Волновой движитель плавсредства

АНИЕ И Комитет Россяйской Федераняи пе патентам и товарным знакам(УЗ) Шерстобитов Владимир Иосифович; ГалиновАнатолий ИваноМБычковский Владимир Николаеви% Панченко Апександр ГеннадьевичР 4) ВОПЙОВОЙ ДВИЖИЯЛЫЮАВСРЕДСТВА6 Щ Изобретение относится к судостроению, вчастности к движителям волнового типа Сущностьизобретенк воеювой движитель включает элас-.тичную пластину, состоящую из двух частей, раоюОщ КС (11) 2 (Я) 5 В 63 НХ 36 ложенных вертикально внутри зоны вращения элементов приводного механизма на двух уровнщ а приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них роторами, расположенными напротив соответствующих частей пластины На каждом из роторов закреплены рэдиально регулируемые штанги со спицами с шагом 1200, контактирующими с соответствующей стороной упомянутой пластины Каждая из групп спиц на роторах смещена по фазе относительно другой из групп этого уровня на 60 ф, а смещение по фазе вращения групп спиц одного уровня относительно группы спиц другого уровня 180 ф, 1 зл. ф-лы 3 ил.Изобретение относится к судостроению, в частности к движителям волновоготипа.Известен судовой движитель для подводных аппаратов, содержащий упругие машущие крылья, шарнирно закрепленные наодном конце рычага, другой конец которогосвязан с приводом колебаний крыльев. Однако упругие машущие крылья, работающиекаждой иэ плоскостей на растяжение-сжатие при колебательном движении, теряютполезную энергию, Эта энергия безвозвратно теряется внутри крыльев на тепло За счетгистерезисных.потерь упругих элементов,снижая тем самым КПД движителя и егоэ.ффективность.Наиболее близким техническим решением к изобретению является волновой движитель, содержащий гибкую лопасть в видепластины с плоским. поперечным сечением 20и защемленной передней кромкой, а приводной механизм обеспечивает возможность вращения и изменение угла атакиколебательным движением,Данное изобретение принято за прототип и обладает также существенным недостатком, ибо часть энергии расходуется напреодоление гибко-упругого состояния пластины и таким образом .безвозвратно теряется внутри пластины, уменьшая КПД З 0движителя. Аналог и прототип при своемколебательном движении создают турбулентные. вихри в потоке машущих крыльев ипластины, Турбулиэацию потока уменьшаеткритическое число Рейнольдса, при котором ЗБувеличивается как сопротивление трению,так и составная часть сил сопротивления засчет волнообразования, что в конечном итоге ухудшает гидродинамическое качестводвижителя и увеличивает общие энергозатраты на движение,Целью изобретения является повышение эффективности движителя эа счет снижения энергозатрат,Это достигается тем,. что волновой движитель содержит пластину из двух частей.Пластина выполнена из эластичного материала и элементов с поперечными упругимисвязями. Зти части пластины расположенывертикально внутри зоны вращения элементов приводного механизма на двух уровнях;Приводной механизм выполнен с двумявертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них роторами, 55расположенными напротив соответствующих частей пластины, и на каждом из роторов закреплены радиально регулируемыештанги со спицами с шагом 120, контактирующими с соответствующей стороной упомянутой пластины, причем каждая из групп спиц на роторах смещена по фазе относительно другой из групп этого уровня на 60 О, а смещение по фазе вращения группы спиц одного уровня относительно спиц другого уровня 180 О. При этом достигается также сглаживание нагрузки на двигатель приводного механизма, для чего спицы выполнены по форме винтовой линии,Особенность изобретения заключается в том, что эластичная пластина, непроницаемая для воды, с поперечными упругими связями, но и не обладающая продольной устойчивостью, представляет "податливую стенку", которая под воздействием попеременно с двух сторон на нее спиц приводного механизма создает в потоке "бегущую волну" Лри этом возникает реакция сил потока, передающаяся через эластичную пластину к спицам, штангам на углы прикрепления их к ротору, установленному в корпусе, и образует упор, под действием которого осуществляется движение. В такой "податливой стенке" фактически вся энергия, подводимая от приводного механизма, превращается в полезную энергию движения, а та часть энергии, которая расходовалась на гистерезисные потери изменения упругого состояния пластины в этом случае расходуется на движение,Кроме того, спицы, катящиеся по эластичной поверхности пластины, обладающей незначительным коэффициентом трения, ламинаризируют внешний поток, обтекающий пластину, предотвращая образование турбулентных вихрей, и тем самым расширяя область ламинарного режима течения до момента наступления критического числа Рейнольдса, при котором еще сопротивление трению минимально в сравнении с турбулентным режимом обтекания пластины и дополнительно еще снижают составную часть сопротивления от волнообразования.Эффект такой возможен благодаря тому, что части эластичной пластины размещены внутри зоны вращения элементов приводного механизма, состоящего из валов с за репленными на них роторами, в которых укреплены радиально регулируемые штанги со спицами с шагом 120 О, обкатывающие каждую из частей пластины с обеих стороны попеременно со сдвигом по фазе на 60 О. Причем применение двух частей пластины обеспечивает более равномерное распределение нагрузки на приводной механизм, а их обкатывание спицами, выполненными по форме винтовой линии, практически сглаживает нагрузку на двигатель приводного механизма эа счет то 200266620 30 35 40 50 55 го, что, во-первых, спицы, создавая "бегущую волну", постепенно входят в соприкосновение с частями пластины, т.е, по форме винтовой линии, и, во-вторых, одна группа спиц смещена по Фазе на 60 относительно другой группы и, в-третьих, синхронное вращение валов с роторами ослабляет динамические нагрузки, возникающие при взаимодействии спиц с пластинами, Необходимо также отметить и то, что встречное вращательное движение роторов в вязкой среде создает магнусовый эффект - действие поперечной силы относительно направления. потока, которое, суммируясь с реакцией от действия "бегущей волны", создают совместно равнодействующую силу, большую в сравнении с действием только "бегущей волны", создаваемой частями эластичной пластины с рассмотренными элементами приводного механизма,Наличие поперечных упругих связей на эластичной пластине позволяет ей быть в постоянной готовности к действию и сохранять вертикальное положение между спицами приводного механизма. Таким образом преимущество эластичных пластин в сочетании с оригинальными элементами приводного механизма заключается в том, что КПД волнового движителя и его эффективность выше в, Сравнении с прототипом, что также подтверждается теорией гидродинамической устойчивости, которая прогнозирует возможность сохранения ламинарной формы течейия да высоких значений критического числа Рейнольдса, когда наступает переход на другой режим обтекания при использовании податливых поверхностей, какими в данном случае являются части эластичной пластины с поперечными упругими связями. Преимущество также и в том, что конструкция приводного механизма допускает возможность регулировки величины упора путем изменения длины штанги в ра-, диальном направлении,На фиг.1 изображен волновой движитель, на Фиг.2 - вид по стрелке Я на фиг,1 (сплошная линия - верхний уровень размещения эластичной пластины и штанги со спицами, штриховая линия - нижний уровень размещения эластичной пластины и штанги со спицами); на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.2.Волновой движитель состоит из корпуса 1, к которому передней кромкой жестко прикреплены части эластичной пластины 2, расположенные на двух уровнях, имеющие поперечные упругие связи 3, способствующие сохранению пластинами вертикального положения при неработающем приводном механизме 4. Достоинством эластичной пластины является то. что у нее отсутствует продольная устойчивость и поэтому она может занимать любое вертикальное положение при воздействии внешних возмущений.Части эластичной пластины 2 с поперечными упругими связями размещены на двух уровнях в диаметральной плоскости внутри зоны вращения элементов приводного механизма, двух вертикальных валов 5, синхронно вращающихся навстречу друг другу, с закрепленными на них роторами 6, Роторы установлены на каждом из двух валов на двух уровнях напротив эластичных пластин. На каждом роторе вмонтированы радиально штанги 7 по окоужности с шагом 120 О, На каждой из штанг установлены спицы 8, имеющие форму винтовой линии, сходной той,которая была бы проведена по мнимому цилиндру, описываемому вертикальной линией, проходящей через крайнюю точку на штанге относительно центра вращения с шагом, равным диаметру этого цилиндра.Группа спиц на роторах одного уровня смещена по фазе вращения относительно другой из групп этого уровня на 60 О, а смещение по фазе вращения группы спиц одного уровня относительно группы спиц другого уровня 180 О, чтобы создать равномерность нагрузки на приводной механизм.Волновой движитель работает следующим образом, В исходном положении(фиг,1) эластичные пластины 2 находятся в вертикальном положении. Запускается приводной механизм 4, в котором начинают синхронно вращаться валы 5 с закрепленными на них роторами 6. В тело роторов вмонтированы штанги 7 со спицами 8, которые начинают взаимодействовать с эластичными пластинами, обкатывая их. Верхняя группа спиц взаимодействует с верхней пластиной, нижняя группа спиц - с нижней пластиной,Из-за того, что группы спиц на одном уровне имеют смещение по фазе вращения 60 происходит попеременное взаимодействие их с эластичной пластиной, Аналогичное взаимодействие осуществляется со второй пластиной, однако эта группа спиц смещена по фазе вращения относительно первой на 180 так, что части эластичной пластины осуществляют колебания в противофазе.Спицы, обкатызая части эластичной пластины с двух сторон, создают "бегущую волну", в которой чередуются зоны давления и зоны разряжения в потоке, Равнодействующая реакция сил потока от разности давления передается через эластичную пластину спицы и штанги на узлы жесткого со 2002666единения их с корпусом. Под действием этого упора происходит движение, В дополнение к этому упору, создаваемому "бегущей волной", происходит при вращении роторое трение воды о их поверхность,В тех местах; где направление вращения роторов и движение воды различны, происходит замедление потока в то время как на противоположной стороне ротора происходит ускорение потока, В результате этого там, где оба направления совпадают. образуется зона пониженного давления, а с другой стороны образуется зона повышенного давления. Формула изоб рете н ия1. ВОЛНОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ ПЛАВСРЕДСТВА, содержащий гибкие пластины, каждая иэ которых установлена вертикально и закреплена одной из кромок на плавсредстве, а также приводной механизм колебательного движения пластин в поперечном относительно диаметральной плоскости плавсредства направлении, отличающийся. тем; что, с целью повышения эффективности движения, пластины расположены одна над другой, а приводной механизм выполнен с двумя вертикально установленными с возможностью синхронного вращения валами с закрепленными на них ротбрами, расположенныВзаимодействие этих зон и создает усилие движения, подобное подьемной силе, как при обтекании крылового профиля, Двойное взаимодействие усилий от "бегу щей волны" и вращения роторов создаютповышенный упор, благодаря чему КПД волнового движителя по сравнению с прототипом при одинаковой передаваемой мощности выше, В связи с этим, уменьша ются и энергозатраты на движение,(56) Авторское свидетельство СССРМ 47561, кл. В 63 Н 1/36, 1935,15ми один над другим, при этом на каждом из роторов закреплены радиально регулируемые штанги со. спицами, имеющими Шаг 120, при этом спицы верхнего ротора 20 одного из валов смещены по фазе относительно спиц нижнего ротора этого вала на 60, а относительно спиц верхнего ротора другого из валов на 180, причем каждая гибкая пластина размещена между соот 25 ветствующими ей роторами, спицы которых установлены с возможностью взаимодействия с соответствующей стороной этой гибкой пластины.2, Движитель по п.1, отличающийсятем, что спицы выполнены по форме винтовой линии,