Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Автономний катамаран, що містить поплавки, приєднані до прямокутної рами, і рушій, з'єднаний з рамою, який відрізняється тим, що катамаран доповнений малими рамами, кінематично приєднаними до прямокутної рами, кількість яких дорівнює кількості поплавків, а кожний поплавок рухомо з'єднаний з малою рамою двома паралельними горизонтально розташованими головним і допоміжним важелями, при цьому поплавки на вигляді зверху вишиковані змійкою - чергуються впродовж паралельних сторін прямокутної рами і зсунуті один відносно одного, наприклад, так: перший справа повернутий на важелях вперед, другий зліва повернутий на важелях назад, третій справа повернутий на важелях вперед, четвертий зліва повернутий на важелях назад, головний і допоміжний важелі кожного поплавка з'єднані, відповідно, з головним і з допоміжним торсіонами установки, головні важелі передньої пари і задньої пари поплавків з'єднані між собою тягою з можливістю їх синхронного обертання у одному напрямку, при цьому тяга передньої пари важелів розташована зверху, а важелі зв'язку направлені вгору, тяга задньої пари важелів розташована знизу, а важелі зв'язку направлені вниз, передня і задня пари головних важелів з'єднані між собою тягою зв'язку з можливістю їх синхронного обертання у протилежних напрямках, а привід катамарана виконаний у вигляді засобу для перетворення енергії хвиль у електричну енергію, що включає гідроакумулятор, гідромотор, електрогенератор та гідроциліндри подвійної дії, один з яких встановлений між тягою зв'язку і прямокутною рамою, а інші - між головним і допоміжним важелями кожного поплавка, призначені для перетворення механічної енергії, що утворюється при підйомі і опусканні поплавків і/або їх коливанні у напрямку ніс-корма, в енергію, отриману в результаті зміни тиску робочої рідини у камерах гідроциліндра при пересуванні поршня і накопичену у гідроакумуляторі, вихід якого з'єднаний з гідромотором, кінематично з'єднаним з валом електрогенератора, електричний вихід якого гальванічно з'єднаний з обмоткою електропривода, на валу якого встановлений гребний гвинт, призначений для можливості пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми.

Текст

Реферат: Автономний катамаран містить поплавки, приєднані до прямокутної рами, і рушій, з'єднаний з рамою. Катамаран доповнений малими рамами, кінематично приєднаними до прямокутної рами, кількість яких дорівнює кількості поплавків. Кожний поплавок рухомо з'єднаний з малою рамою двома паралельними горизонтально розташованими головним і допоміжним важелями. Поплавки на вигляді зверху вишиковані змійкою - чергуються впродовж паралельних сторін прямокутної рами і зсунуті один відносно одного, наприклад, так: перший справа повернутий на важелях вперед, другий зліва повернутий на важелях назад, третій справа повернутий на важелях вперед, четвертий зліва повернутий на важелях назад, головний і допоміжний важелі кожного поплавка з'єднані, відповідно, з головним і з допоміжним торсіонами установки, головні важелі передньої пари і задньої пари поплавків з'єднані між собою тягою з можливістю їх синхронного обертання у одному напрямку. Тяга передньої пари важелів розташована зверху, а важелі зв'язку направлені вгору. Тяга задньої пари важелів розташована знизу, а важелі зв'язку направлені вниз. Передня і задня пари головних важелів з'єднані між собою тягою зв'язку з можливістю їх синхронного обертання у протилежних напрямках. Привід катамарана виконаний у вигляді засобу для перетворення енергії хвиль у електричну енергію, що містить гідроакумулятор, гідромотор, електрогенератор та гідроциліндри подвійної дії, один з яких встановлений між тягою зв'язку і прямокутною рамою, а інші - між головним і допоміжним важелями кожного поплавка, призначені для перетворення механічної енергії, що утворюється при підйомі і опусканні поплавків і/або їх коливанні у напрямку ніс-корма, в енергію, отриману в результаті зміни тиску робочої рідини у камерах гідроциліндра при пересуванні поршня і накопичену у гідроакумуляторі, вихід якого з'єднаний з гідромотором, кінематично з'єднаним з валом електрогенератора, електричний вихід якого гальванічно з'єднаний з обмоткою електропривода, на валу якого встановлений гребний гвинт, призначений для можливості пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми. UA 109723 U (12) UA 109723 U UA 109723 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до конструкцій суден з приводами, які використовують енергію хвиль, переважно морських, а саме до конструкції автономного катамарана з таким приводом (рушієм). Найбільш близьким аналогом є автономний катамаран, що містить поплавки, приєднані до прямокутної рами, і привід, з'єднаний з рамою [Катамаран C-Enduro. Інформація отримана 22.06.2016 з сайту http://hi-news.ru/research-development/avtonomnyj-katamaran-otpravilsyaissledovat-keltskoe-more.html]. Привід описаного катамарана встановлений на палубі і використовує лише сонячну енергію, що, особливо у осінньо-зимовий період, не забезпечує надійної роботи катамарана. Окрім сказаного, жорстко прикріплені до прямокутної рами поплавки, збільшують опір набігаючій хвилі, що може призводити навіть до перевертання судна, а тому надійність такого судна є недостатньою. В основу корисної моделі поставлена задача створення більш надійного автономного катамарана. Поставлена задача вирішується за рахунок застосування приводу у вигляді перетворювача енергії хвиль у електричну енергію та створення умов для зменшення опору набігаючій хвилі шляхом рівного безперервного розподілення особистої ваги катамарана по чотирьом поплавкам та з повним механічним зв'язком між поплавками. Пропонований, як і відомий автономний катамаран, містить поплавки, приєднані до прямокутної рами, і рушій, з'єднаний з рамою, та, згідно з корисною моделлю, катамаран доповнений малими рамами, кінематично приєднаними до прямокутної рами, кількість яких дорівнює кількості поплавків, а кожний поплавок рухомо з'єднаний з малою рамою двома паралельними горизонтально розташованими головним і допоміжним важелями, при цьому поплавки на вигляді зверху вишиковані змійкою - чергуються впродовж паралельних сторін прямокутної рами і зсунуті один відносно одного, наприклад, так: перший справа повернутий на важелях вперед, другий зліва повернутий на важелях назад, третій справа повернутий на важелях вперед, четвертий зліва повернутий на важелях назад, головний і допоміжний важелі кожного поплавка з'єднані, відповідно, з головним і з допоміжним торсіонами установки, головні важелі передньої пари і задньої пари поплавків з'єднані між собою тягою з можливістю їх синхронного обертання у одному напрямку, при цьому тяга передньої пари важелів розташована зверху, а важелі зв'язку направлені вгору, тяга задньої пари важелів розташована знизу, а важелі зв'язку направлені вниз, передня і задня пари головних важелів з'єднані між собою тягою зв'язку з можливістю їх синхронного обертання у протилежних напрямках, а привід катамарана виконаний у вигляді засобу для перетворення енергії хвиль у електричну енергію, що включає гідроакумулятор, гідромотор, електрогенератор та гідроциліндри подвійної дії, один з яких встановлений між тягою зв'язку і прямокутною рамою, а інші - між головним і допоміжним важелями кожного поплавка, призначені для перетворення механічної енергії, що утворюється при підйомі і опусканні поплавків і/або їх коливанні у напрямку ніс-корма, в енергію, отриману в результаті зміни тиску робочої рідини у камерах гідроциліндра при пересуванні поршня і накопичену у гідроакумуляторі, вихід якого з'єднаний з гідромотором, кінематично з'єднаним з валом електрогенератора, електричний вихід якого гальванічно з'єднаний з обмоткою електропривода, на валу якого встановлений гребний гвинт, призначений для можливості автономного пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми. У пропонованому автономному катамарані для створення умов для використання енергії хвиль встановлені малі рами, кінематично приєднані до прямокутної рами. Кількість малих рам дорівнює кількості поплавків. На кожній малій рамі рухомо закріплений один поплавок, з'єднаний з нею двома горизонтальними важелями з торсіонами - головним і допоміжним. На головному важелі з торсіоном закріплені два важелі зв'язку, один для гідроциліндра подвійної дії, другий - для тяги зв'язку. На допоміжному важелі з торсіоном закріплений один важіль зв'язку для гідроцилиндра подвійної дії. Застосування у конструкції важелів у вигляді торсіонівпружин, що працюють на скручування, які мають малу крутильну жорсткість, дозволяє спростити конструкцію, оскільки у кожному торсіоні заданий оптимальний кут повороту (кут скручування). Між головним і допоміжним важелями поплавка встановлений гідроциліндр подвійної дії для перетворення енергії коливання поплавка у напрямку з носу на корму. Чотири малих рами з поплавками прикріплені до прямокутної рами таким чином, що на вигляді зверху поплавки вишиковані змійкою - чергуються вздовж паралельних сторін рами, і зсунуті один відносно одного (умовно від передньої до задньої частини): перший справа - важелі повернуті вперед, другий зліва - важелі повернуті назад, третій справа - важелі повернуті вперед, четвертий зліва - важелі повернуті назад. Головні важелі передньої пари і задньої пари поплавків з'єднані між собою тягою, що забезпечує їх синхронне і в одному напрямку обертання. 1 UA 109723 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 При цьому тяга передньої пари важелів розташована зверху (важелі зв'язку направлені вгору), а тяга задньої пари важелів розташована знизу (важелі зв'язку направлені вниз). Передня і задня пари головних важелів з'єднані між собою тягою зв'язку, що забезпечує їх синхронне і у протилежних напрямках обертання. Між тягою зв'язку і прямокутною рамою встановлений гідроциліндр подвійної дії для перетворення енергії підйому та опускання поплавків. Таке розміщення і з'єднання поплавків, а також наявність у конструкції гідроциліндрів подвійної дії надає можливість перетворювати енергію хвиль у механічну енергію, що виникає при підйомі та опусканні поплавків і/або їх коливанні у напрямку ніс-корма, в енергію, отриману у результаті зміни тиску робочої рідини у камерах гідроциліндра при пересуванні поршня і накопичуванні у гідроакумуляторі. Вихід гідроакумулятора з'єднаний з гідромотором, кінематично з'єднаним з валом електрогенератора, що виробляє електричну енергію, яку передають за допомогою системи управління катамараном на живлення електроприводу, на валу якого встановлений гребний гвинт, призначений для можливості автономного пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється схематичними кресленнями, на яких: фіг. 1 - показана кінематична схема автономного катамарана; фіг. 2 - гідравлічна і електромеханічна схеми пропонованого автономного катамарана; фіг. 3 - показана мала рама з поплавком; фіг. 4 - показаний автономний катамаран у зібраному стані; фіг. 5, 6 - показаний вид зверху на привід автономного катамарана; фіг. 7 показаний вид збоку на автономний катамаран у робочому положенні; фіг. 8 - показаний загальний вигляд автономного катамарана. Автономний катамаран (фіг. 1, 3) складається з чотирьох малих рам 1, прямокутної рами 2, головного важеля з торсіоном 3, допоміжного важеля з торсіоном 4, важелів зв'язку головного торсіона 5, важелів зв'язку 6, чотирьох гідроциліндрів подвійної дії 7, поплавків 8, тяг 9, тяги зв'язку 10 і гідроциліндра подвійної дії 11. Поплавок 8 для різних умов експлуатації може бути виконаним у двох варіантах, показаних на фіг. 3 і 6. Пропонований катамаран також забезпечений гідравлічною системою (фіг. 2, 6), яка включає зворотні клапани 12 і 13, підключені до подаючої лінії 14 (клапани 13) і до лінії високого тиску 15 (клапани 12). Лінія високого тиску 15 з'єднана з гідроакумулятором 16. Для живлення гідравлічної системи до її складу включений бак 17 для робочої рідини - гідравлічної рідини. Гідроакумулятор 16, зв'язаний через регулятор тиску 18 з гідромотором 19, вал якого з'єднаний через обгінну муфту 20 з валом маховика 21 і з валом електрогенератора 22, з виходу якого вироблену електричну енергію передають на електропривід 23, на валу якого закріплений гребний гвинт 24, призначений для можливості автономного пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми. Катамаран також може включати резервне джерело для живлення електропривода 23 акумуляторну батарею /не показано/. Для пересування катамарана по поверхні водойми він забезпечений системою управління ходом, якорем з якірним тросом і кермом /не показано/. Система управління ходом катамарана по поверхні водойми забезпечує його роботу як у ручному, так і в автономному режимах. Як система управління ходом катамарана можуть бути використані відомі пристрої, описані, наприклад, в патентах Росії №№ 2248914, 2319641. Система управління ходом катамарана включає пульт, з якого можна не лише спостерігати за динамікою руху катамарана на спеціальному дисплеї, але і керувати його рухом у ручному чи в автоматичному режимах, для чого вона містить обчислювач (персональний комп'ютер з відповідним програмним забезпеченням), задатчик режимів, кермовий привід, датчики курсу, кутової швидкості і положення керма, що підключені до відповідних входів обчислювача, що забезпечує якісне і безпечне судноводіння катамарана по водоймі. Для фіксації положення катамарана на водоймі він забезпечений якорем, з'єднаним лебідкою, закріпленою на прямокутній рамі 2, якірним тросом /не показано/. Пропонований автономний катамаран працює так. Перед виходом катамарана у плавання на його палубу завантажують корисний вантаж і підіймають якір. Під дією набігаючої і спадаючої хвиль кожний поплавок 8 (фіг. 3), рухомо закріплений на малій рамі 1 за допомогою головного 3 і допоміжного 4 важелів з торсіонами, відповідно, підіймається вгору і опускається вниз, а також має можливість обертатися. При цьому важіль зв'язку головного торсіона 5 і важелі зв'язку гідроциліндрів 6 змінюють взаємне положення, що, в свою чергу, приводить у поступальний рух в циліндрі шток гідроциліндра 7, а через тяги 9 і 10 шток гідроциліндра 11. При набіганні хвилі перший до неї (напрямок вздовж прямокутної рами 2) поплавок 8 підіймається вверх і провертається, змінюючи положення важелів зв'язку 5 і 6, а другий поплавок 8 опускається і провертається, завдяки важелям зв'язку 5 і тязі 9. Те ж саме відбувається і з другою парою поплавків 8. Передня і задня пари поплавків 8 через важелі зв'язку 5 і тягу зв'язку 10 з'єднані між собою таким чином, що на спокійній воді 2 UA 109723 U 5 10 15 20 рама 2 знаходиться у горизонтальному положенні. Для забезпечення правильної роботи і стійкості плаваючої установки (фіг. 4, 5, 6) на передній парі головних важелів з торсіоном 3 важелі зв'язку 5 направлені вверх, а на задній парі головних важелів з торсіоном 3 важелі зв'язку 5 направлені вниз. Проходження хвилі через установку (фіг.7) приводить до зміни взаємного положення поплавків 8 і рами 2, та, як наслідок, до зміни положення важелів зв'язку 5, 6, тяг 9, 10 і штоків гідроциліндрів подвійної дії 7. Гідроциліндри подвійної дії 7 через зворотні клапани 12 і 13 перекачують робочу рідину з бака 17 по трубопроводам 14 і 15 у гідроакумулятор 16, перетворюючи енергію хвиль у енергію стиснутої робочої рідини (гідравлічної рідини). Робоча рідина з гідроакумулятора 16 через регулятор тиску 18 приводить у рух гідромотор 19, який через обгінну муфту 20 обертає маховик 21 та електрогенератор 22, який живить електропривід 23, на валу якого закреплений гребний гвинт 24, і систему управління ходом катамарана. Включають пульт системи управління ходом катамарана, з якого здійснюють управління рухом катамарана у ручному режимі при візуальному контролі і спостерігають за положенням керма, підтриманням курсу, швидкості, тощо на спеціальному дисплеї, на який надходять дані з відповідних датчиків, що забезпечує якісне та безпечне судноводіння катамарана по водоймі. Оскільки абсолютного штилю у достатньо великих природних водоймах, практично не буває, у пропонованому катамарані йде безперервний процес вироблення електроенергії, навіть при коливаннях поплавка 8 у напрямку ніс-корма, що забезпечує тривале автономне плавання катамарана. Пропонований катамаран є простим у виготовленні, має зменшений порівняно з аналогом опір набігаючій хвилі, підвищену механічну міцність і, як наслідок, високу надійність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 50 Автономний катамаран, що містить поплавки, приєднані до прямокутної рами, і рушій, з'єднаний з рамою, який відрізняється тим, що катамаран доповнений малими рамами, кінематично приєднаними до прямокутної рами, кількість яких дорівнює кількості поплавків, а кожний поплавок рухомо з'єднаний з малою рамою двома паралельними горизонтально розташованими головним і допоміжним важелями, при цьому поплавки на вигляді зверху вишиковані змійкою - чергуються впродовж паралельних сторін прямокутної рами і зсунуті один відносно одного, наприклад, так: перший справа повернутий на важелях вперед, другий зліва повернутий на важелях назад, третій справа повернутий на важелях вперед, четвертий зліва повернутий на важелях назад, головний і допоміжний важелі кожного поплавка з'єднані, відповідно, з головним і з допоміжним торсіонами установки, головні важелі передньої пари і задньої пари поплавків з'єднані між собою тягою з можливістю їх синхронного обертання у одному напрямку, при цьому тяга передньої пари важелів розташована зверху, а важелі зв'язку направлені вгору, тяга задньої пари важелів розташована знизу, а важелі зв'язку направлені вниз, передня і задня пари головних важелів з'єднані між собою тягою зв'язку з можливістю їх синхронного обертання у протилежних напрямках, а привід катамарана виконаний у вигляді засобу для перетворення енергії хвиль у електричну енергію, що включає гідроакумулятор, гідромотор, електрогенератор та гідроциліндри подвійної дії, один з яких встановлений між тягою зв'язку і прямокутною рамою, а інші - між головним і допоміжним важелями кожного поплавка, призначені для перетворення механічної енергії, що утворюється при підйомі і опусканні поплавків і/або їх коливанні у напрямку ніс-корма, в енергію, отриману в результаті зміни тиску робочої рідини у камерах гідроциліндра при пересуванні поршня і накопичену у гідроакумуляторі, вихід якого з'єднаний з гідромотором, кінематично з'єднаним з валом електрогенератора, електричний вихід якого гальванічно з'єднаний з обмоткою електропривода, на валу якого встановлений гребний гвинт, призначений для можливості пересування (ходу) катамарана по поверхні водойми. 3 UA 109723 U 4 UA 109723 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Beilin Heorhii Volodymyrovych, Petrenko Sergii Uriovych

Автори російською

Бейлин Георгий Владимирович, Петренко Сергей Юриевич

МПК / Мітки

МПК: F03B 13/14, B63B 35/58

Мітки: катамаран, автономний

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-109723-avtonomnijj-katamaran.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Автономний катамаран</a>

Подібні патенти