Вітрильне обладнання судна, його обтікач штага і пристрій стабілізації кута установки вітрила відносно вітру
Номер патенту: 18204
Опубліковано: 25.12.1997
Автори: Тарасов Валерій Віталійович, Тарасов Ігор Валерійович
Формула / Реферат
1. Парусное вооружение судна, содержащее рангоут, такелаж и ветродвижитель, при этом рангоут выполнен в виде, по меньшей мере, одной мачты, прикрепленной к корпусу судна и снабженной по меньшей мере одним продольным реем, который связан с мачтой в верхней ее части, такелаж выполнен с топенантами, штагами и вантами, а ветродвижитель прикреплен одним концом к рею, а другим - к корпусу рядом с мачтой, отличающееся тем, что ванты и штаги выполнены в виде по меньшей мере двух пар вант-штагов, которыми продольный рей прикреплен к корпусу судна с попарным перекрещиванием с каждой стороны от диаметральной плоскости судна в продольном и поперечном направлениях и образованием каркаса, а ветродвижитель выполнен в виде парусов, прикрепленных к продольному рею и корпусу судна.
2. Парусное вооружение по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено по меньшей мере одним поворотным гафелем, шарнирно связанным с продольным реем, и/или по меньшей мере одним поворотным гиком, шарнирно связанным с корпусом судна, продольный рей установлен под топом каждой мачты, а вант-штаги, прикрепленные к нему, выполнены взаимоперекрещивающимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях с образованием пространства, достаточного для размещения поворотных парусов, прикрепленных к гафелю и гику с возможностью их поворота вокруг вертикальной оси.
3. Парусное вооружение по п.2, отличающееся тем, что продольный рей выполнен составным, при этом по меньшей мере одна из его составных частей шарнирно связана с мачтой и выполнена с возможностью складывания вдоль мачты.
4. Парусное вооружение по п.2, отличающееся тем, что рей выполнен в виде троса.
5. Парусное вооружение по п.1, отличающееся тем, что мачта выполнена А-образной.
6. Парусное вооружение по п.5, отличающееся тем, что основания А-образной мачты прикреплены к бортам судна.
7. Парусное вооружение по п.2, отличающееся тем, что паруса выполнены в виде снабженной крылом-стабилизатором ветрорешетки и дополнительно снабжены приводом поворота ветрорешетки.
8. Парусное вооружение по п.7, отличающееся тем, что ветрорешетка выполнена с размерами, не выходящими за поперечные габариты корпуса судна.
9. Парусное вооружение по п.7, отличающееся тем, что ветрорешетка выполнена с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси.
10. Парусное вооружение по п.1, отличающевся тем, что оно дополнительно снабжено штаг-тросами, при этом передний и задний штаги выполнены в виде соответственно поворотного гафеля и поворотного гика и скреплены штаг-тросами с образованием поворотной парусной рамы.
11. Парусное вооружение по п.2, отличающееся тем, что несколько гиков соединены с образованием гик-рамы и обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси.
12. Парусное вооружение по п.2, отличающееся тем, что несколько гафелей соединены с образованием гафель-рамы и обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси.
13. Парусное вооружение по пп.10 или 11, отличающееся тем, что гик-рама и гафель-рама соединены друг с другом штаг-тросами с образованием парусной рамы ветрорешетки.
14. Парусное вооружение по п.13, отличающееся тем, что парусная рама своей гафель-рамой прикреплена к продольному рею, а своей гик-рамой - к корпусу судна.
15. Парусное вооружение по п.14, отличающееся тем, что парусная рама своей гик-рамой прикреплена к палубе судна.
16. Парусное вооружение по п. 14, отличающееся тем, что парусная рама своей гик-рамой шарнирно прикреплена к выносной консоли мачты, при этом консоль выполнена в виде стрелы с возможностью ее складывания вдоль мачты.
17. Парусное вооружение по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено крылом-стабилизатором, установленным на гик-раме в задней части ветрорешетки с обеспечением возможности поворота относительно вертикальной оси.
18. Парусное вооружение по п.17, отличающееся тем, что крыло-стабилизатор дополнительно снабжено приводом, обеспечивающим его поворот относительно вертикальной оси и установку парусов под заданным углом Q к ветру.
19. Парусное вооружение по п.18, отличающееся тем, что исполнительный элемент указанного привода выполнен в виде поворотного толкателя, шарнирно связанного с крылом-стабилизатором и частично установленного во внутренней полости, выполненной в вертикальном валу вращения гик-рамы.
20. Парусное вооружение по п.7, отличающееся тем, что каждый парус ветрорешетки снабжен двумя обтекателями штага, которые прикреплены к паре штаг-тросов, один из которых снабжен натяжным устройством.
21. Парусное вооружение по п.20, отличающееся тем, что натяжное устройство выполнено в виде лебедки.
22. Обтекатель штага парусного вооружения судна, выполненный в виде надетой на штаг-трос втулки со сквозными отверстиями, отличающийся тем, что он выполнен с тремя сквозными отверстиями.
23. Обтекатель штага по п.22, отличающийся тем, что одно его отверстие, среднее, предназначено для пропускания штаг-троса, другое, внутреннее, - для пропускания шкаторин паруса, а третье, наружное, - для пропускания фала.
24. Устройство стабилизации угла установки паруса к ветру, содержащее связанное с управляющим устройством крыло-стабилизатор, задающий механизм с силовым и исполнительным элементами и поворотный механизм, при этом крыло-стабилизатор выполнено в виде симметричного паруса и кинематически связано с исполнительным элементом задающего механизма, поворотный механизм выполнен в виде вертикального вала, один конец которого жестко связан с рангоутом и прикрепленным к нему парусом так, что ось вала совмещена с вертикальной осью поворота паруса, а второй - шарнирно связан с корпусом судна, задающий механизм выполнен в виде укрепленного на кронштейне двуплечего рычага, одно плечо которого снабжено рукояткой с указателем, шкалой отсчета и храповым устройством, а другое - связано с силовым и исполнительным элементами задающего механизма, отличающееся тем, что крыло-стабилизатор смонтировано позади паруса на вертикально установленной консоли, которая шарнирно связана с рангоутом с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и асимметрично размещена на рангоуте с обеспечением возможности его поворота вокруг вертикальной оси совместно с парусом и исполнительным элементом задающего механизма, а вал поворотного механизма выполнен с внутренней полостью, в которой частично размещен исполнительный элемент, выполненный в виде составного поворотного толкателя, один конец которого шарнирно связан с силовым элементом задающего механизма, а другой - кинематически связан с крылом-стабилизатором.
25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что парус выполнен в виде ветрорешетки, а поворотный рангоут - в виде гик-рамы и/или гафель-рамы.
26. Устройство по п.24, отличающееся тем, что двуплечий рычаг задающего механизма через силовой элемент дистанционно связан кинематически с исполнительным элементом механизма.
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что силовой элемент задающего механизма выполнен в виде гидравлически связанного с двуплечим рычагом гидроцилиндра, шток которого соединен с исполнительным элементом.
Текст
Группа изобретений относится к области судостроения и предназначена для использования на морских и речных суда х. Вместе с тем группа изобретений может быть также использована на буерах, санях, колесных экипажах и других транспортных средствах, движущи хся за счет энергии ветра. Известна конструкция устройства для движения объекта в потоке, в которой мачта, укрепленная вантами, несет верхний продольный рей, удерживаемый топенантами, бак-штагом и ахтер-штагом, при этом к рею и палубе судна с каждой стороны мачты прикреплены роторные двигатели [7]. Известная конструкция позволяет снизить массу и габариты рангоута и стоячего такелажа и всей конструкции в целом, однако не может обеспечить сравнительно прочного крепления продольного рея, вследствие чего рей может проворачиваться вокруг вертикальной оси мачты или относительно диаметральной плоскости судна, что ведет к поломке рея. Тем самым, надежность известной конструкции недостаточна. Известен обтекатель штага, которым снабжены штаг-тросы парусного вооружения судна, выполненный в виде втулки, одетой на штаг-трос, с двумя сквозными отверстиями [8]. Известная конструкция обтекатель штага, выполненного с двумя сквозными отверстиями: одно - для фала, другое - для шкаторин паруса, обладает сравнительно недостаточной надежностью, следовательно, недостаточной эффективностью в работе, что особенно важно в аварийных, экстремальных ситуациях и при автоматическом управлении большим количеством парусов, например ветрорешеток. Недостаточная надежность известного обтекателя штага связана с тем, что его конструкция не обеспечивает возможность эффективно оперировать со штаг-тросом из-за наличия недостаточного количества сквозных отверстий, выполненных в теле обтекателя штага, что снижает эффективность использования парусного вооружения судна. Известно устройство стабилизации угла установки паруса к ветру, содержащее связанное с парусом крыло-стабилизатор, задающий механизм с силовым и исполнительным элементами и поворотный механизм, при этом крыло-стабилизатор выполнено в виде симметричного паруса и кинематически связано с исполнительным элементом задающего механизма, поворотный механизм выполнен в виде вертикального вала, один конец которого жестко связан с рангоутом и прикрепленным к нему парусом так, что ось вала совмещена с вертикальной осью поворота паруса, а второй шарнирно связан с корпусом судна, а задающий механизм выполнен в виде укрепленного на кронштейне двуплечего рычага, одно плечо которого снабжено рукояткой с указателем, шкалой отсчета и храповым устройством, другое связано с силовым и исполнительным элементами задающего механизма [9]. Известное устройство не обеспечивает возможности дистанционно задавать и автоматически поддерживать в ходе плавания определенный угол установки паруса к ветру и, таким образом, не обеспечивает сравнительно оптимального КПД использования энергии ветра, независимо от изменения направления ветра. Эффективность использования ветровой энергии может быть сравнительно увеличена путем дистанционной установки и последующего автоматического поддержания некоторого наперед выбранного угла установки парусов к ветру за счет использования разности аэродинамических сил, возникающих на обдуваемых ветром рабочих поверхностях крыла-стабилизатора и создающих относительно вертикальной оси поворота паруса момент, который разворачивает парус к ветру и одновременно с этим стремится минимизировать указанную разность сил на указанных поверхностях крыла-стабилизатора, Задача, поставленная в изобретении, заключается в создании: - конструкции парусного вооружения судна, обладающей повышенной жесткостью и прочностью рангоута и такелажа, повышении парусности, повышении эффективности и надежности его использования; - конструкции обтекателя штага, улучшающей условия управления установкой и рифлением парусов, а также снижающей аэродинамическое сопротивление такелажа и улучшающей геометрию паруса; - конструкции устройства для автоматической стабилизации угла установки паруса к ветру и повышения КПД парусного вооружения. Поставленная в изобретении задача решена тем, что в известном парусном вооружении судна, содержащем рангоут, такелаж и ветродвижитель, при этом рангоут выполнен в виде по меньшей мере одной мачты, прикрепленной к корпусу судна и снабженной по меньшей мере одним продольным реем, который связан с мачтой в верхней ее части, такелаж выполнен с топенантами, штагами и вантами, а ветродвижитель прикреплен одним концом к рею, а другим - к корпусу и размещен рядом с мачтой, согласно изобретению, в нем ванты и штаги выполнены в виде по меньшей мере двух пар вантштагов, которыми продольный рей прикреплен к корпусу судна с попарным перекрещиванием с каждой стороны от диаметральной плоскости судна в продольном и поперечном направлениях и образованием каркаса, а ветродвижитель выполнен в виде парусов, прикрепленных к продольному рею и корпусу судна. При этом оно может быть дополнительно снабжено по меньшей мере одним поворотным гафелем, шарнирно связанным с продольным реем, и/или по меньшей мере одним поворотным гиком, шарнирно связанным с корпусом судна, продольный рей установлен под топом каждой мачты, а вант-штаги, прикрепленные к нему, выполнены взаимоперекрещивающимися в горизонтальной и вертикальной плоскостях с образованием пространства, достаточного для размещения поворотных парусов, прикрепленных к поворотному гафелю и поворотному гику с возможностью их поворота вокруг вертикальной оси. Продольный рей может быть выполнен составным, при этом по меньшей мере одна из его составных частей может быть шарнирно связана с мачтой и выполнена с возможностью складывания вдоль мачты. Рей может быть выполнен в виде троса. Мачта может быть выполнена А-образной, а ее основания могут быть прикреплены к бортам судна. Паруса могут быть выполнены в виде снабженной крылом-стабилизатором ветрорешетки с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и дополнительно снабжены приводом поворота ветрорешетки. Ветрорешетка может быть выполнена с размерами, не выходящими за поперечные габариты корпуса судна. Ветрорешетка может быть выполнена с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси на угол a = ±n × 360°, где n > 0. Парусное вооружение может быть дополнительно снабжено штаг-тросами при этом передний и задний штаги могут быть выполнены в виде соответственно, поворотного гафеля и поворотного гика и скреплены штаг-тросами с образованием поворотной парусной рамы. Несколько гиков могут быть соединены с образованием гик-рамы и обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси на угол b = ±m × 360°, где m > 0. Несколько гафелей могут быть соединены с образованием гафель-рамы и обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси на угол g = ±k × 360°, где k > 0. Гик-рама и гафель рама могут быть соединены друг с др угом штаг-тросами с образованием парусной рамы ветрорешетки. Парусная рама своей гафель-рамой может быть прикреплена к продольному гику, а своей гик-рамой - к корпусу судна. При этом парусная рама своей гик-рамой может быть прикреплена к палубе судна. Парусная рама своей гик-рамой может быть прикреплена к выносной консоли мачты, при этом консоль может быть выполнена в виде стрелы с возможностью ее складывания вдоль мачты. Парусное вооружение может быть дополнительно снабжено крыломстабилизатором, установленным на гик-раме в задней части ветрорешетки с обеспечением возможности поворота относительно вертикальной оси. Кроме того, крыло-стабилизатор может быть дополнительно снабжено приводом, обеспечивающим его поворот в горизонтальной плоскости и установку парусов под заданным углом Q к ветру. Исполнительный элемент указанного привода может быть выполнен в виде поворотного толкателя, шарнирно связанного, с крыломстабилизатором и частично установленного во внутренней плоскости, выполненной в вертикальном валу вращения гик-рамы. Каждый парус ветрорешетки может быть снабжен по меньшей мере двумя обтекателями штага, которые прикреплены к паре штаг-тросов, один из которых снабжен натяжным устройством, в качестве которого может быть использована лебедка. Поставленная в изобретении задача решена также и тем, что известный обтекатель штага парусного вооружения судна, выполненный в виде надетой на штаг-трос втулки со сквозными отверстиями, согласно изобретению, выполнен с тремя сквозными отверстиями. При этом одно его отверстие, среднее, может быть предназначено для пропускания штаг-троса, другое, внутреннее, для пропускания шкаторин паруса, а третье, наружное, - для пропускания фала. Второе отверстие обтекателя штага, предназначенное для пропускания шкаторин паруса, может быть выполнено с наружным вырезом. При этом ширина выреза для пропускания шкаторин может быть выполнена меньшей характерного размера отверстия. А само отверстие в обтекателе штага для пропускания парусной шкаторины может быть выполнено цилиндрической формы с характерным размером, равным диаметру указанного отверстия. Поставленная в изобретении задача решена и тем, что в известном устройстве стабилизации угла установки паруса к ветру, содержащем связанное с управляющим устройством крылостабилизатор, задающий механизм с силовыми и исполнительным элементами и поворотный механизм, при этом крыло-стабилизатор выполнено в виде симметричного паруса и кинематически связано с исполнительным элементом задающего механизма, поворотный механизм выполнен в виде вертикального вала, один конец которого жестко связан с рангоутом и прикрепленным к рангоуту парусом так, что ось вала совмещена с вертикальной осью поворота, а второй - шарнирно связан с корпусом судна, задающий механизм выполнен в виде укрепленного на кронштейне двуплечего рычага, одно плечо которого снабжено рукояткой с указателем, шкалой отсчета и храповым механизмом, а другое - связано с силовым и исполнительным элементами задающего механизма, согласно изобретению, крылостабилизатор смонтировано позади паруса на вертикально установленной консоли, которая шарнирно связана с рангоутом с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и асимметрично размещена на рангоуте с обеспечением возможности его поворота вокруг вертикальной оси совместно с парусом и исполнительным элементом задающего механизма, а вал поворотного механизма выполнен с внутренней полостью в которой частично размещен исполнительный элемент, выполненный в виде составного поворотного толкателя, один конец которого шарнирно связан с силовым элементом задающего механизма, а другой - кинематически связан с крылом-стабилизатором. При этом парус может быть выполнен в виде ветрорешетки, а поворотный рангоут - в виде гикрамы и/или гафель-рамы. Двуплечий рычаг задающего механизма может быть дистанционно, через силовой элемент, связан кинематически с исполнительным элементом механизма. Силовой элемент задающего механизма может быть выполнен в виде гидравлически связанного с двуплечим рычагом гидроцилиндра, шток которого связан с исполнительным элементом. Такое выполнение заявленного изобретения обеспечивает повышение жесткости и прочности рангоута и такелажа, повышает эффективность и надежность использования парусного вооружения. Повышение прочности и жесткости рангоута и такелажа обеспечивается заменой мачт-консолей, используемых в известных конструкциях, мачтамибалками, имеющими по меньшей мере две опоры и, к тому же, связанными друг с др угом и с парусом судна. Такая жесткая и прочная конструкция рангоута и такелажа обеспечивает возможность установки и использования поворотных парусов с большой площадью рабочей поверхности, которые в свою очередь могут быть надежно автоматически удержаны на заданном углу к ветру, независимо от изменений курса и ветра, и обеспечивают работу с более высоким КПД, без создания усилий, вызывающих при этом сравнительно большой крен судна. Тем самым заявленная группа изобретений обеспечивает сравнительное более легкое, более простое и более надежное, а следовательно более эффективное использование парусного вооружения судна. Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых отображено: на фиг.1 - общий вид заявленного парусного вооружения; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3, 4 - вариант заявленного парусного вооружения с А-образными мачтами, общий вид, аксонометрия и вид сверху; на фиг.5 крепление А-образных мачт, заявленного парусного вооружения к бортам корпуса судна, вид сзади; на фиг.6 - крепление парусов к поворотному гику и гафелю, общий вид; на фиг.7 крепление парусов к гик-раме, вид сверху; на фиг.8, 9 - схема работы заявленного парусного вооружения, оборудованного ветрорешетками; на фиг.10 - 12 - варианты заявленного парусного вооружения судна с ветрорешетками (общий вид, вид сверху и фрагмент с одним парусом на ветрорешетке), сечение; на фиг.13 - обтекатель штага, вид сверху, сечение; на фиг.14 устройство стабилизации угла установки паруса к ветру, общий вид, частичное поперечное сечение; на фиг.15, 16 - схематическое изображение рангоута с составным продольным реем; на фиг.17 - схематическое изображение рангоута с двумя мачтами и продольным реем между ними; на фиг.18, 19 - схематическое изображение крепления гик-рамы к выносной консоли; на фиг.20 - вариант выполнения изобретения. Парусное вооружение судна (фиг.1 - 14) содержит рангоут, такелаж и ветродвижитель. При этом рангоут выполнен в виде по меньшей мере одной мачты 1, прикрепленной к корпусу 2 судна и снабженной по меньшей мере одним продольным реем 3, который связан с мачтой 1 в верхней ее части. Такелаж выполнен с топенантами 5, штагами и вантами. Ветродвижитель 6 одним своим концом прикреплен к рею 3 рядом с мачтой 1, а другим - к корпусу 2 судна. Штаги и ванты выполнены в виде вант-штагов 7, которыми продольный рей 3 прикреплен к корпусу 2 судна в продольном и поперечном направлениях с образованием каркаса. Ветродвижитель 6 выполнен в виде парусов, прикрепленных к продольному рею 3 и корпусу 2 судна. Парусное вооружение судна (фиг.1 - 4) дополнительно снабжено двумя поворотными гафелями 4, шарнирно связанными с продольным реем 3, и двумя поворотными гиками 8, шарнирно связанными с корпусом 2 судна. Продольный рей 3 установлен под топом 10 каждой мачты, а вант-штаги 7, прикрепленные к рею 3, выполнены взаимоперекрещивающимися в горизонтальной (фиг.2, 4) и вертикальной (фиг.1, 3) плоскостях с образованием пространства, достаточного для размещения в нем и использования поворотных парусов 6, прикрепленных к поворотному гафелю 4 и поворотному гику 8 с возможностью их поворота вокруг вертикальной оси шарниров. В варианте изобретения, представленном на фиг.15, продольный рей 3 выполнен составным. При этом по меньшей мере одна из его составных частей 3' и/или 3" шарнирно связана с мачтой 1 посредством шарнира 11 и выполнена с возможностью складывания вдоль мачты 1 (фиг.16) благодаря шарнирам 12 и 13. В вариантах изобретения, показанных на фиг.3 - 5, 10 - 11, мачта выполнена А-образной, а ее основания прикреплены к бортам корпуса 2. Аобразная мачта еще больше увеличивает прочность и жесткость заявленной конструкции каркасного рангоута и такелажа и не мешает палубным надстройкам и оборудованию. В вариантах парусного вооружения судна, представленных на фиг.7 - 14, паруса выполнены в виде снабженной крылом-стабилизатором 14 ветрорешетки 15 с гротами 16 и стакселями 17 и дополнительно снабжены приводом поворота ветрорешетки. Ветрорешетка 15 (фиг.7 - 12, 14)и паруса 6 (фиг.1 - 6) выполнены с такими размерами, что при использовании парусного вооружения в процессе эксплуатации они не выходят за поперечные габариты корпуса 2 судна. Одновременно с этим она обеспечивает сравнительно увеличенную парусность судна, что повышает эффективность заявленного парусного вооружения. Ветрорешетка 15 (фиг.7 - 12, 14) и паруса 6 (фиг.1 - 6) выполнены с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси на угол a = ±n × 360°, где n > 0. В вариантах выполнения изобретения, отображенных на фиг.1 - 4, 10 - 12, поворотный гафель 4 шарнирно прикреплен к концу рея 3 посредством вала 18. К палубе корпуса 2 судна прикреплен кронштейн 19, на котором шарнирно установлен вертикальный вал 20, жестко связанный с поворотным гиком 8. Между поворотным гафелем 8 и поворотным гиком 8 натянуты штаг-тросы 22, 22', на которых укреплен парус 6. Поворотный гафель 4, штаг-тросы 22, 22', и поворотный гик 8 представляют собой поворотный каркас с парусом 6, который выполнен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси, совмещенной с осью валов 18 и 20. На фиг.2, 4, 7 - 9 пунктиром показаны габариты окружности, за которые, не выходит ветродвижитель при повороте вокруг вертикальной оси. Мачта 1 и вант-штаги 7 не препятствуют повороту ветродвижителя. В вариантах изобретения на фиг.6 парус 6 выполнен составным, он состоит из грота 16 и стакселя 17. При этом грот 16 посредством штагтросов 22, 22' прикреплен к гафелю и гику в точках крепления 24, 24', а стаксель 17 посредством штагтросов 22, 22' верхней шкаториной 29 крепится к малому гафелю 25 и через поворотную полуось 26 - к поворотному гафелю 4 и нижней шкаториной 29 - к малому гику 28 и через поворотную ось 27 - к поворотному гику 8. В описываемом варианте выполнения изобретения так же, как и предыдущем, выполнен поворотный каркас для составного паруса, габариты которого при его повороте вокруг вертикальной оси не выходят за пределы поперечных габаритов корпуса 2 судна. Вариант выполнения на фиг.6 характеризуется тем, что для повышения прочности паруса в его верхнюю, нижнюю, переднюю и заднюю шкаторины заделан лик-трос. "Пузо" паруса регулируют натяжением нижней и верхней шкаторин 29 в точках 24, 24' (механизм натяжения на фиг.6 не показан). Особенность варианта на фиг.6 состоит в том, что для регулировки установки стакселя 17 по отношению к гроту 16 он снабжен поводками 30, при изменении длины которых изменяют указанный угол установки стакселя. Еще одна особенность описываемого варианта заключается в том, что задняя часть малого гика 28 и малого гафеля 25 выполнена более длинной, чем передняя, отчего на задней части стакселя давление ветра будет больше. Поэтому при изменении галса стаксель 17 автоматически изменит свое положение на противоположное. Вариант выполнения изобретения на фиг.10 и 11 характеризуется наличием нескольких гиков и нескольких га фелей, что обеспечивает увеличение парусности судна. Особенность варианта изобретения на фиг.7 9 характеризуется тем, что несколько поворотных гиков соединены с образованием поворотной гикрамы 31, а несколько поворотных гафелей объединены с образованием соответственно поворотной гафель-рамы 32 (последняя на фиг.7 9 не показана) с обеспечением возможности их полного поворота вокруг вертикальной оси. Гикрама 31 на три и более грота 16 и три и более стакселя 17 (фиг.7) установлена на вертикальном валу 20. Стаксели снабжены поводками 30 для обеспечения возможности их поворота на заданный угол по отношению к гротам 16. Паруса, прикрепленные к гик-раме и гафель-раме, образуют ветрорешетку 15. Ветрорешетка снабжена по меньшей мере одним крылом-стабилизатором 14, установленным вертикально на одном конце поворотного вала 34, который своим другим концом шарнирно закреплены на гик-раме 31. На фиг.8 - 9 о тображен вариант выполнения гик-рамы 31 ветрорешетки, конструкция которой аналогична описанной в предыдущем примере, но отсутствуют малые гики. Аналогично этому в гафель-раме 32 отсутствуют малые гафели (на фиг.8 - 9 не показаны). Стаксели 17 прикреплены передним концом нижней и верхней шкаторины к гик-раме 31 и гафель-раме 32 (на фиг.8 - 9 не показана). Задние концы верхней и нижней шкаторины прикреплены через поводки 30 к гикраме 31 и гафель-раме 32. В верхнюю и нижнюю шкаторины каждого паруса вставлены латы (не показано). Варианты выполнения, отображенные на фиг.7 - 9, характеризуются тем, что гик-рама и гафель-рама соединены друг с др угом штагтросами с образованием парусной рамы 23 ветрорешетки, которая выполнена с обеспечением возможности поворота вокруг вертикальной оси. При этом парусная рама 23 своей гафель-рамой 32 шарнирно прикреплена к продольному рею 3, а своей гик-рамой 31 - к корпусу 2 судна через соответствующие шарнирные соединения. На фиг.6, 10 - 12 конкретно отображено, что парусная рама 23 своей гик-рамой 31 прикреплена к палубе судна. На фиг.19, 20 схематически показан вариант выполнения изобретения, в котором парусная рама своей гик-рамой 31 шарнирно прикреплена к выносной консоли 35 посредством шарнира 36 с возможностью складывания выносной консоли 35 вдоль мачты 1 посредством шарнира 37. На фиг.7 - 9 схематически отображен вариант выполнения, согласно которому крылостабилизатор 14 установлено на гик-раме 31 в задней части ветрорешетки, т.е. фактически внутри ветрорешетки, с обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси. На фиг.14 показан вариант выполнения изобретения, характеризующийся тем, что крылостабилизатор 14 снабжено приводом, обеспечивающим его поворот вокруг вертикальной оси и установку парусов под заданным углом Q к ветру. Исполнительный элемент 53 указанного привода выполнен в виде поворотного толкателя, шарнирно связанного с крылом-стабилизатором 14 и частично размещенного во внутренней полости 39, выполненной в вертикальном валу 20 вращения гик-рамы 31. Каждый парус ветрорешетки (фиг.6 - 14) снабжен двумя обтекателями штага 40 (фиг.13), которые прикреплены к паре штаг-тросов 22, 22', один из которых снабжен натяжным устройством 41 (фиг.12). Натяжное устройство в варианте выполнения, представленном на фиг.12, выполнено в виде лебедки 41, которая укреплена на нижней части гик-рамы 31 и снабжена приводной рукояткой 42. А на верхней части гик-рамы 31 на кронштейнах 43 установлен вал 44 с рукояткой вращения 45 для постановки и уборки паруса 6. На верхней части гафель-рамы 32 (фиг.12) установлены блоки 46, через которые пропущены фалы (не показаны) для подъема парусов. Один конец фала прикреплен к верхнему углу паруса, пропущен через блок 46 и намотан на гик-раму 31. Штаг-тросы 22, 22' своими верхними концами прикреплены к гафель раме 32. Нижний конец штаг-троса 22 жестко прикреплен к гик-раме 31, а нижний конец штаг-троса 22' намотан на барабан лебедки 41. Вдоль образующей вала 44 выполнен лик-паз 47 для установки в нем нижней шкаторины паруса. На штаг-тросы 22, 22' по всей их длине надеты обтекатели штага 40, выполненные в виде втулки со сквозными отверстиями. Таких отверстий в обтекателе штага выполнено три. Отверстие 48 предназначено для пропускания штаг-троса 22, 22', отверстие 49 - для нижней шкаторины паруса, а отверстие 50 - для фала. Отверстие 49 выполнено с наружным вырезом. Ширина выреза выполнена меньшей характерного размера отверстия 49, т.е. меньше диаметра цилиндрического отверстия 49. На фиг.14 схематически отображен вариант устройства стабилизации угла установки паруса к ветру. Устройство содержит связанное с управляющим устройством крыло-стабилизатор 14, задающий механизм 51 с силовым 52 и исполнительным 53 элементами и поворотный механизм 54. Поворотный механизм выполнен в виде поворотного вала 20, один конец которого жестко связан с гик-рамой 31 и прикрепленным к ней парусом 6 так, что ось вала 20 совмещена с вертикальной осью поворота паруса 6, а второй шарнирно связан с корпусом 2 судна посредством подшипников 55, установленных в обойме 56 на кронштейнах 19, прикрепленных к палубе судна. Задающий механизм 51 выполнен в виде укрепленного на кронштейне 57 двуплечего рычага 58, одно плечо которого снабжено рукояткой 59 с указателем 60, шкалой отсчета 61 и храповым устройством 62, 62', а другое связано с силовым 52 и исполнительным 53 элементами задающего механизма 51. Вал 20 поворотного механизма 54 выполнен с внутренней полостью 39, в которой частично размещен исполнительный элемент 53, выполненный в виде составного поворотного толкателя 66 - 70, один конец которого шарнирно связан со штоком 63 силового элемента 52, в качестве которого использован гидроцилиндр, а другой - кинематически связан с валом 34 крыластабилизатора 14. Крыло-стабилизатор 14 смонтировано позади паруса 6 на вертикально установленном валу 34, выполненном в виде консоли, которая шарнирно связана с рангоутом посредством подшипника 64 с возможностью поворота вала 34 поворотного механизма вокруг вертикальной оси и асимметрично размещена на поворотной гик-раме 31 с обеспечением возможности ее поворота вокруг вертикальной оси на валу 20 совместно с парусом 6 и исполнительным элементом 53 задающего механизма 51. Исполнительный элемент 53 выполнен в виде составного поворотного толкателя, составные части 66 - 70 которого шарнирно связаны друг с другом. Толкатель, его составные части 66 - 67, частично размещен во внутренней полости 39 вертикального вала 20 поворотного механизма 54. Один конец толкателя шарнирно связан со штоком 63 гидроцилиндра 65 посредством шарнира 71, а другой - кинематически связан с крылом-стабилизатором 14. Парус 6 в варианте выполнения, показанном на фиг.14, выполнен в виде ветрорешетки, а поворотный рангоут выполнен в виде гик-рамы 31 и гафель-рамы (не показана). Двуплечий рычаг 58 задающего механизма 51 через силовой элемент 52 дистанционно связан кинематически с исполнительным элементом 53. Силовой элемент 52 в варианте выполнения, приведенном на фиг.14, выполнен в виде гидравлически связанного с двуплечим рычагом 58 гидроцилиндра 65, шток 63 которого шарнирно соединен с исполнительным элементом 53. Заявленная группа изобретений (фиг.1 - 20) работает следующим образом. Мачту 1 нижним концом жестко крепят к корпусу 2 судна. К верхнему концу мачты 1 крепят продольный рей 3 топенантами 5. К рею 3 с двух сторон на некотором расстоянии от мачты 1 прикрепляют верхними концами по меньшей мере две пары вант-штагов 7, которые с попарным перекрещиванием с каждой стороны диаметральной плоскости судна жестко прикрепляют нижними концами к корпусу 2 судна. При этом обеспечивают трехмерную (каркасную) несущую конструкцию, жесткую и прочную в диаметральной плоскости судна и в плоскостях, ортогональных к ней. К продольному рею 3 крепят поворотные гафели 4 (или, соответственно, гафельные рамы 32), к которым на штаг-тросах 22, 22', пропущенных через отверстия 48 набора обтекателей штага 40, крепят поворотные гики 8 (или, соответственно, гик-рамы 31), которые шарнирно связаны с кронштейнами 19, жестко установленными на палубе судна. Гафели 4 (или, соответственно, гафель-рамы 32), штаг-тросы 22, 22'вместе с гиками 8 (или, соответственно, гик-рамами 31) образуют поворотные парусные рамы 23. Нижней шкаториной 29 парус вставляют в ликпаз 47 и наматывают на вал 44 вращением рукоятки 45. К верхним углам 24' паруса (фиг.6) крепят фалы (не показаны), свободные концы которых пропускают через соответствующие блоки 46, а затем вставляют в отверстия 50 соответствующи х обтекателей штага 40. В отверстие же 49 указанного обтекателя 40, кроме того, заводят переднюю или, соответственно, заднюю шкаторину паруса 6. Затем протягиванием фалов через отверстия 50 обтекателей штага 40 подымают парус 6, предварительно ослабив штагтрос 21' поворотом рукоятки 42 лебедки 41. После подъема паруса 6 фалы закрепляют на поворотном гике 8 (или, соответственно, поворотной гик-раме 31). Затем поворотом в обратную сторону рукоятки 42 лебедки 41 натягивают штаг-трос 22', после чего парус 6 готов к работе. Аналогичным образом устанавливают остальные паруса судна. Рифление или полную в случае необходимости уборку парусов осуществляют в порядке, обратном описанному выше. Затем в задней части гика 8 (или, соответственно, гик-рамы 31) устанавливают по меньшей мере одно крыло-стабилизатор 14, шарнирно связанное с гиком 8 (или соответственно, гик-рамой 31). Крылостабилизатор 14 кинематически связывают с задающим механизмом 51 устройства стабилизации угла установки паруса 6 к ветру и регулируют задающий механизм 51, силовой 52 и исполнительный 53 элементы и поворотный механизм 54 так, чтобы при нулевом положении рукоятки 59 двуплечего рычага 58 на шкале 61 крыло-стабилизатор 14 было выставлено параллельно условной плоскости рабочей поверхности паруса 6. При нулевом положении рукоятки 59 двуплечего рычага 58 на шкале 61 вследствие асимметрии размещения крыла-стабилизатора 14 относительно оси вала 20 за счет разности сил, воздействующих на каждую из поверхностей крыла-стабилизатора 14, гик 8 (или, соответственно, гик-рама 31) устанавливается в положение, при котором крыло-стабилизатор и, следовательно, парус 6 параллельны направлению воздушного потока (ветра). При этом парус 6 будет заполаскиваться, сила тяги на нем не возникает, в результате чего судно остается на месте без движения. Переводом рукоятки 59 двуплечего рычага 58 в положение I (по ходу часовой стрелки на фиг.14) на шкале 61 задают необходимый угол установки паруса 6 к ветру путем воздействия при этом нижним концом двуплечего рычага 58 на шток управляющего гидроцилиндра, гидравлически связанного с исполнительным гидроцилиндром 65, шток 63 которого перемещает составной поворотный толкатель 66 - 67 в соответствующее новое положение и тем самым соответственно воздействует на кинематически связанное с ним крыло-стабилизатор 14. В результате этого крыло-стабилизатор 14 разворачивается на заданный угол по отношению к нулевому положению, т.е. на угол Q к ветру. Вследствие этого нарушается равновесие сил в системе "парус 6 - крыло-стабилизатор 14" и, как результат этого, парус 6 с гиком 8 (или, соответственно, с гик-рамой 31) поворачивается на валу 20 до те х пор, пока не наступает аэродинамическое равновесие сил в системе "парус 6 - крылостабилизатор 14", при котором крылостабилизатор 14 автоматически устанавливается параллельно направлению воздушного потока (ветра). При этом парус 6 устанавливается под заданным углом Q (в данном случае это угол атаки) к ветру и на нем возникает аэродинамическая сила тяги, движущая судно вперед. Величину угла Q установки паруса к ветру (угол атаки) выбирают в зависимости от силы ветра соответствующим перемещением рукоятки 59 двуплечего рычага 58 на шкале 61. Таким образом заданную величину угла Q поддерживают постоянной автоматически, независимо от того, меняется ли курс судна или изменяется направление ветра. Тем самым заявленное устройство обеспечивает стабилизацию угла Q установки паруса к ветру. При перемещении рукоятки 59 двуплечего рычага 58 в положение II (против хода часовой стрелки на фиг.14) на шкале 61 нижнее плечо двуплечего рычага 58 перемещается от нулевого положения в противоположном по сравнению с вышеописанным случаем направлении. Тем самым на шток управляющего гидроцилиндра оказывают воздействие противоположного знака. В результате этого в гидравлической системе изменяется направление действующи х усилий, что ведет к перемещению составного поворотного толкателя 66 - 67 в обратном (по сравнению с описанным) направлении. Как следствие этого, крыло-стабилизатор 14 устанавливается на отрицательный угол (-Q) по отношению к направлению воздушного потока (ветра). Это приводит к тому что крыло-стабилизатор 14 разворачивает парус 6 с гиком 8 (или, соответственно, с гик-рамой 31) в обратном (по отношению к нулевому) направлении на угол -Q за счет разности сил, воздействующи х на каждую из поверхностей крыла-стабилизатора 14. На парусе 6 возникает аэродинамическая сила тяги обратного по сравнению с описанным выше направления (фиг.8 и 9). Поэтому судно начинает движение задним ходом. При наличии нескольких (по меньшей мере двух) заявленных устройств стабилизации угла Q установки паруса к ветру, используемых для управления соответствующими парусами, можно обеспечить разворот судна на месте путем установки рукоятки 59 двуплечего рычага 58 одного устройства в положение I на шкале 61 и другого устройства - в положение II на шкале 61. Если в этом случае рукоятку 59 рычага 58 первого устройства установить в положение II на шкале 61, а рукоятку второго устройства - в положение I на шкале 61, судно начнет разворот на месте в обратном направлении. Заявленная конструкция парусного вооружения обеспечивает повышенную жесткость и прочность всего рангоута и такелажа, а также возможность значительно (в несколько раз) увеличить площадь парусов при одновременном снижении высоты мачт. Это существенно снижает центр парусности и центр давления на паруса, что, в свою очередь, существенно повышает устойчивость судна. А за счет автоматической стабилизации угла Q установки паруса к ветру существенно возрастает КПД парусного вооружения. Кроме того, заявленная группа изобретений обеспечивает улучшение условий постановки парусов, и х рифления и уборки, улучшает условия управления парусами при эксплуатации, а также позволяет снизить аэродинамическое сопротивление такелажа и улучшить геометрию парусов.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюRig of ship, fairing of stay and device for stabilizing angle of arranging sail as regards to wind
Автори англійськоюTarasov Valerii Vitaliiovych, Tarasov Ihor Valeriiovych
Назва патенту російськоюПарусное вооружение судна, его обтекатель штага и устройство стабилизации угла установки паруса относительно ветра
Автори російськоюТарасов Валерий Витальевич, Тарасов Игорь Валерьевич
МПК / Мітки
МПК: B63H 9/00
Мітки: судна, відносної, обтікач, штага, вітрила, пристрій, установки, вітрильне, обладнання, кута, стабілізації, вітру
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/11-18204-vitrilne-obladnannya-sudna-jjogo-obtikach-shtaga-i-pristrijj-stabilizaci-kuta-ustanovki-vitrila-vidnosno-vitru.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Вітрильне обладнання судна, його обтікач штага і пристрій стабілізації кута установки вітрила відносно вітру</a>
Попередній патент: Спосіб формування парнонаближених свердловинних зарядів вибухової речовини
Наступний патент: Hиткорозкладач
Випадковий патент: Лікувально-профілактичний засіб "фітоспрей"