АМФИБИЯ Российский патент 2001 года по МПК B60F3/00 

Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к производству внедорожных транспортных средств, предназначенных для работы в труднодоступных регионах, с возможностью передвижения по болотам, воде, снегу, льду, травяному покрову суши.

Известен плавающий автомобиль, содержащий глиссирующий корпус, включающий по крайней мере три секции, соединенные между собой, а также колесные движители и два водометных движителя, содержащие насосные устройства и водоводы (авторское свидетельство СССР N 1159806, B 60 F 3/00, 07.06.85г.).

Недостатками известного плавающего автомобиля являются необходимость в долговременной подготовке при переходах с воды на сушу (или наоборот) и тщательном выборе места для проведения операции по развороту корпусов; невозможность использования водометных движителей на заросших водоемах и болотах.

Известно транспортное средство - амфибия, содержащая движитель, преобразуемый для перемещения по суше и воде, включающий в себя ведущее колесо с лопастями, охваченное сверху гидродинамическим кожухом с водометным патрубком на одном конце. Для облегчения перевода движителя из одного режима в другой кожух включает в себя по меньшей мере два крыла, телескопически связанных друг с другом с возможностью относительного поворота в продольной плоскости и образующих в рабочем положении кольцеобразный корпус поперечного сечения незамкнутого профиля, открытого к центру колеса, с образованием канала постепенно увеличивающегося проходного сечения к указанному концу, несущему патрубок (авторское свидетельство СССР N 1435492, В 60 F 3/00, 07.11.88г.)
Недостатками известной амфибии являются необходимость в преобразовании движителя при переходах с воды на сушу (или наоборот), большая требуемая осадка и существенные гидравлические потери при движении воды в водном тракте кожуха движителя, а также при выходе струи из водометного патрубка под поверхность воды; невозможность использования водометного движителя на болотах и заросших водоемах.

Задачей изобретения является создание амфибии, обладающей проходимостью на болотах, воде, снегу, льду, травяном покрове суши и их комбинациях, способной переходить из одной среды в другую без предварительной подготовки во всем скоростном диапазоне с возможностью использования при передвижении аэродинамической разгрузки.

Поставленная задача решается за счет того, что в амфибии, содержащей корпус и включающий лопаточное колесо движительный комплекс, согласно изобретению лопаточное колесо установлено в корме корпуса, выполненной в виде образуемого совместно с поверхностью среды передвижения кожуха диаметрального вентилятора, при этом внутри лопаточного колеса под положительным углом атаки к направлению движения находится неподвижное полое тело, на уровне нижней плоскости которого за лопаточным колесом параллельно его оси расположено подводное крыло. При этом неподвижное полое тело присоединено к выхлопному тракту двигателя и конструктивно представляет собой глушитель. Причем корма корпуса включает в себя коленчатую верхнюю плоскость, снабженный поворотными жалюзи входной патрубок, нижняя плоскость которого имеет в сечении форму реверсора, выходной патрубок, плавно переходящий в тоннель корпуса, и боковые стенки, нижние кромки которых имеют гибкое ограждение. Целесообразно также, чтобы лопаточное колесо было выполнено барабанным.

На фиг. 1 показана амфибия с движительным комплексом (общий вид); на фиг. 2 - движительный комплекс; на фиг. 3 - то же, разрез А-А.

Амфибия (фиг. 1) включает корпус 1, корма 2 которого выполнена в форме кожуха диаметрального вентилятора, состоящего из коленчатой верхней плоскости 3, снабженного поворотными жалюзи 4 входного патрубка 5, нижняя плоскость которого является реверсором 6, выходного патрубка 7, плавно переходящего в тоннель 8 корпуса 1, и боковых стенок 9, нижние кромки которых имеют гибкое ограждение 10. Роль нижней плоскости кожуха выполняет поверхность среды передвижения 11. В корме 2 корпуса 1 установлено лопаточное колесо 12 (фиг. 2, фиг. 3), барабанного типа, включающее загнутые вперед лопатки 13, прикрепленные на равных расстояниях друг от друга с одной стороны колеса 12 - к круговому кольцу 14, а с другой стороны колеса 12 - к диску 15. Круговое кольцо 14 и диск 15 имеют одинаковые наружные диаметры, а кромки закрепленных на них лопаток 13 совпадают, соответственно, с наружной и внутренней окружностями кругового кольца 14. В зависимости от относительной ширины лопаточного колеса 12 на него устанавливается одно промежуточное круговое кольцо 16 или несколько, идентичных круговому кольцу 14. Ось 17 лопаточного колеса 12, выходя из бортового редуктора 18, проходит в круговое кольцо 14, в промежуточное круговое кольцо 16 и неподвижно закрепляется в центре диска 15. Опирается ось 17 на амортизированную подвеску 19, находящуюся снаружи боковых стенок 9. Внутри лопаточного колеса 12, ниже оси 17 и вдоль нее, находится неподвижное полое тело 20, закрепленное одним торцом к корпусу бортового редуктора 18, а другой торец неподвижного полого тела с минимальным зазором располагается у диска 15. В сечении неподвижное полое тело 20 представляет собой обтекаемый профиль, который находится под положительным углом атаки к направлению движения. Нижняя поверхность неподвижного полого тела 20 профилирована по внутренней окружности кругового кольца 14 и свободно соприкасается с ним и с промежуточным кольцом 16 через встроенные в неподвижное тело 20 опорные ролики 21. На верхней поверхности неподвижного полого тела 20, имеющей выпуклый плавный профиль, закреплены первая и вторая стойки 22, расположенные соответственно в плоскости кругового кольца 14 и промежуточного кольца 16. Через стойки 22 проходит ось 17 лопаточного колеса. Неподвижное полое тело 20 соединено со стороны бортового редуктора 18 с выхлопным трактом двигателя (на чертеже не показан) и конструктивно представляет собой глушитель, выхлопные отверстия 23 которого расположены вдоль задней кромки его нижней поверхности. Ниже реверсора 6 на уровне задней кромки неподвижного тела 20 и вдоль него находится закрепленное на стойках 24 с минимальным зазором от внешней окружности лопаточного колеса 12 подводное крыло 25. Подводное крыло 25 устанавливается с небольшим положительным углом атаки относительно прямой линии, проводимой от заднего ребра подводного крыла 25 касательно к нижней части внешней окружности колеса 12. Стойки 24 подводного крыла 25 прикреплены к амортизированной подвеске 19 лопаточного колеса 12. В совокупности корма 2 корпуса 1, лопаточное колесо 12 с полым неподвижным телом 20 и подводным крылом 25 составляют движительный комплекс амфибии.

Устройство работает следующим образом. При вращении колеса 12 лопатки 13 свободно касаются нижней плоскости неподвижного полого тела 20, ролики 21 которого свободно касаются кругового кольца 14 и промежуточного кругового кольца 16, что совместно со стойками 22 и проходящей через них осью 17 обеспечивает пространственную жесткость лопаточного колеса 12. При перемещении по поверхностям 11 различных плотных сред - лед, плотный снег (наст), травяной покров суши, а также их комбинаций - лопаточное колесо 12 выполняет функцию ведущего колеса с сильно развитыми грунтозацепами - лопатками 13, что совместно с амортизированной подвеской 19 позволяет амфибии уверенно преодолевать пересеченную местность и единичные препятствия, при этом гибкое ограждение 10 боковых стенок 9 предохраняет их от повреждения. С возникновением необходимости в аэродинамической разгрузке открывают поворотные жалюзи 4 входного патрубка 5 и движитель начнет, одновременно с функцией ведущего колеса, выполнять функцию диаметрального вентилятора. Вращаясь, загнутые вперед лопатки 13 создают вихревое, а также, вследствие влияния неподвижного полого тела 20, поперечно-диаметральное течение воздуха, направленное к выходному патрубку 7 и далее в тоннель 8 корпуса 1. В результате чего под корпусом 1 амфибии создается воздушная подушка, чем обеспечивается аэродинамическая разгрузка, которая позволяет резко снизить сопротивление движению амфибии и облегчает переход из одной среды в другую. Регулирование аэродинамической разгрузки при осуществлении маневров, без изменения числа оборотов лопаточного колеса 12, осуществляется поворотом жалюзи 4.

При переходе амфибии в водную среду неподвижное полое тело 20 получает значительное водоизмещение, что ограничивает ход вниз амортизаторов подвески 19, не допуская чрезмерной осадки колеса 12. Вращаясь, загнутые вперед лопатки 13 безударно входят в воду, отводя захваченный объем воды под неподвижное полое тело 20. Перемещаемый объем воды заключается между скользящими по неподвижному телу 20 лопатками 13 и невозмущенным слоем воды ниже наружной окружности колеса 12, причем круговое кольцо 14 и диск 15 не позволяют воде растекаться в стороны. При выходе лопаток 13 на поверхность перемещаемый объем воды отделяется от них под действием центробежных сил и давления выхлопных газов двигателя из отверстий 23 неподвижного тела 20 и попадает на подводное крыло 25 и расположенный над ним реверсор 6. Огибая подводное крыло 25, водный поток упорядочивает свое течение, а реверсор 6 отражает его вниз, что снижает гидравлические потери и уменьшает брызгообразование. Таким образом, в водной среде лопаточное колесо совместно с неподвижным полым телом работает в качестве гребного колеса, а расположенные за ним подводное крыло 25 и реверсор 6 служат волновыравнивателем. С повышением частоты вращения колеса 12 значительно увеличивается приращенная скорость выбрасываемого лопатками 13 объема воды и, соответственно, возрастает скорость движения амфибии, что приводит к выходу на глиссирование корпуса 1 и уменьшению его осадки. Неподвижное полое тело 20 выполняет роль глиссирующей гидролыжи, поддерживая осадку лопаточного колеса 12 на оптимальном уровне, а увеличившееся давление выхлопных газов, выходящих из отверстий 19, способствует полному отрыву водного потока от лопаток 13 при выходе их из воды. Скоростной поток отбрасываемой лопатками 13 воды, сходясь за подводным крылом 25 с потоком, отраженным реверсором 6, формируется в горизонтальную плоскую струю, причем на подводном крыле 25 возникает подъемная сила. По отношению к направлению движения подводное крыло 25 и поток, обтекающий его, располагаются под отрицательным углом, что обусловливает появление горизонтальной составляющей подъемной силы значительной величины - появляется дополнительный упор, направленный в сторону движения. Вертикальная составляющая подъемной силы подводного крыла 25 совместно с силой, возникающей на вогнутой плоскости реверсора 6 при отражении водного потока, компенсирует явление засасывания на неподвижном теле 20 в результате прохождения под ним потока воды. Поскольку в режиме глиссирования корпус 1 амфибии существенно уменьшает осадку, выходной патрубок 7 освобождается для прохода воздуха в тоннель 8 корпуса 1 и при открытых жалюзи 4 входного патрубка 5 движительный комплекс одновременно с функцией гребного колеса выполняет функцию диаметрального вентилятора, нагнетая воздух для создания аэродинамической разгрузки, которая образуется и регулируется по описанному выше принципу.

При переходе корпуса 1 амфибии в рыхлый снег амортизаторы подвески 19 опустят лопаточное колесо 12 на величину, соответствующую плотности снега. Вращаясь, лопатки 13 захватывают снег в пространство, ограниченное сверху внутренним неподвижным телом 20, а с боковых сторон - круговым кольцом 14, промежуточным круговым кольцом 16 и диском 15, не позволяющим снегу выдавливаться в стороны. Рыхлый снег спрессовывается под наезжающим на него, как лыжа, неподвижным телом 20 в ограниченном пространстве, формируя хорошо работающие на сдвиг снежные бруски. Таким образом, в рыхлом снегу лопатки 13 колеса 12 и неподвижное тело 20 в совокупности работают в качестве гусеничного движителя. Выхлопные газы от двигателя, проходящие через неподвижное тело 20, подогревают его поверхность, что предотвращает налипание снега, снижает трение и улучшает формирование снежных "брусков" между лопатками 13. Прогрев неподвижного тела 20 от выхлопа двигателя предотвращает примерзание и облегчает страгивание колеса 12 с места в начале движения после длительной стоянки.

Таким образом, амфибия, согласно изобретению, с движительным комплексом, организованным с возможностью, в зависимости от среды, перемещения функционировать в качестве ведущего колеса, гребного колеса и гусеничного движителя с одновременным обеспечением необходимой аэродинамической разгрузки, отличается высокой проходимостью, универсальностью, способностью без предварительной подготовки во всем скоростном диапазоне переходить из воды на сушу (и наоборот), что позволяет достичь высокой эффективности при использовании амфибии в экстремальных условиях труднодоступных районов.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается создания амфибийных транспортных средств. Амфибия имеет корпус и движительный комплекс, содержащий лопаточное колесо. Лопаточное колесо установлено в корме корпуса. Корма выполнена в виде кожуха диаметрального вентилятора, образуемого совместно с поверхностью среды передвижения. Внутри лопаточного колеса под положительным углом атаки к направлению движения размещено неподвижное полое тело. На уровне нижней плоскости полого тела за лопаточным колесом параллельно оси колеса расположено подводное крыло. Неподвижное полое тело может быть соединено с выхлопным трактом двигателя и конструктивно может представлять собой глушитель. Корма корпуса может включать в себя коленчатую верхнюю плоскость, входной патрубок, снабженный поворотными жалюзи, выходной патрубок, плавно переходящий в тоннель корпуса, и боковые стенки. Нижняя плоскость входного патрубка выполнена в виде реверсора. Нижние кромки боковых стенок могут быть снабжены гибким ограждением. Лопаточное колесо целесообразно выполнять барабанным. Технический результат реализации изобретения заключается в создании амфибии, обладающей проходимостью на болотах, воде, снегу, льду, травяном покрове суши и их комбинациях и способной переходить из одной среды передвижения в другую без предварительной подготовки во всем скоростном диапазоне с возможностью использования при передвижении аэродинамической разгрузки. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Амфибия, содержащая корпус и включающий лопаточное колесо движительный комплекс, отличающаяся тем, что лопаточное колесо установлено в корме корпуса, выполненной в виде образуемого совместно с поверхностью среды передвижения кожуха диаметрального вентилятора, при этом внутри лопаточного колеса под положительным углом атаки к направлению движения находится неподвижное полое тело, на уровне нижней плоскости которого за лопаточным колесом параллельно его оси расположено подводное крыло. 2. Амфибия по п.1, отличающаяся тем, что неподвижное полое тело соединено с выхлопным трактом двигателя и конструктивно представляет собой глушитель. 3. Амфибия по п.1, отличающаяся тем, что корма корпуса включает в себя коленчатую верхнюю плоскость, снабженный поворотными жалюзи входной патрубок, нижняя плоскость которого выполнена в виде реверсора, выходной патрубок, плавно переходящий в тоннель корпуса, и боковые стенки, нижние кромки которых снабжены гибким ограждением. 4. Амфибия по п. 1, отличающаяся тем, что лопаточное колесо выполнено барабанным.