RU2604252C2 - Lifeboat with hydro wave propulsion device - Google Patents
Lifeboat with hydro wave propulsion device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604252C2 RU2604252C2 RU2014102999/11A RU2014102999A RU2604252C2 RU 2604252 C2 RU2604252 C2 RU 2604252C2 RU 2014102999/11 A RU2014102999/11 A RU 2014102999/11A RU 2014102999 A RU2014102999 A RU 2014102999A RU 2604252 C2 RU2604252 C2 RU 2604252C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- gear
- cradle
- boat
- lifeboat
- Prior art date
Links
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 41
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 41
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 41
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 18
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 7
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 5
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 201000003152 motion sickness Diseases 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
- B63C9/00—Life-saving in water
- B63C9/02—Lifeboats, life-rafts or the like, specially adapted for life-saving
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T70/00—Maritime or waterways transport
- Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
- Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
- Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, в частности к малым плавающим средствам - шлюпкам и плотам, в т.ч. к спасательным, а также к области их ходовых механизмов, в частности к приводу ходового винта.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to small floating equipment - boats and rafts, including to rescue, as well as to the area of their running gears, in particular to the drive of the lead screw.
Известна спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода, состоящим из ходового винта, приводного электродвигателя, батареи аккумуляторов и генератора электрического тока, содержащего ротор и статор с горизонтально расположенной общей продольной осью, у которого статор или ротор закреплен в шлюпке, а парный им ротор или статор установлен свободно от других приводных устройств, с возможностью колебания вокруг своей оси от действующих на шлюпку волн воды, для чего ротор или статор выполнены статически несбалансированными за счет различных вариантов эксцентричного смещения центра их массы относительно оси его вращения и вариантов их установки на шлюпке (см. Патент Российской Федерации на изобретение №2397104 МПК В63С 9/02. Спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода и ее непрямое применение. Заявка №2009100835/09 от 12.01.09. Авт. изобр. Настасенко В.А. // БИ №23 от 20.08.10).A lifeboat is known with a device for ensuring its course, consisting of a lead screw, a drive electric motor, a battery of electric batteries and an electric current generator comprising a rotor and a stator with a horizontally located common longitudinal axis, in which the stator or rotor is fixed in the boat, and its paired rotor or the stator is installed freely from other drive devices, with the possibility of oscillation around its axis from water waves acting on the boat, for which the rotor or stator is statically unbalanced due to There are various options for the eccentric displacement of the center of mass relative to the axis of rotation and options for their installation on a boat (see Patent of the Russian Federation for invention No. 2397104 IPC В63С 9/02. Lifeboat with a device for ensuring its course and its indirect use. Application No. 2009100835 / 09 dated January 12, September 2011. Authors of the invention Nastasenko V.A. // BI No. 23 dated August 20, 10).
Недостатком данной шлюпки является низкая мощность электрических генераторов за счет малой частоты вращения ротора или статора, генерирующих электрический ток.The disadvantage of this boat is the low power of electric generators due to the low rotational speed of the rotor or stator, generating electric current.
Известна также спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода, состоящим из ходового винта, вал которого связан через систему зубчатых колес с люлькой, имеющей сиденья для пассажиров, которая закреплена на радиальных стержнях, свободно подвешенных с возможностью циклических колебаний люльки на полуосях, установленных на опорах, жестко связанных с корпусом шлюпки, на угол ±α при ее килевой качке на волнах, на радиальных стержнях с двух торцов люльки установлены секторы ведущих зубчатых колес, центры которых связаны с осью ее колебания, а с зубчатым венцом каждого из секторов введено в зацепление промежуточное зубчатое колесо, установленное на валу в гнездах, закрепленных на опорах люльки или на корпусе шлюпки, а на другом конце каждого из валов установлено коническое зубчатое колесо, с которыми введена в зацепление общая коническая шестерня, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом или с редуктором, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта (см. патент Российской Федерации на изобретение №2479462 МПК В63С 9/02//В63Н 19/02 Спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода. Заявка №20011139941/11 от 30.09.11. Авт. изобр. Настасенко В.А. // БИ №11 от 20.04.2013).There is also known a lifeboat with a device for ensuring its progress, consisting of a lead screw, the shaft of which is connected through a system of gears to a cradle having seats for passengers, which is mounted on radial rods freely suspended with the possibility of cyclic vibrations of the cradle on the axles mounted on supports , rigidly connected with the hull of the boat, at an angle ± α when it is pitching on the waves, on the radial rods from two ends of the cradle, sectors of the driving gears are installed, the centers of which are connected with the axis of its swings, and with a gear ring of each of the sectors, an intermediate gear wheel is mounted, mounted on a shaft in sockets mounted on the cradle supports or on the boat's hull, and on the other end of each shaft there is a bevel gear with which a common bevel gear is engaged gear, the shaft of which is connected with a coaxial output gear wheel or with a gearbox engaged with the gear of the shaft of the rotor screw (see patent of the Russian Federation for invention No. 2479462 IPC В63С 9/02 // В63Н 19/02 Lifeboat with stroystvom to ensure its progress. Application No. 200111139941/11 from 09.30.11. Auth. fig. Nastasenko V.A. // BI No. 11 of 04/20/2013).
Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:
1. Подвешивание люльки с пассажирами на полуосях, гнезда которых подвергаются большим нагрузкам при ударах волн.1. Suspension of the cradle with passengers on the axle shafts, the nests of which are subjected to high loads during shock waves.
2. Формирование кинетической энергии Ек вращения промежуточных зубчатых колес за счет потенциальной энергии Еп подъема центра массы люльки с пассажирами на высоту h (1), которая зависит от величины радиуса r качания центра массы и угла ±α продольных колебаний корпуса шлюпки волнами, и при реальных углах качки шлюпки волнами α±15° составляет незначительную величину h<3,5% от радиуса r, что адекватно уменьшает величину потенциальной энергии Еп, по отношению к массе mп люльки с пассажирами (2):2. The formation of kinetic energy E to the rotation of the intermediate gears due to the potential energy E p lifting the center of mass of the cradle with passengers to a height h (1), which depends on the radius r of the swing of the center of mass and the angle ± α of the longitudinal vibrations of the boat hull waves, and at real angles of pitching of the boat with waves α ± 15 ° it is an insignificant value h <3.5% of the radius r, which adequately reduces the potential energy E p , relative to the mass m p of the cradle with passengers (2):
где g = - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2.where g = is the acceleration of gravity, g = 9.81 m / s 2 .
Развиваемой при этом мощности недостаточно для исключения из шлюпки ДВС, предназначенного для обеспечения ее хода.The power developed in this case is not enough to exclude the internal combustion engine from the boat, designed to ensure its progress.
3. Использование зубчатых секторов больших размеров и сложность их монтажа, поскольку зубчатое зацепление создано на различных не связанных между собой опорных поверхностях и устройствах.3. The use of gear sectors of large sizes and the complexity of their installation, since gear engagement is created on various unrelated supporting surfaces and devices.
4. Высокая вероятность поломок зубьев зубчатых передач при ударах волн по корпусу шлюпки.4. High probability of damage to the gear teeth due to wave impacts on the hull of the boat.
Устранение указанных недостатков является задачей данной заявки на изобретение. Ее решение возможно путем создания спасательной шлюпки с гидроволновым движителем, состоящим из люльки с сиденьями для пассажиров, имеющей возможность циклических колебаний на угол ±α при килевой качке шлюпки на волнах, а торцы люльки связаны с вертикальными дуговыми секторами, центры которых совмещены с горизонтальной осью ее колебания, размещенной поперек корпуса шлюпки, при этом для устойчивой ориентации к центру Земли центра масс люльки она установлена на опорные колеса со скрепленными с ними осями, имеющими возможность свободного вращения в установленных в корпусе шлюпки опорах, посредством контакта оснований дуговых секторов люльки и их свободного качения по этим колесам, при этом центр ее масс совмещен с вертикальным осевым сечением торцовых секторов, а оси вращения опорных колес кинематически связаны с валами роторов электрогенераторов, установленных в корпусе шлюпки, а для увеличения энергетического потенциала люльки, в ней размещены системы жизнеобеспечения пассажиров и все грузы шлюпки, а для смягчения ударов волн, опорные колеса с их осями и опоры для их вращения установлены на опорной платформе, демпфированной от корпуса шлюпки пружинами, и/или рессорами, и/или гидравлическими, и/или воздушными подушками, и/или их комбинациями, а для ограничения сектора дугового движения люльки при предельных допустимых наклонах шлюпки волнами, на концах дуговых секторов люльки и/или напротив них внутри корпуса шлюпки установлены упругие упоры с возможностью смягчения контакта этих концов с корпусом, а для исключения продольного сдвига люльки при ее загрузке пассажирами и при спуске шлюпки, на закрепленных на люльке горизонтальных осях установлены поворотные дуговые секторы-прихваты, нижние концы которых введены в контакт с остовом корпуса шлюпки через общее окно в опорной платформе и в остове, а верхние концы - через промежуточные стержни шарнирно связаны с нижними плечами установленных в люльке на своих горизонтальных осях поворотных рычагов, верхние плечи которых имеют возможность прямого и обратного поворота пассажирами шлюпки, а для увеличения частоты вращения роторов электрогенераторов, с осями всех опорных колес жестко связаны ведущие зубчатые колеса, а с ними введены в зацепление шестерни, установленные на валах роторов электрогенераторов, а для повышения удобства монтажа, ось каждого опорного колеса связана с осью ведущего зубчатого колеса соединительной муфтой, а введенная в зацепление с ведущим зубчатым колесом шестерня установлена на своей оси, выходной конец которой связан другой соединительной муфтой с валом ротора электрогенератора, при этом оси указанного зубчатого колеса и шестерни введены в общий корпус, или между осью опорного колеса и валом ротора электрогенератора установлен мультипликатор, корпуса которых закреплены на опорной платформе, а для исключения реверса ротора электрогенератора, с осью каждого опорного колеса связано свое ведущее зубчатое колесо с зубчатым венцом двойной ширины, а на валу ротора электрогенератора установлены друг за другом две обгонные муфты, связанные со своими шестернями, из которых одна введена в зацепление с ведущим зубчатым колесом в первой половине ширины его зубчатого венца напрямую, а вторая шестерня - через зацепление с выступающей за зубчатый венец ведущего колеса половиной ширины зубчатого венца паразитной шестерни двойной ширины, которая второй половиной ширины зубчатого венца введена в зацепление со второй половиной ширины зубчатого венца ведущего зубчатого колеса, а для повышения удобства монтажа, ось опорного колеса связана с осью ведущего зубчатого колеса соединительной муфтой, а обгонные муфты с их шестернями установлены на промежуточной оси, выходной конец которой связан с валом ротора электрогенератора через соединительную муфту, при этом оси ведущего зубчатого колеса, обгонных муфт и паразитной шестерни введены в общий корпус, который закреплен на опорной платформе, а для дальнейшего увеличения частоты вращения вала ротора электрогенератора, обгонные муфты с их шестернями установлены на ось промежуточного зубчатого колеса, которое введено в зацепление с шестерней, закрепленной на валу ротора электрогенератора, а для повышения удобства монтажа и увеличения частоты вращения ротора электрогенератора, ось ведущего зубчатого колеса связана соединительной муфтой с осью опорного колеса, а обгонные муфты со своими шестернями установлены на ось промежуточного зубчатого колеса, введенного в зацепление с шестерней, установленной на своей оси, выходной конец которой связан с валом ротора собственной соединительной муфтой, при этом оси ведущего зубчатого колеса, обгонных муфт и паразитной шестерни введены в общий корпус, закрепленный на опорной платформе, а для повышения удобства монтажа, увеличения и регулировки частоты вращения вала ротора электрогенератора, ось ведущего зубчатого колеса связана соединительной муфтой с осью опорного колеса, а обгонные муфты со своими шестернями установлены на промежуточную ось с выходным концом, при этом оси ведущего зубчатого колеса, обгонных муфт и паразитной шестерни введены в общий корпус, а между выходным концом общей оси обгонных муфт и валом ротора электрогенератора установлен вариатор и/или мультипликатор, корпуса которых закреплены на опорной платформе, или ось ведущего зубчатого колеса связана с осью опорного колеса соединительной муфтой, а обгонные муфты с их шестернями установлены на промежуточную ось с выходным концом, при этом оси ведущего зубчатого колеса и всех шестерен введены в общий корпус, а на их выходном конце оси установлен фрикционный конус или диск, с образующей которого введен в контакт подвижный ролик, сопряженный своим отверстием со шлицевым валом, соосным валу ротора электрогенератора и связанным с ним соединительной муфтой, при этом ролик введен с возможностью свободного вращения в вилку с параллельным его оси резьбовым отверстием, в которое введен параллельный шлицевому валу ходовой винт с индивидуальным приводом, а их корпуса закреплены на опорной платформе, а для повышения устойчивости поперечной установки люльки, опорные колеса выполнены коническими и установлены в опорах на опорной платформе, а дуговые секторы люльки выполнены с адекватными этому конусу наклонными опорными поверхностями, или опорные колеса шириной b установлены в опорах на опорной платформе с наклоном к ней на угол β и введены в контакт с опорными поверхностями боковых дуговых секторов, имеющих максимальный Rmax и минимальный Rmin радиус кривизны в вертикальной плоскости, а для уравнивания линейных скоростей вращения на торцах опорных колес при их контакте по радиусам Rmax и Rmin, эти колеса выполнены коническими с соотношением диаметров конуса Dmax:Dmin=2(Rmax:Rmin), адекватно наклону опорных поверхностей боковых секторов, такой же угол наклона β имеют оси опорных колес, соединительных муфт, установленных в общем корпусе осей ведущих зубчатых колес, связанных с ними муфт обгона, их шестерен, установленных на промежуточной оси, а также паразитных шестерен, установленных на своей оси, а для регулировки частоты вращения ротора электрогенератора, на выходе промежуточной оси закреплен фрикционный конус, образующая которого имеет угол β, а с ней введен в контакт подвижный ролик, сопряженный своим отверстием со шлицевым валом, соосным с валом ротора электрогенератора и связан с ним соединительной муфтой, этот ролик установлен с возможностью свободного вращения в вилке, имеющей параллельное оси ролика резьбовое отверстие, в которое введен параллельный шлицевому валу ходовой винт с такой же резьбой и индивидуальным приводом, а для уменьшения общего количества электрогенераторов, ось пары опорных колес, установленных на боковых сторонах опорной платформы, выполнена общей, а на ней закреплено общее ведущее зубчатое колесо, которое кинематически связано с валом ротора электрогенератора, а для увеличения потенциальной энергии люльки, в ней установлен дизель-генератор с топливным баком, а на валу ходового винта закреплена шестерня, с которой введено в зацепление зубчатое колесо, с возможностью его вращения от электродвигателя, питаемого электрическим током дизель-генератора, через связанную с валом ротора электродвигателя шестерню, которая введена в зацепление с упомянутым зубчатым колесом, а для повышения передаваемой мощности, оно имеет возможность вращения с разных сторон шестернями, связанными с валами роторов двух или большего количества электродвигателей, питаемых электрическим током в любых комбинациях от дизель-генератора и других электрогенераторов шлюпки, а для качания люльки с пассажирами при отсутствии качки шлюпки волнами, на стенах каюты и от ее потолка в проходах между креслами для пассажиров, закреплены ручки и опоры, с которыми пассажиры имеют возможность взаимодействия путем отталкивания и/или подтягивания, с возможностью передачи усилий от этого движения через свое тело спинке и сиденью кресла, связанного с люлькой.The elimination of these disadvantages is the objective of this application for an invention. Its solution is possible by creating a lifeboat with a hydraulic propulsion device consisting of a cradle with seats for passengers, with the possibility of cyclical oscillations at an angle of ± α when keeling the boat on the waves, and the ends of the cradle are connected with vertical arc sectors, the centers of which are aligned with its horizontal axis oscillations placed across the hull of the boat, while for a stable orientation to the center of the earth the center of mass of the cradle it is mounted on the support wheels with axles attached to them, with the possibility of free rotation in the supports installed in the boat’s hull by means of the contact of the base of the arc sections of the cradle and their free rolling on these wheels, while its center of mass is aligned with the vertical axial section of the end sectors, and the axis of rotation of the support wheels are kinematically connected with the rotor shafts of the electric generators installed in the hull boats, and to increase the energy potential of the cradle, it contains life support systems for passengers and all cargo of the boat, and to mitigate the impact of waves, the support wheels with their axles and supports for them rotations are mounted on a support platform damped from the boat's hull by springs, and / or springs, and / or hydraulic and / or airbags, and / or their combinations, and to limit the sector of the arc motion of the cradle at the maximum permissible boat tilts by waves, at the ends elastic sections of the cradle and / or opposite to them inside the boat’s hull are equipped with elastic stops with the possibility of softening the contact of these ends with the hull, and to prevent the cradle from moving longitudinally when loaded by passengers and when launching the boat, On the horizontal axles of the cradle, there are mounted swiveling arc tack sectors, the lower ends of which are brought into contact with the skeleton of the boat's hull through a common window in the support platform and in the skeleton, and the upper ends are pivotally connected through the intermediate rods to the lower shoulders of the horizontal mounted on the cradle the axes of the pivoting levers, the upper shoulders of which have the possibility of direct and reverse rotation by the passengers of the boat, and to increase the rotational speed of the rotors of the electric generators, the axles of all the supporting wheels are rigidly connected They are driven gears, and with them gears mounted on the shafts of the rotors of the electric generators are engaged, and to improve installation convenience, the axis of each support wheel is connected to the axis of the drive gear by a coupling, and the gear engaged in engagement with the drive gear is mounted on its own axis, the output end of which is connected by another coupling to the rotor shaft of the generator, while the axes of the specified gears and gears are introduced into a common housing, or between the axis of the support wheel and the shaft ro a multiplier is installed in the generator’s torus, the housings of which are fixed on the support platform, and to exclude the reverse of the generator’s rotor, each drive wheel has its own gear wheel with a gear ring of double width, and two overrunning clutches connected to the shaft of the generator’s rotor are connected one after another their gears, one of which is engaged with the drive gear in the first half of the width of its gear ring, and the second gear through engagement with the speaker the ring gear of the drive wheel half the width of the ring gear of the double-spaced gear, which the second half width of the ring gear is engaged with the second half of the width of the ring gear of the drive gear, and to improve mounting convenience, the axis of the support wheel is connected to the axis of the drive gear by a coupling. and overrunning clutches with their gears are mounted on an intermediate axis, the output end of which is connected to the rotor shaft of the electric generator through a coupling, while the axis of the leading tooth These wheels, freewheels and spurious gears are inserted into a common housing, which is mounted on a support platform, and to further increase the rotational speed of the rotor shaft of the electric generator, the freewheels with their gears are mounted on the axis of the intermediate gear wheel, which is engaged with the gear fixed on the rotor shaft of the generator, and to increase the ease of installation and increase the rotational speed of the rotor of the generator, the axis of the drive gear is connected by a coupling to the axis of the support wheel, and about the drive clutches with their gears are mounted on the axis of the intermediate gear gear engaged with the gear mounted on its axis, the output end of which is connected to the rotor shaft by its own coupling, while the axles of the drive gear, freewheels and spurious gear are introduced into the common housing mounted on a support platform, and to increase the ease of installation, increase and adjust the rotational speed of the rotor shaft of the generator, the axis of the drive gear is connected by a coupling to the axis the support wheel, and freewheels with their gears are mounted on the intermediate axis with the output end, while the axes of the driving gear, freewheels and spurious gears are introduced into the common housing, and a variator is installed between the output end of the common axis of the freewheels and the rotor shaft of the generator and / or a multiplier, the cases of which are fixed on the support platform, or the axis of the drive gear is connected to the axis of the support wheel by a coupling, and freewheels with their gears are mounted on the intermediate axis with the output the end, while the axes of the driving gear and all gears are inserted into a common housing, and a friction cone or disk is installed on their output end of the axis, with the movable roller contacting its opening with a splined shaft coaxial with the rotor of the electric generator and connected by a coupling, while the roller is introduced with the possibility of free rotation into a fork with a threaded hole parallel to its axis, into which a lead screw with an individual drive, parallel to the splined shaft, is inserted, and their body the whiskers are fixed on the support platform, and to increase the stability of the transverse cradle installation, the support wheels are conical and installed in the supports on the support platform, and the arc sectors of the cradle are made with inclined support surfaces adequate to this cone, or the support wheels of width b are installed in the supports on the support platform with an inclination thereto by an angle β, and brought into contact with the bearing surfaces of the side arcuate sectors having a maximum R max and R min minimum radius of curvature in the vertical plane and for equalizing Ia linear speeds at the ends of the support wheels at their contact along the radii R max and R min, the wheels are conical with a cone diameter ratio D max: D min = 2 (R max: R min), adequately inclined support surfaces of the side sectors, such the same angle of inclination β have the axles of the support wheels, the couplings installed in the common housing of the axles of the driving gears, the overtaking couplings associated with them, their gears mounted on the intermediate axis, as well as the spurious gears mounted on its axis, and for adjusting the speed rotor ele cogenerator, at the output of the intermediate axis a friction cone is fixed, the generatrix of which has an angle β, and a movable roller is brought into contact with it, mated with its slot with a splined shaft, coaxial with the rotor shaft of the generator and connected to it by a coupling, this roller is installed with the possibility of free rotation in a fork having a threaded hole parallel to the axis of the roller, into which a spindle with the same thread and individual drive is inserted parallel to the spline shaft, and to reduce the total number of electric generators, the axis of the pair of support wheels mounted on the sides of the support platform is made common, and a common drive gear is fixed on it, which is kinematically connected with the rotor shaft of the electric generator, and to increase the potential energy of the cradle, a diesel generator with a fuel tank is installed in it and a gear is fixed on the shaft of the lead screw, with which the gear is engaged, with the possibility of its rotation from the electric motor, powered by the electric current of the diesel generator, through the mouth connected to the shaft The electric motor gear, which is engaged with the said gear wheel, and to increase the transmitted power, it has the ability to rotate from different sides of the gears connected with the rotor shafts of two or more electric motors powered by electric current in any combination from a diesel generator and others electric generators of the boat, and for swinging the cradle with passengers in the absence of the boat being rocked by waves, on the walls of the cabin and from its ceiling in the aisles between the seats for passengers, handles and supports are fixed , with which passengers have the opportunity to interact by pushing and / or pulling up, with the possibility of transferring forces from this movement through their body to the back and seat of a chair connected to the cradle.
Предлагаемая спасательная шлюпка с гидроволновым движителем и различные варианты ее исполнения показаны на чертежах.The proposed lifeboat with a hydraulic propulsion and various options for its execution are shown in the drawings.
На фиг.1 показан общий вид спасательной шлюпки, состоящей из корпуса 1, качающегося при килевой качке волнами и ветром на угол ±α, в котором установлена люлька 2 с сиденьями для пассажиров 3, с наклоном их спинок к корме (исполнение 1) или к носу шлюпки (исполнение 2), что более рационально для шлюпок гравитационного спуска, свободно сбрасываемых с борта судна. Для обеспечения хода шлюпки, она снабжена ДВС с приводным зубчатым колесом 4, которое вращает шестерню 5 вала 6 ходового винта 7. Для увеличения потенциальной энергии люльки, в ней размещены системы жизнеобеспечения пассажиров и все возможные грузы шлюпки.Figure 1 shows a General view of a lifeboat, consisting of a
Торцы люльки созданы вертикальными дуговыми секторами 8, центры О которых совмещены с горизонтальной осью ее колебаний, расположенной поперек корпуса шлюпки, а основания 9 ее дуговых секторов радиуса R, направленные вдоль оси корпуса, установлены, с возможностью свободного дугового движения, на две пары опорных колес 10, оси 11 которых имеют возможность свободного вращения в опорах 12, закрепленных на опорной платформе 13, и кинематически связаны с электрогенераторами 14. Под действием веса Р, люлька обретает устойчивую ориентацию центра ее масс к центру Земли, и самоустанавливается горизонтально, а вес Р распределяется между передней (п) и задней (з) парами опорных колес с соответствующим давлением на них сил Rп, Rз, которые раскладываются на передние и задние вертикальные Yп(з) и горизонтальные Хп(з) составляющие силы и образуют в точках контакта с основаниями дуговых секторов правых и левых пар опорных колес окружные силы
Для смягчения ударов волн о корпус шлюпки, опорная платформа 13 установлена на демпфирующие ее от остова 15 корпуса шлюпки пружины 16, и/или рессоры, и/или гидравлические, и/или воздушные подушки в любых их комбинациях. Для ограничения дугового хода люльки при качке шлюпки, на концах дуговых секторов 8 установлены упругие ограничительные упоры 17, которые демпфируют контакт люльки со стенками каюты шлюпки в крайних ее положениях.To mitigate the impact of waves on the boat’s hull, the
Принцип работы системы. При подъеме волной носа шлюпки 1, люлька 2, за счет действия сил тяжести Р, создающей давление оснований 9 ее дуговых секторов на передней Rп и задней Rз парах опорных колес 10, остается в горизонтальном положении, а корпус шлюпки относительно дуг люльки совершает поворот против часовой стрелки. Тогда опорные колеса 6 с осями 7, за счет действия окружных сил
На фиг.2 показаны устройства для продольной фиксации люльки при ее загрузке пассажирами и при спуске шлюпки. На закрепленных в люльке 2 горизонтальных осях 18 установлены поворотные дуговые секторы-прихваты 19, нижние концы которых введены в контакт с остовом 15 корпуса шлюпки через общее окно 20 в остове и в опорной платформе 13, а верхние концы - через шарниры и промежуточные стержни 21 связаны с установленными на горизонтальных осях 22 поворотными рычагами через их нижние плечи 23, а верхние плечи 24 имеют возможность поворота пассажирами шлюпки против или по часовой стрелке для раскрепления или закрепления люльки с остовом корпуса шлюпки, при этом, для надежности крепления, ориентация дуговых секторов прихватов и их приводных рычагов принята противоположной.Figure 2 shows a device for the longitudinal fixation of the cradle when it is loaded by passengers and when launching the boat. On the horizontal axes 18 fixed in the
Принцип работы системы, показанной на фиг.2. Продольная фиксация люльки 2 при ее загрузке пассажирами и при спуске шлюпки, обеспечена за счет предварительного ввода в контакт с остовом 15 корпуса шлюпки, через общее окно 20 в остове шлюпки и в опорной платформе 13, нижних концов поворотных дуговых секторов-прихватов 19, закрепленных с возможностью качания на горизонтальных осях 18 в люльке. Их раскрепление осуществляют пассажиры путем поворота верхних плеч 24 установленных с возможностью поворота на осях 22 рычагов 23, нижние плечи которых через шарниры и промежуточные стержни 21 связанных с верхними концами поворотных дуговых секторов-прихватов 19. Для фиксации люльки 2 при выгрузке из нее пассажиров, они выполняют поворот верхних плеч 24 рычагов 23 в обратном направлении, а для надежности крепления люльки, ориентация дуговых секторов прихватов, их приводных рычагов, а также движений пассажиров, принята противоположной.The principle of operation of the system shown in figure 2. The longitudinal fixation of the
На фиг.3 показан новый вариант исполнения шлюпки, у которой для дальнейшего увеличения энергетического потенциала, в люльке 2 установлен дизель-генератор 25 с топливным баком 26, а приводное зубчатое колесо 4, с которым введена в зацепление шестерня 5, связанная с валом 6 ходового винта 7, приводится во вращение шестерней 27, связанной с валом ротора главного электродвигателя 28 питаемого электрическим током от дизель-генератора. Вращение зубчатого колеса 4 возможно с разных сторон двумя или большим количеством шестерен 29, связанных с валами роторов двух или большего количества электродвигателей 30. Все эти электродвигатели питаются электрическим током в любых комбинациях от дизель-генератора и/или других электрогенераторов 12. Для входа-выхода пассажиров в шлюпку выполнены двери 31.Figure 3 shows a new version of the boat, in which to further increase the energy potential, a
Принцип работы системы, показанной на фиг.3. Электрический ток, вырабатываемый установленным в люльке 2 дизель-генератором 25, питает главный электродвигатель 28, а вращение его ротора через шестерню 27 передается зубчатому колесу 4, с которым введена в зацепление шестерня 5 вала 6 ходового винта 7. По мере увеличения мощности, вырабатываемой электрогенераторами 14, они питают второй, а затем третий электродвигатели 30, которые через свои шестерни 29 передают вращение зубчатому колесу 4. Сохранение одинаковой полярности вырабатываемого электрогенераторами электрического тока и выравнивание его частоты обеспечивают электронные преобразователи (инверторы) или иные электромеханические системы. Подача электрического тока на все электродвигатели от электрогенераторов может осуществляться в любой комбинации.The principle of operation of the system shown in figure 3. The electric current generated by the
На фиг.4 показаны различные варианты исполнений кинематической связи опорных колес 10, жестко закрепленных на осях 11 с возможностью их свободного вращения в опорах 12, установленных на опорной платформе 13 с установленными на ней по боковым сторонам электрогенераторами 14. При этом, для увеличения частоты вращения их роторов (исполнение 1), с осями 11 опорных колес 10 жестко связаны ведущие зубчатые колеса 32, с которыми введены в зацепление шестерни 33, установленные на валах 34 роторов электрогенераторов. Для исключения поперечного сдвига люльки при качке шлюпки, на основаниях дуговых секторов 9 выполнены реборды 35, и/или реборды могут быть выполнены на опорных колесах 10. Остальные элементы системы аналогичны показанным на фиг.1 и 3.Figure 4 shows various versions of the kinematic connection of the
Для повышения удобства монтажа, ведущие зубчатые колеса 32 могут быть установлены на осях 36, которые связаны с осями 11 опорных колес 10 соединительными муфтами 37, а шестерни 33, введенные в зацепление с ведущими зубчатыми колесами, установлены на своих осях вращения 38, выходные концы которых связаны с валами 34 роторов электрогенераторов своими соединительными муфтами 39, при этом оси ведущего колеса и шестерни введены в общий корпус 40 (исполнение 2).To improve the ease of installation, the
Для исключения реверса ротора электрогенератора (исполнение 3), с осью 11 опорного колеса 10, через соединительную муфту 37 связана ось 41 ведущего зубчатого колеса 42 с зубчатым венцом двойной ширины, а на промежуточной оси 43, выходной конец которой связан соединительной муфтой 39 с валом 34 ротора электрогенератора 14, установлены друг за другом две обгонные муфты 44 и 45, связанные с шестернями 46 и 47, из которых одна введена в зацепление с ведущим зубчатым колесом на первой половине ширины его зубчатого венца напрямую, а вторая - через зацепление с выступающей за зубчатый венец ведущего колеса 42 первой половиной ширины зубчатого венца двойной ширины паразитной шестерни 48, которая установлена на своей оси 49 и второй половиной ширины своего зубчатого венца введена в зацепление со второй половиной ширины зубчатого венца ведущего колеса. При этом оси ведущего зубчатого колеса, обгонных муфт с их шестернями и паразитной шестерни введены в общий корпус 50.To exclude the reverse of the rotor of the generator (version 3), with the
Принцип работы данных систем от предыдущих вариантов отличается увеличением частоты вращения валов 34 роторов электрогенераторов 14 за счет передачи вращения опорных колес 10 через их оси 11 ведущим зубчатым колесам 32, а от них - шестерням 33 и валам роторов. Для исключения их реверса при вращении опорного и связанного с ним ведущего зубчатого колеса 42 в разные стороны, первая обгонная муфта 44 вводит в зацепление связанную с ней шестерню 46 и вращает промежуточный вал 43, а связанная с зубчатым колесом через паразитную шестерню 48 вторая обгонная муфта 45 с шестерней 47 выводит ее из зацепления с промежуточным валом 43. При вращении ведущего зубчатого колеса 42 в другую сторону, зацепление обгонных муфт 44 и 45 с промежуточным валом 43 имеет противоположный характер, поэтому его вращение осуществляется через паразитную шестерню 48, что сохраняет его направление одинаковым с исходным. Соединительные муфты лишь облегчают сборку и несущественно влияют на работу системы.The principle of operation of these systems from previous options is characterized by an increase in the rotational speed of the
На фиг.5 показаны новые варианты исполнений кинематической связи опорных колес 10, закрепленных на осях 11 и связанных соединительными муфтами 37 с осями 41 ведущих зубчатых колес 42, с валами 34 роторов электрогенераторов 14, для увеличения частоты вращения которых, обгонные муфты 44 и 45 с шестернями 46 и 47 установлены на ось 51 промежуточного зубчатого колеса 52, а оно введено в зацепление с шестерней 53, связанной с валом 34 ротора электрогенератора напрямую (исполнение 1), или через свою промежуточную ось 54 с соединительной муфтой 39 (исполнение 2). Другие элементы системы аналогичны показанным на фиг.4.Figure 5 shows the new versions of the kinematic connection of the
Для регулировки частоты вращения вала 34 ротора электрогенератора 14, обгонные муфты 44 и 45 с их шестернями 46 и 47 установлены на свою промежуточную ось 43, а между ее выходным концом и валом 34 ротора электрогенератора через соединительные муфты 39, 55 и 56, установлен вариатор 57 и/или редуктор-мультипликатор 58 (исполнение 3).To adjust the rotational speed of the
Для упрощения устройства регулировки частоты вращения вала 34 ротора электрогенератора 14, на выходном конце промежуточной оси 43 с муфтами 44, 45 и их шестернями 46, 47, установлен фрикционный диск 59, с образующей которого введен в контакт подвижный ролик 60, введенный своим отверстием в зацепление со шлицевым валом 61, соосным валу 34 ротора и связанным с ним соединительной муфтой 39. Ролик установлен с возможностью свободного вращения в вилку 62, с параллельным его оси резьбовым отверстием, в которое введен параллельный шлицевому валу ходовой винт 63 с индивидуальным приводом 64 (исполнение 4).To simplify the device for adjusting the rotational speed of the
Для уменьшения количества электрогенераторов, на каждой из боковых сторон люльки пары опорных колес 10 связаны между собой общей осью 65, с одним закрепленным на ней ведущим зубчатым колесом 42, кинематически связанным с валом 66 ротора электрогенератора 67 (исполнение 5), мощность которого вдвое превышает мощность электрогенераторов 14, а для повышения поперечной устойчивости люльки, парные опорные колеса 10 выполнены коническими, с боковой поверхностью 68, и установлены на адекватную ей опорную поверхность основания 9 дуговых секторов (исполнение 6).To reduce the number of electric generators, on each side of the cradle, the pairs of
Принцип работы данных систем от предыдущих вариантов отличается увеличением частоты вращения валов 34 роторов электрогенераторов 14, за счет введения в кинематическую цепь дополнительного зубчатого колеса 52 и шестерни 53, или мультипликатора 58, что улучшает удельные массово-энергетические показатели электрогенераторов, а применение вариаторов 57 обеспечивает выравнивание частоты вращения их роторов. В упрощенной системе выравнивания частоты, на выходном конце промежуточного вала 43 установлен фрикционный диск 59, с которым введен в контакт ролик 60 с введенным в его отверстие шлицевым валом 61, связанным соединительной муфтой 39 с валом 34 ротора. Сдвиг ролика вдоль поверхности фрикционного диска обеспечивает вилка 62, в которой ролик установлен с возможностью свободного вращения, а в ее резьбовое отверстие введен ходовой винт 63 с индивидуальным приводом 64 от шагового электродвигателя.The principle of operation of these systems from previous options is characterized by an increase in the rotational speed of the
В системе с общим валом 65 для пары опорных колес и одним ведущим зубчатым колесом 42, отличия вызваны лишь суммированием создаваемой мощности и адекватным увеличением размеров зубчатых передач, муфт и электрогенераторов 67. Работа системы в исполнении 6 от всех предыдущих отличается лишь увеличением осевых нагрузок при выполнении конических опорных колес, что компенсируется применение упорных подшипников.In a system with a
На фиг.6 показан новый вариант исполнения кинематической связи опорных колес 10 с валом 34 электрогенератора 14, в котором для повышения поперечной устойчивости люльки 2, опорные колеса шириной b установлены с наклоном на угол β, а на них установлены дуговые опорные поверхности 9 люльки с опорными поверхностями 69, имеющими максимальный Rmax и минимальный Rmin радиус кривизны в вертикальной плоскости. При этом, для выравнивания линейных скоростей вращения на торцах опорных колес, контактирующих с радиусами Rmax и Rmin, эти колеса выполнены коническими с соотношением диаметров Dmax:Dmin=2(Rmax:Rmin), а угол β выполнен равным величине:Figure 6 shows a new embodiment of the kinematic connection of the
. .
Такой же угол наклона β имеют оси 11 опорных колес, соединительные муфты 37, оси 41 ведущих зубчатых колес 42, связанные с ними обгонные муфты 44, 45 и их шестерни 46, 47, установленные на промежуточной оси 43, а также паразитные шестерни 48, установленные на оси 49 в корпусе 50. Для удобства размещения электрогенератора 14 на опорной платформе и для регулировки частоты вращения вала 34 его ротора, на выходном конце промежуточной оси 43 закреплен фрикционный конус 70, образующая которого имеет угол β, а с ней введен в контакт подвижный ролик 60, введенный своим отверстием в зацепление со шлицевым валом 61, соосным валу ротора электрогенератора и соединенным с ним соединительной муфтой 39. Этот ролик установлен с возможностью свободного вращения в вилке 62 с резьбовым отверстием, параллельным оси ролика, в которое введен параллельный шлицевому валу ходовой винт 63 с индивидуальным приводом 64. Выполнение конуса 70 с горизонтальным расположением его боковой поверхности за счет выбора угла β обеспечивает горизонтальное положение электрогенераторов 14, что упрощает монтаж системы,The same angle of inclination β have the
Принцип работы данной системы не отличается от предыдущей с упрощенной регулировкой частоты вращения вала ротора электрогенератора 14. Отличия заключаются лишь в установке конических опорных колес 10, их осей 11, связанных с ними зубчатых передач и их валов под углом β, а также в установке на выходном конце промежуточного вала 43 фрикционного конуса 70 с таким же углом β при его вершине, что обеспечивает горизонтальную установку системы регулировки хода подвижного ролика 60 и связанного с ней электрогенератора. При этом величина угла β и параметры конических опорных колес и поверхностей 69 установленных на них опорных дуговых секторов 9 люлек, имеющих возможность дугового движения под действием волн, рассчитываются по предложенным расчетным зависимостям.The principle of operation of this system does not differ from the previous one with a simplified adjustment of the rotational speed of the rotor shaft of the
На фиг.7 показан новый вариант исполнения шлюпки, в корпусе 1 которого установлена люлька 2 с пассажирами. Для ее качания в отсутствие качки шлюпки волнами, на стенках каюты и от ее потолка в проходах между креслами для пассажиров, закреплены опоры 71 и 72, с которыми они имеют возможность взаимодействия посредством отталкивания и/или подтягивания руками, и передачи усилий от этого движения через свое тело спинке и сиденью связанного с люлькой кресла.Figure 7 shows a new version of the boat, in the
Принцип работы данных систем от предыдущих вариантов отличается возможностью раскачивания люльки 2 с пассажирами в отсутствие качки шлюпки волнами, за счет взаимодействия пассажиров с закрепленными на стенках каюты и от ее потолка в проходах между креслами опорами 71 и 72,с передачей этих движений через свое тело спинке и сиденью связанного с люлькой кресла.The principle of operation of these systems from previous options is distinguished by the possibility of rocking the
Совокупность приведенных в данной заявке на изобретение признаков спасательной шлюпки является техническим решением, характеризующим устройство, которое не известно из существующего уровня развития техники, а его развитие в последующих вариантах исполнений объединено единством замысла. По сравнению с известными техническими решениями, в т.ч. с прототипом, изобретательский уровень имеет свободная установка люльки, имеющей основание в виде сектора цилиндрической формы, на опорные колеса, оси которых кинематически связаны с роторами электрогенераторов. Все предлагаемые конструкции спасательных шлюпок и составляющих их элементов имеют возможность промышленного изготовления и применения. Это признаки отвечают всем требованиям, характеризующим предлагаемые технические решения, как изобретения.The combination of the attributes of a lifeboat given in this application for the invention is a technical solution that characterizes a device that is not known from the current level of technology, and its development in subsequent versions is united by a single concept. Compared to well-known technical solutions, including with the prototype, the inventive step is the free installation of a cradle having a base in the form of a sector of a cylindrical shape on the support wheels, the axes of which are kinematically connected with the rotors of the electric generators. All proposed designs of lifeboats and their constituent elements have the possibility of industrial production and application. These signs meet all the requirements characterizing the proposed technical solutions, such as inventions.
Все предложенные варианты конструкций спасательных шлюпок и их кинематических связей обеспечивают стабильную выработку электроэнергии в зависимости от частоты и амплитуды колебания ее корпуса волнами. При этом обеспечивается высокая мощность каждого генератора за счет большой массы грузов и окружных усилий, создаваемых ими на опорных колесах. Простота всех предложенных вариантов конструкций обеспечивает высокую надежность и эффективность их применения за счет использования энергии волн, которая является в данной системе дополнительной.All the proposed design options for lifeboats and their kinematic connections provide a stable generation of electricity depending on the frequency and amplitude of oscillation of its hull by waves. This ensures the high power of each generator due to the large mass of goods and the circumferential forces created by them on the support wheels. The simplicity of all the proposed design options ensures high reliability and efficiency of their application due to the use of wave energy, which is additional in this system.
Реальные варианты исполнения предлагаемых спасательных шлюпок возможны на базе уже существующих конструкций, при любом их виде и размерах, лишь при дополнении их новыми техническими устройствами - пассажирскими люльками с торцовыми секторами и опорными дуговыми поверхностями на них, опорными платформами с закрепленными на них опорными колесами, на которые свободно установлены эти люльки, а оси опорных колес кинематически связанными с электрогенераторами типовыми соединительными муфтами, зубчатыми передачами с обгонными муфтами и вариаторами, что облегчает их выбор, проектирование и изготовление.Real versions of the proposed lifeboats are possible on the basis of existing structures, in any form and size, only when they are supplemented with new technical devices - passenger cradles with end sectors and supporting arc surfaces on them, supporting platforms with supporting wheels fixed to them, on which these cradles are freely mounted, and the axles of the support wheels kinematically connected with electric generators by typical connecting couplings, gears with freewheels and iatorami that facilitates their selection, design and production.
Пример конкретного варианта исполнения предлагаемой шлюпки рассмотрен на базе конструкции, показанной на фиг.3 и 4 в исполнении 3, с 4-мя электрогенераторами, введенными в зацепление с опорными колесами через оси, зубчатые колеса и шестерни, которые обеспечивают возможность исключения реверса ротора электрогенератора.An example of a specific embodiment of the proposed boat is considered on the basis of the design shown in FIGS. 3 and 4 in
Считаем, что диапазон высот волн, которому противостоит шлюпка в шторм, составляет hв от 1 до 6 м. Такие морские волны имеют длину между их гребнями
Расчет конкретного исполнения предлагаемой системы выполнен на базе спасательной шлюпки фирмы "Ernst Hatecke", имеющей следующие параметры:The calculation of the specific performance of the proposed system was made on the basis of the lifeboat company Ernst Hatecke, which has the following parameters:
При выполнении люльки в виде платформы, качающейся на опорных колесах радиуса 0,4 м по дуговым опорам радиуса R=3,5 м, ее масса с 16-ю креслами по 20 кг и 16-ю пассажирами по 80 кг, с размещенными под сиденьями кресел продуктами питания и водой, а под настилом люльки - дизель-генератором, его топливным баком, системой кондиционирования и обогрева воздуха, а также другим нормативным оснащением, необходимым для обеспечения жизнедеятельности пассажиров, составит величину m≈2,5 т.When carrying the cradle in the form of a platform, swinging on the support wheels of a radius of 0.4 m along arc supports of a radius of R = 3.5 m, its weight with 16 seats of 20 kg and 16 passengers of 80 kg, placed under the seats seats with food and water, and under the cradle floor - a diesel generator, its fuel tank, air conditioning and heating system, as well as other regulatory equipment necessary to ensure the vital functions of passengers, will be m≈2.5 tons.
При установке люльки на 2 пары опорных колес (2×2), расположенных к ней под углом 45°, согласно схеме, показанной на фиг.1, окружные силы
. .
При такой силе, радиусе, максимальном и минимальном углах качания ±αmax=±22,5°, ±αmin=±12°, окружной момент, являющийся энергетическим потенциалом Emax, Emin вращения одного опорного колеса, составит величину:With such a force, radius, maximum and minimum swing angles ± α max = ± 22.5 °, ± α min = ± 12 °, the circumferential moment, which is the energy potential of E max , E min of rotation of one support wheel, will be:
. .
Развиваемая на одном опорном колесе мощность, при его вращении за период колебания волн τв составит величину:The power developed on one support wheel, during its rotation during the period of wave oscillation τ in will be the value:
. .
Фактическая мощность каждого электрогенератора, с учетом их кпд и системы зубчатых колес ≈80%, составит величину:The actual power of each generator, taking into account their efficiency and gear system ≈80%, will be:
Ngmin=ηNpmin=0,80·0,73 (кВт) ≈ 0,58 (кВт).N gmin = ηN pmin = 0.80 · 0.73 (kW) ≈ 0.58 (kW).
Ngmax=ηNpmax=0,80·4,5 (кВт) ≈ 3,6 (кВт).N gmax = ηN pmax = 0.80 · 4.5 (kW) ≈ 3.6 (kW).
Для 4 электрогенераторов получим: 4Nmax=14,4 кВт, 4Nmin=2,3 кВт. Таким образом, по мере увеличения периода колебания волн и уменьшения их крутизны, что происходит при усилении шторма, развиваемая шлюпкой потенциальная энергия и мощность падает, что требует сохранения на ней ходового двигателя. Однако в данной шлюпке он заменен дизель-генератором, у которого, за счет компенсации снижения кпд системы электрогенератор-электродвигатель, мощность повышена с Nх.д.=17,65 кВт до 25 кВт, что в сумме обеспечивает исходную мощность базового исполнения шлюпки:For 4 electric generators we get: 4N max = 14.4 kW, 4N min = 2.3 kW. Thus, as the period of oscillation of the waves increases and their steepness decreases, which occurs when the storm intensifies, the potential energy and power developed by the boat decreases, which requires the propulsion engine to be stored on it. However, in this boat it was replaced by a diesel generator, in which, by compensating for a decrease in the efficiency of the electric generator-electric motor system, the power was increased from N ch. = 17.65 kW to 25 kW, which in total provides the initial power of the basic version of the boat:
ΣN=Nх.д.×0,8×0,8+4Nmin×0,8=25×0,8×0,8+2,3×0,8=17,8 (кВт).ΣN = N Kh.D. × 0.8 × 0.8 + 4N min × 0.8 = 25 × 0.8 × 0.8 + 2.3 × 0.8 = 17.8 (kW).
Данную мощность принимаем исходной, которую с интервалом в 3,5 кВт в соотношении 10,5:3,5:3,5 кВт реализуют 1 главный и 2 дополнительных электродвигателя, вращающих с 3-х сторон с помощью шестерен, связанных с их валами соединительными муфтами, общее зубчатое колесо, приводящее во вращение шестерню вала гребного винта.This power is taken as the initial power, which, with an interval of 3.5 kW in the ratio of 10.5: 3.5: 3.5 kW, is realized by 1 main and 2 additional electric motors that rotate from 3 sides using gears connected to their connecting shafts couplings, a common gear wheel that drives the gear wheel of the propeller shaft.
Получаемая данной гидроволновой системой минимальная мощность 4Nmin=2,3 кВт сохранится даже при полном расходе топлива на второй день шторма, которой достаточно для поддержки всех систем жизнеобеспечения шлюпки, но она будет нарастать по мере затухания шторма, а при высоте волн 1…1,5 м - компенсирует полный расход топлива, обеспечив ход шлюпке на третий и четвертый дни шторма. При нарастании мощности, развиваемой при качке шлюпки, на 3,5 кВт адекватно ей подключаются электродвигатели последовательно и суммарно, что позволяет их эффективно использовать. Этим требованиям удовлетворяет синхронный генератор СГФ 4, имеющий мощность 4 кВт при частоте вращения 500 мин-1, наружный диаметр 350 мм в транспортном исполнении, приспособленном для работы при тряске, ударах и наклонах продольной оси, возникающих при качке шлюпки волнами.The minimum power 4N min = 2.3 kW received by this hydraulic system will be maintained even at full fuel consumption on the second day of the storm, which is sufficient to support all life support systems of the boat, but it will increase as the storm dies, and at a wave height of 1 ... 1, 5 m - compensates for the full fuel consumption, ensuring the boat travel on the third and fourth days of the storm. With an increase in the power developed during the rolling of the boat by 3.5 kW, motors are connected to it adequately in series and in total, which allows them to be used effectively. These requirements are met by a
Передаточное отношение качения люльки и опорного колеса составит:The gear ratio of the rolling cradle and the support wheel will be:
ip=2R/Dp=2·3,5 (м)/0,35 (м)=20.i p = 2R / D p = 2 · 3,5 (m) / 0,35 (m) = 20.
Тогда при минимальных поворотах люльки волнами на ±11,8° опорное колесо совершит поворот на 2×11,8°-20=472° за период τmin=8,6 с-1, а за 1 минуту оно условно совершит nmin оборотов:Then, with minimum cradle rotations by waves of ± 11.8 °, the support wheel will rotate 2 × 11.8 ° -20 = 472 ° for the period τ min = 8.6 s -1 , and in 1 minute it will conditionally make n min revolutions :
При максимальных поворотах люльки волнами на ±22,5° опорное колесо совершит поворот на 2×22,5°-20=900° за период τmin=2,6 с-1, а за 1 минуту оно условно совершит nmax оборотов:At maximum rotations of the cradle by waves of ± 22.5 °, the support wheel will rotate 2 × 22.5 ° -20 = 900 ° for the period τ min = 2.6 s -1 , and in 1 minute it will conditionally make n max revolutions:
Для выбранного электрогенератора с частотой вращения nг=500 мин-1, примем передаточное отношение ведущего зубчатого колеса и связанных с ним шестерен с обгонными муфтами, передающих вращение валу ротора электрогенератора, равным величине i1:For the selected generator with a rotation speed of n g = 500 min -1 , we take the gear ratio of the drive gear and associated gears with freewheels, transmitting rotation of the rotor shaft of the generator equal to the value of i 1 :
При модуле зубьев m=2 мм, что обеспечивает требуемые условия прочности для передачи мощности 4 кВт, величину i1 позволяет обеспечить соотношение зубьев z1=173 ведущего зубчатого колеса и z2=20 шестерни. Делительные диаметры этого колеса и шестерен составят величины:When the tooth module m = 2 mm, which provides the required strength conditions for power transmission of 4 kW, the value of i 1 allows you to ensure the ratio of the teeth z 1 = 173 of the drive gear and z 2 = 20 gears. The dividing diameters of this wheel and gears will be:
d1=mz1=2×173=346 (мм),d 1 = mz 1 = 2 × 173 = 346 (mm),
d1=mz2=2×20=40 (мм).d 1 = mz 2 = 2 × 20 = 40 (mm).
Данные величины диаметров приемлемы для опорного колеса диаметром 350 мм, но для шестерни с обгонной муфтой необходимо увеличить диаметр до 90 мм, что требует выполнения дополнительной пары из зубчатого колеса и шестерни между валом муфты и валом электрогенератора с передаточным соотношением 2,25:1, например, z3=90 и z4=40 при модуле m=2 мм.These diameters are acceptable for a support wheel with a diameter of 350 mm, but for a gear with an overrunning clutch, it is necessary to increase the diameter to 90 mm, which requires an additional pair of gears and gears between the coupling shaft and the generator shaft with a gear ratio of 2.25: 1, for example , z 3 = 90 and z 4 = 40 with a module m = 2 mm.
Для уменьшения затрат на электрогенераторы, их количество с каждой стороны уменьшено до 1-го, связанного с общим валом пары опорных колес, что удваивает его мощность, при этом усилия, воспринимаемые зубчатыми передачами, возрастают в 2 раза, что требует увеличения модуля до m=4 мм и адекватного уменьшения количества зубьев z1=86 и z2=10, z3=45 и z4=20.To reduce the cost of electric generators, their number on each side is reduced to the 1st associated with the common shaft of the pair of support wheels, which doubles its power, while the forces perceived by gears increase by 2 times, which requires an increase in the module to m = 4 mm and an adequate reduction in the number of teeth z 1 = 86 and z 2 = 10, z 3 = 45 and z 4 = 20.
Такие параметры зубчатых передач и частот их вращения приемлемы для обеспечения удовлетворительной работы всей системы.Such gear parameters and their rotational speeds are acceptable to ensure satisfactory operation of the entire system.
Расчет экономической эффективности предложенной шлюпки показал, что стоимость ее изготовления увеличивается на стоимость платформы и ее опор, разницы в стоимости базового ходового двигателя и дизель-генератора, 2-х электрогенераторов с системами опорных колес, валов, зубчатых передач и муфт, а также стоимости 3-х ходовых электродвигателей, которые можно суммарно оценить в 50 тыс. $, или в ¼ стоимости базовой шлюпки. Однако при этом повышается надежность и эффективность спасения ее пассажиров, поэтому данный эффект перекрывает дополнительные затраты и экономит средства на выплату страховок. Дополнительным эффектом также является устойчивое горизонтальное положение люльки с пассажирами при любой качке шлюпки, что уменьшает их укачивание и улучшает их физическое, а в результате этого - и моральное состояние.The calculation of the economic efficiency of the proposed boat showed that the cost of its manufacture increases by the cost of the platform and its supports, differences in the cost of the base driving engine and diesel generator, 2 electric generators with supporting wheel systems, shafts, gears and couplings, as well as cost 3 -th running electric motors, which can be estimated at a total of $ 50 thousand, or ¼ of the cost of the base boat. However, this increases the reliability and efficiency of rescuing its passengers, so this effect blocks the additional costs and saves money on insurance payments. An additional effect is a stable horizontal position of the cradle with passengers during any rocking of the boat, which reduces their motion sickness and improves their physical and, as a result, their moral state.
Приведенные расчетные данные подтверждают целесообразность широкого внедрения предлагаемых шлюпок с гидроволновым движителем.The calculated data confirm the feasibility of widespread implementation of the proposed boats with a hydraulic propulsion.
В настоящее время ведется подготовка к изготовлению предлагаемой шлюпки на АО "Херсонский судостроительный завод", Украина.Currently, preparations are underway for the manufacture of the proposed boat at Kherson Shipyard JSC, Ukraine.
Claims (20)
β = arcsin (√b2 +(Dmax - Dmin / 2)2 / Rmax - Rmin) + arctg (Dmax - Dmin / 2b).16. A lifeboat with a hydraulic propulsion device according to claim 1 or 9, characterized in that to increase the stability of the cradle basing with passengers, the support wheels of width b are installed in the supports on the support platform with an angle β inclined thereto and brought into contact with the supporting surfaces lateral arc sectors having a maximum R max and R min minimum radius of curvature in a vertical plane, for aligning the linear speeds at the ends of support wheels at their contact along radii R max and R min, the wheels are conical with an aspect ratio sheniem cone diameter D max: D min = 2 (R max: R min), adequately inclined support surfaces of the side sectors, the same angle of inclination β have support wheels axis couplings, mounted in a common housing axis drive gears associated therewith overtaking clutches, their gears mounted on the intermediate axis, as well as spurious gears mounted on its axis, and to adjust the rotational speed of the electric generator rotor, a friction cone is fixed at the output end of the intermediate axis of the overrunning clutches, the generatrix of which has an angle β, but with n a movable roller was brought into contact with a splined shaft, coaxial with the rotor shaft of the electric generator and connected by a coupling sleeve, and this roller is mounted to rotate freely in a fork having a threaded hole parallel to the axis of the roller, into which a parallel slotted is introduced shaft lead screw with the same thread and individual drive, while the angle β is made equal to:
β = arcsin (√b 2 + (D max - D min / 2) 2 / R max - R min ) + arctg (D max - D min / 2b).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102999/11A RU2604252C2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Lifeboat with hydro wave propulsion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014102999/11A RU2604252C2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Lifeboat with hydro wave propulsion device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014102999A RU2014102999A (en) | 2015-08-10 |
| RU2604252C2 true RU2604252C2 (en) | 2016-12-10 |
Family
ID=53795672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014102999/11A RU2604252C2 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Lifeboat with hydro wave propulsion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2604252C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112208732B (en) * | 2020-10-26 | 2022-10-11 | 中船黄埔文冲船舶有限公司 | Wave-proof life-saving device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2057995A (en) * | 1933-05-17 | 1936-10-20 | Badovici Jean | Lifeboat launching device |
| DE3109446A1 (en) * | 1981-03-12 | 1982-12-09 | Wilhelm 4472 Haren Litmeyer | Ship's propulsion |
| RU2397104C1 (en) * | 2009-01-12 | 2010-08-20 | Валентин Алексеевич Настасенко | Lifeboat with propulsion device and lifeboat indirect application |
| RU2479462C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-20 | Валентин Алексеевич Настасенко | Motor-driven life-boat |
-
2014
- 2014-01-28 RU RU2014102999/11A patent/RU2604252C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2057995A (en) * | 1933-05-17 | 1936-10-20 | Badovici Jean | Lifeboat launching device |
| DE3109446A1 (en) * | 1981-03-12 | 1982-12-09 | Wilhelm 4472 Haren Litmeyer | Ship's propulsion |
| RU2397104C1 (en) * | 2009-01-12 | 2010-08-20 | Валентин Алексеевич Настасенко | Lifeboat with propulsion device and lifeboat indirect application |
| RU2479462C1 (en) * | 2011-09-30 | 2013-04-20 | Валентин Алексеевич Настасенко | Motor-driven life-boat |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014102999A (en) | 2015-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6561856B1 (en) | Power floating production and ship propulsion supported by gyroscope and energized by seas | |
| CN101519113B (en) | Wave energy-based gliding propeller | |
| US4598547A (en) | Kinetic energy transducing system | |
| CN102939240B (en) | Load splitting mechanism and method for gear transmission | |
| US20230167797A1 (en) | Eccentrically Rotating Mass Turbine | |
| KR101822739B1 (en) | Drone for distributing power from a single motor | |
| CN102844235A (en) | Marine propulsion apparatus | |
| KR101762693B1 (en) | Marine gearbox by using power-split planetary gear-train | |
| JP2014512302A (en) | 2-2 or 2-1 hybrid power device for ships | |
| US20200109694A1 (en) | Eccentrically Rotating Mass Turbine | |
| US11708812B2 (en) | Energy harvesting device converting multiaxial translational and rotational motion to unidirectional rotational motion | |
| CN105173042B (en) | Underwater propulsion unit based on planet circular system and synchronous belt drive mechanism | |
| JP2008545583A (en) | Ship propulsion unit and ship propulsion method | |
| CN107013649B (en) | Propulsion device, the transporting equipment including this propulsion device and plate carrier | |
| CN103071995A (en) | Equipment and method for assembling impeller of offshore wind generating set | |
| RU2604252C2 (en) | Lifeboat with hydro wave propulsion device | |
| ES2820274T3 (en) | Energy harvesting device that converts multiaxial rotational and translational motion into unidirectional rotational motion | |
| US10384754B2 (en) | Azimuth thruster system driven by cooperating prime movers and control method | |
| CN109229312A (en) | A kind of submersible frame structure and submersible | |
| RU2603812C2 (en) | Lifeboat with hydro wave propulsion device | |
| US20160312771A1 (en) | Planetary Gear, Wind Generator Comprising A Planetary Gear And Use Of A Planetary Gear | |
| CN110319169B (en) | One-way power conversion device and power system having the same | |
| CN107250536B (en) | A one-way conversion device and a power system having the same | |
| WO2020015620A1 (en) | Self-balancing maritime vehicle | |
| RU2479462C1 (en) | Motor-driven life-boat |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190129 |