Механічне весло-жалюзі для кораблів і суден

Реферат: Механічне весло-жалюзі для кораблів і суден являє собою шатун з рамкою, на якій закріплені рухомі жалюзі, які відкриваються під дією потоку рідини при холостому русі весла-жалюзі в початкове вихідне положення, і закриваються, під дією рідини, при корисному робочому русі весла-жалюзі. Рамка з жалюзі не виходить за межі рідини і приводиться в зворотнопоступальний рух шатуном від механічного приводу. UA 117114 U (12) UA 117114 U UA 117114 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі рушіїв кораблів і суден, і може бути використана для приведення в рух надводних і підводних кораблів і суден. Відомі різні види рушіїв для кораблів і суден, які діляться на активні - паруси, і реактивні лопатеві і водопроточні [1]. Кожен з цих рушіїв має позитивні сторони і недоліки, пов'язані з різною ефективністю роботи, конструктивними особливостями, собівартістю і т.п. Відомий лопатевий рушій для суден - гребне колесо [2], взятий як аналог. Гребне колесо закріплюється на обертовому валу машини. У воду занурена тільки нижня частина колеса. На обручі колеса розміщені лопатки. При обертанні колеса лопатки відкидають воду назад. При цьому лопатки трохи повертаються таким чином, що вони входять у воду і виходять з води ребром, щоб не викликати хлюпання води. Це приводить до зменшення втрат енергії при обертанні гребного колеса. При роботі пристрою, з боку лопаток на воду діє сила, яка переміщує воду в напрямі їх руху. Згідно з 3-законом Ньютона, з боку води на лопатки діє така сама сила в протилежному напрямі. Так як колесо прикріплене до судна, то воно приходить в рух. Чим більша маса води відкидається лопатками і з чим більшим прискоренням, тим більша сила діє на лопатки колеса, і тим скоріше рухається судно. Недоліком даного пристрою є складність конструкції, незахищеність від удару хвиль, що приводить до поломок. Крім цього при великих хвилях судно коливається, що приводить до оголення або повного затоплення гребного колеса. Це приводить до зменшення рушійної сили гребного колеса, тобто до зменшення ефективності пристрою. По цій причині, судна з таким колесом не придатні для мореплавання. Відомий інший лопатевий рушій - гребний гвинт [3], взятий як прототип. Гребний гвинт простіший по конструкції ніж гребне колесо. Він захищений від удару хвиль, так як знаходиться під водою. При цьому К.К.Д. гвинта становить 30-50 %. На осі гвинта розміщені лопатки, які при обертанні відкидають воду по осі гвинта в напрямі протилежному до руху човна. В перерізі форма лопаток гвинта подібна з профілем крила літака. В результаті виникає сила, яка прикладена зі сторони води на кожну лопатку гвинта. Результуюча цих сил напрямлена вздовж осі гребного гвинта і є силою тяги, яка прикладена до корабля чи судна. Недоліком вказаного пристрою є його громіздкість і складність його виготовлення, що впливає на собівартість гребного гвинта. Крім цього, у випадку руйнування гвинта, виникає складність його ремонту з необхідністю його заміни, що представляє технологічні труднощі. При роботі гребного гвинта виникає небезпека для фауни і людей за бортом. Також при русі корабля чи судна з місця, гребний гвинт має малу силу тяги. Крім цього гвинти створюють великі шуми, що актуально для військових кораблів. Виникла проблема створення рушія, для кораблів і суден, простого по конструкції, з великою силою тяги, малими шумами і низькою собівартістю. Цього можна досягти, використовуючи можливості весла [4], конструктивно простого, з високим, в порівнянні з гребним гвинтом, К.К.Д., рівним 60-65 %. Задача корисної моделі - створення високоефективного і конструктивно простого рушія для кораблів і суден. Поставлена задача вирішується тим, що механічне весло-жалюзі для кораблів і суден як рушій, яке являє собою шатун з рамкою, на якій закріплені рухомі жалюзі, які відкриваються під дією потоку рідини при холостому русі весла-жалюзі в початкове вихідне положення, і закриваються, під дією рідини, при корисному робочому русі весла-жалюзі, а рамка з жалюзі не виходить за межі рідини і приводиться в зворотно-поступальний рух шатуном, від механічного приводу. При цьому весла-жалюзі для кораблів і суден рухаються в одній горизонтальній площині. Крім цього, з метою підвищення маневреності кораблів і суден, рамка для обмеження розкриття жалюзі може рухатись, регулюючи ступінь розкриття жалюзі аж до повного їх закриття. На Фіг. 1 приведена конструктивна схема запропонованого механічного весла-жалюзі для кораблів і суден з 2-ма жалюзі. Введені наступні позначення: рухомі жалюзі - 1, рамка тримач жалюзі - 2, шатун - 3, рамка - 4 для обмеження розкриття жалюзі, потік рідини - 5 через рамку весла-жалюзі. На Фіг. 2 зображена можлива схема розміщення весел-жалюзі на корпусі корабля або судна - 6, з рулем повороту (килем) - 7. На Фіг. 3 приведена конструктивна схема весла-жалюзі для випадку 4-х жалюзі - 1. Пристрій працює наступним чином: У вихідному початковому положенні весел жалюзі - 1 знаходяться в закритому стані на рамці тримачі - 2. Механічне весло-жалюзі приводиться в рух від механічного приводу. Під дією шатуна - 3 весло-жалюзі виконує корисний робочий хід і діє на рідину з силою (F). Згідно з 3-законом Ньютона, з такою самою силою - F, рідина діє на закриті жалюзі - 1 весла. Ця сила передається через шатун - 3 на корпус корабля або судна, приводячи їх в рух з швидкістю (V). При цьому зусилля, яке передається на жалюзі - 1, і відповідно на корпус корабля або судна - 6, залежить від загальної площі жалюзі - 1, і швидкості руху весла 1 UA 117114 U 5 10 15 20 25 30 35 40 жалюзі відносно корпусу - 6. Після досягнення весла-жалюзі крайнього робочого положення, під дією шатуна - 3 весло здійснює зворотній холостий рух в початкове вихідне положення. При цьому під дією потоку рідини - 5 жалюзі - 1 відкриваються, забезпечуючи безперешкодне повернення механічного весла-жалюзі в початкове положення. Величина розкриття жалюзі - 1 регулюються розмірами рамки - 4. Суттєвим є те, що механічне весло-жалюзі рухається під дією шатуна - 3 в одній горизонтальній площині. Далі, рух весла жалюзі циклічно повторюється. В залежності від розмірів весла, кількість рухомих жалюзі - 1 можна змінювати (Фіг. 3). З метою підвищення маневреності кораблів і суден, рамка - 4 для обмеження розкриття жалюзі може рухатись, регулюючи ступінь розкриття жалюзі аж до повного їх закриття. При необхідності гальмування суден, рамка - 4 може зафіксувати жалюзі - 1 в закритому стані. Дякуючи оригінальній конструкції весла-жалюзі, його можна використовувати для надводних і підводних кораблів і суден. При цьому зменшені до мінімуму шкідливі втрати енергії при переміщенні весел, що приводить до збільшення ефективності їх роботи. Це викликано тим, що механічне весло-жалюзі здійснює зворотно-поступальний рух в одній горизонтальній площині, уникаючи рухів в інших площинах, як це відбувається з відомими веслами. Внаслідок розкриття жалюзі - 1, при зворотному холостому русі весла в початкове положення, гідродинамічний опір з боку потоку рідини - 5 буде мінімальним. Крім цього важливою перевагою запропонованого механічного весла-жалюзі, в порівнянні з лопатевими рушіями є те, що весла створюють набагато менші шумові ефекти. Це актуально для кораблів і суден військового призначення, особливо для підводних. Собівартість запропонованих рушіїв буде меншою, в порівнянні з лопатевими рушіями (гребний гвинт, гребне колесо, та ін.), дякуючи простоті їх конструкції. При цьому можна використовувати варіанти конструкції весел з різною кількістю жалюзі і варіантами їх розміщення на корпусах кораблів і суден (Фіг. 1-3). Крім цього ККД запропонованих веселжалюзі вищий ніж в лопатевих рушіях і рівний 60-65 % [1, 3, 4]. Таким чином, використовуючи запропоновану конструкцію механічного весла-жалюзі для кораблів і суден, можна отримати високоефективний рушій конструктивно простий, з малою собівартістю і низькими шумовими характеристиками. Це актуально для кораблів і суден військового призначення, особливо для підводних. Весла-жалюзі можна використовувати в надводних і підводних кораблях і суднах з механічним приводом. З метою підвищення маневреності кораблів і суден, рамка для обмеження розкриття жалюзі може рухатись, регулюючи ступінь розкриття жалюзі аж до повного їх закриття. При необхідності гальмування суден, рамка може зафіксувати жалюзі в закритому стані. Силу тяги таких весел, можна змінювати за рахунок зміни загальної площі жалюзі та швидкості їх руху відносно корпусу суден. Джерела інформації: [1]. Движители кораблей и судов Режим доступу: korabley.net/news/dvizhitelyJcorablej_i_sudov/2010-04-06-527 - Назва з екрана. [2]. Гребное колесо - Режим доступу: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Гребное колесо - Назва з екрана. [3]. Гребной винт - Википедия -Режим доступу: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Гребной винт#сitе _note-2 - Назва з екрану. [4]. Весло - Режим доступу: https://ru.wikipedia.org./wiki/ Весло- Назва з екрану. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 1. Механічне весло-жалюзі для кораблів і суден, яке відрізняється тим, що воно являє собою шатун з рамкою, на якій закріплені рухомі жалюзі, які відкриваються під дією потоку рідини при холостому русі весла-жалюзі в початкове вихідне положення, і закриваються під дією рідини при корисному робочому русі весла-жалюзі, а рамка з жалюзі не виходить за межі рідини і приводиться в зворотно-поступальний рух шатуном від механічного приводу. 2. Механічне весло-жалюзі для кораблів і суден за п. 1, яке відрізняється тим, що рамка для обмеження розкриття жалюзі виконана з можливістю рухатись, регулюючи ступінь розкриття жалюзі аж до повного їх закриття. 2 UA 117114 U 3 UA 117114 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4