Рулевое устройство для аморфной среды

 

Изобретение относится к устройствам управления объектом при движении его в аморфной среде, в частности к рулевым устройствам. Рулевое устройство содержит пластины и привод их перемещения. Пластины закреплены радиально на поворотной ступице, которая подвижно в угловом направлении сопрягается с осью на скобе. Ось со ступицей размещена параллельно оси подвижного объекта. Скоба соединена с приводом перемещения посредством вала . Достигается полное устранение возможности возникновения усилий, которые не относятся к усилиям, осуществляющим изменение положения объекта в пространстве. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам управления объектом при движении его в аморфной среде. К таким объектам относятся подводные лодки, летательные аппараты, которые изменяют свое положение за счет взаимодействия набегающего потока аморфной массы с пластиной, которую устанавливают под углом к оси объекта.

Изобретение может быть также использовано для стабилизации положения надводного судна при волнении на поверхности водной среды, приводящего к захлестыванию судна и возможности аварийной ситуации за счет волн над палубой.

Известно рулевое устройство для аморфной среды, содержащее пластины и привод их перемещения (см. патент СССР N 20525, кл. 25/06, публ. 31.01.29).

Данное рулевое устройство принято в качестве наиболее близкого аналога изобретения.

Недостатками известного рулевого устройства является следующее.

- Для перемещения объекта в горизонтальной плоскости и в вертикальной плоскости устанавливают различные пластины (горизонтальные и вертикальные) со своими приводами. При этом возникает взаимное влияние управляющих пластин и сил реакции, которые приводят к изменению положения либо в вертикальной, либо в горизонтальной плоскости, а это требует визуального определения фактического положения и корректировки положения объекта различными управляющими элементами. Это не очень удобно при больших скоростях.

- При волнении аморфной среды, которая приводит к качке вокруг оси объекта (бортовая качка у судна подводного или надводного) возникает вертикальная составляющая на пластине, которая может привести к росту амплитуды по углу. Аналогичное положение при колебаниях вдоль оси объекта. Эти процессы приводят к силовому воздействию на рулевое устройство и необходимости неоправданного усиления всех элементов рулевого управления.

- Надводное судно испытывает значительные перегрузки при шторме, поэтому желательно отслеживать приближающуюся волну, которая, как правило, перпендикулярна оси надводного судна. Такое отслеживание позволяет поднять носовую часть судна, чтобы избежать значительного погружения судна и его палубы. Надводные суда не имеют такой возможности.

- Крепление пластин осуществляется консольно, что повышает нагрузку на пластины и требует их усиления.

Техническим результатом изобретения является полное устранение возможности возникновения усилий, которые не относятся к усилиям, осуществляющим изменение положения объекта в пространстве, возможность коррекции положения надводного судна при значительном волнении путем изменения положения судна и его носовой части относительно волны и ожидаемого наката волны на верхнюю палубу судна.

Он достигается тем, что в рулевом устройстве для аморфной среды, содержащем пластины и привод их перемещения, пластины закреплены радиально на поворотной ступице, которая подвижно в угловом направлении сопрягается с осью на скобе, причем ось со ступицей размещена параллельно оси подвижного объекта, а скоба соединена с приводом перемещения посредством вала.

Кроме того, вал расположен вертикально и соединен со скобой на ее средине.

Кроме того, вал расположен горизонтально и соединен с приводом перемещения.

На фиг. 1 схематично изображена подводная лодка с рулевым устройством для аморфной среды; на фиг. 2 - рулевое устройство.

Рулевое устройство содержит пластины 1, которые закреплены на поворотной ступице 2, сопрягаемой свободно в угловом направлении с осью 3, а сама ось 3 закреплена на скобе 4, связанной с валом 5 шаровым подшипником 6. Приводы 7, 8 соединены с валом 5 гибкими связями 9, 10 через шкивы 11, 12. Каждая пара шкивов имеет пружинный компенсатор 13. Может быть эквивалентное техническое решение, когда силовое замыкание осуществляют без шкивов, пружинных компенсаторов и гибких связей. Можно к шаровому шарниру перпендикулярно присоединить сектора с ровной поверхностью одного радиуса и зубчатой нарезкой, причем углы охватывают максимальный угол возможного поворота. Возможны и другие варианты выполнения.

Действует рулевое устройство следующим образом.

При прямоугольном движении объекта пластины 1 располагаются параллельно оси объекта. При необходимости совершения поворота, например, в горизонтальной плоскости включается привод 8 и гибкая связь 9 осуществляет поворот вала 5 в шаровом подшипнике 6, а компенсаторы 12 уравнивают перемещения. Вал 5 перемещает скобу 4 с осью 3 и ступицей 2. При любом повороте, кроме идеального, возникает вертикальная составляющая силы от набегающего потока аморфной среды. Эта сила приведет к повороту ступицы 2 и пластины займут новое угловое положение, при котором никакие сопутствующие силы не будут воздействовать на все элементы управления. Полностью аналогично будут протекать процессы и при повороте в вертикальной плоскости, а также при сложном повороте, если использовать метод суперпозиции.

Следует отметить, что число пластин 1 может быть различным, но не менее двух, и чем больше, тем лучше. Если же речь идет только о надводном судне, без изменения глубины погружения, то вал 5 будет установлен вертикально, закреплен посредством скобы, поворот вала 5 будет практически без усилий, т.к. силы по обе стороны от скобы будут уравновешиваться.

Формула изобретения

1. Рулевое устройство для аморфной среды, содержащее пластины и привод их перемещения, отличающееся тем, что пластины закреплены радиально на поворотной ступице, которая подвижно в угловом направлении сопрягается с осью на скобе, причем ось со ступицей размещена параллельно оси подвижного объекта, а скоба соединена с приводом перемещения посредством вала.

2. Рулевое устройство по п. 1, отличающееся тем, что вал расположен вертикально и соединен со скобой на ее середине.

3. Рулевое устройство по п.1, отличающееся тем, что вал расположен горизонтально и соединен с приводом перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2