КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ АППАРАТА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ ИЛИ СУДНА Российский патент 1996 года по МПК B60V1/14 

Изобретение относится к транспортному машиностроению.

Известен колесный движитель аппарата на воздушной подушке или судна, содержащий гребной элемент, закрепленный на ступице, приводимой во вращение двигателем и установленной с возможностью перемещения посредством рычагов на корпусе аппарата.

Однако известный движитель малоэффективен при эксплуатации.

Цель изобретения повышение эффективности эксплуатации движителя.

Поставленная цель достигается тем, что гребной элемент выполнен в виде кольца из пористого материала, насаженного на ступицу, а оси симметрии пористого кольца и ступицы параллельны друг другу.

Кроме того, пористое кольцо выполнено из нескольких кольцевых слоев, причем наружный слой имеет увеличенную жесткость по отношению к остальным.

Кроме того, колесный движитель выполнен с роликом, контактирующим с наружной поверхностью пористого кольца для удаления из него воды, причем ось вращения ролика параллельна оси вращения ступицы, а расстояние между их осями меньше суммы радиусов кольца и ролика.

Кроме того, он выполнен с дополнительным пористым кольцом со ступицей, контактирующим внешней поверхностью с внешней поверхностью основного пористого кольца, при этом оси обоих колец параллельны, а расстояние между этими осями меньше суммы радиусов этих колец.

Кроме того, он выполнен с роликом, размещенным внутри пористого кольца и контактирующим с его внутренней поверхностью, а оси вращения ступицы, ролика и пористого кольца параллельны друг другу.

На фиг. 1 показан аппарат на воздушной подушке с описываемым колесным движителем, который использован в качестве кормового гибкого ограждения; на фиг. 2 колесный движитель с роликом для удаления воды из пористого кольца; на фиг. 3 колесный движитель с двухслойным пористым кольцом и наружным роликом; на фиг. 4 движитель с двухслойным пористым кольцом и двумя внутренними роликами; на фиг. 5 общий вид аппарата с колесным движителем, работающим по принципу шестеренчатого насоса.

Колесный движитель содержит пористое кольцо 1, выполняющее роль гребных элементов, закрепленное на ступице 2, приводимой во вращение двигателем. Ступица 2 установлена на корпусе 3 аппарата посредством рычагов 4 с возможностью перемещения относительно корпуса 2. Для удаления воды из пористого кольца на колесном движителе устанавливается ролик 5 таким образом, что оси вращения ролика 5 и пористого кольца 1 параллельны и находятся на расстоянии, меньшем сумме их радиусов. Возможны варианты конструкций, применяющих такие движители.

Для упрощения подъема и опускания движителя возможен вариант колесного движителя с двухслойным пористым кольцом (фиг. 3), что позволяет увеличить расстояние между ступицей и опорной поверхностью при том же диаметре движителя. Вокруг пористого кольца 1 (фиг. 3) расположено без возможности проскальзывания жесткое пористое кольцо 6, а рычаги 4, поддерживающие ролик 5, выполнен подпружиненными.

В вариантах использования движителя в аппаратах на воздушной подушке пористое кольцо 1 может быть установлено в кормовой или носовой части аппарата и может выполнять попутно роль кормового или носового гибкого ограждения. На фиг. 2-4 справа от движителя находится область избыточного давления Р_вп воздуха, поддерживающая аппарат, слева давление воздуха равно атмосферному.

Вариант конструкции движителя (фиг. 4) с внутренним расположением роликов 5, один из которых приводится во вращение двигателем позволяет уменьшить утечки воздуха через пористые кольца 1 и 6, для чего поверхность пористого кольца 1, контактирующая с роликами 5, выполнена воздухонепроницаемой.

На фиг. 5 изображен вариант конструкции из двух одинаковых колесных движителей, например, аналогичных фиг. 1, где две ступицы 2 закреплены подвижно на корпусе 3 с помощью рычагов 4 и между собой так, что расстояние между осями вращения меньше диаметра пористого кольца 1.

Движитель работает следующим образом. Ступица 2 посредством рычагов 4 опускается относительно корпуса 3 до погружения в воду на некоторую глубину. Положение точки "а", зависящее от глубины погружения, выбирается таким образом, чтобы результатирующий вектор скорости в этой точке не был направлен против движения (направление движения аппарата показано прямой стрелкой). Ступица 2 вместе с охватывающим ее пористым кольцом 1 приводится во вращение двигателем, например, гидромотором, расположенным внутри ступицы 2. При вращении пористого кольца 1 его опускающаяся часть постепенно заполняется водой, а поднимающаяся часть освобождается от воды. Вода удаляется из пористого кольца 1 самотеком, с помощью ролика 5 или струями воздуха, истекающего из воздушной подушки. Происходит перемещение воды в направлении, противоположном движению, за счет этого возникает тяговое усилие, пропорциональное силам сопротивления течению воды в порах кольца 1.

При работе колесного движителя в аппаратах на воздушной подушке, выполняющего роль кормового или носового гибкого ограждения, истечение воздуха происходит через поры кольца 1 и зазора между ним и корпусом 3.

При работе колесного движителя с двухслойным пористым кольцом (фиг. 3) при контакте жесткого пористого кольца 6 с препятствием, усилие передается на ролик 5, рычаги 4 удлиняются, демпфируя удар, пористое кольцо 1 также работает в качестве демпфера, ось симметрии которого в недеформированном состоянии параллельна оси ступицы 2 в смещенном положении.

В варианте, изображенном на фиг. 4, работа происходит следующим образом. При вращении одного из роликов через эластичное пористое кольцо 1, выполняющее роль гусеницы, приводится во вращение второй из роликов 5. Жесткое пористое кольцо 6, закрепленное на пористом кольце 1 по всей поверхности контакта с ним, вращается вместе. Изменение расположения роликов 5 путем регулирования длины рычагов позволяет регулировать положение точки "а" (глубины погружения движителя в воду), скорость вращения пористых колец 1 и 6, степень деформации кольца 1.

Во всех выше приведенных вариантах движителей утечки воздуха частично компенсируются тем, что при вращении пористых колец 1 и 6 движитель выполняет роль насоса, подающего воздух в воздушную подушку.

Движитель, изображенный на фиг. 5, работает по принципу действия шестеренчатого насоса. При вращении одной из ступиц 2 с помощью двигателя через пористые кольца 1 приводится во вращение вторая ступица 2. Поры колец 1 заполнены водой и при подходе к зоне деформации колец 1 вода выжимается из пор, за зоной деформации поры вновь заполняются водой. Таким образом происходит перемещение воды и создание тягового усилия. При повороте рычагов 4 в ту или другую сторону происходит изменение направления тяги. Такой движитель эффективно работает в полностью погруженном состоянии.

Предложенный колесный движитель, в результате замены лопаток пористым кольцом, которое равносильно бесконечно большому числу лопаток очень малого размера, позволяет увеличить равномерность работы движителя, обеспечивает безударный контакт движителя с водой во всем диапазоне скоростей перемещения аппарата. При наезде на препятствия эластичное пористое кольцо имеет возможность деформироваться без повреждений, плотно облегая препятствия и используя их для создания тягового усилия. Отсутствует сложный механизм выдвижения лопаток. Движитель сохраняет работоспособность даже при больших механических повреждениях пористого кольца.

При использовании движителя в аппаратах на воздушной подушке он может выполнять роль гибкого ограждения (носового и кормового) и не увеличивает габариты аппарата. Кроме того, предлагаемый колесный движитель может работать в качестве нагнетателя, так как воздух в порах сжимается водой (или при обжатии пористого кольца) и перемещается в направлении вращения колеса. При этом между ступицей и опорной поверхностью создается воздушная подушка, уменьшающая нагрузку на само пористое кольцо. При большой частоте вращения движитель выталкивается из воды вверх (за счет центробежных сил, действующих на воду в порах), регулируя глубину погружения движителя.

Важным достоинством является способность работы предлагаемого колесного движителя в полностью погруженном состоянии.

Использование: изобретение относится к транспортному машиностроению. Сущность заключается в том, что гребной элемент колесного движителя аппарата на воздушной подушке выполнен в виде кольца из пористого материала, насаженного на ступицу, а оси симметрии пористого кольца и ступицы параллельны друг другу. Кроме того, пористое кольцо может быть выполнено из нескольких кольцевых слоев, причем наружный слой имеет увеличенную жесткость по отношению к остальным, причем колесный движитель может быть выполнен с роликом, контактирующим с наружной поверхностью пористого кольца для усиления из него воды, при этом ось вращения ролика параллельна оси вращения ступицы, а расстояние между их осями меньше суммы радиусов кольца и ролика. 4 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ АППАРАТА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ ИЛИ СУДНА, содержащий гребной элемент, закрепленный на ступице, приводимой во вращение двигателем и установленной с возможностью перемещения посредством рычагов на корпусе аппарата, отличающийся тем, что гребной элемент выполнен в виде кольца из пористого материала, насаженного на ступицу, а оси симметрии пористого кольца и ступицы параллельны одна другой. 2. Движитель по п.1, отличающийся тем, что пористое кольцо выполнено из нескольких кольцевых слоев, причем наружный слой имеет увеличенную жесткость по отношению к остальным. 3. Движитель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с роликом, контактирующим с наружной поверхностью пористого кольца для удаления из него воды, причем ось вращения ролика параллельна оси вращения ступицы, а расстояние между их осями меньше суммы радиусов кольца и ролика. 4. Движитель по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с дополнительным пористым кольцом со ступицей, контактирующим внешней поверхностью с внешней поверхностью основного пористого кольца, при этом оси обоих колец параллельны, а расстояние между этими осями меньше суммы радиусов этих колец. 5. Движитель по п.2, отличающийся тем, что он выполнен с роликом, размещенным внутри пористого кольца и контактирующим с его внутренней поверхностью, а оси вращения ступицы, ролика и пористого кольца параллельны одна другой.