ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО НА ДИНАМИЧЕСКОЙ ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2006 года по МПК B60V1/08 

Изобретение относится к судостроению, 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 ТС 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 ТС, 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 ТС на динамической воздушной подушке по авторскому свидетельству СССР №1786768 [2], содержащее 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, пнвмобаллоны 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.

Известно ТС на динамической воздушной подушке по патенту РФ №2087351 [3], 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 ТС, 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 ТС на динамической воздушной подушке по патенту РФ №2173644 [5], принятое в качестве прототипа.

Означенное транспортное средство содержит: 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, ручки управления поворотом пилона и 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 ТС, совпадающими с существенными признаками заявляемого изобретения являются: корпус, крыло с закрылками, воздушные винты, 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 ТС, пневмобаллоны, установленные в нижней части скегов, пневмобаллон, установленный на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости ТС.

Недостатками прототипа, установленными в процессе его эксплуатации, является; повышенное гидродинамическое сопротивление и динамическое нагружение транспортного средства вследствие развивающейся со временем остаточной погиби крыла и его значительных упругих деформаций при максимальных значениях массы аппарата;

- низкая маневренность транспортного средства по курсу при малых скоростях движения по воде;

- большая дистанция разбега до выхода на крейсерский режим движения при кормовых центровках транспортного средства и максимальных значениях его массы.

Сущность заявляемого изобретения, позволяющего устранить указанные недостатки, состоит в создании крыла с изменяемой высотой его центральной части, формировании объединенной системы управления по курсу с помощью воздушных и водяного рулей, а также в рациональном управлении установочным углом атаки стабилизатора.

Технический результат, достигаемый при реализации настоящего изобретения, заключается в том, что снижение гидродинамического сопротивления и динамического нагружения осуществляется за счет подъема центральной части крыла с пневмобаллоном относительно поверхности воды, вследствие чего уменьшаются площади контакта ТС с водной средой.

При этом в отличие от аналогов [1]-[3] обеспечивается высокая маневренность ТС по курсу на малых скоростях движения по воде за счет включения в систему управления воздушными рулями направления дополнительно выдвижного водяного руля, обеспечивающего существенный рост боковых сил и моментов при управлении ТС.

Кроме того достигается значительное сокращение дистанций разбега ТС при его максимальных массах и кормовых центровках за счет установки перед выходом оптимального угла атаки стабилизатора, обеспечивающего получение максимальной подъемной силы и минимального сопротивления на ТС в процессе его разбега.

Существенными признаками заявляемого ТС являются:

- крыло с закрылками;

- корпус;

- двухкилевое хвостовое оперение с рулями направления;

- стабилизатор, опирающийся на кили;

- скеги, установленные по торцам крыла параллельно оси транспортного средства;

- пневмобаллоны, установленные в нижней части скегов и на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости ТС;

- воздушные винты, расположенные перед носовой кромкой крыла на поворотном пилоне;

- ограждение воздушных винтов.

Отличительными признаками, обеспечивающими достижение технического результата в совокупности с изложенными выше существенными признаками, являются:

- составное крыло, включающее центральную часть (центроплан) и консольные части, установленные с возможностью изменения угла поперечной V-образности по отношению к центроплану крыла;

- система управления рулями направления, снабженная выдвижным амортизированным водяным рулем;

- стабилизатор выполнен с возможностью изменения установочного угла атаки.

На фиг.1 схематично показано ТС на виде с носа;

на фиг.2 - ТС на виде сбоку,

на фиг.3 - ТС на виде в плане,

на фиг.4 схематично показан фрагмент сечения крыла по размаху (узел сопряжения центроплана с консольной частью) в качестве одного из вариантов его конструктивного выполнения,

на фиг.5 схематично представлен один из возможных вариантов системы управления воздушными рулями направления в соединении с выдвижным амортизированным водяным рулем,

на фиг.6 схематично показан один из возможных вариантов регулирования установочного угла атаки стабилизатора.

Транспортное средство на динамической воздушной подушке содержит крыло, состоящее из центроплана 1 и консольных частей 2, закрылки 3, корпус 4, в кормовой части которого установлено двухкилевое хвостовое оперение 5 с рулями направления 6, стабилизатор 7, опирающийся на кили 5, скеги 8, расположенные по торцам консольных частей 2 крыла параллельно оси ТС, пневмобаллоны 9, установленные в нижней части скегов 8, центральный пневмобаллон 10, установленный на нижней поверхности центроплана 1 крыла и корпуса 4 в диаметральной плоскости ТС, воздушные винты 11, расположенные перед носовой кромкой крыла на поворотном пилоне 12 и снабженные ограждением 13.

Консольные части 2 крыла по своим нижним кромкам имеют шарнирное закрепление 14 по хорде с центропланом 1 крыла и снабжены сменными проставками 15, формирующими заданный угол поперечной V-образности.

Система управления рулями направления выдвижным водяным рулем включает штурвал 16, его колонку 17, опоры 18, сектор штурвала 19, талрепы 20, тросы проводки 21, направляющие ролики 22, сектор выдвижного водяного руля 23, просадочный механизм водяного руля 24, перо водяного руля 25, сектор руля направления 26, тяги руля направления 27, рули направления 6.

Система управления установочным углом атаки стабилизатора 7 содержит его носовые 28 и кормовые 29 шарнирные опоры, а также электромеханизм 30, жестко связанный с шарнирными опорами 28 и 31.

Совместное управление рулями направления 6 и выдвижным водяным рулем 25 обеспечивается посредством тросовой проводки 21, объединяющей в единую кинематическую цепь сектора 23 и 26. Механизм просадки 24, установленный в приводе выдвижного водяного руля, является амортизатором, снимающим избыточные нагрузки, возникающие на пере руля 25.

Управление ТС осуществляется следующим образом. Перед выходом ТС производится поворот консольных частей 2 крыла относительно центроплана 1 крыла по шарнирам 14 с установкой необходимых проставок 15. Стабилизатор 7 устанавливается на заданный угол атаки путем его вращения относительно кормовых шарнирных опор 29 посредством выпуска (уборки) штока электромеханизма 30, связанного с шарниром 28. Воздушные винты 11, установленные на поворотном пилоне 12, вместе с закрылками 3 опускаются вниз. Производится запуск воздушных винтов 11, воздушные струи от которых поступают в подкупольное пространство, образованное нижней поверхностью крыла и закрылков 3, а также боковыми поверхностями пневмобаллонов 9 и 10. В этом пространстве происходит торможение воздушного потока, благодаря чему возникает подъемная сила, разгружающая ТС. За счет продольной составляющей тяги воздушных винтов 11 начинается разбег ТС. Для обеспечения эффективного маневрирования на малых скоростях движения по воде производится выпуск пера водяного руля 25 и осуществление совместного управления рулями направления 6 и выдвижным водяным рулем 25. По мере набора скорости за счет увеличения оборотов воздушных винтов 11 ТС и возрастания эффективности рулей направления 6, перо водяного руля 25 убирается, а само ТС, имеющее оптимальный установочный угол атаки стабилизатора, движется с необходимым дифферентом, обеспечивающим минимальную дистанцию разбега. Для принятой поперечной V-образности крыла высота подъема центроплана 1 крыла вместе с центральным пневмобаллоном 10 относительно поверхности воды достаточна для обеспечения минимального гидродинамического сопротивления и динамического нагружения ТС на этапе разбега.

Опытная эксплуатация ТС на динамической воздушной подушке подтвердила получение требуемого технического результата при реализации совокупности существенных признаков заявляемого изобретения.

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования амфибийных аппаратов с динамическими принципами поддержания. Транспортное средство на динамической воздушной подушке имеет крыло с закрылками, корпус, двухкилевое хвостовое оперение с рулями направления и стабилизатор, опирающийся на кили, систему управления рулями направления, скеги, смонтированные по торцам крыла параллельно оси транспортного средства, пневмобаллоны, установленные в нижней части скегов и на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости транспортного средства. Его воздушные винты с ограждением расположены перед носовой кромкой крыла на поворотном пилоне. Крыло выполнено составным, и оно имеет центроплан и консольные части, установленные с возможностью изменения угла поперечной V-образности по отношению к центроплану крыла. Система управления рулями направления снабжена выдвижным амортизированным водяным рулем. Стабилизатор выполнен с возможностью изменения установочного угла атаки. Технический результат заключается в снижении гидродинамического сопротивления и динамического нагружения посредством подъема центральной части крыла с пневмобаллоном относительно поверхности воды, вследствие чего уменьшается площадь контакта транспортного средства с водой. 6 ил.

Транспортное средство на динамической воздушной подушке, содержащее крыло с закрылками, корпус, двухкилевое хвостовое оперение с рулями направления и стабилизатор, опирающийся на кили, систему управления рулями направления, скеги, смонтированные по торцам крыла параллельно оси транспортного средства, пневмобаллоны, установленные в нижней части скегов и на нижней поверхности крыла и корпуса в диаметральной плоскости транспортного средства, воздушные винты, расположенные перед носовой кромкой крыла на поворотном пилоне, ограждение воздушных винтов, отличающееся тем, что крыло выполнено составным, включающим центроплан и консольные части, установленные с возможностью изменения угла поперечной V-образности по отношению к центроплану крыла, система управления рулями направления снабжена выдвижным амортизированным водяным рулем, а стабилизатор выполнен с возможностью изменения установочного угла атаки.