Стабилизирующий руль судна
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е (11,8®962
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Соввтскик
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.05.79 (21) 2765273/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (51) М.К .
В 63Н 25/38
В 63В 39/06
СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 (53) УДК 629.12.014. .6 (008.8) {45) Дата опубликования описания 07.04.81 (72) Автор изобретения
И. П. Ларин (71) Заявитель (54) СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ РУЛЬ СУДНА
ГосУдарственный комитет (23) 11риорите
Изобретение относится к области судостроения, в частности, к стабилизирующим рулям судна, преимущественно устройств умерения килевой и бортовой качки.
Известен стабилизирующий руль судна, 5 содержащий перо, состоящее из установленных на баллере верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и дифференциальным приводом (1).
Однако в указанном устройстве стабили- 10 зирующий руль не позволяет одновременно удержать судно от постоянного (собственного) крена и дифферента, уменьшать (умерять) его килевую качку совместно с управлением, а также улучшить пропуль- 15 сивные качества движительно-рулевого комплекса судна.
Цель изобретения — уменьшение килевой и бортовой качки, и обеспечение одновременного удержания от постоянного кре- 20 на, и дифферента судна, а также улучшение пропульсивных качеств движительнорулевого комплекса судна.
Это достигается путем изменения положения частей пера руля относительно друг друга, он снабжен дополнительным пером, баллер которого установлен параллельно баллеру основного руля и которое состоит из верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференци- 3о о альным приводом, и подъемно-опускным приводом, кинематически связанным с верхними частями основного и дополнительного перьев руля и установленным на судне, причем кинематическая связь верхних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным и подъемно-опускным приводами, а также кинематическая связь нижних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным приводом выполнена из шарнирно-рычажных пространственно-симметричных пятизвенников, при этом кинематическая связь верхних и нижних частей основного и дополнительного перьев выполнена из шарнирно-соединенных между собой звеньев, свободные концы которых поворотно соединены с верхними и нижними частями перьев, а оси поворота звеньев совмещены с осями соответствующих частей перьев.
На фиг, 1 изображен вид со стороны борта стабилизирующего руля; на фиг. 2 разрез А — А фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б — Б фиг. 2; на фиг. 4 схематически показано одно из положений пера руля с разложением и направлением сил, действующих на части пера руля и судно во время движения.
Описываемый руль судна содержит два пера, которые состоят из верхних частей 1 и 2 и нижних частей 3 и 4,. выполненных в
818962
05 виде размещенных вдоль судна и разделенных между собой боковых граней параллелепипеда, два противоположных ребра которого расположены в диаметральной плоскости судна (ДП).
Верхние части 1 и 2 перьев соединены с нижними 3 и 4 частями побортно двухподвижными кинематическими парами 5 с возможностью изменения углов а относительно продольной оси судна и изменения углов
Р между частяии 2, 3 и 1, 4 перьев в поперечной плоскости судна. С рулем кинематически соединены установленные на судне и взаимосвязанные между собой дифференциальный б и подъемно-опускной 7 приводы, воздействующие на перья руля, изменяя положения частей 1, 2, 3 и 4 по углу а к продольной оси судна и углу Р,между смежными гранями 1, 4 и 2, 3, а также относительно судна по вертикали.
При этом дифференциальный привод 6 связан с верхи ими 1 и 2 и нижними 3 и 4 частями перьев посредством двухподвижных шарнирно-рычажных пространственных симметричных пятизвенников 8, обеспечивая воздействие как одновременное на все части 1, 2, 3 и 4 перьев, так и раздельное— на каждую из этих частей. Верхние части 1 и 2 перьев руля связаны с подъемно-опускным приводом посредством двухподвижных шарнирно-рычажных пространственных симметричных пятизвенников 9.
Двухподвижная кинематическая пара 5 состоит из звеньев 10 и 11, шарнирно-соединенных между собой и поворотно соединенных с частями перьев соосно с последними.
Взаимосвязь дифференциального б и подъемно-опускного 7 приводов осуществлена посредством вращающихся подъемноопускных баллеров 12 и 13, являющихся общими для обоих приводов и скользящими по вертикали в шлицах приводных конических шестерен 14 и 15 дифференциального привода б, и вала 16.
Кроме изображенного на фигурах 1, 2 и
3 варианта механических приводов 6 и 7, и пятизвенников 8 и 9, этп приводы могут быть выполнены также гидравлическими с сохранением кинематических связей по вращению частей перьев руля и с сохранением неизменности осей в поперечной плоскости судна. Кинематические связи частей перьев руля могут иметь другие варианты исполнения двухподвижных пар и механизмов.
Устройство работает следующим образом.
Посредством действия приводов б и 7 части руля приводятся в соответствующие положения частей перьев 1, 2, 3 и 4 руля для поворота судна. Силы R„, образующиеся при движении судна во встречном потоке, разложатся, как показано, например, на схеме фиг. 4 на горизонтальные состав4 ляющие У; и вертикальные — Z;, соответствующие 1 — 4-й четвертям координатной плоскости, совпадающей с поперечной плоскостью судна. При этом сумма сил Zz, =О, а умноженная на плечо этих сил до
1 центра тяжести судна l даст максимальный момент ZMy. на поворот судна. Равенство
i же пар сил, образующих равные, но противоположно направленные моменты приведет к равенству ZMz,. =О, т, е. к отсутствию кренящих и дифферентующих моментов.
Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4 соответствующее сумме сил Zy, = и Zz, =0 означает отсутствие моментов для поворота и дифферента судна. Наличие же 4-х пар моментов, образованных парами сил У, — У,.
Yз — У4; А — Z ; Z — Z, приведет к образованию суммы моментов противодействующих крену ZMy +ХМ . =М вЂ” кренящему максимальному.
Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4, соответствующее сумме сил Zz, )(1=ZMz, образующих максимальное противодействие дифференту и дифферентующим моментам на волнении, а равенство Zy, =0 и противонаправленность пар моментов сил У,— У> и У вЂ” Y приведет к отсутствию кренящих моментов и моментов, действующих на поворот судна.
Отклонение частей перьев руля 1, 2, 3 и 4 соответствующее положениям одновременного противодействия кренящему и дифферентирующему моменту и образованию момента для поворота судна Zz, )(I=ZMz,.— противодействие дифференту; Z y, )Cl
=ЕМУ, — момент для поворота судна. Hal личие пар моментов, образованных парами сил Yi — Y; У,— У,- Л вЂ” Zg, Z — Z приведет к образованию суммы моментов, противодействующих крену ZM y, +ZM z. =М кренящий. При этом возможно оптимальное перераспределение по частным условиям плавания, Отклонения всех частей перьев руля 1, 2, 3 и 4 к продольной оси судна или от нее приведут к условиям регулирования потока за движителем или его гашению. При этом
ZM . =0 и ZMy. =О. Одним из вариантов
i i положения частей перьев руля может быть их отклонение на угол а к продольной оси судна с перекрытием поперечной плоскости сечения руля и образованием обратного потока для реверсирования судна.
Установка двух стабилизирующих разрезных рулей в носовой и кормовой части делает возможным использование такого рулевого комплекса для уменьшения верти818962 кальной качки и осуществления движения судна лагом.
Данное устройство позволяет перераспределять вертикальные и горизонтальные силы и образованные ими моменты, возникающие при отклонении частей перьев руля в потоке и направлять этот поток за движителем в соответствии с необходимостью преимущественного и одновременного удержания судна от крена и дифферента, умерения, 10 возникающей качки, управления судном или упорядочения потока за винтом подобно воздействию насадки или при встречном отклонении всех частей перьев руля на максимальный угол а для торможения судна при гашении скорости и инерции выбега судна. Это устройство может быть использовано в других областях техники для стабилизации и управления положением тела в пространстве в потоке жидкости или уп- 20 ругой среде, и делает предлагаемое устройство в системах авторулевых и стабилизирующих устройств судов легко автоматизируемым. При варианте исполнения стабилизирующего руля с кормовым и носовым 25 расположением на судне, устройство способно умерять и вертикальную качку.
Формула изобретения
Стабилизирующий руль судна, содержащий перо, состоящее из установленных на баллере верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференциальным приводом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения килевой и смешанной килевой и бортовой качки, и обеспечения одновременного удержания от постоянного крена, и дифферента судна, а также улучшения пропульсивных качеств движительно-рулевого комплекса судна, путем изменения положения частей пера руля относительно друг друга, он снабжен дополнительным пером, баллер которого установлен параллельно баллеру основного руля и которое состоит из верхней и нижней частей, кинематически связанных между собой и с дифференциальным приводом, и подъемно-опускным приводом, кинематически связанным с верхними частями основного и дополнительного перьев руля и установленным на судне, причем кинематическая связь верхних частей основного и дополнительного перьев с дифференциальным приводом выполнена из шарнирно-рычажных пространственно-симметричных пятизвенников, при этом кинематическая связь верхних и нижних частей основного и дополнительного перьев выполнена из шарнирно-соединенных между собой звеньев, свободные концы которых поворотно соединены с верхними и нижними частями перьев, а оси поворота звеньев совмещены с осями соответствующих частей перьев.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Мю 34996, кл. В 63В 39/06, 1934.