универсальная парусная система и способ ее эксплуатации
Классы МПК: | B63H9/00 Движители, приводимые в действие ветром; их размещение B63H9/06 конструкция и типы парусов; их размещение на судне B63H9/08 крепление парусов к мачтам, перекладинам и тп |
Автор(ы): | Кульбида В.Е., Хомяков Р.Д. |
Патентообладатель(и): | Кульбида Владимир Евгеньевич, Хомяков Рудольф Дмитриевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-10-21 публикация патента:
10.05.2000 |
Изобретение относится к судостроению и касается парусных систем с жесткими парусами для судов различных классов. Каждый жесткий парус имеет несимметричный аэродинамический профиль. Изогнутые боковые поверхности противоположных парусов каждой их пары расположены параллельно. Эти паруса соединены общим реем. Он установлен на мачте, имеющей возможность вращения вокруг вертикальной оси. Центральный участок рея снабжен элементом привода его вращения. Механизм подъема и опускания жестких парусов выполнен в виде механизма наклона мачты или ее верхней части вместе с парусами. Привод вращения общего рея может выполняться в виде реверсного двустороннего гидроцилиндра. В нем находится поршень с зубчатой поверхностью, находящейся в зацеплении с шестерней в центральной зоне рея. Его привод вращения может выполняться и в виде тросовой системы со звездочкой. Она может крепиться в центральной зоне рея и через трос соединяться с лебедкой, имеющей реверсный электродвигатель для ее привода. Способ эксплуатации этой парусной системы характерен тем, что при переводе парусов из рабочего положения в нерабочее вращают мачту. Плоскости, проходящие через хорды парусов, размещают параллельно продольной оси судна. Затем наклоняют мачту или ее верхнюю часть вместе с парусами до размещения кромок парусов на палубе. При смене галса рей с парусами вращают на 180o его приводом и вращают мачту вокруг ее вертикальной оси, устанавливая положение парусов с учетом курса судна и направления ветра. Технический результат реализации изобретения состоит в упрощении конструкции узлов парусной системы и повышении эффективности ее эксплуатации путем автоматизации рабочих операций системы. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 12 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12
Формула изобретения
1. Универсальная парусная система, содержащая мачту, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, по крайней мере одну пару одинаковых жестких профилированных парусов, размещенных симметрично относительно мачты, каждый из которых расположен на рее, установленном на мачте и выполненном с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, и механизм подъема и опускания парусов, отличающаяся тем, что каждый парус имеет несимметричный аэродинамический профиль, изогнутые боковые поверхности противоположных парусов каждой пары расположены параллельно и эти паруса соединены общим реем, центральный участок которого снабжен элементом привода его вращения, причем механизм подъема и опускания жестких парусов выполнен в виде механизма наклона мачты или ее верхней части вместе с парусами. 2. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что привод вращения общего рея выполнен в виде реверсного двустороннего гидроцилиндра с размещенным в нем поршнем, имеющим зубчатую поверхность, при этом центральная зона общего рея снабжена шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатой поверхностью поршня. 3. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что привод вращения общего рея выполнен в виде тросовой системы, содержащей звездочку, закрепленную в центральной зоне общего рея, которая через трос соединена с лебедкой, подключенной к реверсному электродвигателю. 4. Универсальная парусная система по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что привод вращения общего рея установлен в верхней или в средней зоне мачты, которая выполнена полой. 5. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что механизм наклона мачты выполнен в виде рычага, ось которого расположена в основании мачты, и гидроцилиндра с поршнем, соединенным при помощи звеньев с рычагом и упором, закрепленным на палубе судна. 6. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что механизм наклона верхней части мачты выполнен в виде мотора-редуктора с червячной передачей и вала, соединенного с верхней частью мачты. 7. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что верхние и нижние концевые участки паруса имеют эллипсоидальную форму. 8. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что ось общего рея размещена в каждом парусе в месте, соответствующем центру бокового давления ветровой нагрузки. 9. Универсальная парусная система по п.1, отличающаяся тем, что в нее введена компьютерная система управления, привод вращения общего рея, механизм вращения мачты и механизм наклона мачты или ее верхней части снабжены датчиками перемещений, которые подключены к компьютерной системе. 10. Способ эксплуатации универсальной парусной системы путем перевода парусов из нерабочего положения в рабочее и наоборот посредством механизма подъема и опускания парусов и изменения положения парусов при смене галса посредством соответствующего механизма вращения парусов, отличающийся тем, что при переводе парусов из рабочего положения в нерабочее вращают мачту, размещая плоскости, проходящие через хорды парусов, параллельно продольной оси судна, затем наклоняют мачту или ее верхнюю часть вместе с парусами до размещения кромок парусов на палубе, а при смене галса вращают общий рей с закрепленными на его концевых участках парусами на 180o посредством привода вращения общего рея и вращают мачту вокруг ее вертикальной оси, устанавливая положение парусов с учетом курса судна и направления ветра. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что при переводе парусной системы из рабочего положения в нерабочее вращают общий рей с закрепленными на его концевых участках парусами на 90o вокруг его горизонтальной оси, при этом одновременно наклоняют верхнюю часть мачты вместе с парусами на 180o, размещая кромки парусов на палубе судна. 12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что вращают общий рей, мачту или ее верхнюю часть по командам, поступающим из компьютерной системы.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в парусных системах с жесткими парусами, которые применяются в различных классах судов, например, в крупнотонажных грузовых судах, прогулочных судах, спортивных яхтах и т.п. Наиболее близкой по технической сущности к заявленному устройству является парусная система, содержащая мачту, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, по крайней мере одну пару одинаковых жестких профилированных парусов, размещенных симметрично относительно мачты, каждый из которых расположен на рее, установленном на мачте и выполненном с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, и механизм подъема и опускания парусов ( см. авт. СССР N 1155496, кл. B 63 H 9/00, 1985). В известной парусной системе используются жесткие прямые паруса в виде симметричных относительно мачты частей, при этом каждая часть установлена на рее и снабжена индивидуальным приводом поворота вокруг горизонтальной оси. В известном устройстве имеется механизм подъема и опускания парусов, выполненный в виде сложного набора телескопических элементов. Недостатком известной парусной системы является ее низкая эффективность, обусловленная формой используемых парусов. Прямые жесткие паруса эффективно работают лишь при попутном ветре, а при острых углах атаки эффективность известной парусной системы резко снижается. Кроме того, известная парусная система имеет низкую эксплуатационную надежность вследствие большого количества сложных индивидуальных телескопических элементов перемещения частей парусной системы. Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ эксплуатации парусной системы, состоящей из поворотной мачты, сопряженной с механизмом подъема и опускания парусов, путем перевода парусов в рабочее положение из нерабочего и наоборот посредством указанного механизма и изменения положения парусов при смене галса при помощи соответствующих механизмов вращения парусов (см. авт. св. СССР N 1159829, кл. B 63 H 9/00, 1985). В известном способе подъем и опускание парусов выполняют при помощи механизма, содержащего тележки, с которыми шарнирно соединены реи с жесткими профилированными парусами. Для перевода парусной системы из нерабочего положения в рабочее тележки поднимают вдоль мачты по направляющим на соответствующий уровень и затем реи поворачивают вокруг горизонтальных осей с помощью индивидуальных приводов поворота, размещенных в парусах, каждый из которых имеет симметричный аэродинамический профиль. При смене галса судна в соответствии с известным способом вращают паруса вокруг осей, перпендикулярных рею, посредством специально предусмотренных приводов поворота каждого паруса. Недостатком известного способа является его низкая эффективность, обусловленная сложностью операций и необходимостью синхронизации работы большого количества элементов, обеспечивающих перемещение парусов. Сложность конструкции известной парусной системы и сложность способа эксплуатации известной парусной системы делают крайне затруднительным автоматизацию всех операций способа. Задачей изобретения является повышение эффективности парусной системы с жесткими парусами при одновременном повышении ее эксплуатационной надежности и обеспечение возможности полной автоматизации всех операций способа эксплуатации парусной системы. Решение указанной задачи обеспечивается новой универсальной парусной системой, которая эксплуатируется при помощи нового способа. В соответствии с изобретением универсальная парусная система содержит мачту, выполненную с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, по крайней мере одну пару одинаковых жестких профилированных парусов, размещенных симметрично относительно мачты, каждый из которых расположен на рее, уставленном на мачте и выполненном с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, и механизм подъема и опускания парусов, при этом каждый парус имеет несимметричный аэродинамический профиль, изогнутые боковые поверхности противоположных парусов каждой пары расположены параллельно, и эти паруса соединены общим реем, центральный участок которого снабжен элементом привода его вращения, причем механизм подъема и опускания жестких парусов выполнен в виде механизма наклона мачты - или ее верхней части вместе с парусами, при этом предпочтительно привод вращения общего рея выполнять в виде реверсного двухстороннего гидроцилиндра с размещенным в нем поршнем, имеющим зубчатую поверхность, и центральную зону общего рея снабжать шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатой поверхностью поршня: привод вращения общего рея выполнять в виде тросовой системы, содержащей звездочку, закрепленную в центральной зоне общего рея, которая через трос соединена с лебедкой, подключенной к реверсному электродвигателю; привод вращения общего рея устанавливать в верхней или в средней зоне мачты, которая выполняется полой; механизм наклона мачты вместе с парусами выполнять в виде рычага, ось которого расположена в основании мачты, и гидроцилиндра с поршнем, соединенным при помощи звеньев с упором, закрепленном на палубе судна; механизм наклона верхней части мачты вместе с парусами выполнять в виде мотора-редуктора с червячной передачей и вала, соединенного с верхней частью мачты; верхние и нижние концевые участки паруса выполнять эллипсоидальными; ось общего рея размещать в каждом парусе в месте, соответствующем центру бокового давления ветровой нагрузки; парусную систему снабдить компьютерной системой управления, а привод вращения общего рея, механизм вращения мачты и механизм наклона мачты или ее верхней части снабжать датчиками перемещений, которые соединены с компьютерной системой. В соответствии с изобретением способ эксплуатации универсальной парусной системы, выполненной по пп. 1-9, осуществляется путем перевода парусов из нерабочего положения в рабочее и наоборот посредством механизма подъема и опускания парусов и изменения положения парусов при смене галса посредством соответствующего механизма вращения парусов, при этом в процессе перевода парусов из рабочего положения в нерабочее вращают мачту, размещая плоскости, проходящие через хорды парусов, параллельно с продольной осью судна, затем наклоняют мачту или ее верхнюю часть вместе с парусами до размещения кромок парусов на палубе, а при смене галса вращают общий рей с закрепленными на его концах парусами на 180o посредством привода вращения общего рея и вращают мачту вокруг ее вертикальной оси, устанавливая положение парусов с учетом курса судна и направления ветра, при этом предпочтительно при переводе парусной системы из рабочего положения в нерабочее вращать общий рей с закрепленными на его концах парусами на 90o вокруг его горизонтальной оси и при этом одновременно наклонять верхнюю часть мачты вместе с парусами на 180o, размещая кромки парусов на палубе судна; вращать общий рей, мачту или ее верхнюю часть по командам, поступающим из компьютерной системы. В заявленной парусной системе, содержащей по крайней мере одну пару одинаковых жестких профилированных парусов, размещенных симметрично относительно мачты, каждый парус имеет несимметричный аэродинамический профиль, при этом изогнутые боковые поверхности противолежащих парусов каждой пары расположены параллельно. Это позволяет существенно повысить общее тяговое усилие за счет увеличения тягового усилия с единицы рабочей поверхности парусов. Парус с несимметричным аэродинамическим профилем, имеющий, например, серповидную форму крыла, обладает более высоким коэффициентом тяги и повышенным аэродинамическим качеством в сравнении с парусом, имеющим симметричный профиль. Одновременно несимметричный профиль паруса обеспечивает высокую эффективность при острых углах атаки. Параллельное расположение изогнутых боковых поверхностей противолежащих парусов пары обеспечивает равенство тяговых усилий, создаваемых этими парусами. Как следует из векторной диаграммы заявленной парусной системы (см. фиг. 1), полная аэродинамическая сила, создаваемая парой одинаковых жестких парусов, удваивается и равна:P

где P1 - аэродинамическая сила, создаваемая правым жестким крылом,
P2 - аэродинамическая сила, создаваемая левым жестким крылом. С увеличением вдвое аэродинамической силы P



Класс B63H9/00 Движители, приводимые в действие ветром; их размещение
судно с регулируемой плитой на носовой части - патент 2526733 (27.08.2014) | |
парус -крыло - патент 2520211 (20.06.2014) | ![]() |
раздвижной складной парус - патент 2516904 (20.05.2014) | |
парусное вооружение гусакова (пвг) - патент 2501707 (20.12.2013) | ![]() |
винтовой движитель с центробежным усилителем - патент 2500570 (10.12.2013) | ![]() |
планетарный механизм парусной установки - патент 2481497 (10.05.2013) | ![]() |
система для осуществления автоматического управления полетом кайтов - патент 2448864 (27.04.2012) | ![]() |
складной парус-зонт - патент 2441801 (10.02.2012) | ![]() |
скоростное судно - патент 2436707 (20.12.2011) | ![]() |
яхта - патент 2426670 (20.08.2011) | ![]() |
Класс B63H9/06 конструкция и типы парусов; их размещение на судне
парус -крыло - патент 2520211 (20.06.2014) | ![]() |
планетарный механизм парусной установки - патент 2481497 (10.05.2013) | ![]() |
система для осуществления автоматического управления полетом кайтов - патент 2448864 (27.04.2012) | ![]() |
скоростное судно - патент 2436707 (20.12.2011) | ![]() |
парусное судно - патент 2419575 (27.05.2011) | ![]() |
кайт с изменяемой кривизной крыла - патент 2388655 (10.05.2010) | ![]() |
кайт с ручками управления и изменяемой кривизной крыла - патент 2388654 (10.05.2010) | ![]() |
парусное вооружение - патент 2378151 (10.01.2010) | |
водное транспортное средство с элементом в виде воздушного змея - патент 2374128 (27.11.2009) | ![]() |
судно с элементом в виде воздушного змея - патент 2374127 (27.11.2009) | ![]() |
Класс B63H9/08 крепление парусов к мачтам, перекладинам и тп
устройство управления для свободно летающего изолированного элемента в виде крыла - патент 2409496 (20.01.2011) | ![]() |
судно, движимое ветром - патент 2265551 (10.12.2005) | ![]() |
парусно-моторное судно сташевского и.и. - патент 2258636 (20.08.2005) | ![]() |
парусное судно типа "мотылек" - патент 2255877 (10.07.2005) | ![]() |
устройство для соединения гика-уишбона с мачтой - патент 2160687 (20.12.2000) | |
парусный корабль - патент 2137676 (20.09.1999) | |
парусное вооружение судна плехова г.г. - патент 2137675 (20.09.1999) | |
парусное вооружение "ликшток" - патент 2084374 (20.07.1997) | |
парусное судно - патент 2073621 (20.02.1997) | |
гик мачты грота - патент 2041131 (09.08.1995) |