Движитель с подвижными спицами

Авторы патента:

B63H1/00 - Судовые движители и управление судами (движители для подводных лодок, приводимые в действие иначе, чем атомной энергией B63G; для торпед F42B 19/00)

Владельцы патента RU 2601491:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) (RU)

Изобретение относится к движителям подводного транспорта, а именно к движителям подводных роботов. Движитель с подвижными спицами содержит цилиндрический обод, приводной вал обода и радиальные спицы и оборудован эксцентриком и приводным валом эксцентрика. Ось вращения обода совпадает с осью вращения вала. Эксцентрик имеет возможность поворачиваться вокруг оси своего приводного вала и фиксироваться под любым углом. Радиальные спицы имеют плоскую часть, плоскость которых параллельна оси вращения, и цилиндрическую часть, которая выступает за пределы обода. Плоская часть спицы одним концом свободно проходит через отверстие в цилиндрической поверхности обода, а на другом конце имеет паз для скользящего крюкообразного зацепления с плоской частью эксцентрика. При вращении цилиндрического обода радиальные спицы имеют возможность совершать возвратно-поступательные движения. Достигается эффективность передвижения подводного транспорта как в воде, так и по подводному грунту или илу. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Техническое решение относится к движителям подводного транспорта, конкретнее к движителям подводных роботов.

Известен движитель Чичигина (патент РФ №2089441, МПК B63H 1/34, B63H 1/04, опубл. 10.09.1997), содержащий гребные лопасти-плицы, установленные на стойках, шарнирно соединенных непосредственно и через упоры с замкнутыми цепями, охватывающими несущие колеса. Недостатком данного движителя является неспособность перемещаться по подводному грунту высокой рыхлости.

Известно судовое гребное колесо (патент СССР №1299896, МПК B63H 1/04, опубл. 30.03.1987), содержащее радиально установленные плицы с эластичными вставками. Недостатком данного движителя является неспособность плиц погружаться в грунт и удерживать транспортное средство при течении.

Известен циклоидный движитель Федчишина В.Г. (патент РФ №2060203, МПК B63H 1/04, B63H 1/06, B63H 1/08, опубл. 20.05.1996), содержащий ротор с приводным валом, центральной шестерней, соединенной с червячным колесом и лопастями с насаженными на их оси ведомыми коническими шестернями. Недостатком данного движителя является его неспособность к взаимодействию с илистым дном, а также к сопротивлению придонным течениям.

Прототипом предлагаемого движителя является колесный движитель (патент РФ №2368533, МПК B63H 1/04, опубл. 27.09.2009), содержащий цилиндрический обод с жестко установленными на нем лопатками. Недостатком данного движителя является его неспособность к взаимодействию с грунтом высокой рыхлости или вязкости, а также к сопротивлению придонным течениям большой силы.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение подводного транспорта способностью передвигаться как в толще воды, так и по подводному грунту, в том числе и илистому, создавая при этом минимальный шумовой эффект, а также возможностью находиться в неподвижном состоянии при выключенных двигателях в условиях придонных течений.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в отличие от известного технического решения предлагаемый движитель содержит подвижные радиально расположенные спицы, которые состоят из плоской и цилиндрической частей и имеют возможность совершать возвратно-поступательные движения. Движитель оборудован эксцентриком с приводным валом эксцентрика, соосным приводному валу обода, при взаимодействии с валом эксцентрик имеет возможность поворачиваться вокруг оси приводного вала и фиксироваться под любым углом. Радиальные спицы имеют плоскую часть, плоскость которых параллельна оси вращения, и цилиндрическую часть, выступающую за пределы обода. Плоская часть спицы одним концом свободно проходит через отверстие в цилиндрической поверхности обода, на другом конце спица имеет паз для скользящего крюкообразного зацепления с плоской частью эксцентрика.

Передвижение подводного аппарата в толще воды осуществляется посредством отталкивания плоской частью спиц от воды, а передвижение по дну - благодаря проникновению цилиндрической части спиц в грунт. При передвижении по грунту высокой рыхлости спицы погружаются в него и цилиндрической, и плоской частями. При выключенных двигателях спицы выполняют функцию якоря.

На фиг.1 представлена фронтальная проекция движителя с подвижными спицами без крышки, закрывающей внутренний механизм от воздействия внешней среды.

На фиг.2 представлена аксонометрическая проекция движителя с подвижными спицами.

На фиг.3 - ортогональные и аксонометрическая проекции спиц.

На фиг.4 - профильный разрез движителя с подвижными спицами.

На фиг.5 - аксонометрические проекции движителя с подвижными спицами (вид спереди и сзади).

Предлагаемый движитель содержит толстостенный цилиндрический обод (1) (фиг. 1), спицы, состоящие из цилиндрической (2) и плоской частей (3) с ребрами жесткости (4), толстостенный эксцентрик (5), к стенке (6) которого спицы присоединены посредством крюкообразного зацепления (7), два коаксиальных вала: приводной вал обода (8) (фиг.4) и приводной вал эксцентрика (9), крышку (10); в ободе имеются отверстия (11) (фиг.2).

Основание эксцентрика (5) может иметь форму овоида, причем удвоенный радиус большей дуги овоида равен разнице радиуса обода (1) и его толщины, за вычетом места для крюкообразного зацепления (7), а радиус меньшей дуги равен разнице радиуса обода (1) и длины плоской части (3) спиц. Ось вращения вала эксцентрика (9) проходит через центр окружности, образующей меньшую дугу овоида.

Движитель имеет два режима работы: передвижение в толще воды и по дну.

Работа движителя с подвижными спицами в условиях передвижения в толще воды заключается в том, что обод (1), вращаясь вокруг своей оси, заставляет спицы периодично скрывать свою плоскую часть (3) в отверстиях (11) обода (1), потому что эксцентрик (5), будучи зафиксированным в определенном положении, заставляет спицы посредством скольжения крюкообразного зацепления (7) по своей стенке (6) совершать поступательные движения в радиальном направлении относительно обода (1), причем смена ориентации эксцентрика (5) с помощью вала (9) при неизменном вращении обода (1) на валу (8) изменит сектор обода (1), в котором плоская часть (3) спиц будет находиться вне отверстий (11); в результате движение подводного аппарата происходит посредством отталкивания плоской частью (3) спиц от воды, что позволяет двигаться в любом направлении в горизонтальной плоскости, а также изменять угол наклона подводного аппарата во время плавания.

Оси вращения приводного вала (8) и приводного вала (9) совпадают, причем вал (9) находится внутри вала (8), т.к. последний полый, т.е. валы (8) и (9) коаксиальны. Ось вращения обода (1) совпадает с осью вращения вала (8). Вращение вала (8), находящегося в жестком соединении с ободом (1), вызывает вращение последнего. Вал (9) жестко соединен с эксцентриком (5). Вращение вала (9) вызывает вращение эксцентрика (5) вокруг оси вала (9).

Работа движителя с подвижными спицами в условиях езды по твердому дну заключается в том, что спицы, находясь в состоянии максимальной длины, что достигается ориентацией эксцентрика (5) широкой его частью вниз, своей цилиндрической частью (2) частично погружаются в грунт и вращение обода (1) приводит подводный аппарат в движение. Степень погружения спиц в грунт зависит от твердости последнего. Данный режим позволяет перемещаться подводному аппарату на малых оборотах в отсутствие шумового эффекта. При передвижении по илистому дну спицы погружаются в грунт и цилиндрической (2), и плоской (3) частями.

Оба режима работы движителя с подвижными спицами обеспечивают подводный аппарат высокой проходимостью в различных условиях работы и свойств дна водоема. Причем проникновение спиц в грунт при отключенных двигателях заменяет собой якорь.

Технический результат изобретения - обеспечение подводного транспорта способностью передвигаться как в толще воды, так и по подводному грунту, в том числе илистому, создавая при этом минимальный шумовой эффект, а также возможностью сцепления с грунтом в неподвижном состоянии при выключенных двигателях в условиях придонных течений.

1. Движитель с подвижными спицами, содержащий цилиндрический обод, приводной вал обода и радиальные спицы, отличающийся тем, что он оборудован эксцентриком и приводным валом эксцентрика, соосным приводному валу обода, эксцентрик имеет возможность поворачиваться вокруг оси своего приводного вала и фиксироваться под любым углом, радиальные спицы имеют плоскую часть, плоскость которых параллельна оси вращения, и цилиндрическую часть, выступающую за пределы обода, при этом плоская часть спицы одним концом свободно проходит через отверстие в цилиндрической поверхности обода, а на другом конце имеет паз для скользящего крюкообразного зацепления с плоской частью эксцентрика так, что при вращении цилиндрического обода радиальные спицы имеют возможность совершать возвратно-поступательные движения.

2. Движитель с подвижными спицами по п.1, отличающийся тем, что эксцентрик выполнен в форме овоида, причем удвоенный радиус большей дуги овоида равен разнице радиуса обода и его толщины за вычетом длины крюкообразного зацепления, а радиус меньшей дуги равен разнице радиуса обода и длины плоской части спиц.

Похожие патенты:

Гребной винт // 2600958

Изобретение относится к судостроению и, в частности, к корабельным винтовым движителям. Гребной винт содержит ступицу с лопастями, которые соединены бандажным кольцом.

Самоходный паром // 2596044

Изобретение относится к области судостроения, а именно к речным паромным переправам, с возможностью их работы в ледовых условиях. Предложен самоходный паром, содержащий понтон с размещенными на нем аппарелями, причем паром имеет ледокольные оконечности с подруливающими устройствами, ледовый пояс в районе переменной ватерлинии, главный двигатель, установленный в средней части корпуса и через трансмиссии соединенный с гребными колесами, расположенными по бортам в нишах с прорезями, исключающими попадание крупных льдин к гребным колесам, при этом гребные колеса вращаются независимо друг от друга.

Способ формирования гребного винта для надводного транспорта, выполняющего перевозку грузов (вариант русской логики) // 2595218

Изобретение относится к кораблестроению и может быть использовано в технологическом процессе изготовления гребных винтов для различных судов. Для формирования гребного винта для надводного транспорта включают изготовление акрилового спиралевидного гребного винта с общим валом и с возможностью приема вращающего момента с ротора соответствующего привода на общий вал спиралевидного гребного винта с двух сторон и изготавливают акриловый внешний полый корпус для акрилового спиралевидного гребного винта.

Движитель, дисколет, дисколет большой грузоподъемности, подводный подъемник-буксир, движитель подводных аппаратов // 2586180

Изообретение относится к конструкции движителей, работающих в воздушной и водной средах. Движитель выполнен в виде сплошного жесткого диска из металла или металлизированного пластика.

Винт // 2585209

Изобретение относится к области аэрогидродинамики и может быть применено преимущественно в судостроении, в качестве гребного винта или в качестве пропеллера в авиастроении.

Водометный двигательно-движительный комплекс // 2585207

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водометным движителям. Водометный двигательно-движительный комплекс включает осесимметричный корпус в виде судовой кольцевой насадки, в котором размещены статор электродвигателя и подвижно установленное круговое кольцо.

Винт // 2585180

Морское судно, предназначенное для работы в льдистых водах // 2584038

Изобретение относится к области судостроения и касается морских судов, предназначенных для работы в льдистых водах. Морское судно имеет по меньшей мере один движителю 1, представляющий собой азимутальное подруливающее устройство с гребным винтом 3, установленным на капсуле 6.

Движительный комплекс судна туннельного типа // 2583328

Изобретение относится к области судостроения. Движительный комплекс судна туннельного типа включает водометные движители, встроенные в полуконические образования кормовой оконечности подводного корпуса и дополнительно по крайней мере два вертикальных пластинчатых роторных движителя, установленных в поперечных цилиндрических нишах боковых стенок продольного канала.

Способ удержания подводных буровых систем над донной поверхностью морей и океанов (вариант русской логики) // 2580384

Изобретение относится к кораблестроению и может быть использовано при изготовлении герметичных сосудов, активизирующих грузоподъемность надводного транспорта. Способ удержания подводных буровых систем над донной поверхностью морей и океанов включает общий корпус и отдельные элементы полых сосудов сферической формы и гребные винты.

Способ и устройство для сбора нефти и нефтепродукта из-под ледяного покрова водоема // 2604931

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при разливе нефти (нефтепродуктов) под ледяным покровом преимущественно арктических водоемов. Предложен способ сбора нефти или нефтепродукта из-под ледяного покрова водоема, включающий локализацию пятна нефти или нефтепродукта и последующее удаление нефти или нефтепродукта откачкой в нефтеприемник. При этом в область локализации пятна нефти или нефтепродукта под ледяной покров подают по крайней мере один понтон, накачивают его воздухом в количестве, достаточном для создания подъемной силы, достаточной для подъема и деформации ледяного покрова с образованием купола на участке локализации пятна нефти или нефтепродукта, обеспечивающего сбор нефти или нефтепродукта, находящегося между поверхностью воды и ледяным покровом. Предложено устройство для реализации способа. Результатом является повышение производительности сбора нефти от 1,8 до 2,6 раз и снижение трудоемкости в 4-6 раз. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 ил.

Судно туннельно-скегового типа // 2606429

Изобретение относится к области судостроения, касается конструирования судов туннельно-скегового типа и может быть использовано при постройке десантных судов. Предложено судно туннельно-скегового типа, содержащее корпус, имеющий днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом с образующими, параллельными диаметральной плоскости судна, в носовой и кормовой оконечностях установлены подвижные ограждения, в корпусе установлен нагнетатель воздуха высокого давления, в плоскости конструктивной ватерлинии смонтированы бортовые роторно-винтовые движители, имеющие стационарную оболочку, закрывающую верхнюю часть движителя, и оболочку, подвижную вокруг оси движителя, закрывающую нижнюю часть движителя при движении судна в режиме крейсерской скорости. Технический результат от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении эксплуатационных характеристик судна туннельно-скегового типа. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Шнековый движитель // 2609181

Изобретение относится к внедорожной транспорной технике, но может быть использовано как на строительных работах, так и в сельском хозяйстве. Шнековый движитель содержит шнек, выполненный в виде полого цилиндра с винтовыми гребнями на наружной поверхности, подшипниковые опоры по торцам шнека и приводной механизм вращения шнека. На шнек установлены вибровозбудители механических колебаний с суммарным вектором возмущающей силы, расположенным в вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось шнека, и наклоненным относительно этой оси в направлении движения шнекового движителя. Достигается снижение сопротивления движению шнекового движителя. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Плавучее средство гусеничного типа с землеройным оборудованием // 2612548

Изобретение относится к области судостроения, в частности к плавучему средству гусеничного типа с землеройным оборудованием. Плавучее средство гусеничного типа содержит плавучий корпус, землеройное оборудование с энергоблоком, кабиной и силовой установкой, установленные на опорной площадке, две гусеницы, валы ведомый и ведущий. Плавучий корпус выполнен в виде двух поплавков с гусеницами, каждый из которых внутри снабжен по меньшей мере двумя перегородками, с возможностью образования секций и по меньшей мере четырьмя элементами жесткости, закрепленными по сегменту нижнего дна каждого корпуса поплавка. Нижнее дно корпуса поплавка выполнено двойным, между которыми установлены элементы жесткости, а корпус каждого поплавка снабжен дополнительными поплавками, каждый из которых снабжен гидравлическим телескопическим фиксатором и кронштейнами крепления дополнительных поплавков по внешним сторонам каждого корпуса поплавка. Опорная площадка закреплена между двумя корпусами поплавков на посадочных трубах. Достигается повышение устойчивости при работе на воде. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Сироты плавсредство на реке // 2613072

Изобретение относится к плавсредствам, предназначенным для использования на реках. Плавсредство на реке состоит из нескольких плавсредств с закреплёнными на них турбинами для отбора кинетической энергии из течения реки. Оси вращения турбин плавсредств совпадают и ориентированы поперёк течения реки. Валы турбин отдельных плавсредств объединены между собой в единый вал объединённого плавсредства. Достигается возможность увеличения отбора кинетической энергии потока реки. 4 ил.

V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (варианты) // 2613472

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах, так и на подводных судах. V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств в варианте надводного судна содержит в кормовой части на транцевой плите расположенные под углом шнеки, управляемые мотор-редукторами скорости и направления вращения шнеков. Шнеки совместно с данными мотор-редукторами перемещаются под разными углами в горизонтальной плоскости посредством соединенных с ними дополнительными мотор-редукторами углового положения шнеков. Все мотор-редукторы через блок управления приводами подключены к центральной системе управления надводным судном. В варианте подводного судна транцевая плита с расположенными на ней мотор-редукторами со шнековыми движителями имеет возможность поворачиваться в вертикальной плоскости с помощью закрепленной на ее оси мотор-редуктора углового поворота плиты. Достигается повышение КПД и увеличение скорости хода плавсредства, увеличение маневренности плавсредства и исключение кавитации. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ работы безвихревого гребного винта и устройство движителя для жидких сред на его основе // 2614444

Изобретение относится к области судостроения, а именно к малошумящим движителям для надводного и подводного транспорта. Для работы винтового движителя лопасти устанавливают с нулевым углом атаки для совершения колебательных движений в виде реверсивных угловых перемещений относительно оси вращения, при этом лопасти имеют симметричную форму относительно плоскости, проходящей через ось вращения и оси лопастей. Сила тяги движителя задается изменением частоты колебаний лопастей или величиной их угловых перемещений. Генератор крутильных колебаний винтового движителя с регулировкой мощности, подводимой к винту за счет изменения угловых перемещений лопастей винта, и реверсивные угловые перемещения платформы с размещенными на ней лопастями приводятся в движение с помощью механического резонансного устройства. Предложено устройство для преобразования вращательного движения энергетической установки движителя в реверсивное движение платформ с лопастями с регулировкой мощности, подводимой к винту, за счет изменения частоты перемещений лопастей винта. Достигается безвихревой режим работы гребного винта. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна // 2617310

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности использования водометных движителей для водоизмещающих судов. Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна содержит корпус в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки с размещенным в нем реверсивным электродвигателем погружного исполнения и оснащен размещенным вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребным винтом. Реверсивный электродвигатель имеет вмонтированный в корпус статор и подвижно размещенный в корпусе ротор. Бесступичное рабочее колесо состоит из лопастей, которые закреплены на внутренней стороне кругового кольца. Круговое кольцо подвешено на опорно-упорных конструкциях и закреплено внутри ротора упомянутого электродвигателя. Гребной винт расположен на конце гребного вала, который проходит наряду с дейдвудом. Гребной винт и рабочее колесо оборудованы приводами, которые выполнены с возможностью обеспечения им противоположного вращения и оснащены автономными стопорами, которые выполнены с возможностью обеспечения остановки их вращения независимо друг от друга. Достигается повышение КПД двигательно-движительного комплекса судна на всех режимах эксплуатации судна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Плавниковый движитель плавучего средства // 2617321

Изобретение относится к судовым движителям, в частности к устройствам привода судового движителя с рабочим органом в виде колеблющегося крыла. Плавниковый движитель плавучего средства содержит корпус плавучего средства, по меньшей мере, одно крыло с отклоняемой частью и ось колебаний крыла. Вместо пружины используется магнитный рычаг, отсутствует движущая тяга, а в качестве движущей установки используется цепь электромагнитов, которые установлены на корпусе плавучего средства и расположены вдоль дуги, концентричной оси колебаний крыла. Достигается упрощение конструкции и повышение надежности плавучего средства. 1 ил.

Водометный движительный комплекс // 2617622

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водометным движителям. Водометный движительный комплекс содержит водовод, который выполнен в виде осесимметричной профилированной кольцевой насадки, внутри которой соосно размещено установленное на валу рабочее колесо. Рабочее колесо имеет ступицу с закрепленными к ней лопастями и оснащено прикрепленной к торцам лопастей кольцевой обечайкой. В корпусе водовода образована ответная под упомянутую обечайку круговая ниша, в которую подвижно помещена кольцевая обечайка и расположена заподлицо с внутренней поверхностью корпуса водовода. Форма спрямленного контура лопасти рабочего колеса в районе притыкания лопасти к кольцевой обечайке имеет серповидную наделку в сторону натекающего потока, радиус скругления которой составляет 4-5% от радиуса рабочего колеса. Достигается обеспечение повышенных акустических и кавитационных характеристик при одновременном сохранении КПД. 3 ил.