ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 1998 года по МПК B60V1/00 B60V3/00 

Изобретение относится к транспортным средствам (наземные суда или летательные аппараты), приспособленным или модифицированным для передвижения на воздушной подушке, формируемой основанием и ограждением, и предназначенным как для пассажирских перевозок, так и для транспортировки грузов.

Известны транспортные средства - амфибии, в которых воздушная подушка создается, в основном, за счет нагнетания воздуха специальными вентиляторами, приводимыми либо специально установленными двигателями, либо за счет отбора мощности от вала маршевого двигателя транспортного средства (см., например, Е. П. Честнов. Зарубежные суда на воздушной подушке. Труды ЦНИИ экономики и эксплуатации водного транспорта, N 117, М.: Транспорт, 1975). При этом негативное влияние на массогабаритные характеристики оказывают: в первом случае - необходимость установки специальных двигателей для придания транспортному средству поступательного движения, а во втором - отличие относительно тяжелых устройств отбора мощности от вала маршевого двигателя (редуктора, муфты и т.п.).

Устранить данные недостатки можно путем использования на транспортных средствах газотурбинного двигателя. Это позволяет увеличить их энерговооруженность и создать единую подъемно-маршевую силовую установку. Наиболее близким из них к предлагаемому устройству, как по принципу действия, так и по техническому исполнению, является транспортное средство - амфибия, содержащее несущую платформу и выполненное с отверстиями основание, образующее ресивер, сообщенный с газотурбинным двигателем и с областью воздушной подушки, ограниченной основанием и гибким ограждением, прикрепленным по периметру к периферийной части основания.

Задача изобретения - повышение энерговооруженности конструкции за счет уменьшения ее массы и габаритов за счет более полного использования энергетики топлива и за счет уменьшения мощности газотурбинного двигателя.

Решение поставленной задачи осуществляется за счет детонационного сжигания топлива и использования эффекта эжекции для создания воздушной подушки.

Поставленная задача достигается тем, что дополнительно введена система образования рабочего тела, включающая устройство смесеобразования и подачи топливной смеси, устройство продувки, инициатор и исполнительные элементы, состоящие из детонационных камер, на которые установлены эжектирующие насадки, ориентированные сопловой частью в сторону опорной поверхности, расположенной под платформой и соединенные между собой газодинамической связью, а также сообщенные с устройством продувки, смесеобразования и подачи топливной смеси, инициатор установлен на одной из детонационных камер и связан с устройствами продувки, смесеобразования и подачи топливной смеси, а также с системой управления.

На чертеже представлена схема транспортного средства, на которой изображен нагнетатель 1, система образования рабочего тела 2, система управления 3, основание 4 и ограждение 5.

Нагнетатель 1 предназначен для нагнетания воздуха, необходимого как для создания силы тяги с целью перемещения транспортного средства, так и для создания воздушной подушки.

Система образования рабочего тела 2 предназначена для образования рабочего тела с целью создания воздушной подушки и состоит из устройства смесеобразования и подачи топливной смеси 6, устройства продувки 7, инициатора 8 и исполнительных элементов 9, состоящих из детонационных камер 10, установленных в эжектирующих насадках 11.

Система управления 3 предназначена для управления и синхронизации работы механизмов и устройств, входящих в систему образования рабочего тела 2.

Основание 4 предназначено для размещения и крепления всех элементов конструкции (летательного аппарата или другого транспортного средства) и является частью корпуса, обращенного к опорной поверхности. Основание 4 совместно с ограждением 5 предназначено также для создания и ограничения воздушной подушки по периметру.

Работает транспортное средство следующим образом.

Для создания воздушной подушки по сигналу системы управления 3 поток воздуха под давлением от нагнетателя 1 подается в устройство 6, где происходит образование рабочей (детонационной) смеси, которая в дальнейшем поступает в детонационные камеры 10 и заполняет их, а также в инициатор 8. Циклограмма подачи воздуха и топливной смеси формируется системой управления 3. По мере заполнения инициатора рабочей смесью в инициатор подается электрический импульс, который детонирует ее. Образовавшийся детонационный импульс из инициатора 8 подается в одну из детонационных камер 10, возбуждая детонационный процесс в рабочей смеси ДК и передавая детонационный импульс через газодинамическую связь от одной детонационной камеры к другой. Детонационные камеры размещаются таким образом, чтобы эффективно использовать свободную поверхность основания транспортного средства. Детонационная волна, истекая из каждой детонационной камеры, попадает в эжектирующий насадок 11, увлекая за собой воздух из окружающей среды.

Продукты детонации совместно с воздухом из окружающей среды поступают под основание 4 и создают воздушную подушку, т.е. зону повышенного давления. В свою очередь, это приводит к созданию первоначальной подъемной силы, действующей на транспортное средство и приводящей к его отрыву от опорной поверхности. Для летательных аппаратов воздушная подушка может быть использована в качестве шасси для разбега. Кроме того, в результате воздействия детонационной волны с тяговой стенкой детонационной камеры, создается дополнительная подъемная сила.

По команде системы управления 3 в промежутке между детонационными циклами внутренние полости детонационных камер продуваются с помощью устройства продувки 7. Это производится с целью разъединения продуктов детонации и свежей порцией рабочей смеси с целью ее поврежденного воспламенения и сжигания.

Дальнейшая работа устройств и их элементов осуществляется автоматически. Это достигается за счет эффектов, создаваемых детонационной (ударной) волной при ее перемещении. При этом фронт детонационной (ударной) волны сопровождается перемещением зоны сжатия до нее и зоны разрежения после нее. За фронтом детонационной волны будут возбуждаться интенсивные химические реакции. Тепловая энергия, выделившаяся в результате химических реакций, идет на пополнение потерь энергии во фронте детонационной волны. Это обеспечивает поддержание параметров волны на максимально высоком уровне, характерном для данной рабочей смеси. Зона сжатия приводит к ударному сжиганию смеси в детонационной камере с образованием детонационной камере с образованием детонационной волны, которая вырождается в ударную на выходе из детонационной камеры, т. к. в эжекторе отсутствует рабочая смесь. Ударная волна, истекая из эжектора, создает воздушную подушку, а детонационная волна принимает участие в создании подъемной силы. Зона разряжения, двигаясь по детонационной камере, увлекает за собой воздух из атмосферы, чем обеспечивается продувка камеры. Под действием разряжения сначала срабатывает устройство продувки и происходит продувка детонационных камер, а затем открывается устройство смесеобразования и подача топливной смеси 6 и происходит заполнение соответствующей детонационной камеры новой порцией рабочей смеси.

К моменту продувки и заполнения детонационных камер новой порцией рабочей смеси подходит очередной детонационный импульс из соседней детонационной камеры. Таким образом, детонационный процесс осуществляется по замкнутому кольцу, состоящему из газодинамически связанных детонационных камер.

Прекращение образования воздушной подушки, а также подъемной силы, образованной за счет детонационных процессов, осуществляется путем подачи команды от системы управления 3. При этом система образования рабочего тела 2 отключается. Так как скорость детонационных процессов в газодинамически связанных камерах - большая, то это приводит к тому, что воздействие детонационных импульсов на вибрацию корпуса практически не сказывается. Наличие эжекторов также уменьшает это воздействие.

Для разработанной конструкции характерны следующие особенности:
1. Скоротечность и высокие значения основных параметров детонационных процессов. Например, скорость детонации D = 1000-1200 м/с; давление в зоне этого сжатия p = (1 - 40)•10⁵ Па; время возбуждения и завершения химических реакций τ = 10^-6...10^-7c и т.д. Следовательно, детонационное сжигание рабочей смеси более экономичное, чем дефглаграционное, т.к. более полно используются энергетические свойства рабочей смеси.

2. Меньший расход воздуха, отбираемого от газотурбинного двигателя, в отличие от всех существующих в настоящее время конструкций. Это достигается тем, что воздух, отбираемый от нагнетателя, используется только для детонационного сжигания рабочей смеси и совсем не используется для создания воздушной подушки.

3. Отпадает необходимость в создании больших давлений для подачи рабочей смеси в детонационные камеры, т.к. требуемый перепад создается за счет зоны разряжения.

4. Отпадает необходимость в ресивере, что приводит к уменьшению массы и габаритов транспортного средства. Кроме того отсутствуют потери воздуха в различных щелях, зазорах и при истечении.

Использование: изобретение относится к транспорту и касается конструирования транспортных средств на воздушной подушке для перевозки пассажиров и грузов. Сущность изобретения состоит в том, что у транспортного средства, содержащего нагнетатель, несущую платформу, основание с отверстиями, сообщающимися с областью воздушной подушки, ограниченной основанием и ограждением, прикрепленным к нижней части основания, систему образования рабочего тела, согласно изобретению эта система включает в себя устройство смесеобразования и подачи топлива, устройство продувки, инициатор и исполнительные элементы, состоящие из детонационных камер, на которые установлены эжектирующие насадки, ориентированные сопловой частью в сторону опорной поверхности под платформой и соединенные между собой газодинамической связью, а также сообщенные с устройством продувки и смесеобразования и подачи топливной смеси, а инициатор установлен на одной из детонационных камер и связан с устройствами продувки, смесеобразования и подачи смеси, а также с системой управления. Технический результат от реализации такого изобретения состоит в повышении энерговооруженности транспортного средства на воздушной подушке. 1 ил.

Транспортное средство на воздушной подушке, содержащее нагнетатель, несущую платформу, основание с выполненными в нем отверстиями, сообщающимися с областью воздушной подушки, ограниченной основанием и ограждением, прикрепленным к нижней части основания, систему образования рабочего тела, отличающееся тем, что система образования рабочего тела включает устройство смесеобразования и подачи топливной смеси, устройство продувки, инициатор и исполнительные элементы, состоящие из детонационных камер, на которые установлены эжектирующие насадки, ориентированные сопловой частью в сторону опорной поверхности, расположенной под платформой, и соединенные между собой газодинамической связью, а также сообщенные с устройством продувки и смесеобразования и подачи топливной смеси, а инициатор установлен на одной из детонационных камер и связан с устройствами продувки, смесеобразования и подачи топливной смеси, а также с системой управления.