спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода

Формула изобретения

1. Спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода, состоящим из ходового винта, отличающаяся тем, что вал винта 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 ± , при ее килевой качке на волнах.

2. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце этого зубчатого колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а на другом конце каждого из валов установлено коническое зубчатое колесо, связанное с валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце конического колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного конического колеса при прямом, а другого при обратном вращении вала, с введенной с ними в зацепление общей конической шестерней, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом, или с редуктором, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта.

3. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце этого зубчатого колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а на другом конце каждого из валов установлено коническое зубчатое колесо, связанное с валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце конического колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного конического колеса при прямом, а другого при обратном вращении вала, с введенной с ними в зацепление общей конической шестерней, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом, или с редуктором, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта, а для повышения жесткости люльки при бортовой качке шлюпки между опорами и торцами люльки введены шарики или ролики, или по ее наружному радиусу выполнен хотя бы один обод, введенный в адекватный ему паз, закрепленный на опорах люльки или на корпусе шлюпки, а в ней все опоры закреплены монолитно.

4. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце этого зубчатого колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а на другом конце каждого из валов установлено коническое зубчатое колесо, связанное с валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце конического колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного конического колеса при прямом, а другого при обратном вращении вала, с введенной с ними в зацепление общей конической шестерней, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта, а это колесо является маховиком, и связано со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце маховика, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с возможностью их зацепления при превышении угловой скорости вращения маховика угловой скоростью вращения его вала.

5. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через выполненные на центральном отверстии этого колеса зубцы обгонной муфты с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а на другом конце каждого из валов установлено коническое зубчатое колесо, связанное своим центральным отверстием с валом через выполненные на нем зубцы обгонной муфты с шариками или роликами, с зацеплением одного конического колеса при прямом, а другого при обратном вращении вала, с введенной между ними в зацепление общей конической шестерней, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом, или с редуктором, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта.

6. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце этого зубчатого колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а другой конец каждого из этих валов соединен с входным валом или зубчатым колесом обгонного дифференциала с коническим, или с гипоидным, или со спироидным зацеплением, выходной вал которого связан с валом ходового винта напрямую, или через дополнительную зубчатую передачу.

7. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что 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, и связанное со своим валом через храповое колесо с подпружиненной собачкой, установленной на торце этого зубчатого колеса, или через обгонную муфту с шариками или роликами, с зацеплением одного из промежуточных зубчатых колес при прямом, а другого - при обратном ходе люльки, а другой конец каждого из этих валов введен в зацепление с винтовым зубчатым колесом с противоположных его сторон через свои храповые колеса с установленными на торцах винтового колеса подпружиненными собачками, или через обгонные муфты с шариками или роликами, с зацеплением одного из валов при прямом, а другого - при обратном качании люльки, а с винтовым колесом введена в зацепление установленная по нормали к нему винтовая зубчатая шестерня, вал которой связан с соосным выходным зубчатым колесом, или с редуктором, введенным в зацепление с шестерней вала ходового винта.

8. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для удобства размещения системы зубчатых колес, связывающих люльку с ходовым винтом, между закрепленными на стержнях люльки секторами ведущих зубчатых колес и промежуточными зубчатыми колесами введены в зацепление установленные на опоре люльки или на корпусе шлюпки паразитные зубчатые колеса, или цепные, или ременные передачи.

9. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для повышения частоты вращения ходового винта системой зубчатых колес люльки между закрепленными на стержнях люльки секторами ведущих зубчатых колес и промежуточными зубчатыми колесами введены в зацепление установленные на опоре люльки или на корпусе шлюпки блоки или блок сдвоенных зубчатых колес.

10. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что в ее корпусе установлены две и более люлек, связанных своей системой зубчатых колес со своим валом ходового винта, для чего они смещены в стороны к ее бортам.

11. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что установленные в ее корпусе пары люлек через свои системы зубчатых колес связаны своими выходными зубчатыми колесами с общим удлиненным валом ходового винта, а для исключения несинхронного вращения этих колес они введены в зацепление с валом конической шестерни или дифференциала через свои храповые колеса с подпружиненными собачками, установленными на торцах выходного зубчатого колеса, или через обгонные муфты с шариками или роликами.

12. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для повышения эффективности работы ходового винта при различных скоростях и амплитудах качания люльки он выполнен регулируемым по шагу.

13. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для исключения механизмов реверса системы зубчатых колес при различных направлениях качания люльки ходовой винт выполнен регулируемым по шагу и имеет возможность своего реверса при обратном ходе люльки.

14. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что в установленных в ее корпусе люльках места для пассажиров размещены в один ряд.

15. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что в установленных в ее корпусе люльках места для пассажиров размещены в два ряда лицом друг к другу, или за спиной друг друга, или с большим количеством рядов в различных комбинациях посадки пассажиров друг к другу.

16. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для ограничения сектора качания люлек на них, и/или их опорах, и/или на корпусе шлюпки установлены пружинного или пневматического типа упругие демпферы, с возможностью их контакта с адекватными опорными выступами на люльке и/или на опорах.

17. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для исключения произвольного качания люлек при загрузке их пассажирами они закреплены в шлюпке разъемными стержнями, или ленточными ремнями, или стропами, или упорами, с возможностью последующего их легкого разделения пассажирами.

18. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для обеспечения ее электроэнергией выходное зубчатое колесо или вал ходового винта связаны с электрическим генератором, заряжающим аккумуляторы или конденсаторы электрического тока, с системой синхронизации частоты разрядки последних.

19. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для обеспечения ее хода в штиль люльки выполнены с возможностью раскачивания сидящими в них пассажирами.

20. Спасательная шлюпка по п.1, отличающаяся тем, что для обеспечения ее хода в штиль снаружи корпуса установлены поворотные солнечные батареи, которые имеют возможность герметичного закрытия на период шторма.

Описание изобретения к патенту

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.

Известна спасательная шлюпка с жестким закрытием, оборудованная сидениями для пассажиров, двигателем с валопроводом, рулевым устройством, рубкой и посадочными площадками на крыше закрытия, у которой посадочные люки расположены в самой верхней части жесткого закрытия, а под посадочными площадками расположены резервные лючки для прохода обессиливших людей, оборудованные крышками, открываемыми изнутри и снаружи шлюпки (см. а.с. СССР № 395303, М. Кл. В63С 9/02, Спасательная шлюпка. Заявка № 1498218/27-11 от 14.12.70, опубл. 28.08.73. Бюл. № 35).

Недостатком данной шлюпки является применение для обеспечения ее хода двигателя, которым является двигатель внутреннего сгорания.

Известна также 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, статор или ротор которого 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).

Недостатком данной шлюпки является низкая мощность электрических генераторов за счет малой частоты вращения ротора или статора, генерирующих электрический ток, весьма высокая сложность и стоимость самих генераторов, а также потери на преобразование механической энергии волн в электрическую, а затем обратно в механическую энергию вращения ходового электродвигателя и приводимого им в движение ходового винта.

Задачей данной заявки на изобретение является упрощение устройства для обеспечения хода шлюпки и исключение преобразования механической энергии волн в электрическую, и наоборот, путем кинематической связи вала ходового винта, через введенную с ним в зацепление систему зубчатых колес, с люлькой с сиденьями для пассажиров, закрепленной на радиальных стержнях, свободно подвешенных на полуосях, установленных на опорах, связанных с корпусом шлюпки, с возможностью циклических колебаний люльки на угол ± при килевой качке шлюпки волнами окружающей ее воды.

Конструкции предлагаемой шлюпки и вариантов исполнения устройств для обеспечения ее хода показаны на чертежах.

На фиг.1 показана спасательная шлюпка 1, содержащая корпус 2 с установленным в нем ходовым винтом 3, вал 4 которого связан через систему зубчатых колес 5 с люлькой 6, имеющей сиденья 7 для пассажиров, которая закреплена на радиальных стержнях 8, свободно подвешенных на полуосях 9, установленных на опорах 10, жестко связанных с корпусом шлюпки, с возможностью циклических колебаний люльки на угол ± , при килевой качке шлюпки в шторм волнами окружающей воды. Для ограничения сектора качания люлек, в т.ч. при опрокидывании шлюпки, на люльке, или на ее опорах 10, или на корпусе шлюпки установлены пружинного, пневматического или иного вида упругие демпферы 11, с возможностью их контакта с адекватными опорными выступами на опорах и люльке. Дополнительным положительным фактором при этом является более высокое расположение центра масс над метацентром шлюпки, что ведет к быстрому ее перевороту в исходное положение (пассажиры должны быть пристегнуты ремнями). Для исключения произвольного поворота люлек в момент посадки-высадки пассажиров, люльки закреплены в шлюпке жесткими разъемными стержнями, или гибкими ремнями 12, или стропами, или упорами, с возможностью последующего их разделения пассажирами. Для удобства посадки-высадки пассажиров посадочные люки 13 расположены с обоих бортов шлюпки напротив рядов посадочных мест и снабжены системами закрытия 14, открываемыми и закрываемыми изнутри и снаружи шлюпки.

Удерживающие люльку ремни 12 ленточного типа 15 имеют опору 16 с охваченной ремнем зажимной площадкой, на оси 17 которой установлена L-образная поворотная ручка 18 с зубцами на ее короткой части для удержания ремня, между которой и прижимной площадкой введен свободный его конец, пропущенный в его верхней части через ушко 19, закрепленное, например, на потолке каюты, и через ушко 20, закрепленное на люльке. При этом рукоятки расположены в зоне, доступной для пассажиров, а их поворот вниз облегчается за счет приложения к ней веса пассажира. Подобный вариант зажима возможен для стержней, контактирующих с ушками крюками. Стропы могут перерезаться. Возможны и другие варианты исполнений ремней и зажимов (например - типа предохранительных ремней для пассажиров самолетов) и их креплений.

Наиболее простой вариант крепления люлек - связкой их скобами или ремнями в пары друг с другом.

Кроме сидений для пассажиров 20, на шлюпке предусмотрено место для рулевого 21 и для двух его сменных помощников 22, которыми могут быть члены экипажа судна.

При установке в корпусе двух и большего количества люлек, каждая из них связана через свою систему зубчатых передач со своим валом ходового винта, для чего они смещены в стороны к ее бортам.

Другие системы управления и оснащения шлюпки аналогичны базовым.

На фиг.2 показана кинематическая схема привода шлюпки, которая состоит из люльки 6, подвешенной на радиальных стержнях 8 на полуосях 9, установленных на опорах 10. На торцах люльки закреплены ведущие зубчатые секторы 23 и 24, ось 25 которых совмещена с общей осью полуосей 9, а с ними введены в зацепление промежуточные зубчатые колеса 26 и 27, установленные на валах 28 и 29 с возможностью их вращения в подшипниках, размещенных в гнездах 30, 31, закрепленных на, или выполненных в опорах люльки, а на обоих концах этих валов закреплена зеркально симметричная пара храповых колес 39. С одной стороны к ним прилегают промежуточные зубчатые колеса 26 и 27, на торцах которых установлены собачки 40 с возможностью их поворота на осях 41, а за счет прижима пружинами 42, собачки могут быть введены в зацепление с зубцами храповых колес 39, обеспечив зацепление колес 26 или 27 с валами. К храповым колесам 39, зеркально установленным с другой стороны валов 27, 28, прилегают конические колеса 32 и 33, на торцах которых также установлены собачки 40 с возможностью их поворота на осях 41, а за счет их прижатия пружинами 42, они могут быть введены в зацепление с зубцам своих храповых колес. Между коническими колесами, по нормали к их общей оси, параллельно оси вала 4 ходового винта, введена с ними в зацепление общая коническая шестерня 34, а на ее валу 35 установлено выходное зубчатое колесо 36, которое введено в зацепление с шестерней 37 вала 4 ходового винта. Вместо выходного зубчатого колеса 36 может быть установлен редуктор, или между выходным колесом 36 и шестерней 37 может быть установлен блок или блоки сдвоенных зубчатых колес, повышающих скорость вращения вала ходового винта.

Для повышения жесткости системы качания, особенно при бортовой качке шлюпки, между торцами люльки 6 и ее опорами 10 введены шарики 38 или ролики, в т.ч. конические, вершины которых совмещены с центром качания люльки, или по ее наружному радиусу у торцов, или в средней части, выполнен хотя бы один обод, введенный в адекватный ему паз, закрепленный на опорах люльки или на корпусе шлюпки, а в ней все эти опоры закреплены монолитно.

Принцип работы кинематики привода шлюпки следующий. При килевой качке шлюпки ее нос и корма поочередно наклоняются на угол ± за счет движения волн, а люльки 6, подвешенные на радиальных стержнях 8, свободно установленных на полуосях 9, закрепленных на опорах 10, под действием сил тяготения сохраняют вертикальное положение по направлению к центру Земли, что обеспечивает поворот люлек на угол ± при движении по часовой и против часовой стрелки относительно исходного горизонтального положения шлюпки. При повороте люлек по часовой стрелке, закрепленные на ее торцах ведущие зубчатые секторы 23 и 24, ось 25 которых совмещена с общей осью полуосей 9, совершают такой же поворот, а введенные с ними в зацепление промежуточные зубчатые колеса 26 и 27 совершают вращение против часовой стрелки на валах 28 и 29, установленных с возможностью вращения в гнездах 30 и 31. На обоих концах этих валов зеркально симметрично закреплены пары храповых колес 39, которые прилегают к торцам зубчатых колес 26, 27, 32, 33, с установленными на них собачками 40, имеющими возможность их поворота на осях 41 и прижатия пружинами 42 к зубцам храпового колеса 39. При этом зубчатое колесо 26 входит в зацепление с первым храповым колесом и приводит во вращение против часовой стрелки вал 28, который вращает против часовой стрелки установленное зеркально первому второе храповое колесо (при взгляде на него со стороны вала 28 оно вращается по часовой стрелке) и при контакте его зубцов с собачками 40, установленными на торце конического зубчатого колеса 32 с возможностью их поворота на осях 41, за счет прижима их пружинами 42 к зубцам второго храпового колеса, вал вращает против часовой стрелки это коническое колесо, которое вращает против часовой стрелки (при взгляде со стороны ее вала 35) коническую шестерню 34, а она одновременно вращает против часовой стрелки установленное на ее валу 35 выходное зубчатое колесо 36, а через него - по часовой стрелке шестерню 37 вала 4 ходового винта 3, а также она вращает по часовой стрелке введенное с нею в зацепление второе коническое колесо 33, с установленными на его торце собачками 40, с возможностью их поворота на осях 41 и прижимаемых пружинами 42 к зубцам третьего храпового колеса 39, установленного в том же направлении, что и первое храповое колесо промежуточного зубчатого колеса 26, поэтому собачки проскальзывают по третьему храповому колесу и не вращают вал 29 с закрепленным на другом его конце четвертым храповым колесом 39, зеркально симметричным третьему и первому храповому колесу. При этом же повороте люльки поворачиваемый по часовой стрелке зубчатый сектор 24 вращает против часовой стрелки промежуточное зубчатое колесо 27 (при взгляде на него со стороны вала 29, оно вращается по часовой стрелке), а установленные на его торце собачки 40, имеющие возможность их свободного поворота на оси 41 и прижатые пружинами 42 к зубцами четвертого храпового колеса, не входят в зацепление с этими зубцами и также не могут вращать вал 29.

При обратном повороте люльки (против часовой стрелки) происходит обратный процесс: ведущие зубчатые секторы 23 и 24 вращают промежуточные зубчатые колеса 26 и 27 по часовой стрелке, при этом храповое зацепление колеса 26 размыкается, а колеса 27 - замыкается и оно вращает по часовой стрелке вал 29, который замыкает храповое зацепление конического колеса 33, и оно также вращается по часовой стрелке, приводя во вращение против часовой стрелки коническую шестерню 34. Таким образом, связанное с ней выходное зубчатое колесо 36 имеет одинаковое с первым качанием люльки направление вращения против часовой стрелки, что обеспечивает неизменное направление вращения по часовой стрелке гребного винта на всех этапах качания люльки.

Торможения люльки в крайних точках ее качания могут быть сглажены инерционным вращением на валах 28 и 29 зубчатых колес 32, 33, кроме этого выходное зубчатое колесо 36 может быть выполнено в виде маховика, который продолжает свое инерционное вращение при падении скорости вращения вала 35, путем их соединения через храповое колесо с подпружиненными собачками, по аналогии с храповыми механизмами соединения зубчатых колес 27 и 33, или иными механизмами и муфтами, зацепление которых возможно при опережении угловой скорости вращения маховика угловой скоростью вращающего его вала.

Вместо конического зубчатого зацепления из колес 32, 33, 34 могут быть применены обгонные дифференциалы с коническим, или с гипоидным, или со спироидным зацеплением, входные валы или зубчатые колеса которых связаны с валами 28 и 29, а выходной вал связан с валом 4 ходового винта напрямую или через дополнительную зубчатую передачу. Может также быть использовано зацепление с винтовым зубчатым колесом, соединенным с противоположных его сторон с валами 28, 29 через свои храповые колеса с установленными на торцах винтового колеса подпружиненными собачками, или иными видами зацеплений для вращения одного из этих валов при прямом, а другого - при обратном качании люльки, и с введенной в зацепление, перпендикулярно к винтовому колесу, винтовой зубчатой шестерней, установленной на валу соосно с выходным зубчатым колесом 36, или связанной с редуктором, введенным в зацепление с шестерней 37 вала 4 ходового винта.

Для повышения частоты вращения вала 4 ходового винта через систему зубчатых колес люльки радиус закрепленных на ее стержнях секторов ведущих зубчатых колес 23, 24 может быть уменьшен, а между ними и промежуточными зубчатыми колесами 26 и 27 введены в зацепление блоки или блок сдвоенных зубчатых колес, установленные на опоре 10 люльки или на корпусе шлюпки.

На фиг.3 показаны новые исполнения механизма вращения вала винта, у которых вместо храповых колес с собачками, на валах 28, 29 и промежуточных зубчатых колесах 26, 27, могут быть установлены обгонные муфты, например, в исполнении 1 с зубцами на полумуфтах 43, связанных с зубчатыми колесами, и с гладкими (без зубцов) полумуфтами 44, связанными с валами, между зубцов полумуфты размещены шарики или ролики 45, обеспечивающие ее зацепление с полумуфтой вала при прямом повороте зубчатых колес 26, 27 (в данном случае - при вращении их против часовой стрелки, при взгляде со стороны вала). Для конических зубчатых колес 32 и 33 могут быть установлены обгонные муфты в исполнении 2, например с гладкими полумуфтами 46, связанными с зубчатыми колесами, и с зубцами на полумуфтах 47, связанных с валами, а между зубцами размещены шарики или ролики 45, обеспечивающие зацепление полумуфт с валом при прямом его повороте (в данном случае - при вращении его против часовой стрелки, при взгляде со стороны вала).

Для уменьшения габаритов соединения, гладкие полумуфты 44 и 46 в исполнениях 3 и 4 могут быть исключены, а в исполнениях 5 и 6 - вместо зубчатых полумуфт, зубцы могут быть выполнены в центральных отверстиях колес 26 и 27, или на концах валов 28 и 29, вводимых в гладкие отверстия конических зубчатых колес 32 и 33. Такие соединения могут быть выполнены для вала 35 и выходного зубчатого колеса 36. Все остальных элементы зубчатых зацеплений и принцип их работы адекватны их предыдущим исполнениям.

Вместо предлагаемых соединений, возможно также применение торцовых кулачковых муфт с храповыми зубцами, с ориентацией, зависящей от вращения.

На фиг.4 показано новое исполнение кинематики привода вала ходового винта, при котором две и более люлек, через выходные зубчатые колеса 36 и шестерни 37, вращают общий вал 48, уменьшая количество гребных винтов, что облегчает и упрощает конструкцию шлюпки и ее управление. Для компенсации различий скорости вращения зубчатых колес 36, они должны иметь разъемные соединения с валами 35 за счет применения показанных на фиг.2 и 3 храповых колес, обгонных и кулачковых муфт, однако при этом будут потери мощности.

На фиг.5 показаны новые исполнения шлюпки, которые обеспечивают ее электроэнергией для собственных нужд, для чего выходное зубчатое колесо или вал ходового винта, через шестерню 49, или через иную передачу, введены в зацепление с электрическим генератором 50, заряжающим аккумуляторы или конденсаторы электрического тока, (для конденсаторов возможно исполнение электронной системы синхронизации заданной частоты их разрядки).

Для обеспечения нужд шлюпки и ее хода в штиль снаружи рубки могут быть установлены поворотные солнечные батареи 51, имеющие возможность герметичного закрытия на период шторма. Кроме этого для обеспечения хода шлюпки в штиль возможно раскачивание люлек сидящими в них пассажирами.

На фиг.6 показано новое исполнение шлюпки 1, содержащей корпус 2 с установленным в нем ходовым винтом 3, вал 4 которого связан через новую систему зубчатых колес 52 с закрепленной на радиальных стержнях 8, свободно подвешенных на полуосях 9, установленных на жестко связанных с корпусом шлюпки опорах 10, с возможностью циклических колебаний на угол ± при килевой качке шлюпки в шторм волнами окружающей ее воды, люльки 53, у которой, для исключения негативных контактов сидящих напротив друг друга пассажиров, сиденья 7 установлены в один ряд. Однако при этом уменьшается количество посадочных мест для пассажиров и уменьшается развиваемая при качании люлек мощность, для компенсации которых требуется увеличение размеров шлюпки. Поэтому, кроме размещения в люльках мест для пассажиров в два ряда лицом друг к другу, или в один ряд за спиной друг друга, возможны исполнения люлек с большим, чем два количеством рядов, с различными комбинациями вариантов посадки пассажиров друг к другу.

Для исключения произвольного поворота люлек при посадке-высадке пассажиров, люльки закреплены в корпусе шлюпки жесткими разъемными стержнями, или гибкими ремнями 12, или стропами, или упорами, или люльки попарно связаны между собой скобами или ремнями, с возможностью быстрого последующего их разделения пассажирами.

Для повышения жесткости люльки при бортовой качке шлюпки между опорами 10 установлены перекладины 54, а между ними и торцами люльки введены шарики или ролики, в т.ч. конические, вершины которых совмещены с центром качания люльки, или по ее наружному радиусу у торцов, или в средней части люльки, выполнен хотя бы один обод, введенный в адекватный ему паз, закрепленный на опорах люльки или на корпусе шлюпки, а в ней все эти опоры закреплены монолитно.

Ограничение сектора качания люлек, в т.ч. при опрокидывании шлюпки, обеспечивают пружинного, пневматического или иного вида упругие демпферы 55, установленные на стержнях 8 люльки, или на опорах 56, или на корпусе шлюпки с возможностью их контакта с адекватными им опорными выступами.

Передача вращения ходовым винтам 3 осуществляется через удлиненные валы 57, 58, а для удобства размещения системы зубчатых колес, связывающих ходовой винт с люлькой, между закрепленными на стержнях люльки секторами 23, 24 ведущих зубчатых колес и промежуточными зубчатыми колесами 26 введены в зацепление паразитные зубчатые колеса 59, 60, или цепные, или ременные, или иные подобные им передачи, установленные на опорах люльки или на корпусе шлюпки.

Принцип работы кинематической системы нового варианта шлюпки аналогичен рассмотренному выше.

Для повышения эффективности работы ходового винта при различных скоростях и амплитудах качания люльки он выполнен регулируемым по шагу известными ранее устройствами для всех предложенных исполнений шлюпок.

Для исключения зубчатых механизмов реверса системы зубчатых колес при различных направлениях качания люльки ходовой винт переменного шага может быть выполнен с возможностью реверса при обратном ходе люльки, что дополнительно упрощает систему зубчатых колес до односторонней, хотя этот вариант ведет к нежелательной асимметрии нагрузки и деформаций люльки.

Совокупность всех перечисленных признаков приведенных на фиг.1 6 исполнений шлюпок с устройствами для обеспечения их хода и их установки позволяет характеризовать их, как технические решения, являющиеся новыми и неочевидными из базового уровня развития техники. Их изготовление возможно в условиях реального промышленного производства, т.к. конструкции шлюпок и зубчатых колес аналогичны известным, а люльки аналогичны садовым или детским качелям, приспособленным к новым условиям работы. При этом все исполнения шлюпок, конструкций люлек и систем зубчатых колес являются развитием предыдущих вариантов, логически вытекающих друг из друга, что обеспечивает единство замысла предлагаемой заявки на изобретение. Таким образом, возможна классификация всех предложенных в заявке технических решений, как изобретений, отвечающих всем требуемым признакам.

Все предлагаемые исполнения люлек, систем зубчатых колес и варианты их установки в шлюпке, при их колебании волнами, позволяют обеспечить стабильное вращение ходовых винтов с высокой мощностью и с постоянным направлением вращения, поэтому исключает потребность в других приводных устройствах и в двигателях, что повышает общий КПД системы, состоящей лишь из 5-ти пар зубчатых колес, 7-ми одновременно работающих подшипников и 3 муфт, до 85% и обеспечивает положительный эффект от их применения.

Реальные варианты исполнения предлагаемых шлюпок возможны при любом виде и типоразмерах базовых шлюпок и их корпусов, что облегчает их выбор, конструирование и изготовление. Отличия имеются лишь в кинематике привода вала гребного винта и в механизмах управления его шагом, которое вытекает из реальной частоты оборотов вала гребного винта, в зависимости от реальной амплитуды и количества колебаний шлюпки волнами. Обычно волны в шторм обеспечивают величину от 6 до 10 циклов колебаний в минуту, при ограничении максимального сектора колебаний люльки углом _max=±45° (шторм более 7-ми баллов), а минимального - углом _min=±15° (шторм 3 балла), что обеспечивает эффективный диапазон скоростей и мощностей шлюпки.

Например, для исходного варианта исполнения шлюпки и ее кинематики, показанных на фиг.1 и 2, с двумя люльками массой по 150 кг, по 8 пассажиров в каждой, имеющих среднюю массу по 75 кг, общая масса m составит величину

m=2(150+8×75)=1500 (кг) или 1,5 т.

При радиусе люльки r=1,3 м, высоте центра ее массы h_m=0,5 м от пола люльки и углах колебаний _max=±45°, _min=±15°, энергетический потенциал Е от поднятия ее центра масс на высоту h составит

E_max=mgh_max=mg(r-h_m)(1-cos _max)=1,5×9,8×(1,3-0,5)×-(1-cos45°) 3,4 (кДж),

E_min=mgh_min =mg(r-h_m)(1-cos _min)=1,5×9,8×(1,3-0,5)×(1-cos15°) 0,4 (кДж).

При двух таких подъемах за цикл движения волн и при 6 таких циклах в минуту, развиваемая в час (60 мин) мощность N, при общем КПД системы =0,85, составит величину

N_max = ×2×6×60×E_max=0,85×2×6×60×3,4 2170 (кВт),

N_max= ×2×6×60×E_max=0,85×2×6×60×0,4 255 (кВт).

Поскольку на имеющихся спасательных шлюпках мощность двигателей, как правило, не превышает 50 кВт, полученные расчетные данные подтверждают целесообразность предлагаемого варианта.

При наружном диаметре люльки 2r=2×1,3=2,6 м делительный диаметр сектора ведущего зубчатого колеса составит ту же величину 2600 мм, тогда при делительном диаметре промежуточного зубчатого колеса 200 мм (приемлемом для установки в нем обгонных муфт), их передаточное отношение составит величину

n₁=2600:200=13.

При таком же делительном диаметре связанных с ними конических колес и делительном диаметре сопрягаемой с ними конической шестерни 80 мм, передаточное отношение между ними составит величину

n₂=200:80=2,5.

При делительном диаметре соосно связанного с конической шестерней выходного зубчатого колеса 360 мм и диаметре сопрягаемой с ним шестерни вала ходового винта 80 мм, передаточное отношение между ними составит величину

n₃=360:80=4,5.

Тогда общее передаточное отношение n₀ системы зубчатых передач механизма качания люльки составит величину

n₀=n₁n₂n₃ =13×2,5×4,5=146,25.

В таком случае число оборотов ходового винта n_B за один цикл движения волн составит величину

n_Bmax=(2×2× _max):360°n₀=(2×2×45°):360°×146,25 73 (об),

n_Bmin=(2×2× _min):360°n₀=(2×2×15°):360°×146,25 24 (об).

При 6 циклах движений волн в минуту эти величины составят

n_Bmax=6n_Bmax=6×73=438=(об/мин),

n_Bmin=6n_Bmin=6×24=146=(об/мин),

Такой диапазон приемлем для эффективной работы винта регулируемого шага, однако возможны и другие передаточные отношения и числа оборотов.

Приведенные данные являются основой для изготовления шлюпки, далее расчет составляет инженерную задачу, доступную для решения специалистами со средним уровнем инженерной подготовки.

Дополнительным преимуществом данной спасательной шлюпки является практически неограниченная дальность ее хода, а при таких мощностях и скоростях возможно эффективное движение шлюпки к берегу, навстречу и вдогонку проходящих суден, что резко повышает шансы спасения пассажиров.

Кроме этого, по сравнению с имеющимися спасательными шлюпками, отсутствие в каюте паров топлива, выхлопных газов и шума работающего ДВС, а также меньшее укачивание пассажиров волнами, способствует более лучшему их физическому и моральному состоянию, что повышает шансы их спасения.

Достижение технико-экономических показателей для таких технических решений не является обязательным, т.к. обеспечивает спасение человеческих жизней, что имеет социальный эффект, но возможный экономический эффект может быть оценен через величину выплачиваемых страховок в случае гибели пассажиров и членнов экипажа. Однако возможен и прямой экономический эффект, поскольку расходы на изготовление предлагаемых шлюпок могут быть ниже расходов на изготовление существующих шлюпок, оснащенных ДВС и топливом, имеющим свою стоимость, или шлюпок с другими энергетическими установками, но его величина зависит от конкретных условий, поэтому может быть оценена условно в 10 20 тыс.$ на каждую шлюпку.

Совокупность приведенных данных подтверждает целесообразность широкого применения предлагаемых шлюпок, устройств для обеспечения их хода, вариантов их установки и применения.

В настоящее время ведется подготовка по изготовлению предлагаемых спасательных шлюпок на АО "Херсонский судостроительный завод", Украина.