ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2003 года по МПК B60V1/16 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и касается конструирования гибкого ограждения воздушной подушки под днищем транспортных средств.

Известно гибкое ограждение воздушной подушки под днищем транспортного средства, содержащее надувное полотнище с продольными перегородками, разделяющие полость воздушной подушки на центральную и две боковые [1], причем продольные перегородки выполнены в виде сопел, пневматически связанных с помощью надувного полотнища.

Для наземных транспортных средств на воздушной подушке, а также платформ такое конструктивное выполнение гибкого ограждения не эффективно, так как требует повышенной мощности и производительности нагнетательной установки вследствие значительного перепада давления в полости надувного полотнища и в воздушной подушке и повышенного расхода воздуха через сопла.

Описанная конструкция сложна в изготовлении, так как требует высокой технологии изготовления, кроме того, возможно зацепление сопел за неровности земной поверхности и разрыв их, а надувное полотнище склонно к автоколебаниям вследствие отрыва его от земли и обдува струями сопел.

Известно гибкое ограждение воздушной подушки под днищем транспортного средства, содержащее гибкий баллон, в полость которого нагнетается вода, при выходе через перфорацию в нижней части баллона, формирует под ним смазывающую пленку [2].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата указанного гибкого ограждения, является наличие двух рабочих компонентов (воздух, вода). А нагнетание воды в баллон воздушной подушки дополнительно нагружает оболочку, вызывая в ней повышенные напряжения, что приводит к уменьшению срока службы. Кроме того, при движении с повышенными скоростями по неровностям пути наличие воды в баллоне гибкого ограждения вызывает гидравлические удары, приводящие к разрушению оболочки гибкого ограждения.

Известно гибкое ограждение повозки на воздушной подушке, снабженное уплотнителями по краям ее корпуса для уменьшения утечки воздуха из под ее днища, когда уплотнение осуществлено посредством кривых заслонок, качающихся на шарнирах, смонтированных под корпусом повозки в центрах кривизны этих заслонок, несущих на своих нижних краях уплотнительные щетки, причем верхние края заслонок связаны с днищем повозки посредством гибких и эластичных уплотняющих полотен, а сами заслонки снабжены войлочными накладками и снабжены поддерживающими колесами [3].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата известного гибкого ограждения, является повышенная энергоемкость, вызванная повышенными расходами воздуха, вытесняемого из воздушной подушки под днищем транспортного средства даже при движении по относительно ровному основанию из-за несоответствия параметров щетки с величиной удельных расходов подъемной силы, создаваемых в воздушной подушке, и как следствие, высокие затраты мощности на создание воздушной подушки. Кроме того, при перемещении по грунтам с большими неровностями, равными половине диаметра поддерживающего колеса, эффект щеточного уплотнения исчезает, так как высокая жесткость заслонок не позволяет осуществлять процесс копирования поверхности перемещения, а низкая устойчивость транспортного средства при отрыве от поверхности перемещения снижает надежность работы гибкого ограждения.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является гибкое ограждение транспортного средства на воздушной подушке, содержащее бортовые и торцовые надувные баллоны, соединенные с корпусом, имеющие окна, причем гибкое баллонное ограждение снабжено щетинным ограждением (пат. 3908785 США, МПК B 60 V 1/16, опубл. 30,09.1975). К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата, относятся высокие затраты мощности на создание воздушной подушки, а также низкая надежность ее работы.

Изобретение направлено на решение задач, связанных со снижением энергетических затрат на создание воздушной подушки.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении надежности работы воздушной подушки.

Указанный технический результат достигается тем, что гибкое ограждение транспортного средства на воздушной подушке содержит бортовые и торцовые надувные баллоны, соединенные с корпусом, имеющие окна, причем гибкое баллонное ограждение снабжено щетинным ограждением. Гибкое ограждение выполнено с расположенными между его пучками отверстиями для выхода сжатого воздуха, а между баллонами установлена перфорационная диафрагма. Кроме того, пучки щетинного уплотнения могут быть выполнены круглой, прямоугольной, крестообразной формы сечения и состоят из множества ворсинок или из сплошного элемента по одной из указанных форм.

В отличие от объектов аналогов и прототипа в предложенном гибком ограждении транспортного средства на воздушной подушке снижаются энергетические затраты за счет повышения давления в области воздушной подушки, что достигается применением перфорационной диафрагмы с щетинным уплотнением в совокупности с баллонными, контактирующая часть которых имеет щетинное уплотнение.

Предложенная совокупность признаков изобретения снижает утечки воздуха из камеры воздушной подушки за счет повышения гидравлического сопротивления щетинного уплотнения потоком воздуха, проходящим между пучками щетинного уплотнения, резко снижает затраты мощности на образование воздушной подушки. Указанные положения, характеризующие связь параметров щетинного уплотнения с показателями воздушной подушки, при длине аппарата на воздушной подушке L, ширине В и высоте щетинного уплотнения h_щ<<В при подаче воздуха в камеру воздушной подушки, течение его можно считать одномерным, удовлетворяющим условию

где х - координата, направленная в поперечной плоскости аппарата;
ε - коэффициент гидравлического сопротивления щетинного уплотнения;
V - скорость истечения, м/с;
Р - давление воздуха, кг/см²;
ρ - плотность воздуха, кг/см³;
k - коэффициент загромождения щетины,
при этом неизменность массового расхода воздуха составит
Q = 2L•h_щ•ρV•k, (2)
а уравнение (1) примет вид

из уравнения (3) подъемная сила воздушной подушки, определяющая ее грузоподъемность составит:

Основные характеристики, устанавливающие зависимость мощности, расхода и несущей способности воздушной подушки с параметрами щетинного ограждения, равны
а) удельная мощность

б) удельный расход

в) несущая сила воздушной подушки
P = G = 2LBP₀ε (7)
С учетом малых степеней сжатия, заменив в уравнениях (5) и (6) χ-1 = ε, получим


P = G = LB2P₀ε (8)
Из условия эксплуатации транспортных средств на воздушной подушке, движущихся по неподготовленным трассам, скорость истечения воздуха не должна превышать V₀=50m/c, тогда при заданных параметрах известного уплотнения k=2, ε=0,2, ΔS/B=5•10^-3м, B=1м.

то есть V<V₀, а ограничения на степень сжатия воздуха в подушке составят ε<0,096≈0,1, иначе давление в подушке в 6 раз превосходит динамический напор вытесняемого воздуха, кроме того, предложенная конструкция щетинного уплотнения исключает зацепление последнего за неровности поверхности движения, что повышает надежность работы гибкого ограждения.

На фиг. 1 изображено транспортное средство с описываемым гибким ограждением, поперечный разрез;
на фиг.2 - то же, с расположением щетинного уплотнения только на баллоне;
на фиг. 3 - вид снизу на щетинное ограждение с перфорацией на баллоне шахматным расположением пучков щетинного уплотнения;
на фиг. 4 и 5 - то же, с прямоугольным и крестообразным сечением пучков щетинного уплотнения.

Гибкое ограждение воздушной подушки под днищем транспортного средства 1 содержит бортовые и торцовые надувные баллоны 2 с окнами 6, соединенные с корпусом одним из известных способов, с расположенным на части баллонов контактирующей с поверхностью перемещения щетинным уплотнением 3, выполненным из резины или другого эластичного материала. Пучки щетинного уплотнения 3 имеют круглую, прямоугольную или крестообразную форму сечения, между пучками могут быть размещены выходные отверстия 4. В продольной и поперечной плоскостях между баллонами 2 устанавливается перфорационная щетинная диафрагма 5.

При подаче сжатого воздуха повышенного давления в гибкие надувные баллоны 2 последние надуваются и принимают рабочую форму, из которых нагнетаемый воздух через окна вытекает в область воздушной подушки и поднимает транспортное средство над поверхностью движения. Одновременно через отверстия 4 вытекает между пучками щетинного уплотнения, образуя с последними ограждение воздушной подушки. При движении транспортного средства за счет высокой эластичности щетинного уплотнения копирует неровности поверхности перемещения, сохраняя скорость истечения воздуха из области воздушной подушки ниже критической скорости истечения в несколько раз.

Источники информации
1. А.с. СССР 699341, МКИ В 60 V 1/16.

2. А.с. СССР 67038, МКИ В 60 V 1/06.

3. Патент США 4248320, МКИ В 60 V 1/16.

4. Патент Великобритании 1486122, МКИ В 60 V 1/16.

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается конструирования гибкого ограждения под днищем транспортных средств на воздушной подушке. Гибкое ограждение транспортного средства на воздушной подушке содержит бортовые и торцевые надувные баллоны, соединенные с корпусом. Баллоны имеют окна. Гибкое баллонное ограждение снабжено щетинным уплотнением и выполнено с расположенными между пучками щетинного уплотнения отверстиями для выхода сжатого воздуха. Между баллонами установлена перфорационная диафрагма. Пучки щетинного уплотнения могут быть выполнены круглой, прямоугольной, крестообразной формы сечения и состоят из множества ворсинок или из сплошного элемента по одной из указанных форм. Технический результат реализации изобретения заключается в снижении энергетических затрат на создание воздушной подушки при одновременном повышении надежности ее в эксплуатации. 1 з.п.ф-лы. 5 ил.

1. Гибкое ограждение транспортного средства на воздушной подушке, содержащее бортовые и торцевые надувные баллоны, соединенные с корпусом, имеющие окна, причем гибкое баллонное ограждение снабжено щетинным уплотнением, отличающееся тем, что оно выполнено с расположенными между пучками щетинного уплотнения отверстиями для выхода сжатого воздуха, а между баллонами установлена перфорационная диафрагма. 2. Гибкое ограждение по п.1, отличающееся тем, что пучки щетинного уплотнения могут быть выполнены круглой, прямоугольной, крестообразной формы сечения и состоят из множества ворсинок или из сплошного элемента по одной из указанных форм.