Предлагаемое изобретение относится к судостроению, а более точно - к конструкции судового плавникового движителя, предназначенного для создания горизонтального вектора тяги. Предлагаемый плавниковый движитель может быть использован, например, в качестве вспомогательного движителя на парусных судах.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является плавниковый движитель, содержащий корпус, плавник в виде крыла, кинематически связанный с приводом, и механизм управления движителем, выполненный в виде системы рычагов [Патент на изобретение N° 2041 129, Российская Федерация, МПК 6 В63Н1/36, В63Н19/02, опубликовано: 09.08.1995].

Из-за жесткой механической связи плавника с приводом упомянутый движитель оказывается трудно управляемым, поскольку для изменения направления вектора тяги требуется применение сложного поворотного механизма. Кроме того, при выключенном движителе возникает значительный тормозной эффект, что ограничивает широкое использование описанного устройства.

В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого плавникового движителя, который был бы более управляемым, а также позволил бы уменьшить тормозной эффект при выключенном движителе. Поставленная задача решается за счет создания условий для автоматической оптимизации текущей жесткости механической связи плавника с приводом путем применения в кинематической цепи движителя торсионов.

Предлагаемый, как и известный плавниковый движитель, содержит корпус, плавник в виде крыла, кинематически связанный с приводом, и механизм управления движителем, выполненный в виде системы рычагов, а, согласно изобретению, движитель содержит, по меньшей мере, два одинаковых вертикальных плавника, горизонтальные оси которых совпадают с направлением создания тяги, поворотное устройство, предназначенное для задания направления вектора тяги, корпус выполнен в виде вертикальной трубы, механизм управления движителем содержит вал, установленный с возможностью осевых поворотов в корпусе, верхний конец которого кинематически соединен с приводом, выполненным, например, в виде поворотного гидроцилиндра, к нижней части вала, расположенной вне корпуса на разных по высоте уровнях и перпендикулярно к нему жестко прикреплены две пары параллельных первых рычаг ов, соответственно, верхняя и нижняя пары, каждая из которых лежит на одной г оризонтальной прямой, одноименные концы каждой пары первых рычагов шарнирно соединены с серединами соответствующих вторых рычагов, лежащих в одной плоскости с первыми, концы каждой пары вторых рычагов, лежащих в одной плоскости шарнирно соединены тягами между собой и с корпусом и образуют параллелограммы, соответственно верхний и нижний, ближайшие середины вторых рычагов верхнего и нижнего параллелограммов жестко соединены между собой торсионами, а каждый плавник закреплен вертикально на соответствующем торсионе и перпендикулярно к ближайшему второму рычагу с возможностью колебаний в горизонтальной плоскости вокруг оси торсиона, которая делит плавник на две неравные части, меньшая из которых совпадает с направлением создания тяги.

Каждый плавник выполнен в виде крыла двояковыпуклой симметричной формы, которое ориентировано в направлении движения судна, расположено вертикально и установлено с возможностью колебания (перемещения) в горизонтальной плоскости под днищем в толще воды в направлении от одного борта судна к другому и наоборот. При этом сохраняется начальная ориентация вертикальной плоскости, вокруг которой колеблется плавник. Ориентацию вертикальной плоскости, вокруг которой колеблется плавник, задают рычажным механизмом, выполненным в виде параллелограмма.

Ось поворотов подвеса каждого плавника выполнена в виде торсиона, проходит через отверстие в плавнике и делит его на две неравные по площади поверхности, меньшая из которых направлена в сторону движения судна - в направлении создания тяги. 11ри этом плавник жестко прикреплен своей центральной частью к торсиону. Благодаря этому при перемещениях механизма управления движителем - рычажного механизма - в толще воды из одного крайнего положения в другое происходит движение плавника с положительным углом атаки к направлению движения судна за счет скручивания торсиона под действием разности сил, возникающих от разности давлений воды на р зные (неравные) по площади части боковой поверхности. Это происходит из-за ассиметричного крепления плавника на торсионе. Кроме сказанного, ассиметричное крепление плавника позволяет снизить уровень крутильных нагрузок на торсион и продлить срок его эксплуатации. При описанном движении плавника возникает треугольник сил, подобный треугольнику сил, воздействующему на лопасти вращающегося винта, что заставляет судно с предлагаемым движителем двигаться в заданном направлении. Угол поворота плавника (скручивания торсиона) (шаг винта) зависит от скорости перемещения механизма управления движителем - рычажного механизма - и от фактической скорости судна. При малой скорости судна угол отклонения максимальный, а значит шаг - минимален и наоборот. При прекращении перемещений рычажного механизма из одного крайнего положения в другое плавник занимает направление параллельное направлению движения судна, а поэтому, практически, не создает тормозного эффекта.

Изменение начального положения (поворот) рычажного механизма относительно направления движения судна дает возможность получить вектор тяги в требуемом направлении, например, выполнять подруливание, движение судна боком, разворот на месте. Для уменьшения нагрузок на механизм в состав плавникового движителя входят два плавника, расположенные симметрично относительно оси устройства, а для снижения подруливающего эффекта можно использовать два последовательно установленных движителя для одинарного корпуса судна, работающих в фазе, и два параллельно установленных движителя для судов типа катамаран, работающих в противофазе.

Предлагаемый плавниковый движитель, агрегатированный с ветродвигателем с вертикальной осью вращения ротора, позволяет построить экологически чистое судно, которое способно двигаться под любым заданным углом к направлению ветра.

При использовании предлагаемого плавникового движителя в качестве вспомогательного на обычном парусном судне такой движитель в заторможенном состоянии - при движении под парусом может выполнять функцию киля противовеса.

Во время проведения патентно-информационных исследований при подготовке настоящей заявки авторами не обнаружены конструкции плавникового движителя с указанной выше совокупностью существенных признаков, что доказывает соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения "новизна".

Технический результат, полученный в результате осуществления предлагаемого изобретения состоит в создании условий для автоматической оптимизации значения текущей жесткости механической связи плавника с приводом путем применения в кинематической цепи движителя торсионов.

Предлагаемый плавниковый движитель состоит из конструктивных элементов, для изготовления которых используют известные на сегодняшний день технологические приемы, средства и материалы. Он может быть использован в качестве экологически чистого движителя в судах, которые предназначены как для перевозки грузов, так и пассажиров, и относятся к различным отраслям, а поэтому можно сделать вывод о том, что предлагаемое решение соответствуют критерию изобретения «промышленная применимость».

Сущность предлагаемого плавникового движителя показана на схематических чертежах.

На фиг. 1 показан внешний вид движителя.

На фиг. 2 показано сечение движителя.

На фиг. 3 и фиг. 4 показан движитель в работе.

На фиг. 5 показан внешний вид водоизмещающего судна с плавниковым движителем, агрегатированным с ветродвигателем с вертикальной осью вращения ротора.

Плавниковый движитель содержит корпус 1 , два плавника 2, каждый из которых выполнен в виде крыла, расположенного вертикально, а горизонтальная ось крыла совпадает с направлением создания тяги. Корпус 1 выполнен в виде вертикальной трубы. Плавниковый движитель также содержит механизм управления, содержащий вал 3, установленный с возможностью осевых поворотов в корпусе 1 . Верхний конец вала 3 соединен с приводом /не показан/. Привод может быть выполнен, например, в виде поворотного гидроцилиндра 4 и/или рычага, кинематически связанного с двигателем внутреннего сгорания /не показано/ или с ветродвигателем 5. В качестве ветродвигателя 5 может быть использовано устройство, соответствующее формуле патента Украины на полезную модель N° 78806, опубликованной 25.03.2013 г. в официальном бюллетене "Промыслова власнисть" N° 6/2013 Государственной службы интеллектуальной собственности Украины". К нижней части вала 3, расположенного вне корпуса на разных по высоте уровнях и перпендикулярно к нему, жестко прикреплены две пары параллельных первых рычагов 6, соответственно, верхняя и нижняя пары, каждая из которых лежит на одной горизонтальной прямой. Одноименные концы каждой пары первых рычагов 6 шарнирно соединены с серединами соответствующих вторых рычагов 7, лежащих в одной плоскости с первыми. Концы каждой пары вторых рычагов 7, лежащих в одной плоскости, шарнирно соединены тягами 8 между собой и с корпусом 1 и образуют параллелограммы, соответственно верхний и нижний. Ближайшие середины вторых рычагов 7 верхнего и нижнего параллелограммов жестко соединены между собой горсионами 9, а каждый плавник 2 жестко закреплен вертикально на соответствующем орсионе 9 и перпендикулярно к ближайшему второму рычагу 7 с возможностью колебаний в горизонтальной плоскости вокруг оси торсиона 9. При этом ось торсиона 9 делит соответствующий плавник 2 на две неравные части, меньшую из которых располагают в направлении создания тяги. Плавники 2 закреплены на торсионах 9 при помощи фиксаторов 10 и подшипников 1 1. Плавниковый движитель также содержит поворотное устройство 12, предназначенное для задания движителю направления вектора тяги, которое выполнено в виде основания, предназначенного для его жесткого крепления к корпусу судна и рычага, шарнирно установленного в основании и предназначенного для его соединения с корпусом 1 и фиксации углового положения последнего относительно основания.

Работает предлагаемый плавниковый движитель следующим образом. Предварительно плавниковый движитель жестко прикрепляют ко дну судна и через соответствующее отверстие выводят корпус 1 движителя в трюм, где создают кинематическое соединение вала 3 с приводом /не показано/ и с поворотным устройством 12. Поворотным устройством 12 путем поворота и фиксации в заданном положении корпуса 1 задают направление создания вектора тяги. За направление вектора тяги принято среднее положение поворотного гидроцилиндра 4. Поворотный гидроцилиндр 4, поворачивая из стороны в сторону вал 3 с жестко закрепленными рычагами б, на концах которых установлены рычаги 7, шарнирно связанные тягами 8 между собой и с корпусом 1 и образующие параллелограмм, заставляют перемещаться в толще воды плавники 2, скручивая при этом торсионы 9 под действием силы бокового давления воды. При описанном движении плавника 8 возникает треугольник сил, аналогичный треугольнику сил, возникающему при работе лопастей вращающегося винта, заставляющих судно с плавниковым движителем двигаться в заданном направлении. Угол поворота плавника 2 ( скручивания торсиона 9) (шаг винта) зависит от скорости перемещения вала 3 механизма управления (рычажного механизма) и от фактической скорости судна. При малой скорости судна сопротивление воды боковому перемещению плавника 8 велико, а значит угол отклонения плавника 2 (скручивания торсиона 9) максимален, а шаг (винта) минимален и наоборот (при одинаковой амплитуде и скорости вала 3). Таким образом, торсионы 9 в предлагаемом плавниковом движителе позволяют создать условия для автоматической оптимизации значения текущей жесткости механической связи каждого плавника 2 с приводом. При прекращении перемещения рычажного механизма из одного крайнего положения в другое плавник 2 остается в направлении параллельном направлению движения судна и, практически, не создает тормозного эффекта. Перечень позиций на чертежах: Корпус - 1 ,

Плавник - 2,

Вал - 3,

Поворотный гидроцилиндр - 4, Ветродвигатель - 5,

Пары первых рычагов - 6,

Пары вторых рычагов - 7,

Тяги - 8,

Горсион - 9,

Фиксатор - 10,

Подшипник - 1 1,

Поворотное устройство - 12.