АМФИБИЙНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2001 года по МПК B60V1/00 

Изобретение относится к транспортным средствам высокой проходимости, в частности к амфибийным, имеющим в своем составе гибкое ограждение, способное образовать воздушную подушку, и средства, позволяющие обеспечить плавучесть на воде и передвижение транспортного средства по суше и воде.

Известно транспортное средство на воздушной подушке, содержащее периферийное гибкое ограждение области повышенного давления и платформу с установленными на ней обтекаемым корпусом, оборудованной кабиной управления, пассажирским салоном и машинной установкой с вентилятором, включающей в себя турбину с топливными баками и трубопроводами (патент СССР N 457205).

К недостаткам этого транспортного средства можно отнести большие габариты несущей платформы, затрудняющие передвижение по пересеченной местности и малым рекам, большое лобовое сопротивление, боковую парусность, сложную конструкцию силовой установки и трансмиссий. Конструкция несущей платформы и корпуса не позволяет перевозить транспортное средство автомобильным и железнодорожным транспортом.

Известен катер на воздушной подушке, содержащий несущий корпус, на котором расположены воздуходувные установки, включающие нагнетатели с подъемными и пропульсивными воздуховодами в виде двух спиральных каналов с поворотными стенками для формирования и перераспределения потока воздуха, создающего воздушную подушку и формирующего посредством сопел на торцах пропульсивных воздуховодов воздушно-пропульсивную тягу, причем снизу к несущему корпусу прикреплено гибкое надувное ограждение, а подъемные воздуховоды выполнены с концевыми диффузорами (патент Великобритании N 1381806, кл. B 7 K).

Следует отметить, что маневренность такого катера недостаточна, так как реверс и маневрирование осуществляются внутренними заслонками воздуходувок.

Известно транспортное средство на динамической воздушной подушке, которое снабжено двумя пневмобаллонами, расположенными на концах крыльев параллельно его продольной оси. Привод воздушных винтов, используемых для поддува под крыло, осуществляется с помощью трансмиссии от силовой установки, расположенной в корпусе транспортного средства. Изменение направления воздушного потока, отбрасываемого винтами, осуществляется изменением плоскости вращения винтов путем поворота пилонов, поддерживающих ступицы винтов.

На нижней носовой поверхности установлена убираемая эластичная пневмолыжа, нижняя поверхность которой в выпущенном положении располагается ниже нижней поверхности боковых пневмобаллонов, а в поджатом положении оболочка пневмолыжи прижата к корпусу.

По правому и левому бортам за центром тяжести установлены амортизированные колесные опоры, убирающиеся в нишу на нижней поверхности крыла (патент РФ N 2087351, кл. B 60 V 1/08).

Недостатками известных транспортных средств на воздушной подушке являются недостаточное маневрирование на воде и суше, особенно в условиях пересеченной местности из-за отсутствия связи транспортного средства с опорной поверхностью, повышенное лобовое сопротивление на больших скоростях и повышенные затраты мощности двигательной установки из-за неблагоприятных с точки зрения аэродинамики формы корпуса, несущей платформы и гибкого ограждения области повышенного давления, сложная конструкция подъемно-двигательной установки, низкий ее КПД и большой вес, неудобная для перевозок грузов и пассажиров конструкция корпуса и несущей платформы, сложность транспортировки ТС по суше из-за их больших габаритов.

Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого амфибийного транспортного средства (АТС) на воздушной подушке, заключается в повышении характеристик весовой отдачи, топливной эффективности, мореходности, маневренности и безопасности движения над водой и сушей.

Технический результат достигается тем, что амфибийное транспортное средство содержит в своем составе платформу, на которой смонтированы ресивер повышенного давления, управляемое пневматическое колесное шасси, тормозное управляемое устройство, герметизированный корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), воздушный винт в ограничительном кольце, воздушные рули.

С правой и левой стороны платформы шарнирно прикреплены блоки плавучести с гибким ограждением зоны повышенного давления воздушной подушки.

С целью уменьшения лобового сопротивления и равномерного распределения воздуха по площади воздушной подушки и равномерного распределения воздуха по секциям зоны повышенного давления, несущая платформа, корпус и гибкое ограждение выполнены обтекаемой формы, подъемно-двигательная установка размещена в средней части корпуса между пассажирским салоном и багажным отсеком. При этом редуктор привода воздушного винта установлен в хвостовой части корпуса, а вал привода воздушного винта проходит через специальный канал в багажном отсеке.

С целью повышения плавучести и устойчивости амфибийного транспортного средства на плаву и улучшения транспортировки его по суше, к корпусу АТС шарнирно прикреплены боковые левый и правый блоки плавучести, которые жестко фиксируются в рабочем и транспортном положениях. Причем в транспортном положении, с целью уменьшения габаритов АТС, блоки плавучести поворачиваются на 90^o и жестко крепятся к бортам корпуса.

С целью повышения маневренности и безопасности движения АТС над водой и над сушей, особенно в условиях пересеченной местности, транспортное средство оборудовано управляемым из кабины упругим тормозным щитком с направляющими ножами или роликами, что обеспечивает кратковременную связь транспортного средства с опорной поверхностью при торможении и удерживает от заноса на крутых поворотах и разворота на месте.

С целью предотвращения смятия и повреждения гибкого ограждения зоны повышенного давления воздушной подушки на стоянках и в движении, повышения безопасности движения АТС на дорогах и в населенных пунктах, а также для обеспечения буксировки его автомобильным транспортом, транспортное средство оборудуется частично убирающимся колесным пневматическим шасси, которое в убранном положении выступает ниже плоскости днища платформы на 1/4 - 1/2 диаметра колес и защищает днище и гибкое ограждение от повреждений при движении над неровной поверхностью и снегом.

В выпущенном положении шасси обеспечивает полное вывешивание АТС над грунтом, что делает возможным движение АТС на колесах по дорогам и в населенных пунктах, как с помощью штатной силовой установки с использованием тяги винта, так и на буксире за автомобилем, или частичное, в пределах 10-30% вывешивание АТС над грунтом для улучшения управляемости АТС при движении на воздушной подушке в условиях сильно пересеченной местности и плохой видимости.

С целью упрощения конструкции подъемно-двигательной установки, понижения центра тяжести АТС, и как следствие, повышения его устойчивости, ось двигателя и вал вентилятора расположены горизонтально, соосно и соединены между собой упругой муфтой, а сам двигатель и вентилятор максимально опущены к днищу АТС. При этом редуктор и ось воздушного винта для обеспечения необходимой площади обметания и тяги винта расположены значительно выше оси двигателя, а крутящий момент от двигателя к редуктору передается карданным валом, проходящим через нишу багажного отсека.

С целью повышения надежности эксплуатации АТС, особенно в весенний и зимний периоды года путем исключения засорения воздуховодов и ресивера мокрым снегом, льдом и моторным маслом, моторный отсек выполнен изолированным от вентилятора, воздуховодов и воздушного ресивера, а охлаждение двигателя осуществляется за счет эжекции воздушного винта через специальный (отдельный) воздушный канал, проложенный под вентиляторным и багажным отсеками.

Для обеспечения безопасности и живучести АТС при столкновении с препятствиями оно оснащено поясом безопасности, выполненным из отдельных надувных резино-тканевых секций, размещенных по периметру АТС.

На фиг. 1 схематично показан вид сбоку описываемого транспортного средства;
на фиг. 2 - вид в плане на это транспортное средство;
на фиг. 3 - вид по стрелке А;
на фиг. 4 - компоновка подъемно-двигательной установки;
на фиг. 5 - установка тормозного щитка;
на фиг. 6 - установка шасси;
на фиг. 7 - вид по стрелке Г.

Амфибийное транспортное средство (АТС) содержит платформу-днище корпуса 1, блоки плавучести 2, двигатель 3, вентилятор 4, трансмиссию 5, воздушный винт 6 в кольце 7, воздушный руль 8, тормозное устройство 9, транспортно-амортизационное шасси 10, убирающееся в ниши 11 корпуса, гибкое ограждение зоны повышенного давления 12, пояс безопасности 13.

Движение АТС по воде и суше осуществляется на воздушной подушке при помощи подъемно-двигательной установки, состоящей из двигателя воздушного охлаждения, вентилятора, воздушного винта и воздушного руля. Воздушная подушка создается путем нагнетания вентилятором воздуха в зону повышенного давления, ограниченную гибким ограждением.

Плавучесть, устойчивость и безопасность движения АТС на воде обеспечивается при помощи герметичного корпуса и блоков плавучести, которые выполнены в виде двух поплавков, размещенных по бокам корпуса.

К внешнему обводу блоков плавучести на съемных кронштейнах прикреплено гибкое ограждение и пояс безопасности.

Для амортизации ударов АТС о поверхность земли и транспортировки его по дорогам применено колесное пневматическое шасси, например, самолетного типа, которое при движении на воздушной подушке убирается в ниши корпуса.

На фиг. 6 показано:
h₁ - положение колеса при движении на воздушной подушке;
h₂ - положение колеса при стоянке или транспортировки АТС;
h₃ - зазор безопасности при движении на воздушной подушке.

С целью обеспечения лучшей управляемости амфибийного транспортного средства, на нем применено тормозное устройство 9, состоящее из набора гибких пластин переменного сечения 14, направляющих ножей (роликов) и системы управления тормозным устройством из кабины водителя. При торможении пластины и направляющие ножи, соприкасаясь с поверхностью земли, снега, воды или льда и взаимодействуя с моментом, создаваемым воздушным рулем 8, обеспечивают хорошую управляемость транспортному средству при движении по суше и воде (позволяет производить разворот АТС на месте).

С целью устранения попадания теплого воздуха, грязи и масла от работающего двигателя в зону воздушной подушки и обеспечения надлежащего обдува двигателя воздушного охлаждения 3, из отсека подъемно-двигательной установки до воздушного винта 6 проложен канал 15, через который воздушный винт при работе отсасывает воздух из отсека, обеспечивая таким образом охлаждение двигателя воздушным потоком.

Воздушный винт 6 соединен трансмиссией 5 с валом двигателя 3 и для безопасности помещен в кольцо 7, имеющее в сечении аэродинамическую форму для повышения КПД двигателя (винта).

В потоке воздуха в зоне воздушного винта для управления движением АТС в горизонтальной плоскости установлен воздушный руль 8, имеющий для повышения эффективности несколько лопастей.

Для снижения энергетических затрат и повышения эффективности амфибийного транспортного средства, в особенности на больших скоростях, корпус, блоки плавучести и гибкое ограждение имеют обтекаемые аэродинамические обводы в плане и продольных сечениях.

Эксплуатация амфибийного транспортного средства осуществляется следующим способом.

Запускается силовая установка, включается наддув воздушной подушки, воздушный винт, АТС поднимается на рабочую высоту и начинается движение по суше или по воде. При этом шасси убирается в ниши платформы (как показано на фиг. 6), а тормозной щиток в зависимости от условий движения убирается в соответствующую нишу платформы (фиг. 5) или используется в процессе движения:
для удержания АТС на месте с работающим двигателем на уклонах, косогорах, при сильном ветре;
для разворота АТС на месте;
для торможения;
для удержания АТС от заносов при крутых поворотах, при движении в лесистой и сильно пересеченной местности, при движении по извилистым дорогам и узким извилистым рекам.

Усилия нажатия тормозного щитка на опорную поверхность (землю, снег, воду, лед) и его удерживающая способность регулируется водителем в процессе движения путем изменения усилия нажатия на орган управления.

Для безопасности движения по суше в условиях плохой видимости и по извилистым грунтовым дорогам в ночное время используются полувыпущенные колесные шасси, воспринимающие нагрузку равную 10-30% полного веса АТС, что значительно улучшает его управляемость при движении на воздушной подушке на небольших скоростях.

Транспортировка АТС по автомобильным дорогам на буксире за грузовым автомобилем осуществляется следующим образом:
выпускается полностью шасси, которое обеспечивает необходимую устойчивость и амортизацию корпуса АТС при транспортировке;
поднимаются на шарнирах блоки плавучести и закрепляются вплотную к бортам корпуса;
с помощью специальной жесткой сцепки АТС соединяется с буксирным устройством автомобиля.

Перед торможением и остановкой выпускаются шасси и тормозные пластины, силовая установка приводится в режим малого газа и производятся торможение и остановка.

Проведенные натурные испытания заявляемого амфибийного транспортного средства на воздушной подушке показали хорошую устойчивость АТС на воде, хорошие маневренные характеристики на суше, воде, на больших и малых скоростях достаточную защиту винта, хорошую устойчивость при буксировке амфибийного транспортного средства по автомобильным дорогам.

Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке относится к транспортной технике высокой проходимости для перевозки людей и транспортировки грузов в условиях непроходимости по воде, суше, болотам, льду, снегу и т.д. АТС имеет платформу с ресивером, разделенным на отсеки, разделенный на отсеки корпус, двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в кольце, воздушный руль и гибкое ограждение воздушной подушки. АТС имеет упругие тормозные щитки с направляющими ножами и системой управления этими щитками. Управляемое колесное пневматическое шасси снабжено приводом для частичного вывешивания АТС при движении на воздушной подушке в пределах 10-30% и для полного вывешивания при движении по автодороге. Выходной вал двигателя и вал вентилятора размещены соосно, горизонтально и соединены между собой упругой муфтой. Оси воздушного винта и редуктора расположены выше осей двигателя и вентилятора и соединены с валом вентилятора карданным валом, проходящим через нишу багажного отсека. Двигательный отсек изолирован от вентиляторного. Охлаждение двигателя осуществляется эжекцией воздуха воздушным винтом через отдельный канал под вентиляторным отсеком. Блоки плавучести шарнирно прикреплены к корпусу и имеют горизонтальное рабочее и транспортное вертикальное положения вдоль бортов корпуса. Пояс безопасности и гибкое ограждение шарнирно прикреплены к блокам плавучести. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении характеристик весовой отдачи, топливной эффективности, мореходности, маневренности и безопасности движения над водой и сушей. 5 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке, содержащее платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, отличающееся тем, что амфибийное транспортное средство оборудовано упругими тормозными щитками с направляющими ножами (роликами), системой управления тормозными щитками, управляемым колесным пневматическим шасси с приводом, обеспечивающим частичное в пределах 10 - 30% вывешивание амфибийного транспортного средства над опорной поверхностью при его движении на воздушной подушке и полное вывешивание при движении по автомобильной дороге, выходной вал двигателя и вал вентилятора размещены горизонтально, соосно, соединены между собой упругой муфтой, при этом двигатель и вентилятор максимально опущены к днищу корпуса, а оси воздушного винта и редуктора расположены выше осей двигателя и вентилятора и соединены с валом вентилятора карданным валом, проходящим через нишу багажного отсека, двигательный отсек изолирован от вентиляторного, а охлаждение двигателя осуществляется за счет эжекции воздуха воздушным винтом через отдельный воздушный канал, проложенный под вентиляторным отсеком, блоки плавучести, имеющие аэродинамические обводы, состоят из левого и правого блоков, шарнирно прикрепленных к корпусу амфибийного транспортного средства с возможностью крепления их в рабочем горизонтальном положении и транспортном вертикальном положении вдоль бортов корпуса, к блокам плавучести шарнирно закреплены гибкое ограждение и пояс безопасности. 2. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что тормозной щиток выполнен из упругого материала переменного сечения. 3. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что блоки плавучести выполнены секционными из легких материалов, секции заполнены пористым материалом, например, пенополиуретаном. 4. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что шасси при движении на воздушной подушке частично убирается в ниши днища корпуса. 5. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что гибкое ограждение выполнено из отдельных съемных секций. 6. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что пояс безопасности выполнен из отдельных резно-тканевых баллонов, заполненных воздухом под давлением 1,5 - 2,0 атм и размещенных по периметру гибкого ограждения транспортного средства.