Судновий гусенично-лопатевий рушій

Судовий гусенично-лопасний рушій для глісируючих судів. Винахід відноситься до суднобудування, зокрема до рушійних комплексів судів і може застосовуватися на малих і середніх швидкісних глісируючих судах. Запропонований винахід, взагалі, не має аналогів, але має конструктивні елементи, використовувані в інших винаходах. Найбільш близьким по технічній сутності є підводний рушій, що складається з лопастей, що приводяться в рух ланцюгом, що рухається, що обгинає два ланцюгові зубчасті колеса. Лопасті перпендикулярні до площини цих коліс і вільно обертаються навколо їхніх осей, насаджених на ведучий ланцюг і мають на їхніх осях одну к улачкову поверхню, що йде уздовж канавки на одній стороні рушія [заявка на патент Великобританії № 2.031.828В631/34]. Відмінність цього винаходу від запропонованого полягає в тому, що замість гусеничної стрічки використовується ланцюг, що унеможливлює використання цієї конструкції в якості глісируточої поверхні, що забезпечує підйомну силу судн у. Внаслідок цього даний рушій може бути використаний тільки на тихохідних суда х. Головною відмінністю є те, що такий рушій не впливає на опір водяного середовища руху корпуса судна і при цьому має значний власний лобовий опір. Технічним завданням винаходу є створення гусенично-лопасного рушія для малих і середніх глісируючих судів, що поєднує в собі два функціональних пристрої: рушій і несучу глісируючу поверхню, що забезпечує підйомну силу судну в режимі глісирування. Це дозволить мінімізувати опір водяного середовища руху судна, внаслідок чого значно зменшиться споживання пального, особливо при русі на високих швидкостях. Суть винаходу полягає в тому, що рушій і несуча глісируюча поверхня об'єднані в один функціональний механізм - еластичну гусеничну стрічку (фі г. 1 поз. 1), обладнану гребними лопастями (фіг. 1 поз. 2). Для придания судну поперечної остійності використовуються дві гусеничні стрічки, розташовані паралельно одна одній. У цілому судно являє собою катамаран, корпус якого розміщений між гусеничних стрічок, але обов'язково вище їхньої нижньої крайки на висоту h (фіг. 2). На зовнішній стороні гусеничних стрічок, перпендикулярно до їх поверхні знаходяться гребні лопасті (фіг. 3 поз. 2). Поперечний розріз гусеничної стрічки має Н - образний профіль (фіг. 3). На торцях гусеничної стрічки, розташованих із внутрішньої сторони знаходяться шліци (фіг. 3 поз. 3). Гусеничні стрічки одягнені на каркас, що складається з ведучих барабанів і допоміжних роликів (фіг. 1). Ведучі барабани (фіг. 1 поз. 4) являють собою порожні циліндри з двома рядами шліців, що знаходяться по краях бічної частини циліндра (фіг. 4 поз. 5). Поперечний профіль барабана має вид багатогранника (фіг. 4), що дозволяє ділянці стрічки, що знаходиться над лопастю щільно прилягати до барабана. Ведучі барабани обертаються на осях, закріплених на рамі судна (фіг. 2). Допоміжні ролики (фіг. 1 поз. 6) кріпляться до рами судна за допомогою кронштейнів (фіг. поз. 7) і вільно обертаються на осях, закріплених у ци х кронштейнах. Ролики служать для рівномірного розподілу ваги судна по всій довжині гусеничних стрічок і запобігають зміщенню гусеничної стрічки під впливом бічних навантажень. Для подолання хвиль носові частини гусениць підняті вгору під кутом g до основної частини гусеничних стрічок (фіг. 1). Привід гусеничних стрічок здійснюється через диференціал (фіг. 2 поз. 8) і дві півосі (фіг. 2 поз. 9), що передають обертання ведучим барабанам. Допоміжний ролик, розташований у носовій частині судна (фіг. 1 поз. 10) має багатогранний профіль, з розмірами граней такими ж, як у ведучого барабана, але з меншою кількістю граней. Відомо, що водяні судна до 80% потужності витрачають на подолання опору повітряного і водяного середовищ. Домінуючим тут є опір водяного середовища. Сила цього опору зі збільшенням швидкості росте не в прямої пропорції, а зі значним перевищенням, наприклад, при збільшенні швидкості судна в 2 рази опір водяного середовища може вирости в 8 - 10 і навіть більш раз. Як наслідок - кожен додатковий кілометр швидкості вимагає значного збілюшення потужності двигуна. Запропонований винахід дає можливість значно знизити опір водяного середовища руху судна й істотно підвищити ККД р ушія. Розглянемо динаміку руху судна. На малих швидкостях до 25 км/год на корпус, занурений у воду, буде діяти сила опору водяного середовища. У такому режимі руху велика частина енергії витрачається на подолання цього опору. При швидкості понад 25 км/год судно вийде на режим глісирування, гусеничні стрічки будуть лягати на водяну поверхню, не провалюючись в неї. Корпус судна підніметься над водою, що приведе до зникнення опору водяного середовища руху корпуса судна. У такому режимі руху водяне середовище буде чинити опір тільки руху гусеничних стрічок. Розглянемо фактори, що впливають на величину цього опору. Одним з них є прилипання часток води до поверхні гусеничних стрічок, і наступний їх відрив вимагає значних витрат енергії, для мінімізації цих витрат гусенична стрічка має Н - образний профіль (фіг. 3). При накладанні стрічки на водяну поверхню між нею (стрічкою) і водою утвориться повітряний прошарок, обмежений сусідніми лопастями і профілем стрічки. Це дасть можливість значно скоротити площу зіткнення гусеничної стрічки і води, що у свою чергу знизить енергетичні витрати при їхньому роз'єднанні. Слідуючим фактором, що впливає на опір водного середовища є величина ходового диферента a (фіг. 5). Зі зростанням швидкості, згідно із законами гідродинаміки ходовий диферент зменшується, що приводить до зменшення опору води. Як правило зі зменшенням долі тискового опору зростає доля сили тертя між глісируючою поверхнею та водним середовищем. У звичайних глісируючих суден сила тертя спрямована проти руху судна. А у рушія на гусеничних стрічках сила тертя спрямована в напрямку руху судна, тому на судно з рушієм такого типу буде діяти сила опору, яка залежатиме від ходового диферента a , та опору повітряного середовища. Розглянемо ефективність запропонованого рушія в порівнянні з гребним гвинтом. У гвинтового рушія близько 30% потужності витрачається на закручування реактивного водяного струменя в спіраль. Обертаючись з величезною швидкістю в щільному середовищі, гребний гвинт зустрічає опір цього середовища (так званий власний опір гвинта). Крім того, на високих обертах виникає явище кавітації, що створює додатковий опір обертанню гвинта. Гусенична стрічка, з гребними лопастями більшу частину енергії, перетворює в силу спрямовану в напрямку руху судна і лише незначну частку витрачає на тисковий опір внаслідок ходового диферента та на відрив частинок води від поверхні стрічок та гребних лопастей. Завдяки великій загальній площині гребних лопастей взаємодіючих з водним середовищем, рух частини гусенічної стрічки, яка торкається води, відносно водної поверхні буде незначним (близько 1-2 м/с). Значно менше ніж швидкість судна. Тому і визвані швидкості частинок води навколо гребних лопастей будуть невеликі й енерговитрати на них будуть незначними. Запропонований тип рушія не має недоліків, властивих гребному гвинту, маючи при цьому ряд незаперечних переваг. Гусеничне - лопасний рушій дозволить вільно долати водні простори, що поросли водоростями, очеретом і т.п. У режимі глісирування осадка судна буде не більш 15 см., що зробить можливим долати перекати і мілі. Особливу перевагу рушій буде мати при підході до берега в заболочених місцях. Даний винахід дозволить судам, з відносно невеликою потужністю двигунів розвивати швидкість понад 150 км/год, при цьому витрати пального будуть порівняні з витратами пального автомобілів аналогічної потужності. Для порівняння - водяний мотоцикл при швидкості 70 км/год споживає близько 30 літрів бензину за годину. Судно, обладнане гусенично-лопасним рушієм такою ж вагою і з двигуном тієї ж потужності, буде споживати менш 10 літрів бензину за годину. Застосування диференціала при розподілі обертового моменту на гусеничні стрічки дасть можливість істотно поліпшити маневреність судна, особливо при маневруванні на високих швидкостях. Простота конструкції і можливість використовувати двигун, коробку передач і диференціал від легкових автомобілів істотно зменшать собівартість і спростять виготовлення швидкохідних глісируючи х судів. Перелік фігур креслення: Фіг 1. Гусенична стрічка і каркас. Фіг 2. Вид р ушія з боку корми. Фіг 3. Гусенична стрічка (фрагмент). Фіг 4. Ведучий барабан. Фіг 5. С хема динаміки руху судна.