close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3688

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3688
(13)
C1
6
(51) B 63H 9/06,
(12)
B 63H 9/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
(21) Номер заявки: 950002
(22) 1995.01.03
(46) 2000.12.30
ПАРУС-КРЫЛО
(71) Заявитель: Гомельский
государственный
университет им. Ф. Скорины (BY)
(72) Автор: Адамчик И.Г. (BY)
(73) Патентообладатель: Гомельский
государственный университет им. Ф. Скорины (BY)
(57)
1. Парус-крыло, содержащий поворотную мачту, выполненную в виде жестких, изогнутых дугообразных
ребер, веерообразно сходящихся концами к основанию мачты, оболочку, прикрепленную к ребрам и имеющую толщину, меньшую толщины ребер, отличающийся тем, что ребра расположены в плоскости и изогнуты в ней в одном направлении, оболочка прикреплена к ним с одной стороны, ограничена крайними ребрами и огибающей их концы дугой, причем крайние ребра образуют друг с другом в месте соединения
острый угол, среднее угловое расстояние между соседними ребрами равно 10-15°, а отношение максимального отклонения каждого ребра от хорды, соединяющей его концы, к длине хорды равно 0,10-0,15.
2. Парус-крыло по п. 1, отличающийся тем, что он содержит механизм фиксации ребер, оболочка выполнена гибкой, а дугообразные ребра выполнены с возможностью их углового перемещения относительно
друг друга.
BY 3688 C1
(56)
1. Крючков Ю.С., Перестюк И.Е. Крылья океана. Современные парусные суда. - Л.: Судостроение, 1983. С. 46.
2. Крючков Ю.С., Перестюк И.Е. Крылья океана. Современные парусные суда. - Л.: Судостроение, 1983. С. 54.
3. А.с. СССР 1065297, МКИ В 63/19Н06, 1984.
4. US 2312567 A, 1943 (прототип).
Фиг. 1
Изобретение относится к транспортным средствам, использующим энергию ветра, а конкретно, к парусному вооружению судов и других транспортных средств и может быть использовано в качестве главного или
вспомогательного ветродвижителя.
BY 3688 C1
Известен парус-крыло, выполненный в виде вертикального крыла с нерегулируемой кривизной поверхности, установленного с возможностью поворота вокруг вертикальной оси [1]. Сложность трансформации
(складывания, раскладывания) паруса при переменном ветре обуславливает высокие трудозатраты при эксплуатации известного паруса. Для создания высокой тяги требуются большие весогабаритные характеристики паруса, что ограничивает возможности его применения стационарной установкой на отдельных типах судов. Высокое лобовое сопротивление при шквалах снижает безопасность плавания.
Известен парус-крыло, выполненный в виде вертикального жесткого крыла, установленного с возможностью поворота вокруг вертикальной оси [2]. Необходимость трансформации паруса при переменном ветре
усложняет управлении им и повышает трудоемкость обслуживания судна. Высокое лобовое и индуктивное
сопротивление при движении навстречу ветру препятствует увеличению тяги.
Известен жесткий парус-крыло, включающий жесткую оболочку в форме крыла и поворотную мачту [3].
В известном парусе оболочка состоит из жестких пластин, шарнирно прикрепленных друг к другу и образующих при смыкании крыльевой профиль, а при размыкании - прямоугольный парус, трансформация крыла-паруса в парус и наоборот осуществляется с помощью сложных механизмов, закрепленных на поворотной мачте, что снижает надежность работы известного устройства из-за вероятности заклинивания, отказа
механизмов, обуславливает высокие весогабаритные его характеристики, ограничивает применение известного паруса-крыла на разборных и малогабаритных и других судах, не допускающих стационарной установки крыла-паруса. Необходимость трансформации крыла-паруса также усложняет управление им и обуславливает повышенные трудозатраты обслуживающего персонала судна. Значительная толщина и
неэффективная форма профиля сохраняют высокое лобовое сопротивление крыла-паруса при встречном
ветре при флюгерном положении крыла, обуславливают недостаточно эффективную тягу при встречном
ветре. При попутном ветре наличие индуктивного сопротивления на кромках прямого паруса и уменьшает
тягу, создаваемую парусом.
Наиболее близким к заявляемому является парус-крыло, содержащий поворотную мачту, выполненную в
виде жестких, изогнутых дугообразных ребер, веерообразно сходящихся концами к основанию мачты, оболочку, прикрепленную к ребрам и имеющую толщину, меньшую толщину ребер [4]. Известный парус-крыло
обладает высоким лобовым сопротивлением при встречном ветре, снижающим его тягу. Кроме того, при боковом и попутном ветре наличие индуктивного сопротивления на кромках ограничивает тягу, создаваемую
парусом. Управление парусом осуществляется сложным механизмом, что снижает эксплуатационную надежность парусника и безопасность плавания, особенно при встречном шквалистом ветре. Известный парускрыло является жесткой крупногабаритной конструкцией, что ограничивает его применение на разборных
малогабаритных и иных судах, не допускающих стационарной установки крыла-паруса.
Заявляется парус-крыло, направленный на уменьшение и устранение вышеназванных ограничений и
предназначенный для использования на любых классах судов. Предлагаемый парус-крыло повышает тягу,
коэффициент полезного действия во всем диапазоне предназначенных для использования курсовых углов.
Использование предлагаемого паруса-крыла обеспечивает также более высокую эксплутационную надежность и повышает безопасность плавания.
Достижение указанных технических результатов обеспечивается тем, что в парусе-крыле, содержащем
поворотную мачту, выполненную в виде жестких дугообразных ребер, веерообразно сходящихся концами к
основанию мачты, оболочку, прикрепленную к ребрам и имеющую толщину, меньшую толщину ребер, ребра расположены в плоскости и изогнуты в одном направлении, оболочка прикреплена к ним с одной стороны, ограничена крайними ребрами и огибающей их концы дугой, причем крайние ребра образуют друг с
другом вместе соединения острый угол, среднее угловое расстояние между соседними ребрами равно 10-15°,
а отношение максимального отклонения каждого ребра от хорды, соединяющей его концы, к длине хорды
равно 0,10-0,15.
Кроме того, парус-крыло отличается тем, что он дополнительно содержит механизм фиксации ребер,
оболочка выполнена гибкой, а дугообразные ребра выполнены с возможностью их углового перемещения
относительно друг друга. Дополнительные отличия повышают безопасность плавания под заявляемым парусом-крылом и увеличивают удобство эксплуатации.
Благодаря дугообразным ребрам, веерообразно сходящимся к основанию мачты и размещенным в одной
плоскости, обеспечиваются:
высокая прочность паруса-крыла и целостность оболочки;
уменьшается лобовое и индуктивное сопротивление паруса крыла при различных направлениях курсов
судна и ветра;
уменьшается лобовое сопротивление при флюгерном положении паруса и внезапном шквале;
увеличивается парусность при попутных направлениях ветров и обеспечивается высокая аэродинамическая сила при встречных курсу направлениях ветра.
Указанные соотношения линейных и угловых размеров обеспечивает максимальное уменьшение сопротивления, максимальное повышения силы тяги и коэффициента полезного действия, а отклонения парамет2
BY 3688 C1
ров за указанные пределы - ухудшение названных показателей. Оболочка обеспечивает прочность конструкции, веерообразную форму паруса-крыла, а за счет последней и одностороннего расположения по отношению к ребрам - увеличение аэродинамической силы при встречных курсах. Малая толщина оболочки по отношению к ребрам снижает вес паруса-крыла, а в месте с этим его инерционность, и обеспечивает
возможность уменьшения сопротивлений ребрами, увеличения коэффициента полезного действия паруса и
судна. В силу указанных свойств обеспечиваются повышения силы тяги и коэффициента полезного действия
заявляемого паруса-крыла, на котором он установлен.
При этом заявляемый парус-крыло не требует трансформации (преобразования) формы как известные и
управляется как обычный парус. Трансформация крыла-паруса целесообразна с целью уменьшения его габаритов при приведении в нерабочее состояние, для чего парус складывается как веер при гибкой оболочке и
снятии механизма фиксации.
На фиг. 1 схематически изображен парус-крыло при установке на судне (вид сбоку), на фиг. 2 - сечение
паруса-крыла по А-А. Фиг. 3 иллюстрирует линейные и угловые размеры паруса-крыла.
Заявляемый парус-крыло (см. фиг. 1) выполнен в форме веера, образованного ребрами 1, расположенными в одной плоскости и сходящимися друг к другу и к отрезку мачты 2, установленной на основании 3 с
возможностью поворота вокруг вертикальной оси 4, тонкой оболочки 5, прикрепленной плоской стороной к
ребрам 1. Ребра 1 выпуклы в сторону оси 4, имеют уменьшающееся к свободным концам или постоянное
(см. фиг. 2) сечение, крайние ребра 1 образуют острый угол α друг с другом (см. фиг. 3), а соседние ребра 1
размещены друг относительно друга на угловом расстоянии αi, равном 10-15°, причем отношение ε максимального отклонения hmaxy дуги ребра 1 хорды 6 к дине этой хорды 1у равно 0,10+0,15. Позицией 7 отмечен
корпус судна. Подшипники и другие элементы установки и крепления отрезка мачты 2 к основанию 3 и корпусу судна на фигурах не показаны. Для управления парусом используют фаловый трос 8, прикрепленный к
крайнему ребру 1 в фаловом углу паруса.
Управление заявляемым парусом-крылом осуществляется аналогично управлению парусом. При курсе
фордевинд заявляемый парус работает как обычный парус. При этом ребра 1 способствуют задержке воздушного потока с наветренной стороны паруса, повышению за счет этого давления на этой стороне, а значит
и росту тяги.
При курсах бакштаг помимо обычной задержки воздушного потока за счет выпуклого профиля ребра 1
закручивают поток вдоль себя, что также способствует повышению давления на наветренной стороне паруса, уменьшает индуктивное сопротивление, а значит, способствует повышению тяги. При этом благодаря
веерообразной форме свойства паруса близки к бермудскому парусу. При курсах галвинд и бейдевинд заявляемый парус работает как жесткое крыло, способствуя увеличению аэродинамической силы, а с ней - силы
тяги. При слабом вымпельном ветре так же, как и на предыдущих курсах, ребра способствуют удержанию
потока у их поверхности, что повышает силу тяги. При повышении скорости ветра ребра 1 способствуют образованию мелких вихрей пузырьков воздуха на их внешней поверхности за счет использования части энергии воздушного потока. Благодаря этому, любое сопротивление паруса-крыла определяется в основном сечением переднего крайнего ребра, которое конструктивно может быть уменьшено в сравнении с обычной
мачтой за счет распределения нагрузки на парус между всеми ребрами. Изгиб ребер также способствует
уменьшению лобового сопротивления и нагрузки на ребра. При еще большем возрастании скорости ветра
начинают интенсивно генерировать вихри и пузырьки газа, закручивая поток над поверхностью оболочки
в вихри, перпендикулярные поверхности. Благодаря этому, на стороне ребер под оболочкой формируется
область повышенного давления, подобная на воздушную подушку. Формирование воздушного потока ребрами препятствует перетеканию воздушных вихрей в область пониженного давления, что уменьшает индуктивное сопротивление. В силу указанных причин возрастает аэродинамическая сила, действующая на крылопарус, а значит, возрастает и сила тяги. Т.о. при встречных курсах часть энергии ветра идет на преобразование в вихревое движение, способствующее сохранению и возрастанию аэродинамической силы.
В силу выше изложенного обеспечивается высокий коэффициент полезного действия паруса-крыла.
В случае шквала, благодаря малой инерционности, заявляемый парус-крыло быстро ориентируется в
флюгерное положение, что способствует повышению безопасности плавания.
Вариант выполнения паруса-крыла с гибкой оболочкой, с возможностью углового перемещения друг к
другу и с устройством фиксации ребер детальной иллюстрации не требует. Устройство фиксации 9 (см. фиг.
3) может быть, например, выполнено в виде уголка с отверстиями для ребер, состоящего из двух разъемных
половинок, соединяемых зажимными приспособлениями. Для сборки паруса-крыла освобождают зажимные
приспособления, разъединяют половинки устройства для фиксации, прикладывают усилие сближения ребер,
после чего сложенный парус-веер освобождают и вынимают из основания мачты и транспортируют в требуемое место хранения. При установке паруса-крыла операции повторяют в обратном порядке.
3
BY 3688 C1
Описанные особенности паруса-крыла позволяют его использовать на разных типах судов. Наиболее целесообразно использовать заявляемый парус на малых прогулочных спортивных судах, на сухогрузах, в буерном спорте.
Фиг. 2
Фиг. 3
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
124 Кб
Теги
патент, by3688
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа