RU193460U1

RU193460U1 - Propeller ship

Info

Publication number: RU193460U1
Application number: RU2019126828U
Authority: RU
Inventors: Леонид Борисович Куликов
Original assignee: Леонид Борисович Куликов
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2019-10-30

Abstract

Полезная модель относится к транспортным средствам, передвигающимся по поверхности водоемов на подводных винтах, предназначена для передвижения по поверхности водоемов с частичным или полным выходом корпуса судна из воды, состоит из надводного корпуса с двигательной установкой, включающей в себя четыре мотора, четырех приводных валов, соединенных каждый со своим мотором и направленных вниз, под днище судна, и четырех несущих винтов с лопастями, установленных на подводных концах приводных валов, при этом оси вращения приводных валов перпендикулярны основной плоскости судна, а несущие винты находятся в полностью погруженном положении при любом режиме движения судна.The utility model relates to vehicles moving on the surface of water bodies with submarine propellers, designed to move on the surface of water bodies with partial or full exit of the hull from the water, consists of a surface hull with a propulsion system including four motors, four drive shafts connected each with its own motor and directed downward, under the bottom of the vessel, and four rotors with blades mounted on the underwater ends of the drive shafts, while the axis of rotation of the drive shafts per are perpendicular to the main plane of the vessel, and the rotors are fully submerged in any mode of movement of the vessel.

Description

Полезная модель относится к транспортным средствам, передвигающимся по поверхности водоемов.The utility model relates to vehicles traveling on the surface of water bodies.

Известны и широко применяются суда на подводных крыльях, которые имеют корпус с двигательной установкой, винтовой или водометный движитель, сообщающий судну горизонтальную скорость, и установленные под водой крылья, которые, при наборе судном определенной скорости, поднимают корпус судна над поверхностью воды. Главными достоинствами судов на подводных крыльях по сравнению с судами, плавающими в водоизмещающем режиме, являются лучшая энергетическая экономичность при больших скоростях передвижения и меньшая чувствительность к волнениям на поверхности воды. Недостатками судов на подводных крыльях является их низкая маневренность, как на большой, так и на малой скорости, а также большая осадка в водоизмещающем режиме, не позволяющая передвигаться по мелководью.Hydrofoil vessels are known and widely used, which have a hull with a propulsion system, a propeller or jet propulsion device that informs the ship of horizontal speed, and wings installed underwater, which, when the ship sets a certain speed, raise the hull above the surface of the water. The main advantages of hydrofoil vessels in comparison with vessels floating in a displacement mode are the best energy efficiency at high speeds and less sensitivity to disturbances on the surface of the water. The disadvantages of hydrofoil vessels are their low maneuverability, both at high and low speeds, as well as large draft in the displacement mode, which does not allow movement in shallow water.

Известен аппарат на подводных крыльях по а. с. СССР № 312788, принятый за прототип.Known hydrofoil by a. from. USSR No. 312788, adopted as a prototype.

Вышеуказанный аппарат на подводных крыльях содержит корпус и попарно расположенные по бортам крыльевые комплексы. Каждый крыльевой комплекс выполнен в виде винта с несущими подводными крыльями-лопастями, диск вращения которого расположен наклонно к поверхности воды, а вал винта наклонно расположен в плоскости шпангоута и имеет привод вращения. The aforementioned hydrofoil apparatus comprises a body and wing complexes located in pairs along the sides. Each wing complex is made in the form of a screw with supporting hydrofoil-blades, the rotation disk of which is located obliquely to the surface of the water, and the screw shaft is obliquely located in the plane of the frame and has a rotation drive.

Недостатки: При малой скорости вращения винтов аппарат находится в водоизмещающем положении и полностью неуправляем, т. к. тяга всех винтов взаимно уравновешена. При большой скорости вращения винтов корпус аппарата и большая часть поверхности винтов поднимаются над водой, под водой остаются лишь небольшие части крыльев-лопастей. В таком режиме движения на выступающие над поверхностью воды и вращающиеся с высокой скоростью лопасти действует большая аэродинамическая сила сопротивления, а подводные концы лопастей испытывают большое гидродинамическое сопротивление из-за частого соударения с поверхностью воды. Это приводит к низкой энергоэффективности такого способа передвижения по воде. Кроме того, при движении аппарат управляется по курсу лишь хвостовым рулем, что отрицательно сказывается на его маневренности. Для создания подъемной и движущей силы используется лишь небольшая часть лопастей-крыльев, что приводит к укрупнению несущих винтов, снижению их прочности, и, следовательно, к снижению надежности всего аппарата.Disadvantages: At a low speed of rotation of the screws, the device is in a displacement position and is completely uncontrollable, since the thrust of all screws is mutually balanced. At high speeds of rotation of the screws, the body of the apparatus and most of the surface of the screws rise above the water, only small parts of the wing-blades remain under the water. In this mode of motion, a large aerodynamic drag force acts on the blades protruding above the surface of the water and rotating at a high speed, and the underwater ends of the blades experience a large hydrodynamic resistance due to frequent collisions with the surface of the water. This leads to low energy efficiency of this method of movement on water. In addition, when moving, the device is controlled at the heading only by the tail wheel, which negatively affects its maneuverability. To create a lifting and driving force, only a small part of the wing blades is used, which leads to the enlargement of the rotors, a decrease in their strength, and, consequently, to a decrease in the reliability of the entire apparatus.

Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является устранение отмеченных недостатков. Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении надежности работы, маневренности и энергоэффективности передвижения судна при любых скоростях, как по глубокой воде, так и на мелководье. The technical problem solved by the proposed utility model is the elimination of the noted drawbacks. The technical result, the achievement of which is directed by a real utility model, is to increase the reliability, maneuverability and energy efficiency of the vessel at any speed, both in deep water and in shallow water.

Проблема решается, а технический результат обеспечивается тем, что судно на подводных винтах, предназначенное для передвижения по поверхности водоемов с частичным или полным выходом корпуса судна из воды, состоит из надводного корпуса с двигательной установкой, включающей в себя четыре мотора, четырех приводных валов, соединенных каждый со своим мотором и направленных вниз, под днище судна, и четырех несущих винтов с лопастями, установленных на подводных концах приводных валов, при этом оси вращения приводных валов перпендикулярны основной плоскости судна, а несущие винты находятся в полностью погруженном положении при любом режиме движения судна.The problem is solved, and the technical result is ensured by the fact that the hydrofoil vessel, designed to move on the surface of water bodies with partial or full exit of the vessel’s hull from the water, consists of a surface hull with a propulsion system including four motors, four drive shafts connected each with its own motor and directed downward, under the bottom of the vessel, and four rotors with blades mounted on the underwater ends of the drive shafts, while the axis of rotation of the drive shafts are perpendicular to the main implicit ship plane and the rotors are fully submerged at any time the vessel.

Также судно снабжено подводными опорами, установленными немного глубже несущих винтов. Дополнительно судно может быть оснащено механизмами для изменения угла атаки лопастей несущих винтов.The vessel is also equipped with underwater supports installed slightly deeper than the rotors. Additionally, the vessel can be equipped with mechanisms for changing the angle of attack of the rotor blades.

Конструкция судна поясняется чертежом.The design of the vessel is illustrated in the drawing.

Судно на подводных винтах состоит из корпуса 1 с размещенными в нем четырьмя моторами (на чертеже не показаны), четырех приводных валов 2, направленных вертикально вниз под воду, и установленных на подводных концах приводных валов 2 несущих винтов 3 с лопастями. Каждый несущий винт 3 получает вращение от собственного мотора и имеет встречное направление вращения по отношению к соседнему винту. Немного глубже несущих винтов установлены подводные опоры 4, связанные с корпусом 1 судна.The propeller vessel consists of a hull 1 with four motors placed in it (not shown in the drawing), four drive shafts 2 directed vertically down under the water, and rotor screws 3 with blades mounted on the underwater ends of the drive shafts 2. Each rotor 3 receives rotation from its own motor and has a counter direction of rotation with respect to the adjacent screw. A little deeper than the rotors are installed underwater supports 4 associated with the hull 1 of the vessel.

Судно на подводных винтах функционирует следующим образом.The ship on the hydrofoils operates as follows.

С выключенной двигательной установкой и неподвижных несущих винтах 3 судно или плавает в водоизмещающем положении, или, находясь на мелководье, опирается подводными опорами 4 на дно водоёма. При начале вращения всех четырех винтов 3 с одинаковой скоростью на судно начинает действовать сила тяги винтов, направленная вверх, корпус судна 1 приподнимается, и опоры 4 отрываются от дна водоёма. При этом винты 3 попарно вращаются в разные стороны, реактивный момент вращения вокруг вертикальной оси отсутствует, и судно находится в неподвижном положении. Для разворота корпуса 1 судна на месте в какую-либо сторону два винта 3, вращающихся по часовой стрелке уменьшают или увеличивают скорость своего вращения, при этом, два винта 3, вращающихся против часовой стрелки, наоборот, увеличивают или уменьшают скорость своего вращения. Судно при этом поворачивается по или против часовой стрелки вокруг вертикальной оси. При уменьшении частоты вращения винтов 3, установленных по правому борту суда, при одновременном увеличении частоты вращения винтов 3, установленных по левому борту суда, корпус 1 судна кренится на правый борт, и судно движется вправо. При уменьшении частоты вращения винтов 3, установленных по левому борту суда, при одновременном увеличении частоты вращения винтов 3, установленных по правому борту суда, корпус 1 судна кренится на левый борт, и судно движется влево. При увеличении частоты вращения двух носовых винтов 3 и одновременном уменьшении частоты вращения двух кормовых винтов 3, судно задирает нос и движется назад. При увеличении частоты вращения двух кормовых винтов 3 и одновременном уменьшении частоты вращения двух носовых винтов 3, судно опускает нос и движется вперед. Для увеличения горизонтальной скорости перемещения судна при ходе вперед все винты 3 увеличивают свои обороты, и, соответственно, увеличивают вертикальную составляющую своей тяги. Корпус 1 судна полностью выходит из воды и приподнимается над ее поверхностью. Лобовое сопротивление движению резко падает, и судно разгоняется до высокой скорости. With the propulsion system turned off and fixed rotors 3, the vessel either floats in a displacement position, or, being in shallow water, relies underwater supports 4 to the bottom of the reservoir. At the beginning of the rotation of all four screws 3 with the same speed, the propulsion force of the screws directed upwards begins to act on the vessel, the hull of the vessel 1 rises, and the supports 4 are torn off from the bottom of the reservoir. In this case, the screws 3 rotate in pairs in opposite directions, there is no reactive moment of rotation around the vertical axis, and the vessel is in a stationary position. To turn the hull 1 of the vessel in place in any direction, two screws 3 rotating clockwise reduce or increase the speed of its rotation, while two screws 3 rotating counterclockwise, on the contrary, increase or decrease the speed of its rotation. The vessel thus rotates clockwise or counterclockwise around a vertical axis. When reducing the speed of the screws 3 installed on the starboard side of the vessel, while increasing the speed of the screws 3 installed on the left side of the ship, the hull 1 of the vessel rolls on the starboard side, and the vessel moves to the right. With a decrease in the speed of rotation of the screws 3 installed on the port side of the vessel, while a simultaneous increase in the frequency of rotation of the screws 3 installed on the port side of the ship, the hull 1 of the vessel rolls to the left side, and the vessel moves to the left. With an increase in the rotational speed of two bow screws 3 and a simultaneous decrease in the rotational speed of two stern screws 3, the vessel lifts its bow and moves backward. With an increase in the rotational speed of two stern propellers 3 and a simultaneous decrease in the rotational speed of two bow propellers 3, the vessel lowers its bow and moves forward. To increase the horizontal speed of the vessel during forward movement, all screws 3 increase their speed, and, accordingly, increase the vertical component of their thrust. The hull 1 of the vessel completely leaves the water and rises above its surface. Frontal resistance to movement drops sharply, and the ship accelerates to high speed.

Все несущие винты при любом режиме движения судна всегда находятся полностью под водой, следовательно, вся площадь поверхности лопастей несущих винтов 3 участвует в создании вертикальной и горизонтальной тяги, что позволяет применять винты относительно небольших размеров, обладающих большой жесткостью и прочностью.All rotors in any mode of movement of the vessel are always completely under water, therefore, the entire surface area of the rotor blades 3 is involved in the creation of vertical and horizontal thrust, which allows the use of relatively small sizes of screws with great rigidity and strength.

Таким образом, данная конструкция судна на несущих винтах позволяет достичь большей надежности работы, маневренности и энергоэффективности передвижения судна при любых скоростях по сравнению с аппаратом-прототипом и судами на подводных крыльях.Thus, this design of the ship with rotors allows to achieve greater reliability, maneuverability and energy efficiency of movement of the ship at any speed compared to the prototype apparatus and hydrofoils.

Claims

1. A ship with submarine propellers designed to move on the surface of water bodies with a partial or full exit of the ship's hull from the water, consisting of a surface hull with a propulsion system including four motors, four drive shafts pointing down under the bottom of the ship, and four bearing screws with blades mounted on the underwater ends of the drive shafts, characterized in that each of the four drive shafts is connected to its motor and has the ability to change its rotation speed independently of others when Shaft-period, wherein the axis of rotation of the drive shafts are perpendicular to the main plane of the vessel.

2. The vessel according to claim 1, characterized in that the rotors are equipped with mechanisms for changing the angle of attack of the blades.

3. The vessel according to claim 1, characterized in that underwater supports are attached to the hull of the vessel, the lower part of which is submerged deeper than the rotors.