Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13882
.pdf
руль, который, помимо низкого сопротивления потоку воздуха и способности создавать прямое
противодействие энергии скользящего потока от винта, позволит реализовать эти преимущества при всех
практически возможных углах наклона, предотвращая разрыв потока. При этом сопутствующее увеличение
сопротивления, которое в настоящее время возможно с использованием современных технологий, является
наиболее эффективным.
До настоящего времени развитие рулей с одинарной или двойной пластиной 20-го века шло по направлениям,
направленным на локальное или полное обтекание рулевого элемента и рулевой стойки, что является
особенностью этого углубления в переосмысление конструкции рулевой стойки, что, соответственно, обтекает
ее и функционально представляет собой фиксированный форварный элемент для самого рулевого. Несмотря
на то, что существует множество рулей различных типов, все они воплощают в себе обтекание зазора между
рулевым элементом и задней частью, как преимущество (например, в зависимости от времени суток). ear
hlinin. - ind in evolution of S-. Wi- iRi'(- the ri: t-lCtiOal a'n.r to ji a; 'wvoplaie ving has been cnequently but lJ i j'. F1
eomps.l3ed Руль корабля i- o 1.- s alogo-.s к крылу самолета L:orVs вот-вот совершит посадку. поскольку G nl-,..
en. a-e tne e lo0 посадочные скорости и 0 hi 3eohwlz.te flov inpidence aroIes on fo dip wings compnalpale with the
correspondinginO-' slipstrt-rarn velocities and incide!
углы наклона к рулю корабля.
Теперь хорошо известно, что одиночный 4-угольный аэродинамический профиль не может работать при
высоком угле атаки и высоте без разрыва потока на задней или всасывающей поверхности профиля.
Для предотвращения этого разрыва одним из доступных методов является создание прорезей в крыле, чтобы
обеспечить циркуляцию ударного потока вокруг двух частично сформированных профилей, тем самым
восстанавливая обратное разрежение на профиле за прорезью и, таким образом, ограничивая поток, чтобы
он следовал вдоль поверхности профиля. Для этой цели можно использовать либо один слот, либо несколько
последовательных 55 слотов.
Исходя из имеющейся полной функциональной аналогии, следует, что данное устройство может быть
успешно применено для усовершенствования судовых рулей. 60 Настоящее изобретение представляет собой
руль, в котором передняя неподвижная часть или части и задняя подвижная часть имеют обтекаемую форму с
учетом углов атаки, обусловленных поперечными или вращательными составляющими, передаваемыми
винтом воздушному потоку.
Изобретение также включает в себя руль, описанный в предыдущем абзаце, в котором зазоры между 70
неподвижными и подвижными частями имеют форму обтекаемых пазов.
Изобретение также заключается в обтекаемом продолжении ступицы гребного винта, закрепленной на стойке
руля, и, вкратце, в 75 поперечных пластинах или килях, простирающихся поперечно от обоих рулей,
закрепленных на неподвижном и подвижном рулях, на уровне ступицы гребного винта, а также на верхней и
нижней кромках руля. 80 Передняя или задняя подвижная часть, в совокупности ограниченные в поперечном
направлении непрерывным аэродинамическим профилем с углом атаки, определяется в зависимости от
условий.
Поток воздуха от винта разделен соответствующим образом ограниченным зазором или щелью. При
использовании обычного правостороннего винта носовая часть руля, расположенная на 90 градусов слева
над лопастями винта, будет направлена вправо под осью 0,000 мм; при использовании левостороннего винта
ситуация обратная. Хвостовая часть этих неподвижных передних элементов будет наклоняться вправо над
ступицей винта 95 и влево под ступицей; обратный наклон опять же характерен для левостороннего винта.
Нос ни! Задняя часть руля будет наклоняться в том же направлении, что и неподвижные передние части, при
этом зазоры, образующиеся между последовательными неподвижными частями и между подвижной задней
частью и неподвижной частью, непосредственно предшествующей задней подвижной части, имеют
обтекаемую форму, обеспечивая удобный канал для проникающего потока под углом 1°, чтобы восстановить
разрежение на последовательных элементах и, следовательно, предотвратить разрыв потока на
всасывающих поверхностях руля.
В данном изобретении не является обязательным, чтобы контур поперечного сечения элементов руля имел
асимметричную форму относительно продольной центральной линии судна. Может быть принят
симметричный контур, соответствующий описанной окружности, но хвостовая часть передних неподвижных
частей и носовая часть задней подвижной части должны соответствовать вышеописанному.
Хотя это намеренно предусматривает множественность фиксированных передних частей.
Руль, как правило, один или два. Этого будет достаточно для большинства практических применений.
Подвижная задняя часть будет подвешена обычным способом на шарнирах на неподвижной части,
расположенной непосредственно перед ней.
Очевидно, что настоящее изобретение допускает очень простую модификацию существующих обычных одно-
или двухпластинчатых рулей путем добавления вертикального киля или килей к передней стороне рулевой
стойки и к задней стороне этой стойки между рулевыми упорами, образуя таким образом неподвижные
передние элементы руля; и путем обшивки пластинчатого руля и штоком, образуя таким образом задний
подвижный руль. Таким образом, зазоры, обычно существующие между стойкой руля и штоком,
преобразуются в обтекаемые пазы и начинают выполнять полезную функцию.
Поперечный контур добавленных ребер и сколов, описывающий контур, представлен ранее.
При применении настоящего изобретения к новым рулям рулевая стойка или стойки могут быть выкованы или
отлиты до требуемого поперечного сечения, при этом подвижная задняя часть руля предпочтительно может
быть двухпластинчатой конструкции с рулевым валом, имеющим необходимую форму носовой части для
обтекаемого контура щели.
Выше описаны особенности настоящего изобретения в отношении руля направления над и под ступицей
гребного винта. В области ступицы, где углы атаки потока меняются местами, неподвижные передние части
руля могут удобно включать в себя неподвижное продолжение линии тока ступицы винта для уменьшения
потерь на вихревое движение в этой области, и/или горизонтальные пластины или стабилизаторы с малой
поперечной протяженностью могут быть удобно расположены на одном уровне со ступицей винта как на
неподвижных, так и на подвижных рулях. Указанное обтекаемое продолжение может быть удобно выполнено
в виде двух частей, съемно крепящихся к рулю-поворотному механизму (6 rudder-pbst), что позволяет
собирать и снимать гребной винт. Указанная обтекаемая форма и горизонтальные стабилизаторы позволяют
минимизировать чрезмерное вращение воздушного потока на носу самолета 65.
Неподвижный руль в этом месте препятствует выравниванию давления между верхней и нижней
поверхностями всего руля, которое обычно происходит на уровне ступицы из-за того, что индуцированное
давление 7G выше на нижней правой стороне руля, чем на верхней, при этом штурвал расположен
приблизительно посередине, а левая сторона — чуть выше.
Аналогично, горизонтальные пластины или стабилизаторы 75 на верхней и нижней кромках руля создают
избыточное давление. Уравновешивание давления вокруг этих кромок.
Такое общее предотвращение выравнивания давления приведет к увеличению результирующих сил Sq,
действующих на руль, и, следовательно, к увеличению их поступательной составляющей, способствующей
движению судна вперед.
Применение настоящего изобретения позволит получить следующие преимущества: снижается
сопротивление руля, создаваемое движением винта назад и вращательным потоком воздуха, при этом руль
одновременно будет развивать переднюю реакцию без опасности разрыва потока, вызванной чрезмерными
углами падения потока на руль. Таким образом, руль позволяет добиться большего снижения мощности
главного двигателя, его размеров, первоначальной стоимости и расхода топлива, необходимого для
движения судна с заданной скоростью, чем это возможно с существующими рулями. Устранение разрывов
потока, вызванных рулем, дополнительно улучшает его управляемость, и, следовательно, позволяет
уменьшить размеры подвижного руля, одновременно улучшая управляемость и уменьшая размеры и
стоимость рулевого механизма. Эти преимущества настоящего изобретения j05 будут значительно возрастать
в условиях эксплуатации, где при неизбежной переноске рулевого механизма усиливается разрушение потока
в обычных пластинчатых и обтекаемых рулях. l(} Дата: 9 августа 1929 г.
АРХИД ШАРП, дипломированный патентный поверенный, 231. Стрэнд, Лондон, W.C. 2, представитель
заявителя.
341,879 т '1,0 1 Дж ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в конструкции рулей для судов с винтовым движителем. Я, Эдмунд Виквор Тлимор,
доктор наук, проживающий по адресу: Челси Гроув, 11, Ньюкасл-он-Тайн, ранее проживавший по адресу:
Сент-Николас Бьюфдингс, 5, Ньюкасл-он-Тайн, являющийся подданным Великобритании, настоящим заявляю
о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении: Данное изобретение относится к рулям для судов с одним или тремя
винтами. Основная цель изобретения — создание руля, который, помимо обеспечения низкого сопротивления
движению судна вперед и способности развивать поступательную реакцию за счет энергии воздушного потока
от гребного винта, будет увеличивать эти преимущества при всех практически возможных углах поворота
руля, предотвращая разрыв потока и связанное с этим увеличение сопротивления сверх того, что в
настоящее время возможно с существующими рулями.
До настоящего времени развитие от обычного одно- или двухпластинчатого руля шло в направлении
локального или полного обтекания руля и рулевой стойки, при этом особенностью этого развития было
признание того факта, что рулевая стойка, соответствующим образом обтекаемая, функционально становится
неподвижной передней частью собственно руля. Однако, несмотря на разнообразие существующих рулей
обтекаемого типа, все они воплощают в себе устранение зазора между неподвижной передней частью и
подвижной задней частью как существенную особенность их обтекаемости; и в процессе эволюции таких
рулей их функциональная аналогия с движением самолета часто, но ошибочно подчеркивалась. Руль корабля
аналогичен крылу самолета только тогда, когда самолет готовится к посадке, поскольку только тогда низкие
посадочные углы и высокие требуемые углы атаки потока на крылья сопоставимы с соответствующими
скоростями воздушного потока и углами атаки на руль корабля.
В настоящее время хорошо известно, что одиночный профиль крыла не может работать при высоких углах
атаки без разрыва потока на задней или всасывающей поверхности профиля.
Для предотвращения этого разрыва одним из доступных методов является создание прорези в крыле, чтобы
обеспечить циркуляцию ударного потока вокруг двух частично сформированных профилей Ln, тем самым
восстанавливая обратное разрежение на профиле за прорезью и, таким образом, ограничивая поток, чтобы
он следовал вдоль поверхности профиля. Для этой цели можно использовать как один слот, так и несколько
последовательных слотов. 60 Исходя из имеющейся полной функциональной аналогии, следует, что данное
устройство может быть успешно применено для усовершенствования рулей судов.
Таким образом, настоящее изобретение представляет собой 65-ю модель руля, включающую неподвижную
переднюю часть и подвижную заднюю часть, характеризующуюся тем, что указанные части и зазоры между
ними имеют обтекаемую форму в соответствии с воздушным потоком позади гребного винта. м.
С рулем, описанным в предыдущем абзаце, можно с успехом комбинировать различные уже известные
устройства в сочетании с рулем обычного типа, например, обтекаемое продолжение ступицы гребного винта,
закрепленное на рулевой стойке, и короткие поперечные пластины или кили, простирающиеся поперечно от
одной или обеих неподвижных и подвижных частей на уровне ступицы гребного винта, а также от нижней
кромки руля.
Другие особенности устройства Inventiox описаны ниже.
Прилагаются чертежи, иллюстрирующие изобретение № 85, реализованное в одной из его форм на
множестве примеров.
На рис. 1 показан боковой вид руля, кормовой шпангоута и отверстия для гребного винта. 90 На рисунках 2, 3,
4, 5, 6 и 7 представлены сечения в горизонтальных плоскостях 2, 3, 4, 5, 6 и 7 соответственно на рисунке 1.
На рис. 8 представлен разрез в вертикальной плоскости S на рис. 1 у нижнего края подвижной задней части
руля.
Неподвижная передняя часть руля включает в себя рулевую стойку F' из кованой кормовой рамы F и носовую
часть 9 из изогнутой стальной пластины, приклепанную и приваренную по кромке 100 к кормовой раме, как
описано в моей параллельной патентной заявке № 5857 от 1930 года (серийный номер 342168), при этом
заклепки обозначены цифрой 10, а приварка по кромке — цифрой 11. Продольный размер носовой части 9
над ступицей винта может быть больше, чем под ней, как показано на 91. Кроме того, указанный продольный
размер как над, так и под ступицей винта может изменяться, приблизительно соответствуя 110 задним
кромкам лопастей винта, как показано пунктирными линиями 9'2.
Подвижная задняя часть, как показано на чертежах, включает в себя рулевой вал 12 и боковые пластины 14,
которые скреплены заклепками и сваркой по кромкам, примерно так же, как это обычно делается. К нижнему
краю руля с успехом можно прикрепить горизонтальную пластину 19 или аналогичную.
Носовая часть или пластина 9 может быть снабжена прорезью в точке 20 (рис. 1). Пазы могут располагаться
по всей длине пластины или пластин, или по любой желаемой их длине, начиная от ступицы винта. Прорези в
пластине можно удобно вырезать или выжечь с помощью кислородно-ацетиленового пламени.
Направляющие пластины 21, рис. С и 7 приварены внутри носовой части 9 таким образом, чтобы образовать
стенки j5 щели сопла. Усиливающие пластины 22.
Рис. 1 может быть вставлен через соответствующие интервалы.
Неподвижная передняя часть и подвижная задняя часть, будучи в совокупности ограничены в поперечном
сечении непрерывным аэродинамическим профилем с углом атаки, определяемым локальными условиями
воздушного потока от винта, таким образом, разделены соответствующими обтекаемыми зазорами или
пазами 15. При использовании обычного правостороннего винта носовая часть неподвижной передней части
руля предпочтительно наклонена влево над ступицей винта, как показано на рис. 9, рис. 3, и вправо под
ступицей, как показано на рис. 9, рис. 5; в случае левостороннего винта ситуация обратная.
Хвостовая часть этих неподвижных передних частей наклонена вправо над ступицей винта, как показано на
рис. 3, и влево под ступицей, как показано на рис. 5; обратная ситуация наблюдается и для левостороннего
винта. Носовая часть подвижной задней части руля наклонена в том же направлении, что и неподвижные
передние части, выше и ниже опор гребного винта; различные зазоры 15, образованные таким образом между
неподвижной передней частью и подвижной задней частью, имеют обтекаемую форму и обеспечивают
удобный канал для проникающего потока, способствуя регенерации разрежения на последующих элементах
и, следовательно, предотвращая разрыв потока на всасывающих поверхностях руля.
В данном изобретении не обязательно, чтобы контур поперечного сечения элементов руля имел
асимметричную форму относительно продольной осевой линии судна. Может быть принят симметричный
контур, описывающий контур, как показано на рис. 3, 4 (рис. 93), но хвостовая часть неподвижных передних
частей и носовая часть подвижной задней части должны быть такими, как указано выше.
Хотя данное изобретение предусматривает множество неподвижных передних частей руля, как правило, для
большинства практических применений достаточно одной или двух, как описано выше. Подвижная задняя
часть подвешивается обычным способом на шарнирах j35 16 на неподвижной части, расположенной
непосредственно перед ней. В новых конструкциях верхняя часть первого шарнира над килевым шарниром
находится на уровне оси гребного вала, а второй шарнир расположен примерно на таком же расстоянии над
первым. 7' Очевидно, что настоящее изобретение допускает очень простую модификацию существующих
обычных одно- или двухпластинчатых рулей путем добавления вертикального киля или килей к передней
стороне стойки руля 75 и к задней стороне этой стойки между шарнирами руля, образуя таким образом
неподвижные передние элементы руля; и путем обшивки пластинчатого руля и шток, образуя таким образом
задний подвижный руль 80. Таким образом, зазоры, обычно существующие между стойкой руля и штоком,
преобразуются в обтекаемые пазы и используются по назначению.
Поперечный контур 85 добавленных плавников и клиновидной части описывается, как было описано ранее.
При применении настоящего изобретения к новым рулям неподвижная передняя часть или рулевая стойка
могут быть выкованы или отлиты до требуемого поперечного сечения, а подвижная задняя часть руля может
быть предпочтительно двухпластинчатой конструкции с рулевым валом, имеющим необходимую форму
носовой части для обтекаемого контура щели, как показано на чертежах.
Выше описаны особенности настоящего изобретения в отношении руля направления над и под ступицей
гребного винта. В месте расположения ступицы, где углы атаки потока 100 меняются местами, неподвижные
передние части руля могут удобно включать в себя неподвижное продолжение ступицы винта по прямой
линии потока для уменьшения потерь на вихревое движение в ступице, и 105 в качестве альтернативы или в
дополнение к этому, горизонтальная пластина или олово 18 короткого поперечного сечения могут быть
удобно размещены на одном уровне со ступицей винта на неподвижной части или стойке руля, как описано в
моей одновременной патентной заявке 110 iTo. 58a57 от 19:30 года. Указанное обтекаемое продолжение
может быть удобно выполнено в виде двух частей, съемно прикрепленных к стойке руля, что позволяет
собирать конец 115, снимая гребной винт. Аналогичная пластина или киль могут быть также закреплены на
подвижной части руля на уровне ступицы винта. Указанное обтекаемое продолжение и горизонтальные кили
оказывают эффект минимизации чрезмерного вращения потока на нос неподвижной части руля в этом месте
и предотвращают выравнивание давления между верхней и нижней поверхностями всего руля, которое
обычно происходит на уровне ступицы винта из-за того, что индуцированное давление выше на нижней
правой стороне руля, чем на верхней, при приблизительно 130 -4 34L 879 в средней части судна и наоборот
на левой стороне.
Аналогичным образом, горизонтальная пластина 19 на нижнем крае руля препятствует выравниванию
давления вокруг этого края. Такое общее предотвращение выравнивания давления увеличит результирующие
силы, действующие на руль, и, следовательно, их переднюю составляющую, способствующую движению
судна вперед.
Благодаря применению настоящего изобретения будут получены следующие преимущества: - Сопротивление
руля, создаваемое движением винта в кормовой части и вращательным потоком воздуха, уменьшается, при
этом руль одновременно развивает прямое противодействие без опасности разрыва потока, вызванной
чрезмерными углами падения потока на руль.
Таким образом, руль позволяет значительно снизить мощность главного двигателя, его габариты,
первоначальную стоимость и затраты на топливо, необходимые для движения судна с заданной скоростью, по
сравнению с существующими рулями.
Устранение разрывов потока, вызванных рулем, дополнительно повышает эффективность его управления и,
следовательно, позволяет уменьшить размеры подвижной части руля, одновременно улучшая управляемость
и уменьшая размеры и стоимость рулевого механизма.
Преимущества настоящего изобретения будут значительно возрастать в условиях эксплуатации, где при
неизбежной переноске рулевого механизма усиливается разрушение потока в обычных пластинчатых и
обтекаемых рулях.
Теперь, подробно описав и определив природу моего изобретения и то, каким образом оно предназначено...
Соседние файлы в папке патенты