Ветрогонное судно
Изобретение относится к области судостроения и может быть применено для строительства судов: как спортивно-развлекательных, так и грузовых (например, танкеров), использующих для своего передвижения энергию ветра. На судне с установленными на нём несколькими роторными движителями Флеттнера с целью использования для передвижения энергии встречного ветра каждый из роторов механически соединён с погруженным в воду гидродинамическим элементом, имеющим форму самолётного крыла. При этом роторы имеют возможность поперечного наклона относительно продольной оси судна с изменением направления вращения на противоположное в крайнем нижнем положении. Суда, оснащённые таким движителем, могут полноценно использовать энергию ветра, независимо от его направленности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к судам, преимущественно морским, использующим для передвижения энергию ветра, и может быть использовано как для создания судов спортивно-развлекательного назначения, так и грузовых (напр. танкеров).
Известны попытки создания судов, в которых для использования энергии ветра вместо обычных парусов применялись вращающиеся роторы (статья в Интернете - «Турбопаруса»), где нашёл практическое применение эффект Магнуса, открытый ещё в 1853 г. И суть которого заключается в том, что при обдувании воздушным потоком вращающегося тела возникает сила, поперечная направлению воздушного потока и которая при достаточно быстром вращении тела может в 50 раз превосходить силу давления этого воздушного потока на это же, но неподвижное тело. Но, поскольку первый опыт создания судов с таким движителем пришёлся на 1925 г. (инженером Флеттнером), когда эра парусных судов уже миновала, этот опыт тогда не получил развития. Однако в последнее время, когда всё большее значение стала приобретать экология, да и окончание нефтяного века не за горами, опять стал нарождаться интерес к такому движителю (см. ту же статью). И всё же, несмотря на очевидные преимущества роторного движителя перед парусом, сохраняется основной его недостаток - зависимость от направления ветра.
Целью изобретения является создание роторного движителя для судна, эффективность работы которого не зависела бы от направления ветра.
Указанная цель достигается тем, что в судне, использующем для передвижения по воде ветровую энергию с помощью одного или нескольких роторных движителей Флеттнера, по изобретению с целью обеспечения возможности использования ветровой энергии при движении против ветра, каждый из роторов механически соединен с погружённым в воду гидродинамическим элементом, имеющим форму самолётного крыла, расположенным поперечно относительно продольной оси судна и имеющим возможность поворота вокруг своей продольной оси, а роторы имеют возможность поперечного наклона относительно продольной оси судна, с возможностью изменения направления вращения на противоположное в крайнем нижнем положении. При этом угол атаки гидродинамических элементов может изменяться путём вращения оси, на которую они посажены.
На фиг. 1 изображено судно, вид спереди, в положении при движении против ветра. На фиг. 2 – то же, вид сверху, в положении при боковом ветре. На фиг. 3 изображён оголовок центрального корпуса судна.
Судно устроено следующим образом. Центральный, основной корпус судна веретенообразной формы, состоит из трёх основных частей. Средней, неподвижной 1, на которой установлен грузо-пассажирский блок 2 и двух одинаковых, подвижных, оголовков 3. Сверху на оголовки 3 установлены по два ротора Флеттнера 4, а снизу на осях 5 гидродинамические элементы 6 (далее ГДЭ). По бокам блока 2 имеются поддерживающие поплавки 7. На продольных осях оголовков 3 установлены с возможностью независимого вращения цилиндрические « бочки » 8 и 9, на которые и устанавливаются роторы 4 и ГДЭ 6.
Судно действует следующим образом. При боковом ветре и близком к нему роторы 4 фиксируются в вертикальном положении на оголовках 3, а ГДЭ 6 устанавливаются в положение, близкое к горизонтальному (зависит от степени волнения на море). При этом ветровой опрокидывающий момент во время движения гасится с помощью ГДЭ 6, которые устанавливаются на нужные углы атаки вращением осей 5 (механизм вращения не показан). Сила, необходимая для поступательного движения судна, создаётся однонаправленным вращением обоих пар роторов 4. При встречном ветре и встречно-боковом роторы с левой и с правой стороны судна приводятся в разнонаправленное вращение, а « бочки » 8 отсоединяются от оголовков 3 и попарно соединяются с «бочками» 9. Последние перед этим поворачиваются таким образом, что бы все ГДЭ 6 располагались вертикально. Поперечные силы, создаваемые ветровым потоком, начинают наклонять роторы 4 в разные стороны, создавая соединённым с ними ГДЭ 6 поперечную составляющую их движения в водном потоке, которая по законам гидродинамики трансформируется в продольную силу, двигающую судно. При подходе встречно наклоняющихся роторов 4 к крайнему нижнему положению направление их вращения меняется на противоположное. При этом меняется на противоположно направленный и вектор силы воздействия воздушного потока на роторы 4, и они возобновляют качательное движение в противоположном направлении.
При телескопической конструкции роторов во время движения при боковом ветре один из каждой пары роторов может складываться. А в штиль при движении с помощью вспомогательного двигателя могут складываться все роторы.
1. Судно, использующее для передвижения по воде ветровую энергию с помощью одного или нескольких роторных движителей Флеттнера, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования ветровой энергии при движении против ветра, каждый из роторов механически соединен с погруженным в воду гидродинамическим элементом, имеющим форму самолетного крыла, расположенным поперечно относительно продольной оси судна и имеющим возможность поворота вокруг своей продольной оси, а роторы имеют возможность поперечного наклона относительно продольной оси судна с возможностью изменения направления вращения на противоположное в крайнем нижнем положении.
2. Судно по п. 1, отличающееся тем, что угол атаки гидродинамических элементов может изменяться путем вращения оси, на которую они посажены.
