaction of the screws 9 of the starboard side with water becomes greater than from the screws of the 9 left side, the device turns to the left.
Управление движением свободных концов подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 диагональных крыльевых комплексов 5 создает возможность движения аппарата галсами. К примеру, поступательно движение всем аппаратом влево под углом к его ДП достигается следующим образом. Носовое левое и кормовое правое подвижные звенья 44 кронштейнов 7 размещают близко к ПМШ, под большим углом к ДП, а носовое правое и кормовое левое подвижные звенья кронштейнов 7 прижимают к корпусу 1 таким образом, что угол между ними и ПМШ достигает максимального значения. В таком положении со стороны винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 4 (носового левого и кормового правого) действует большая, чем сила стороны других диагональных винтов 9. Результирующая этой силы направлена по диагонали к корпусу 1 и составляет угол с ДП. Аппарат начинает поступательно двигаться под этим углом к ДП. Величина угла определяется конструктивным элементами: размещением кронштейнов 7, длиной его звеньев, углом наклона звена 43 кронштейна 7, размещением гидроцилиндров 33, 34 и величиной хода штоков 39, 40.Controlling the movement of the free ends of the moving links 44 of the brackets 7 of the diagonal wing systems 5 creates the possibility of movement of the apparatus by tacks. For example, the progressive movement of the whole apparatus to the left at an angle to its DP is achieved as follows. The fore and aft left movable links of the brackets 44 are placed close to the ПМШ, at a large angle to the DP, and the fore and the left and aft left movable links of the brackets 7 are pressed to the housing 1 so that the angle between them and the ПМШ reaches the maximum value. In this position, from the side of the screws 9 of the diagonal wing complexes 4 (fore left and aft right), there is a greater force than the side of the other diagonal screws 9. The resultant of this force is directed diagonally to the housing 1 and makes an angle with the DP. The device begins to move progressively at this angle to the DP. The magnitude of the angle is determined by the structural elements: the placement of the brackets 7, the length of its links, the angle of inclination of the link 43 of the bracket 7, the placement of the hydraulic cylinders 33, 34 and the stroke of the rods 39, 40.
Таким образом, изменение плоскости вращения винтов за счет пространственных поворотов подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 позволяет решать задачи быстрого выхода в надводный режим, быстрого и плавного изменения скорости движения аппарата и гибкого маневрирования направлением его движения, уменьшает консольную нагрузку на лопасти винтов при движении в надводном режиме, позволяет добиться более высоких скоростей, маневренности, устойчивости и надежности движения судна (фиг. 1, фиг.4, фиг.7).Thus, changing the plane of rotation of the screws due to spatial rotations of the movable link 44 of each bracket 7 allows us to solve the problem of quick exit to the surface mode, quick and smooth change of the speed of the apparatus and flexible maneuvering with the direction of its movement, reduces the cantilever load on the rotor blades when moving in the surface mode allows you to achieve higher speeds, maneuverability, stability and reliability of the vessel (Fig. 1, Fig. 4, Fig. 7).
Приведенные примеры не носят исчерпывающего характера и возможно применение различных конфигураций и модификаций реализации изобретения без отклонения от его сути, сформулированной в предлагаемых пунктах формулы и определяемой ими.The above examples are not exhaustive and it is possible to use various configurations and modifications of the invention without deviating from its essence, formulated in the proposed claims and defined by them.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях может быть изготовлен на любом судостроительном или машиностроительном предприятии на типовом оборудовании и поэтому соответствует критерию «пpoмышлeннaя применимость)), может найти широкое применение в судостроении, в частности, при проектировании и производстве аппаратов (судов) на подводных крыльях.The inventive apparatus for dynamic hydrofoils can be manufactured at any shipbuilding or engineering enterprise using standard equipment and therefore meets the criterion of “intended applicability)), it can be widely used in shipbuilding, in particular, in the design and manufacture of hydrofoils (ships).
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по первому варианту), по сравнению с прототипом, выполнен с более упрощенной конструктивной передачей вращения на лопасти винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, заявляемый аппарат более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения.The inventive apparatus on dynamic hydrofoils (according to the first embodiment), in comparison with the prototype, is made with a more simplified constructive transmission of rotation to the rotor blades, which significantly reduces the dynamic loads on the apparatus, on all its structural elements at the moment the apparatus emerges from the water, provides a smooth water exit to the surface movement mode, and, therefore, the claimed apparatus is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that the screw is made in the form of a hollow ceiling with rigidly fixed blades, inside which the rotation drive is located.
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по второму варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что кронштейны и ось вращения винта расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.The inventive apparatus on dynamic hydrofoils (according to the second embodiment), in comparison with the prototype, has lower drag, which significantly reduces the dynamic load on the apparatus, on all of its structural elements at the moment the apparatus leaves the water, provides a smooth exit from the water to the surface movement mode, and, therefore, is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that the brackets and the axis of rotation of the screw are inclined to the side of the midship frame feed perpendicular.
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по третьему варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна и возможность изменять положение плоскости вращения винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что кронштейн шарнирно крепится к корпусу судна и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.The inventive apparatus on dynamic hydrofoils (according to the third embodiment), in comparison with the prototype, has a lower drag of the vessel and the ability to change the position of the plane of rotation of the propellers, which significantly reduces the dynamic load on the apparatus, on all of its structural elements at the time the apparatus emerges from the water, provides a smooth exit from the water to the surface movement mode, and, therefore, is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that the bracket is hinged to the hull of the vessel and equipped with ene drive providing movement on an axis located obliquely to the plane of the midship frame in the direction of aft perpendicular.
Заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по четвертому варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна и возможность изменять положение плоскости вращения винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира. The inventive apparatus on dynamic hydrofoils (according to the fourth embodiment), in comparison with the prototype, has a lower drag of the vessel and the ability to change the position of the plane of rotation of the propellers, which significantly reduces the dynamic load on the apparatus, on all of its structural elements at the time the apparatus emerges from the water, provides a smooth exit from the water to the surface movement mode, and, therefore, is more reliable, has better controllability and maneuverability, due to the fact that each bracket is made of a two-link, the first The bend of which is rigidly fixed in the hull of the vessel inclined to the plane of the mid-frame towards the stern perpendicular, the second link is pivotally connected to the first and is provided with a drive that provides spatial movement of its free end relative to the hinge.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), расположенный в плоскости параллельной плоскости мидель- шпангоута, винт (9), по крайней мере один привод (6) вращения, отличающийся тем, что, каждый винт (9) выполнен в виде полого плафона (10) с жестко закрепленными лопастями (11), внутри которого размещен привод (6) вращения.1. The apparatus on dynamic hydrofoils, comprising a body (1) and pairwise wing complexes (5), each of which includes a bracket (7) attached to the body (1), located in a plane parallel to the mid-frame plane, a screw (9), at least one rotation drive (6), characterized in that each screw (9) is made in the form of a hollow lampshade (10) with rigidly fixed vanes (11), inside which the rotation drive (6) is placed.
2. Аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный жестко к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7), винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (6) вращения винта (9), отличающийся тем, что, кронштейны (7) расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.2. A device for dynamic hydrofoils, comprising a body (1) and pairwise wing complexes (5), each of which includes a bracket (7) fixed to the body (1) and connected to the bracket (7), a screw (9) with blades (11) at least one rotary screw drive (6) (9), characterized in that the brackets (7) are inclined to the mid-frame plane toward the aft perpendicular.
3. Аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7) винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (6) вращения, отличающийся тем, что, каждый кронштейн (7) шаровой опорой 27 крепится к корпусу (1) судна и снабжен вторым приводом (28), обеспечивающим его движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра3. A device for dynamic hydrofoils, comprising a body (1) and pairwise wing complexes (5), each of which includes a bracket (7) attached to the body (1), a screw (9) connected to the bracket (7) with blades (11) ), at least one rotation drive (6), characterized in that each bracket (7) with a ball bearing 27 is attached to the hull (1) of the vessel and is equipped with a second drive (28), providing its movement relative to an axis located obliquely to mid-frame planes in the direction of the aft perpendicular
4. Аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7) винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (9) вращения, отличающийся тем, что, каждый кронштейн (7) выполнен двухзвенным, первое звено (43) которого жестко закреплено в корпусе (1) судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено (44) соединено с первым звеном (43) шаровой опорой (45) и снабжено вторым приводом (28), обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шаровой опоры (45). 4. A device for dynamic hydrofoils, comprising a body (1) and pairwise wing complexes (5), each of which includes a bracket (7) attached to the body (1), a screw (9) connected to the bracket (7) with blades (11) ), at least one rotation drive (9), characterized in that each bracket (7) is made of a two-link, the first link (43) of which is rigidly fixed in the hull (1) of the vessel inclined to the midship frame plane in the direction of the aft perpendicular , the second link (44) is connected to the first link (43) with a ball bearing (45) and provided with a second drive ohm (28), which provides the spatial movement of its free end relative to the ball bearing (45).
PCT/RU2007/000359 2006-07-24 2007-07-03 Engine provided with dynamic hydrofoils (variants) WO2008013476A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126923 2006-07-24
RU2006126923/11A RU2006126923A (en) 2006-07-24 2006-07-24 DYNAMIC UNDERWATER WING DEVICE (OPTIONS)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008013476A1 true WO2008013476A1 (en) 2008-01-31

Family

ID=38981718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000359 WO2008013476A1 (en) 2006-07-24 2007-07-03 Engine provided with dynamic hydrofoils (variants)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2006126923A (en)
WO (1) WO2008013476A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2012314C2 (en) * 2014-02-24 2015-08-25 Quantum Controls B V METHOD FOR THE ACTIVE DAMPING OF SHIP MOVEMENTS AND SUCH AN ACTUAL SLOW DAMPING SYSTEM.
CN106611540A (en) * 2015-10-27 2017-05-03 天津工大瑞工光电技术研究院有限公司 Buoyancy vessel motion simulation and performing apparatus
GB2558181A (en) * 2016-07-20 2018-07-11 Sharon Perry John Hydrofoil system for a watercraft
CN111306401A (en) * 2020-04-17 2020-06-19 上海海事大学 A rotatable sail formula is underwater robot independently for conduit detects
CN114509304A (en) * 2022-01-20 2022-05-17 广西壮族自治区水产科学研究院 Water quality monitoring device for aquaculture

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125981A (en) * 1964-03-24 Hydrorotor craft
RU2096255C1 (en) * 1994-08-24 1997-11-20 Петр Петрович Слынько Shipboard semisubmerged propeller

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3125981A (en) * 1964-03-24 Hydrorotor craft
RU2096255C1 (en) * 1994-08-24 1997-11-20 Петр Петрович Слынько Shipboard semisubmerged propeller

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2012314C2 (en) * 2014-02-24 2015-08-25 Quantum Controls B V METHOD FOR THE ACTIVE DAMPING OF SHIP MOVEMENTS AND SUCH AN ACTUAL SLOW DAMPING SYSTEM.
EP2910463A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-26 Quantum Controls B.V. Method for actively damping a ship's motion as well as such an active roll stabilisation system
CN106611540A (en) * 2015-10-27 2017-05-03 天津工大瑞工光电技术研究院有限公司 Buoyancy vessel motion simulation and performing apparatus
GB2558181A (en) * 2016-07-20 2018-07-11 Sharon Perry John Hydrofoil system for a watercraft
CN111306401A (en) * 2020-04-17 2020-06-19 上海海事大学 A rotatable sail formula is underwater robot independently for conduit detects
CN114509304A (en) * 2022-01-20 2022-05-17 广西壮族自治区水产科学研究院 Water quality monitoring device for aquaculture

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006126923A (en) 2008-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101042764B1 (en) Ship comprising magnus rotors
US5237947A (en) Variable draft hull
RU2198818C2 (en) Power plant
RU2544250C1 (en) Ship propulsion unit
EP2944558A1 (en) Oscillating foil propulsion system and method for controlling a motion of an oscillating movable foil
JP2013525198A (en) Electric marine surface drive device
US4040373A (en) Steering and stabilization apparatus for watercraft
JP2000511488A (en) Marine propulsion and steering equipment
WO2008013476A1 (en) Engine provided with dynamic hydrofoils (variants)
RU2550792C1 (en) Ship propulsor
JP7375195B2 (en) Automatically controlled hydrofoil system
CN102015438A (en) A method of providing a ship with a large diameter screw propeller and a ship having a large diameter screw propeller
JP2023532147A (en) Double strut transmission housing structure for marine propulsion system
RU2364544C2 (en) Method of high-speed cruising and ship to this end (versions)
RU60477U1 (en) DYNAMIC UNDERWATER WING DEVICE (OPTIONS)
US3056374A (en) Auxiliary steering and propulsion unit
RU2615031C2 (en) Method for movement on "water cushion" and gliding vessel for its implementation
EP1970302A1 (en) Oscillating hydrofoil propulsion and steering system
RU2653983C1 (en) Surface-underwater vehicle with changed geometry of shape form
CN202573710U (en) Anti-sway system for ship spiral column
CN110001896A (en) A kind of hydrofoil submarine
WO2016012656A1 (en) Dual mode oscillating foil propulsion system and method for oscillating at least one movable foil
RU203023U1 (en) Submarine ship
CN213800143U (en) Hydrodynamic layout full-rotation rudder propeller
US2303437A (en) Means for the propulsion of ships

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07794074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07794074

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1