ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО НА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2005 года по МПК B60V1/08 

Изобретение относится к судостроению и, в частности, касается конструирования амфибийных аппаратов с динамическими принципами поддержания.

Известны транспортные средства (ТС), использующие при движении динамическую воздушную подушку.

Транспортное средство на динамической воздушной подушке \Ракета-2\ [1] (журнал \Судостроение №1, 1991 г., Ленинград \Судостроение\, стр.6), которое содержит корпус с хвостовым оперением, установленное в средней части корпуса, низко расположенное основное несущее крыло малого удлинения с закрылком, высоко расположенное крыло большого удлинения в носовой части корпуса с размещенными на нем турбовинтовыми двигателями, жесткие скеги, расположенные по концам основного несущего крыла параллельно продольной оси транспортного средства с установленными в их нижней части пневмобаллонами, центральный пневмобаллон, расположенный на нижней поверхности корпуса. Носовое крыло оборудовано закрылками для отклонения воздушного потока от винтов под основное несущее крыло. На горизонтальном оперении отсутствует руль высоты.

Существенными признаками этого транспортного средства, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются корпус с хвостовым оперением, несущее крыло с закрылками, жесткие скеги, расположенные по концам крыла параллельно продольной оси транспортного средства, в нижней части которых установлены пневмобаллоны, центральный пневмобаллон, установленный в нижней части корпуса, двигатель с движителями, расположенными перед основным несущим крылом.

Известно транспортное средство на динамической воздушной подушке по патенту РФ №2087351 [2], содержащее корпус, крыло с закрылками, жесткие скеги, расположенные по концам крыла параллельно продольной оси транспортного средства с установленными в их нижней части пневмобаллонами, эластичную убираемую пневмолыжу, установленную на нижней носовой части корпуса, двухкилевое хвостовое оперение, воздушные винты, расположенные перед крылом на пилоне, установленном с возможностью его поворота, ограждение воздушных винтов в виде криволинейных балок, соединяющих носовые оконечности скег и корпуса.

Существенными признаками этого транспортного средства, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются корпус, крыло с закрылками, жесткие скеги, расположенные по концам крыла параллельно продольной оси транспортного средства с пневмобаллонами в их нижней части, вертикальное оперение с рулем направления, стабилизатор, расположенный в верхней части вертикального оперения, воздушные винты, расположенные перед крылом на поворотном пилоне, ограждение воздушных винтов.

Известно транспортное средство на динамической воздушной подушке по патенту РФ №2173644 [3], содержащее корпус, крыло с закрылками, скеги, установленные в концевых сечениях крыла параллельно оси транспортного средства, пневмобаллоны, установленные в нижней части скег, пневмобаллон, установленный на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости, хвостовое оперение, воздушные винты или турбовентиляторные двигатели, расположенные перед передней кромкой крыла на пилоне, установленном с возможностью его поворота относительно оси, перпендикулярной диаметральной плоскости транспортного средства, вертикальное оперение с рулем направления, стабилизатор, расположенный в верхней части вертикального оперения, ограждение воздушных винтов, выполненное в виде Г-образных консольных балок, ручку управления поворотом пилона и ручку управления поворотом закрылка, расположенные на пульте управления водителя в непосредственной близости друг от друга, причем одна из ручек снабжена фиксатором с возможностью скрепления и раскрепления ее с другой ручкой при их совмещении в одной плоскости.

Существенными признаками этого транспортного средства, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются корпус, крыло с закрылками, воздушные винты или турбовентиляторные двигатели, расположенные перед передней кромкой крыла на поворотном пилоне, вертикальное оперение с рулем направления, стабилизатор, расположенный в верхней части вертикального оперения, ограждение воздушных винтов, скеги, установленные в концевых сечениях крыла параллельно оси транспортного средства, пневмобаллоны, установленные в нижней части скегов, пневмобаллон, установленный на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости транспортного средства.

Известно транспортное средство на динамической воздушной подушке по авторскому свидетельству СССР №1786768 [4], принятое в качестве прототипа.

Означенное транспортное средство содержит фюзеляж с хвостовым горизонтальным оперением, несущее крыло прямоугольной формы с секционированными, амортизированными и управляемыми закрылками и расположенным на нем двигателями, соединенными перед крылом движителями, выполненными в виде воздушных винтов в кольцевых насадках с управляемыми горизонтальными створками для отклонения воздушного потока от винтов в вертикальной плоскости, смонтированные с торцов крыла боковые скеги, в нижней части которых установлены пневмобаллоны с реданами определенной геометрии и расположения, при этом нижняя кромка пневмобаллона фюзеляжа расположена выше нижних кромок пневмобаллонов боковых скегов, причем наружная оболочка пневмобаллона фюзеляжа выполнена в виде ряда продольных надувных секций, соединенных перемычками.

Существенными признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения, являются фюзеляж с хвостовым горизонтальным оперением, несущее крыло с закрылками, поворотные воздушные винты, расположенные перед крылом на пилоне, ограждение воздушных винтов в виде кольцевых насадок, боковые скеги, смонтированные с торцов крыла, пневмобаллоны с реданами определенной геометрии и расположения, установленные в нижней части боковых скегов и фюзеляжа, при этом нижняя кромка пневмобаллона фюзеляжа расположена выше нижних кромок пневмобаллонов боковых скегов.

Недостатками прототипа, установленными в процессе его эксплуатации, являются высокий уровень вибрации конструкции вследствие возникновения автоколебательных срывных явлений на пневмооболочках в продольном и боковом направлениях при движении в крейсерском режиме, недостаточная стабилизация аппарата по дифференту, повышенный уровень гидродинамического сопротивления и динамического нагружения при движении по воде в процессе разбега.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в исключении автоколебательных срывных явлений на пневмооболочках во всем диапазоне эксплуатационных скоростей движения, повышении эффективности стабилизации по дифференту, снижении гидродинамического сопротивления и динамического нагружения в процессе разбега транспортного средства по воде.

Сущность заявляемого изобретения, позволяющего устранить указанные недостатки, заключается в увеличении продольной и поперечной жесткости наружных оболочек пневмобаллонов, установлении минимальных линейных параметров смещения носовой кромки центрального пневмобаллона от передней кромки крыла и превышения нижней кромки центрального пневмобаллона над нижними кромками боковых скегов.

Это достигается следующей совокупностью признаков:

- совмещение верхней границы реданов пневмобаллонов с верхней кромкой их наружных оболочек;

- внутренняя поверхность наружных оболочек пневмобаллонов снабжена продольными жесткостными элементами;

- нижние кромки наружных поверхностей оболочек выполнены с лыжей, поперечное сечение которой выбирают из условия, что ширина и высота его не менее соответственно 5 и 1,5 высот реданов, соединенных с лыжей;

- носовая кромка центрального пневмобаллона выполнена со смещением в нос от передней кромки крыла на расстояние не менее половины хорды крыла;

- превышение нижней кромки центрального пневмобаллона над нижними кромками боковых пневмобаллонов на боковых скегах определено эмпирическим соотношением

где Δh - превышение нижней кромки центрального пневмобаллона, мм;

l_кр - размах крыла, м;

- относительное удлинение крыла.

Техническая задача заключается в создании высоконадежного транспортного средства, обладающего практическим отсутствием автоколебательных срывных явлений на пневмооболочках во всем диапазоне эксплуатационных скоростей движения, повышенной эффективностью стабилизации по дифференту, низким гидродинамическим сопротивлением и динамическим нагружением в процессе разбега транспортного средства по воде.

Задача решается созданием транспортного средства на динамической воздушной подушке, содержащего корпус, крыло с закрылками, перед передней кромкой которого размещен двигатель с винтовым устройством, вертикальное оперение с рулем направления и стабилизатором, размещенное на задней части корпуса, боковые скеги, расположенные по краям крыла параллельно оси корпуса, и пневмобаллоны, наружная оболочка которых выполнена с реданами, причем боковые пневмобаллоны установлены в нижней части боковых скегов, а центральный - на нижней поверхности крыла и корпуса вдоль оси корпуса с превышением его нижней кромки над нижними кромками боковых пневмобаллонов, которое отличается тем, что верхняя граница реданов совмещена с верхней кромкой наружных оболочек пневмобаллонов, вдоль нижней части которых снаружи расположены лыжи, высота которых превышает высоту реданов, а внутри - продольные жесткостные элементы, при этом центральный пневмобаллон расположен так, что его носовая кромка смещена от передней кромки крыла в сторону носовой части корпуса на расстояние не менее половины хорды крыла, а превышение его нижней кромки над нижней кромкой боковых пневмобаллонов определено соотношением

где Δh - превышение нижней кромки центрального пневмобаллона, мм;

l_кр - размах крыла, м;

- относительное удлинение крыла.

Поперечное сечение лыжи выбирают из условия, что его высота и ширина составляют не менее 1,5 Н_р, и 5 Н_р, где Н_р - высота редана.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показан вид с носа на транспортное средство, на фиг.2 - транспортное средство, вид сбоку, на фиг.3 - вид в плане, на фиг.4 схематично показано поперечное сечение одного из пневмобаллонов.

Транспортное средство на динамической воздушной подушке содержит корпус 1, крыло с закрылками 2, воздушные винты 3 с двигателями 4, вертикальное оперение с рулями направления 5, стабилизатор 6, ограждение воздушных винтов 7, поворотный пилон 8, боковые скеги 9, в нижней части которых установлены пневмобаллоны 10 с реданами 11, центральный пневмобаллон 12 с реданами 13 и носовой кромкой 14.

Наружная оболочка 15 пневмобаллонов 10 и 12 по всему периметру жестко крепится соответственно к нижним частям скегов 9 и корпуса 1, при этом верхняя кромка 16 наружной оболочки 15 расположена на боковой поверхности скегов 9 и корпуса 1.

Верхняя граница реданов 11 и 13, соединенных по всей своей длине с наружной оболочкой 15, совмещена с верхней кромкой 16 наружной оболочки 15, что обеспечивает, по сравнению с прототипом, создание жесткого поперечного контура для пневмооболочек, в результате чего значительно увеличивается жесткость пневмобаллонов в поперечном направлении, что исключает возможность возникновения автоколебательных срывных явлений на пневмобаллонах в данном направлении во всем диапазоне режимов и скоростей движения заявляемого транспортного средства.

На внутренней поверхности наружных оболочек 15 по всей длине установлены соединенные с ней продольные жесткостные элементы 17 с поперечным сечением полуовальной формы для исключения истирания внутренней оболочки 18 при контакте с элементами 17. Количество элементов 17, выбор их материала и площади поперечного сечения определяются из условия достижения необходимой жесткости пневмобаллонов в продольном направлении с целью исключения продольных автоколебательных срывных явлений на пневмобаллонах во всем диапазоне режимов и скоростей движения заявляемого траспортного средства.

По нижним кромкам (килевым линиям) наружных оболочек 15 пнвмобаллонов 10 и 12 установлена по всей длине лыжа 19 из износостойкого эластичного материала, имеющая поперечное сечение в форме прямоугольного сечения, ширина которого равна 5-7, а высота 1,5-2 высотам реданов 11 и 13, соединенных с лыжей 19. Установка дыжи 19 с указанными параметрами поперечного сечения обеспечивает защиту пневмобаллонов 10 и 12 от истирания и увеличивает жесткость пневмобаллонов в продольном направлении, в результате чего возрастает безопасность от появления продольных автоколебательных срывных явлений.

Носовая кромка 14 центрального пневмобаллона 12 смещена в нос от передней кромки крыла 2 на расстояние не менее половины хорды крыла, что позволяет значительно уменьшить амплитуды колебаний аппарата по дифференту и обеспечить устойчивость продольного движения заявляемого транспортного средства в процессе его разбега.

Превышение нижней кромки центрального пневмобаллона 12 над нижней кромкой пневмобаллонов 10 боковых скегов 9 определено соотношением

где Δh - превышение нижней кромки центрального пневмобаллона, мм;

l_кр - размах крыла, м;

- относительное удлинение крыла.

Данное эмпирическое соотношение позволяет создать, с одной стороны, необходимый водоизмещающий объем за счет центрального пневмобаллона 12 в режиме плавания заявляемого транспортного средства, а с другой стороны, максимально снизить его гидродинамическое сопротивление и динамическое нагружение в процессе разбега.

Приведенные выше линейные параметры смещения носовой кромки центрального пневмобаллона и превышения его нижней кромки, обеспечивающие достижение поставленной цели изобретения, обоснованы результатами испытания буксируемой и радиоуправляемой моделей.

Эксплуатация транспортного средства осуществляется следующим образом.

При нахождении на воде транспортное средство плавает в водоизмещающем положении на пневмобаллонах 10 боковых скегов 9 и центральном пневмобаллоне 12, при этом погружение центрального пневмобаллона определяется заявленным превышением Δh его нижней кромки,

Запускается силовая установка 4 и поворотом пилонов 8 воздушные винты 3 устанавливаются на угол, обеспечивающий максимальную разгрузку и всплытие транспортного средства от поддува.

Транспортное средство начинает движение, осуществляя процесс разбега, во время которого нижняя кромка центрального пневмобаллона 12 находится выше невозмущенного уровня воды.

При этом транспортное средство ведет себя устойчиво по дифференту, и продолжая разбег, достигает крейсерской скорости, при которой аппарат полностью выходит из воды и движется на экране. На крейсерском режиме движения вследствие отсутствия автоколебательных срывных явлений на пневмобаллонах в продольном и поперечном направлениях вибрация конструкций транспортного средства минимальна, тем самым реализуются комфортные условия для людей и грузов.

Опытная эксплуатация транспортных средств на динамической воздушной подушке подтвердила получение требуемых технических результатов при реализации совокупности существенных признаков заявляемого изобретения.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано для создания амфибийных аппаратов с динамическими принципами поддержания. Транспортное средство содержит корпус, крыло с закрылками, вертикальное оперение с рулем направления и стабилизатором, боковые скеги и пневмобаллоны, наружная оболочка которых выполнена с реданами. Двигатель с винтовым устройством размещен перед передней кромкой крыла. Вертикальное оперение расположено на задней части корпуса. Боковые скеги размещены по краям крыла параллельно оси корпуса. Боковые пневмобаллоны установлены в нижней части боковых скегов, а центральный пневмобаллон размещен на нижней поверхности крыла и корпуса вдоль оси корпуса с превышением его нижней кромки над нижними кромками боковых пневмобаллонов. Верхняя граница реданов совмещена с верхней кромкой наружных оболочек пневмобаллонов, вдоль нижней части которых снаружи расположены лыжи. Высота лыж превышает высоту реданов. Внутри наружных оболочек пневмобаллонов находятся продольные элементы жесткости. Центральный пневмобаллон расположен так, что его носовая кромка смещена от передней кромки крыла в сторону носовой части корпуса на расстояние не менее половины хорды крыла, а превышение его нижней кромки над нижней кромкой боковых пневмобаллонов определено соотношением где Δh - превышение нижней кромки центрального пневмобаллона, мм; l_кр - размах крыла, м; - относительное удлинение крыла. Высота поперечного сечения лыжи может быть не менее 1,5Н_р, а его ширина - 5Н_р, где Н_р - высота редана. Технический результат реализации изобретения заключается в повышении эксплуатационных качеств транспортного средства на динамической воздушной подушке. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Транспортное средство на динамической воздушной подушке, содержащее корпус, крыло с закрылками, перед передней кромкой которого размещен двигатель с винтовым устройством, вертикальное оперение с рулем направления и стабилизатором, размещенное на задней части корпуса, боковые скеги, расположенные по краям крыла параллельно оси корпуса, и пневмобаллоны, наружная оболочка которых выполнена с реданами, причем боковые пневмобаллоны установлены в нижней части боковых скегов, а центральный - на нижней поверхности крыла и корпуса вдоль оси корпуса с превышением его нижней кромки над нижними кромками боковых пневмобаллонов, отличающееся тем, что верхняя граница реданов совмещена с верхней кромкой наружных оболочек пневмобаллонов, вдоль нижней части которых снаружи расположены лыжи, высота которых превышает высоту реданов, а внутри - продольные элементы жесткости, при этом центральный пневмобаллон расположен так, что его носовая кромка смещена от передней кромки крыла в сторону носовой части корпуса на расстояние не менее половины хорды крыла, а превышение его нижней кромки над нижней кромкой боковых пневмобаллонов определено соотношением

где Δh - превышение нижней кромки центрального пневмобаллона, мм;

l_кр - размах крыла, м;

- относительное удлинение крыла.