[go: up one dir, main page]

RU2347713C2 - Active propulsion/steering unit - Google Patents

Active propulsion/steering unit Download PDF

Info

Publication number
RU2347713C2
RU2347713C2 RU2007101014/11A RU2007101014A RU2347713C2 RU 2347713 C2 RU2347713 C2 RU 2347713C2 RU 2007101014/11 A RU2007101014/11 A RU 2007101014/11A RU 2007101014 A RU2007101014 A RU 2007101014A RU 2347713 C2 RU2347713 C2 RU 2347713C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plates
rudder
cable
baller
elastic
Prior art date
Application number
RU2007101014/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007101014A (en
Inventor
р Иван Максимович Котл (RU)
Иван Максимович Котляр
р Игорь Иванович Котл (RU)
Игорь Иванович Котляр
Original Assignee
Иван Максимович Котляр
Игорь Иванович Котляр
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Иван Максимович Котляр, Игорь Иванович Котляр filed Critical Иван Максимович Котляр
Priority to RU2007101014/11A priority Critical patent/RU2347713C2/en
Publication of RU2007101014A publication Critical patent/RU2007101014A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347713C2 publication Critical patent/RU2347713C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Guiding Agricultural Machines (AREA)

Abstract

FIELD: transport, ship building.
SUBSTANCE: invention can be used on surface vessel as an active propulsion/steering unit. The ship steerer consists of a rudder blade, rudder stock and servo unit. The rudder blade is made up of two steel rectangular plates spaced a bit apart in vertical. Note that one ends of the said plates are rigidly attached to the rudder stock lower part arranged on the movable platform. The second ends of the said plates are jointed by a vertical port with a cable attached to its centre and arranged between the blade plates and passing through the rudder stock to the cable tensioning device. With the cable length decreasing, the blade plates get bent to the shape of circumference arc which, with the rudder stock vibrating in the 180 degrees sector, transforms into mirror image relative to the cable (chord). Note here that the smooth wavy vibrations change the plates bending to create repelling force similar to that of a fish tail.
EFFECT: higher turning ability due to traction force created by special-design rudder.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, к активным судовым рулям-движителям и может быть использовано на судах надводного плавания в качестве активного руля и основного главного двигателя.The invention relates to shipbuilding, to active ship steering movers and can be used on surface ships as an active steering wheel and main main engine.

Известно устройство, патент США 6079348, июнь 27.2000, аппарат для ныряния, состоящий из удлиненного корпуса в который помещается человек, с эластичным соединением по крайней мере в одной части корпуса и оканчивающийся в задней части корпуса по крайней мере одним плавником, перемещающийся в воде при колебательных движениях в эластичном соединении и плавнике. Причем форма аппарата изменяется за счет изгиба в дискретном конечном числе эластичных сочленений.A device is known, US patent 6079348, June 27.2000, a diving apparatus, consisting of an elongated body in which a person is placed, with an elastic connection in at least one part of the body and ending in the back of the body with at least one fin, moving in water with oscillatory movements in the elastic joint and fin. Moreover, the shape of the apparatus changes due to bending in a discrete finite number of elastic joints.

В предлагаемом изобретении принудительно изменяется геометрия формы изгиба упругих пластин пера руля, изменение происходит плавно, волнообразно и непрерывно по всему протяжению пластин.In the present invention, the geometry of the shape of the bend of the elastic plates of the steering wheel pen is forcibly changed, the change occurs smoothly, wavy and continuous throughout the length of the plates.

Известно устройство, заявка на изобретение №94021128 от 06.02.1994, Семенов Г.А., Россия. Устройство состоит из двух упругих армированных пластин, располагаемых параллельно друг другу, совершающих асинхронные колебания и использующих для создания тяговой силы обратное действие клина. При синхронном повороте пластины выполняют роль рулевого или тормозного устройства.A device is known, the application for invention No. 94021128 of 06/06/1994, G. Semenov, Russia. The device consists of two elastic reinforced plates arranged parallel to each other, performing asynchronous oscillations and using the inverse action of the wedge to create traction force. With synchronous rotation of the plate act as a steering or braking device.

Предлагаемое изобретение отличается тем, что упругие пластины активного руля-движителя располагаются соосно в вертикальной плоскости, на определенном расстоянии друг от друга, а тяговое усилие создается за счет продольно-поперечных упругих сил пластин, образующих перо руля, геометрия формы изгиба которых непрерывно и волнообразно изменяется при колебательных движениях баллера в секторе 180°. При отклонении всего устройства от продольной оси судна оно выполняет роль активного руля.The present invention is characterized in that the elastic plates of the active rudder-mover are located coaxially in a vertical plane, at a certain distance from each other, and the traction force is created due to the longitudinally-transverse elastic forces of the plates forming the rudder feather, the geometry of the bending shape of which continuously and wave-like changes with oscillatory movements of the balloon in the sector 180 °. If the entire device deviates from the longitudinal axis of the vessel, it acts as an active rudder.

Известно устройство: «Рулевое устройство» (Политехнический словарь, М., «Советская энциклопедия», 1989 г., с.462) - прототип.A device is known: “Steering device” (Polytechnical Dictionary, M., “Soviet Encyclopedia”, 1989, p.462) - prototype.

Рулевое устройство судна, обеспечивающее устойчивость на курсе и поворотливость судна на ходу, включает в себя рулевую машинку с румпельным приводом в виде одноплечного рычага, жестко соединенного с головной частью баллера, и перо руля по форме профиля плоское или обтекаемое, закрепленное в нижней части баллера.The steering device of the vessel, providing on-the-fly stability and turning of the vessel on the move, includes a steering gear with a tiller drive in the form of a single-arm lever rigidly connected to the head of the balloon, and the feather of the steering wheel in profile shape is flat or streamlined, fixed at the bottom of the balloon.

К недостаткам судового руля следует отнести то, что он обеспечивает низкую поворотливость судна, так как перо оказывает пассивное сопротивление поступательному движению судна и не может принимать участия в создании тяговой силы.The disadvantages of the steering wheel should include the fact that it provides low agility of the vessel, since the pen provides passive resistance to the forward movement of the vessel and cannot participate in the creation of traction force.

Целью изобретения является повышение поворотливости судна путем создания тягового усилия (тяговой силы) с помощью руля особой конструкции.The aim of the invention is to increase the agility of the vessel by creating traction (traction force) using the steering wheel of a special design.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве движителя используются пластины руля, совершающие вынужденные колебания, геометрия формы изгиба которых принудительно плавно, волнообразно изменяется от начальной до критической, чем создается тяговая сила, при этом перо руля выполнено из двух упругих, например стальных, пластин прямоугольной формы, разнесенных в одной плоскости по вертикали на определенное расстояние, одни концы которых жестко закреплены в нижней части баллера, а вторые концы соединены вертикальной стойкой, в средней части которой шарнирно закреплен трос, располагаемый симметрично между упругими пластинами пера, заведенный в поперечное отверстие с осью скольжения в баллере и далее проходящий по продольной проточке в нем вверх на ось устройства натяжения троса, установленного на румпеле, который жестко соединен с верхней частью баллера. При укорачивании троса пластины выгибаются в виде дуги сектора окружности, а при колебательном движении баллера в секторе 180° геометрия формы изгиба пластин плавно, волнообразно изменяется на зеркально-симметричную.This goal is achieved by the fact that the rudder plates are used as a mover, making forced oscillations, the geometry of the bending shape of which is forced to smoothly, wave-like changes from initial to critical, which creates traction force, while the rudder feather is made of two elastic, for example, steel, rectangular plates shapes spaced in the same plane vertically at a certain distance, some ends of which are rigidly fixed in the lower part of the baller, and the second ends are connected by a vertical strut, in the middle wherein Asti hinged cable, spaced symmetrically between the elastic plates pen routine in the transverse bore with the sliding axis in the rudder stock and further extending along a longitudinal bore therein up to the cable tensioner axle mounted on the tiller, which is rigidly connected to the upper part of rudder. When the cable is shortened, the plates bend in the form of an arc of a sector of a circle, and with the oscillatory movement of the balloon in the 180 ° sector, the geometry of the form of bending of the plates smoothly, wave-like changes to mirror-symmetric.

На Фиг.1 показано устройство активного судового руля-движителя.Figure 1 shows the device of the active ship steering mover.

Судовой руль-движитель состоит из рулевой машинки 1, выполняющей ту же функцию, что и в прототипе, но воздействующей не на баллер, а на рулевую платформу - 2, жестко соединенную с цилиндром 3, на которой установлен привод (на Фиг.1 не показан, один из возможных вариантов конструкции приведен на Фиг.3) качания румпеля 4, как и в прототипе жестко соединенного с головной частью баллера 5, с поперечным отверстием с осью скольжения 6 и вертикальной продольной проточкой в его теле 7, упругих пластин (например, стальных) пера руля прямоугольной формы 8, одни концы которых жестко закреплены в нижней части баллера, а другие концы соединены вертикальной стойкой 9, в средней части которой шарнирно закреплен трос 10, располагаемый между пластинами, протянутый через поперечное отверстие 6 в баллере с осью скольжения и по продольной проточке 7 в баллере и закрепленный на оси 11 устройства натяжения 12, установленного на румпеле 4, вышеперечисленные детали монтируются в приварном цилиндре 13 между палубой и днищем кормовой оконечности судна 14, который служит направляющим для цилиндра 3 рулевой платформы 2, цилиндр 3 в свою очередь является направляющим для баллера 5, показаны также монтажные подшипники 15 и упругие рессорные пластины 16. Прикрепление упругих пластин пера руля 8 к нижней части баллера осуществляется совместно с несколькими упругими рессорными пластинами 16 такой же ширины и толщины, но различной и меньшей длины, располагаемыми симметрично с двух сторон каждой упругой пластины 8, что предотвращает поломку перьев руля, жестко закрепленных в нижней части баллера, путем увеличения радиуса их изгиба при повторяющихся колебательных движениях румпеля (жестко закрепленного в верхней части баллера) в пределах 180°.The ship steering mover consists of a steering machine 1 performing the same function as in the prototype, but acting not on the baller, but on the steering platform 2, rigidly connected to the cylinder 3 on which the drive is mounted (not shown in FIG. 1 , one of the possible design options is shown in Fig. 3) of the tiller 4 swing, as in the prototype rigidly connected to the head of the baller 5, with a transverse hole with a sliding axis 6 and a vertical longitudinal groove in its body 7, of elastic plates (for example, steel ) rudder feather 8, one the ends of which are rigidly fixed in the lower part of the baller, and the other ends are connected by a vertical strut 9, in the middle part of which a cable 10 pivotally mounted between the plates, stretched through the transverse hole 6 in the baller with the sliding axis and along the longitudinal groove 7 in the baller and fixed on axis 11 of the tension device 12 mounted on the tiller 4, the above details are mounted in the welded cylinder 13 between the deck and the bottom of the aft end of the vessel 14, which serves as a guide for the cylinder 3 of the steering platform 2, the cylinder 3, in turn, is a guide for the balloon 5, mounting bearings 15 and elastic spring plates 16 are also shown. The elastic plates of the rudder feather 8 are attached to the lower part of the balloon together with several elastic spring plates 16 of the same width and thickness, but different and smaller lengths arranged symmetrically on both sides of each elastic plate 8, which prevents breakage of the rudder feathers, rigidly fixed in the lower part of the baller, by increasing the radius of their bending during repeated movements of the tiller (rigidly fixed in the upper part of the balloon) within 180 °.

Работа активного судового руля-движителяActive ship steering mover

При вращении устройства натяжения троса 12 (Фиг.1) на его ось 11 наматывается трос 10, выполняющий роль переменной хорды и, укорачиваясь, изменяющий геометрию формы изгиба упругих пластин, которые изгибаются в виде дуги сегмента окружности от начальной формы до критической (см. Фиг.2, положение «а»), при этом румпель 4 (жестко соединенный с баллером и через него с пластинами пера руля) окажется в положении 180°, при повороте румпеля 4 на 90° против часовой стрелки относительно рулевой платформы 2, показанной на Фиг.3, геометрия формы изгиба упругих пластин пера 8 плавно волнообразно изменяется относительно троса (хорды) на большой и малый сегменты (положение «б») и при дальнейшем повороте румпеля 4 еще на 90° против часовой стрелки геометрия изгиба упругих пластин плавно волнообразно изменяется так, что малый сегмент увеличивается, а большой уменьшается и приобретает форму (положение «в», Фиг.2) зеркально-симметричную по отношению к исходной (положению «а», Фиг.2).When the cable tension device 12 (Fig. 1) is rotated, a cable 10 is wound around its axis 11, acting as a variable chord and, shortening, changing the geometry of the bending shape of the elastic plates, which are bent in the form of an arc of a segment of a circle from the initial to critical shape (see Fig. .2, position “a”), with the tiller 4 (rigidly connected to the balloon and through it with the rudder feather plates) will be in the 180 ° position, when the tiller 4 is rotated 90 ° counterclockwise relative to the steering platform 2 shown in FIG. .3, bend geometry pen type 8 smoothly changes in wave form relative to the cable (chords) into large and small segments (position “b”), and with further tiller rotation 4 more 90 ° counterclockwise, the bending geometry of the elastic plates changes smoothly in waves so that the small segment increases, and large decreases and takes on a shape (position “B”, FIG. 2) mirror-symmetric with respect to the original (position “a”, FIG. 2).

При повороте румпеля в секторе от 0 до 180° по часовой стрелке процесс изменения геометрии формы изгиба упругих пластин пера повторяется, при этом такие периодические вынужденные колебания пластин пера руля создают отталкивающее усилие (тяговую силу) в водной среде наподобие хвоста рыбы, что обеспечивает поступательное движение судна за счет упругих продольно-поперечных сил упругих пластин пера руля, что позволяет отказаться от главной силовой установки судна.When the tiller is rotated in a sector from 0 to 180 ° clockwise, the process of changing the geometry of the bending shape of the elastic plates of the pen is repeated, and such periodic forced vibrations of the plates of the rudder create a repulsive force (traction force) in the water like a fish’s tail, which provides translational movement the vessel due to the elastic longitudinal and transverse forces of the elastic plates of the rudder, which allows you to abandon the main power plant of the vessel.

При отклонении рулевой платформы 2 (Фиг.3) от продольной оси судна вправо или влево совместно с приводом румпеля поворачивается и перо руля, выполняющее одновременно роль активного движителя и руля при вынужденных колебаниях румпеля в секторе 180° относительно рулевой платформы 2, чем обеспечивается повышение поворотливости судна.When the steering platform 2 (Fig. 3) deviates from the longitudinal axis of the vessel to the right or left, together with the tiller drive, the rudder feather also rotates, which simultaneously acts as an active propulsion and steering wheel during forced tiller vibrations in the 180 ° sector relative to the steering platform 2, thereby increasing the rotation vessel.

Примечание.Note.

1. Способ «колебания» баллера в секторе 180° с помощью румпеля (см. Фиг.2) выбран авторами с целью наглядной демонстрации динамики изменения геометрии формы изгиба упругих пластин пера руля.1. The method of "oscillation" of the balloon in the sector 180 ° using the tiller (see Figure 2) was chosen by the authors in order to clearly demonstrate the dynamics of changes in the geometry of the shape of the bend of the elastic plates of the rudder pen.

2. На Фиг.3 показан один из возможных вариантов «колебания» баллера в секторе 180° при помощи червячной передачи, когда червячное колесо жестко закреплено в верхней части баллера, а сопряженный с ним винт (червяк) приводится в движение двумя электродвигателями, сопряженными с концами оси червяка и закрепленными на рулевой платформе 2, при этом двигатели поочередно вращаются в противоположные стороны, управляемые релейным или оптоэлектронным коммутатором с концевыми выключателями и схемами управления длительностью и очередностью работы электродвигателей.2. Figure 3 shows one of the possible options for the "oscillation" of the baller in the 180 ° sector using a worm gear, when the worm wheel is rigidly fixed in the upper part of the baller, and the screw (worm) associated with it is driven by two electric motors paired with the ends of the axis of the worm and mounted on the steering platform 2, while the engines alternately rotate in opposite directions, controlled by a relay or optoelectronic switch with limit switches and control circuits for the duration and sequence of operation of the electric electric motors.

3. Устройство натяжения троса представляет собой асинхронный реверсивный двигатель с редуктором и дисковым обтюратором со считывающим устройством, которое при задании определенного количества импульсов включает двигатель на определенное количество оборотов, при этом длина троса (хорды) уменьшается или увеличивается, изменяя геометрию формы изгиба упругих пластин пера в виде дуги сегмента окружности, от начальной формы до критической, при которой упругие пластины пера еще способны принять начальную (неизогнутую) форму равновесия без остаточных деформаций при реверсе (удлинении троса).3. The cable tension device is an asynchronous reversible motor with a gearbox and a disk shutter with a reader, which, when a certain number of pulses is specified, turns on the engine for a certain number of revolutions, while the length of the cable (chords) decreases or increases, changing the geometry of the bending shape of the elastic plates of the pen in the form of an arc of a segment of a circle, from the initial form to the critical one, in which the elastic plates of the pen are still able to take the initial (non-bent) form of equilibrium without permanent deformations during reverse (cable extension).

Claims (3)

1. Рулевое устройство судна, обеспечивающее устойчивость на курсе и поворотливость на ходу, состоящее из пера руля, баллера и рулевой машинки, отличающееся тем, что в активном судовом руле перо руля выполнено из двух упругих стальных пластин прямоугольной формы, разнесенных по вертикали на определенное расстояние, одни концы которых жестко закреплены в нижней части баллера, установленного на подвижной платформе, а вторые соединены вертикальной стойкой, в средней части которой закреплен трос, располагаемый между пластинами пера и проходящий далее через баллер на устройство натяжения троса, при уменьшении длины которого пластины пера принудительно изгибаются в форме дуги сегмента окружности, которая при колебаниях баллера в секторе 180° преобразуется в зеркальную относительно троса (хорды), при этом совершаются плавные волнообразные колебания, изменяющие форму изгиба упругих стальных пластин так, что продольно-поперечные упругие силы пластин в водной среде создают отталкивающее усилие (тяговую силу) подобно хвосту рыбы.1. The steering device of the vessel, providing stability on the course and agility on the move, consisting of a rudder pen, a baller and a steering machine, characterized in that in the active ship rudder the rudder feather is made of two rectangular elastic steel plates spaced vertically at a certain distance , some ends of which are rigidly fixed in the lower part of the baller mounted on a movable platform, and the second are connected by a vertical stand, in the middle part of which a cable is located, located between the plates of the pen and passing further through the baller to the cable tension device, with decreasing length of which the pen plates are forcibly bent in the form of an arc of a circle segment, which, when the vibrations of the bullet in the 180 ° sector, is transformed into a mirror relative to the cable (chords), while smooth wave-like vibrations occur, changing the shape of the bend elastic steel plates so that the longitudinally-transverse elastic forces of the plates in the aquatic environment create a repulsive force (traction force) similar to the tail of a fish. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что прикрепление упругих пластин пера руля к баллеру осуществляется совместно с несколькими упругими рессорными пластинами таких же ширины и толщины, но различной и меньшей длины, располагаемыми симметрично с двух сторон каждой упругой пластины пера руля.2. The device according to claim 1, characterized in that the attachment of the elastic plates of the rudder feather to the balloon is carried out together with several elastic spring plates of the same width and thickness, but of different and shorter lengths, located symmetrically on both sides of each elastic plate of the rudder feather. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что колебания баллера в пределах сектора 180° обеспечиваются цилиндрической червячной передачей с червячным колесом, жестко закрепленным в верхней части баллера, и сопряженным с ним червяком, с обеих сторон оси которого подсоединены валы двух силовых электродвигателей, жестко закрепленных на подвижной платформе, имеющей вид полуокружности, вращение которой вправо или влево относительно продольной оси судна обеспечивает его поворот. 3. The device according to claim 1, characterized in that the oscillations of the baller within the 180 ° sector are provided by a cylindrical worm gear with a worm wheel rigidly fixed in the upper part of the baller and a worm conjugated with it, on the both sides of the axis of which are connected the shafts of two power motors rigidly mounted on a movable platform having the form of a semicircle, the rotation of which to the right or left relative to the longitudinal axis of the vessel provides its rotation.
RU2007101014/11A 2007-01-09 2007-01-09 Active propulsion/steering unit RU2347713C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101014/11A RU2347713C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Active propulsion/steering unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101014/11A RU2347713C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Active propulsion/steering unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007101014A RU2007101014A (en) 2008-07-20
RU2347713C2 true RU2347713C2 (en) 2009-02-27

Family

ID=40530007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101014/11A RU2347713C2 (en) 2007-01-09 2007-01-09 Active propulsion/steering unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347713C2 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОЛЬШОЙ ЭНЦИКЛОПЕДИЧЕСКИЙ СЛОВАРЬ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ/Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 1988, с.462. *
Бронштейн Д.Я. Устройство и основы теории судна. - Л.: Судостроение, 1988, с.104-105, рис.2.2. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007101014A (en) 2008-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6923693B2 (en) System for utilization of sinus-shaped motion pattern
EP2222550B1 (en) A fin propulsion apparatus
US6997765B1 (en) Vessel propelled by oscillating fin with control mechanisms
JP2015217940A (en) Oscillating foil propulsion system and method for controlling the motion of an oscillating movable foil
WO2011064420A2 (en) Multidirectional propulsion system for ships, including a mechanical hypocycloid transformer
RU2347713C2 (en) Active propulsion/steering unit
EP1970302B1 (en) Oscillating hydrofoil propulsion and steering system
JP3385463B2 (en) Internal drive type fluttering propulsion drive mechanism and control method thereof
CA2971293C (en) Watercraft with hydrofoil
CN101386342A (en) Mechanically-actuated scull
WO2020152502A1 (en) Propulsion module for generating wave-like motion
CN104670449A (en) Laterally-split bionic two-tailed paddle unit
CN104340349A (en) Rope-drive bionic fishtail propelled boat
Apalkov et al. Mechanical actuator for biomimetic propulsion and the effect of the caudal fin elasticity on the swimming performance
JP2011506172A (en) Translational carriage for fin propulsion
RU2360831C2 (en) Vessel with fin propeller
RU2027634C1 (en) Submarine
RU2783691C1 (en) Boat propulsion with fin
SU1204482A1 (en) Ship wave propulsion device
RU2542677C1 (en) Marine wave-driven propulsor
US3211126A (en) Segmented-pontoon boat
RU2291813C2 (en) Vehicle for motion in fluid medium
RU87093U1 (en) RESCUE BOAT WITH HAND DRIVE PLATED MOTOR
SU1743990A1 (en) Watercraftъs propeller
JP2002535204A (en) Cycloid thrusters with blades whose shape and direction are elastically changed by fluid propulsion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100110