RU119321U1

RU119321U1 - ELECTROMECHANICAL DRIVE MOTOR

Info

Publication number: RU119321U1
Application number: RU2012111183/11U
Authority: RU
Inventors: Иван Андреевич Николаев
Original assignee: Иван Андреевич Николаев
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-08-20

Abstract

Полезная модель относится к судовым движителям с колебательным движением, например движители в форме рыбьего хвоста, и может быть использована при конструировании и строительстве навесных плавниковых движителей для маломерных прогулочных, спасательных и спортивных надводных судов, а также для аппаратов способных погружаться в воду, применяемых как единственный движущий механизм, так и совместно с другими движителями, реализующими иные принципы преобразования движений.The utility model relates to ship propulsion with oscillatory motion, for example propellers in the form of a fish tail, and can be used in the design and construction of mounted fin propellers for small recreational, rescue and sports surface ships, as well as for devices capable of immersing in water, used as the only the driving mechanism, and in conjunction with other movers that implement other principles of the transformation of movements.

Задачей предлагаемой полезной модели является устройство навесного плавникового движителя, который можно использовать с горизонтально ориентированным плавником или вертикально ориентированным плавником для адаптации к судам, не изменяя компоновки самого устройства, что сделает устройство более привлекательным с коммерческой точки зрения. При этом в устройство закладываются возможность уменьшения момента инерции плавника относительно оси колебаний и возможность уменьшения дисбаланса между моментами силы тяжести и силы Архимеда относительно оси колебаний.The objective of the proposed utility model is the device of a mounted fin mover, which can be used with a horizontally oriented fin or vertically oriented fin to adapt to ships without changing the layout of the device itself, which will make the device more attractive from a commercial point of view. In this case, the device incorporates the possibility of reducing the moment of inertia of the fin relative to the axis of oscillation and the possibility of reducing the imbalance between the moments of gravity and Archimedes force relative to the axis of oscillation.

Для достижения поставленной задачи в состав навесного плавникового движителя, содержащего управляемый электромеханический привод, преобразователь вращательного движения в колебательное движение, тело хвоста вместе с хвостовым плавником и основание, введены кронштейн и вал, пронизывающий тело хвоста. Концы вала жестко связаны с кронштейном, а вал и тело хвоста имеют непосредственную связь типа цилиндрический шарнир. Управляемый электромеханический привод и преобразователь вращательного движения в колебательное движение размещены во внутреннем объеме тела хвоста, при этом электромеханический привод жестко связан с телом хвоста, а преобразователь вращательного движения в колебательное движение жестко связан с валом. To achieve this goal, a hinged fin mover, containing a controlled electromechanical drive, a rotary motion to oscillatory motion converter, a tail body along with a tail fin and a base, an arm and a shaft penetrating the tail body are introduced. The ends of the shaft are rigidly connected to the bracket, and the shaft and body of the tail have a direct connection such as a cylindrical hinge. A controlled electromechanical drive and a rotary motion to vibrational converter are located in the internal volume of the tail body, while the electromechanical drive is rigidly connected to the tail body, and the rotational motion to vibration converter is rigidly connected to the shaft.

Description

Полезная модель относится к судовым движителям с колебательным движением, например движители в форме рыбьего хвоста, и может быть использована при конструировании и строительстве навесных плавниковых движителей для маломерных прогулочных, спасательных и спортивных надводных судов, а также для аппаратов способных погружаться в воду, и применяемых как единственный движущий механизм, так и совместно с другими движителями, реализующими иные принципы преобразования движений.The utility model relates to ship propulsion with oscillatory motion, for example propellers in the form of a fish tail, and can be used in the design and construction of mounted fin propellers for small recreational, rescue and sports surface ships, as well as for devices capable of immersing in water, and used as the only driving mechanism, and in conjunction with other movers, implementing other principles of the transformation of movements.

В настоящее время существует большое количество технических решений, в которых делается попытка имитации движений водоплавающих для придания поступательного движения судов и называемых плавниковыми движителями. Известно устройство навесного плавникового движителя (патент SE №20070000849 B63H 1/36, опубликовано: 2007.04.04), которое можно рассматривать как прототип предлагаемой полезной модели. Прототип включает явно следующие узлы: электродвигатель, понижающий редуктор, преобразователь вращательного движения в колебательное движение и узел хвостового плавника.Currently, there are a large number of technical solutions in which an attempt is made to simulate the movements of waterfowl to impart the translational movement of vessels and are called fin propellers. A device for a mounted fin mover is known (SE patent No. 20070000849 B63H 1/36, published: 2007.04.04), which can be considered as a prototype of the proposed utility model. The prototype explicitly includes the following nodes: an electric motor, a reduction gear, a converter of rotational motion into oscillatory motion, and a tail fin assembly.

Электродвигатель и понижающий редуктор в сборе будем называть электромеханическим приводом. В прототипе предполагается возможность изменять движение хвостового плавника, что предполагает отметить в составе прототипа узел управления или говорить об управляемом электромеханическом приводе. Управляемый электромеханический привод монтируется на каркасе, узел хвостового плавника непосредственно присоединен к каркасу и к управляемому электромеханическому приводу, формируя устройство навесного плавникового движителя как целого, которое можно размещать на корме судна.The electric motor and reduction gear assembly will be called an electromechanical drive. The prototype assumes the ability to change the movement of the caudal fin, which suggests marking a control unit in the prototype or talking about a controlled electromechanical drive. The controlled electromechanical drive is mounted on the frame, the tail fin assembly is directly attached to the frame and to the controlled electromechanical drive, forming the device of the mounted fin mover as a whole, which can be placed at the stern of the vessel.

Наблюдая за движением рыб и дельфинов можно заметить, что вместе с хвостовым плавником движется и часть хвоста, более того, движение от хвоста передается хвостовому плавнику. В связи с этим представляется целесообразным считать то, что в техническом устройстве, воспроизводящим движение водоплавающих животных и рыб, узел хвостового плавника включает тело хвоста и хвостовой плавник, при этом управляемый электромеханический привод связан с телом хвоста и движение от привода к хвостовому плавнику передается через тело хвоста.Observing the movement of fish and dolphins, you can notice that part of the tail moves with the caudal fin, moreover, the movement from the tail is transmitted to the caudal fin. In this regard, it seems appropriate to consider that in a technical device that reproduces the movement of waterfowl and fish, the tail fin assembly includes the tail body and the tail fin, while the controlled electromechanical drive is connected to the tail body and the movement from the drive to the tail fin is transmitted through the body tail.

В прототипе соединение узла хвостового плавника и каркаса обозначает ось, вокруг которой может осуществляться колебательное движение узла хвостового плавника. Это соединение осуществляется в крайнем месте тела хвоста. В этом случае момент инерции узла хвостового плавника относительно упомянутой оси имеет максимальное значение, а это значит, что для поддержания какого-то режима колебаний плавника (т.е. периодических ускорений и торможений) приходится подводить максимальную мощность из возможных мощностей для обеспечения желаемого движения плавника. В связи с этим недостатком проявляется другой. Известно, что на плавник действуют две силы: - сила тяжести и сила Архимеда. Колебательное движение плавника это разновидность вращения тела вокруг неподвижной оси, которое связывают с действием моментов сил. Момент силы тяжести и момент силы Архимеда относительно оси колебаний плавника разнонаправлены и если эти моменты разбалансированы, то появляется дополнительное сопротивление действующему электромеханическому приводу.In the prototype, the connection of the caudal fin assembly and the carcass indicates the axis around which the caudal fin assembly can oscillate. This connection takes place at the extreme end of the tail body. In this case, the moment of inertia of the tail fin assembly relative to the aforementioned axis has a maximum value, which means that in order to maintain some kind of fin vibration mode (i.e., periodic accelerations and braking), it is necessary to supply the maximum power from the possible powers to ensure the desired fin movement . In connection with this drawback, another is manifested. It is known that two forces act on the fin: - the force of gravity and the force of Archimedes. The oscillatory movement of the fin is a type of rotation of the body around a fixed axis, which is associated with the action of moments of force. The moment of gravity and the moment of force of Archimedes relative to the axis of oscillation of the fin are multidirectional and if these moments are unbalanced, then additional resistance to the existing electromechanical drive appears.

Другим недостатком прототипа является то, что навесной плавниковый движитель скомпонован так, что его адаптация к судам способным погружаться в воду потребует изменений в устройстве самого плавникового движителя. В то же время, может возникнуть необходимость изменить горизонтальную ориентацию плавника в пространстве на вертикальную ориентацию, обусловленная геометрической формой судна.Another disadvantage of the prototype is that the mounted fin mover is arranged so that its adaptation to ships capable of immersing in water will require changes in the device of the fin mover itself. At the same time, it may be necessary to change the horizontal orientation of the fin in space to a vertical orientation, due to the geometric shape of the vessel.

Задачей предлагаемой полезной модели является устройство навесного плавникового движителя, который можно использовать с горизонтально ориентированным плавником или вертикально ориентированным плавником для адаптации к судам, не изменяя компоновки самого устройства, что сделает устройство более привлекательным с коммерческой точки зрения. При этом в устройство закладываются возможность уменьшения момента инерции плавника относительно оси колебаний и возможность уменьшения дисбаланса между моментами силы тяжести и силы Архимеда относительно оси колебанийThe objective of the proposed utility model is the device of a mounted fin mover, which can be used with a horizontally oriented fin or vertically oriented fin to adapt to ships without changing the layout of the device itself, which will make the device more attractive from a commercial point of view. In this case, the device incorporates the possibility of reducing the moment of inertia of the fin relative to the axis of oscillation and the possibility of reducing the imbalance between the moments of gravity and Archimedes force relative to the axis of oscillation

Приведенные рисунки иллюстрируют различные аспекты предлагаемой полезной модели и позволяют раскрыть ее суть.The above figures illustrate various aspects of the proposed utility model and allow to reveal its essence.

Фиг.1а - схематическое изображение внешнего вида с боку устройства навесного плавникового движителя согласно предлагаемой полезной модели.Figa - schematic representation of the external view from the side of the device mounted fin mover according to the proposed utility model.

Фиг.1б - схематическое изображение внешнего вида сверху устройства навесного плавникового движителя согласно предлагаемой полезной модели.Fig.1b is a schematic representation of the top view of the device mounted hinged thruster according to the proposed utility model.

Фиг.2а - схематическое изображение внутреннего содержания устройства навесного плавникового движителя согласно предлагаемой полезной модели, вид с боку.Figa - schematic representation of the internal content of the device mounted fin mover according to the proposed utility model, side view.

Фиг.2б - схематическое изображение внутреннего содержания устройства навесного плавникового движителя согласно предлагаемой полезной модели, вид сверху.Fig.2b is a schematic illustration of the internal content of the device mounted fin mover according to the proposed utility model, top view.

Фиг.3а - схематическое изображение положения тела хвоста, предшествующее его положению на Фиг.2б.Figa - schematic representation of the position of the body of the tail, preceding its position in Fig.2b.

Фиг.3б - схематическое изображение положения тела хвоста, последующее за его положением на Фиг.2б.Fig.3b is a schematic representation of the position of the body of the tail, subsequent to its position in Fig.2b.

Рисунки фиг.1а и фиг.1б дают представление о внешнем виде устройства навесного плавникового движителя согласно предлагаемой полезной модели. Внешне устройство состоит из тела хвоста 1, хвостового плавника 2, кронштейна 3 и вала 4, что уже позволяет обнаружить отличие от прототипа. Вал 4 пронизывает тела хвоста 1 и кронштейн 3. Соединение вала 4 и кронштейна 3 жесткое. Соединение вала 4 и тела хвоста 1 в местах обозначенных позицией 10 типа цилиндрический шарнир.Figures 1A and 1B give an idea of the appearance of the device mounted fin mover according to the proposed utility model. Externally, the device consists of the body of the tail 1, the tail fin 2, the bracket 3 and the shaft 4, which already allows you to detect the difference from the prototype. The shaft 4 penetrates the bodies of the tail 1 and the bracket 3. The connection of the shaft 4 and the bracket 3 is rigid. The connection of the shaft 4 and the body of the tail 1 in the places indicated by the position 10 of the type of a cylindrical joint.

Рисунки фиг.2а и фиг.2б, на которых внешняя оболочка тела хвоста 1 предполагается прозрачной, дают представление о внутреннем содержании тела хвоста 1 устройства навесного плавникового движителя. Во внутреннее объеме 7 тела хвоста 1 размещен электромеханический привод (электродвигатель с понижающим редуктором) 5, жестко связанный с телом хвоста 1. На выходном валу привода установлен кривошип 9 с эксцентричным штифтом. На вале 4 жестко смонтирован рычаг 8 со штифтом. Тяга 6, посредством упомянутых штифтов, соединяет кривошип 9 и рычаг 8. Тип связи между тягой 6 и упомянутыми штифтами - цилиндрический шарнир. Кривошип 9, рычаг 8 и тяга 6 в сборе образуют узел преобразования вращательного движения выходного вала электромеханического привода в колебательное движение тела хвоста 1 вокруг вала 4. Кривошип 9 жестко смонтирован на выходном валу привода 5, поэтому можно говорить о жесткой связи между электромеханическим приводом и узлом преобразования вращательного движения в колебательное движение.Figures 2a and 2b, in which the outer shell of the body of the tail 1 is assumed to be transparent, give an idea of the internal content of the body of the tail 1 of the device of the outboard fin. In the internal volume 7 of the tail body 1 there is an electromechanical drive (electric motor with a reduction gear) 5, rigidly connected to the tail body 1. A crank 9 with an eccentric pin is installed on the output shaft of the drive. On the shaft 4, a lever 8 with a pin is rigidly mounted. Rod 6, by means of said pins, connects crank 9 and lever 8. The type of connection between rod 6 and said pins is a cylindrical hinge. The crank 9, the lever 8 and the rod 6 assembly form a unit for converting the rotational movement of the output shaft of the electromechanical drive to the oscillatory movement of the body of the tail 1 around the shaft 4. The crank 9 is rigidly mounted on the output shaft of the drive 5, so we can talk about a rigid connection between the electromechanical drive and the assembly conversion of rotational motion into oscillatory motion.

На рисунке фиг.2б ω₁ - угловая скорость вращательного движения диск 9 и выходного вала привода, ω₂ - угловая скорость колебательного движения тела хвоста 1 относительно вала 4, который жестко связан с кронштейнов 3.In the figure 2b ω ₁ - the angular velocity of the rotational motion of the disk 9 and the output shaft of the drive, ω ₂ - the angular velocity of the oscillatory motion of the body of the tail 1 relative to the shaft 4, which is rigidly connected with the brackets 3.

На рисунках фиг.3а, фиг.2б и фиг.3б изображены различные положения тела хвоста 1 и соответствующее каждому из них положение деталей узла преобразования вращательного движения в колебательное движение. На этих рисунках положение кронштейна 3, вала 4 и рычага 8 остается неизменным. Положения диска 9 изменяется. Это изменение, вызванное его вращательным движением, в виду ранее упомянутых жестких типов и шарнирных связи, приводит к изменению положения тела хвоста 1 относительно кронштейна 3, отражающему колебательное движение тела хвоста 1.The figures of figa, fig.2b and fig.3b shows the different positions of the body of the tail 1 and the corresponding position of the parts of the node for converting rotational motion into oscillatory motion. In these figures, the position of the bracket 3, shaft 4 and lever 8 remains unchanged. The position of the disk 9 is changed. This change, caused by its rotational movement, in view of the previously mentioned rigid types and hinged connections, leads to a change in the position of the body of the tail 1 relative to the bracket 3, reflecting the oscillatory movement of the body of the tail 1.

В предлагаемом устройстве заложена возможность позволяющая минимизировать момент инерции тела хвоста 1 относительно оси вращения, обозначаемой валом 4, и балансировки моментов силы тяжести и силы Архимеда. За счет изменения положения вала 4 относительно тела хвоста 1 и за счет изменения положения узлов и деталей внутри тела хвоста 1 можно минимизировать момента инерции тела хвоста 1. За счет изменения геометрической формы тела хвоста 1 можно варьировать распределение силы Архимеда вдоль тела хвоста 1. За счет изменения положения узлов и деталей внутри тела хвоста 1 и изменения распределения массы тела хвоста 1 можно варьировать распределение силы тяжести вдоль тела хвоста 1. Распределяя упомянутые силы, можно добиться желаемого баланса между моментами этих сил относительно вала 4.The proposed device has the ability to minimize the moment of inertia of the body of the tail 1 relative to the axis of rotation, indicated by the shaft 4, and balancing the moments of gravity and Archimedes force. By changing the position of the shaft 4 relative to the body of the tail 1 and by changing the position of the nodes and parts inside the body of the tail 1, the moment of inertia of the body of the tail 1 can be minimized. By changing the geometric shape of the body of the tail 1, the distribution of the Archimedes force along the body of the tail 1 can be varied. changes in the position of nodes and parts inside the body of the tail 1 and changes in the mass distribution of the body of the tail 1, you can vary the distribution of gravity along the body of the tail 1. By distributing the mentioned forces, you can achieve the desired balance between m moments of these forces relative to the shaft 4.

Устройство навесного плавникового движителя в соответствии с предлагаемой полезной моделью реализовано в виде работающего макета. В макете использовался электродвигатель постоянного тока, на который подавалось напряжение 6 В. Макет навесного плавникового движителя применялся для обеспечения движения макета судна как с горизонтально ориентированным плавником, так и с вертикально ориентированным плавником, при этом изменений в устройство навесного плавникового движителя в соответствии с предлагаемой полезной моделью не потребовалосьThe device of the mounted fin mover in accordance with the proposed utility model is implemented as a working layout. A dc electric motor was used in the mock-up, which was supplied with a voltage of 6 V. The mock-up fin mover was used to provide the vessel with a horizontally oriented fin and a vertically oriented fin, while changing the design of the outboard fin in accordance with the proposed useful model was not required

Заявляемое техническое решение навесного плавникового движителя отвечает всем критериям патентоспособности полезной модели.The claimed technical solution of the mounted fin mover meets all the criteria of patentability of a utility model.

Заявляемое техническое решение новое, т.к. аналогичные известные из уровня техники решения не обладают тождественной совокупностью признаков.The claimed technical solution is new, because similar solutions known from the prior art do not have an identical set of features.

Заявляемое техническое решение является промышленно применимым, поскольку оно может быть использовано в производстве навесных плавниковых движителей для маломерных прогулочных, спасательных и спортивных надводных судов, а также для аппаратов способных погружаться в воду, и применяемых как единственный движущий механизм, так и совместно с другими движителями, реализующими иные принципы преобразования движений. На это прямо или косвенно указывает изготовление работающего макета, с которым проводились испытания.The claimed technical solution is industrially applicable, since it can be used in the manufacture of mounted fin propellers for small recreational, rescue and sports surface ships, as well as for devices capable of immersing in water, and used both as a single propulsion mechanism, and in conjunction with other propulsors implementing other principles of the transformation of movements. This is directly or indirectly indicated by the manufacture of a working layout with which tests were carried out.

Claims

A mounted fin mover, including a controlled electromechanical drive, a rotary motion to vibrational motion converter, a tail body together with a tail fin and a base, characterized in that the device includes a bracket and a shaft penetrating the tail body, the ends of which are rigidly connected to the bracket, and the shaft and the tail body have a direct connection such as a cylindrical hinge, while the controlled electromechanical drive and the converter of rotational motion into oscillatory motion placed in the internal volume of the tail of the body, an electromechanical actuator is rigidly connected to the body of the tail, and drive the rotary motion into an oscillating motion is rigidly connected to the shaft.