ВОДНО-ВОЗДУШНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО "АКВАЛЁТ", БЕЗМАЧТОВЫЙ ПАРУС, УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПАРУСОМ Российский патент 2011 года по МПК B60F5/02 B64C27/00 B63H1/14 B63H9/00 

Изобретение относится к области плавучих транспортных средств со свойствами летательных аппаратов, ограниченных режимом бреющего полета над водной поверхностью и в прибрежных зонах.

Аналогов заявляемому изобретению не найдено.

Техническим результатом заявляемого изобретения является создание транспортного плавучего средства Аквалёт с возможностью надводного скоростного движения в режиме низковысотного полета с вертикальным взлетом и посадкой на водную или сухопутную поверхности.

Указанный технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что плавучее транспортное средство (ТС) Аквалёт содержит расположенные вдоль бортов или(и) на верхних палубных надстройках поворотные подъемно-несущие турбовентиляторы (ТВ), турбореактивные двигатели (ТРД) с управляемой функцией газогенераторов (ГГ), трубопроводы газового привода ТВ, объединенные в единую газопроводную магистраль, газоструйную систему управления ТС в надводном бреющем полете. В водном режиме ТВ располагают в бортовых и в палубных нишах и на палубных надстройках. В надводном полетном режиме производят поворот ТВ таким образом, что при функционировании они создают вертикальную тягу без обдува корпуса ТС. Пропульсивную составляющую для выполнения горизонтального полета ТС получают либо за счет изменения вектора тяги ТВ, либо за счет избыточной мощности ТРД-ГГ сверх затрачиваемой на поддержание вертикальной тяги, вектор избыточной тяги которых располагают параллельно осевой линии ТС, либо за счет специальных маршевых ТРД.

Надводный бреющий полет обеспечивает высокую скорость движения, позволяет быстро достигать заданных районов с последующим переходом в водный режим, а также быстро покидать их при возникновении неблагоприятных для плавания условий. В речной и озерной практике плавания технику бреющего полета целесообразно применять в основном на пассажирских судах типа судов на подводных крыльях, в морской практике - на малых и средних парусно-моторных яхтах. В этом случае на яхтах балластный киль заменяют на выдвижной шверт, что позволяет обеспечить посадку на прибрежную сухопутную площадь без применения каких-либо дополнительных посадочных устройств.

При использовании Аквалёта в режиме парусного судна он оснащается безмачтовыми парусами типа воздушного змея, конструкция которых определяется особенностями их безмачтового применения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, на которых показан пример выполнения ТС Аквалёт.

Фиг.1. Аквалёт в режиме бреющего полета (вид сверху).

Фиг.2. Аквалёт в водном режиме (вид сбоку).

Фиг.3. Схема поворотов ТВ и защитных заслонок.

Фиг.4. Прямой безмачтовый парус.

Фиг.5. Устройство управления парусом.

Заявляемое ТС Аквалёт (фиг.1, 2) содержит корпус 1, выполненный в рассматриваемом примере по схеме швертбот с убирающимися телескопическими килями 2. В кормовой и носовой частях корпуса 1 расположены кормовые 3 и носовые 4 подъемно-несущие ТВ с газовым приводом от ТРД-ГГ 5, расположенных в кормовой части корпуса 1. Там же расположен и маршевый ТРД 6, обеспечивающий бреющий режим полета. При необходимости ТРД 6 можно использовать также для увеличения скорости движения Аквалёта в водно-моторном режиме.

С целью повышения устойчивости в режиме низковысотного бреющего полета вверх корпуса Аквалёта установлены на стойках аэродинамические крылья 7, оснащенные системой управления по тангажу и крену. Управление по курсу выполняют с помощью газоструйных рулей (не показаны). Движение Аквалёта в водно-моторном режиме обеспечивают с помощью, например, винтового движителя 8 с дизельным приводом. В средней части корпуса 1 расположены пассажирский салон 9 и ходовая рубка 10.

При движении ТС в водном режиме ТВ располагают в палубных нишах и закрывают защитными заслонками 11. С целью повышения надежности функционирования ТВ Аквалёт оснащен единой газопроводной системой, по трубопроводам 12 которой газовый поток поступает от ТРД-ГГ 5 на турбины кормовых и носовых ТВ, а также на сопла газоструйной системы управления (не показана). Вдоль бортов палубной части корпуса 1 проложен привальный брус 13, который предохраняет продольные трубопроводы единой трубопроводной системы от повреждений в случае навала при швартовке к причальным устройствам.

Схема поворотов ТВ и защитных заслонок 11 как в водном, так и в полетном режимах показана на фиг.3. Положение ТВ в палубных нишах и положение закрытых заслонок 11 показано сплошными линиями. Положение ТВ в полетном режиме показано штрих-пунктирными линиями. Приведение их в полетное положение производится следующим образом.

1. Защитные заслонки поворачивают в вертикальное положение.

2. Производят поворот ТВ в полетное положение, фиксируют их в этом положении, после чего защитные заслонки 11 возвращают в исходное вертикальное положение.

В таком же порядке производят повороты защитных заслонок и ТВ при переходе к водному режиму. Отличие состоит в том, что ТВ поворачивают в обратном направлении.

При движении Аквалёта курсом фордевинд относительно ветра используют безмачтовые паруса типа воздушного змея. Устройство безмачтового паруса показано на фиг.4. Безмачтовый парус содержит тяговое полотнище 14, крепежную сеть 15, тяговый фал 16, стабилизирующее отверстие 17. Тяговое полотнище 14 связано с тяговым фалом 16 через строповый узел 18 крепежной сети 15, образуемой стропами подвеса тягового полотнища по парашютной схеме с поперечными перемычками 19 между ними, или через устройство управления безмачтовым парусом, показанное на фиг.5 (а, б), причем стропы 20, расположенные между крайними стропами 21, связаны только с поперечными перемычками 19 и выполняют функцию распределения ветровой нагрузки тягового полотнища 14 по его периметру.

Тяговое полотнище 14 выполняют куполообразным с целью увеличения аэродинамического сопротивления и уменьшения его площади по сравнению с плоским парусом. Из аэродинамики известно, что полусфера, например при направлении потока внутрь нее, имеет коэффициент С_Х=1,43 по сравнению с величиной С_Х=1,28 для квадратной формы.

Тяговый фал 16 связан с судовой лебедкой, через которую регулируют его длину. При этом точку приложения тяговой силы через блоковые или иные устройства (не показаны) возможно выносить за пределы бортов судна и снижать вплоть до ватерлинии, что позволяет обеспечить движение под парусами без крена судна. Если при этом снос ТС не имеет значения, то шверт не выдвигают, что приводит к некоторому увеличению скорости. Стабилизирующее отверстие 17 в тяговом полотнище 14 служит для обеспечения более устойчивого положения паруса под ветровой нагрузкой. По верхней кромке тягового полотнища 14 закреплены аэростатные емкости 22 с возможностью заполнения их газовой средой легче воздуха, что позволяет при неустойчивом ветровом режиме обеспечить парусу постоянное надводное положение.

Если в ТС применяют парусное вооружение, состоящее из нескольких безмачтовых парусов, возникает необходимость разнесения их в ветровом пространстве так, чтобы каждый парус функционировал в своем ветровом секторе. Это разнесение парусов производят с помощью устройства управления, которое устанавливают вместо стропового узла 18. Устройство управления безмачтовым парусом содержит три однотипных уравнительных с фиксацией положения блока 23, 24 и 25, взаимодействующих по схеме, приведенной на фиг.5, б.

Уравнительный блок с фиксатором положения (фиг.5, а) состоит из колеса 26 с винтовым желобом по его окружности, выполненного совместно с зубчатым колесом 27, двух направляющих роликов 28 с пружинными прижимами (не показаны) кольцеобразной части крайнего стропа и подпружиненного управляемого фиксатора 29 положения зубчатого колеса 27. Для крепления петлеобразного стропа или тягового фала на корпусе уравнительного блока выполнена кольцеобразная скоба 30. Уравнительные блоки 23 и 24 крепежной сети 15 связаны с общим уравнительным блоком 25 через петлеобразный строп 31 и через него с тяговым фалом 16. При отведенном от зубчатого колеса 27 фиксаторе 29 уравнительный блок функционирует по своему прямому назначению. При фиксации зубчатого колеса 27 уравнительный блок преобразуется в устройство управления безмачтовым парусом. Изменение углового положения тягового полотнища 14 относительно направления ветра производят путем поворота колес 26 уравнительных блоков, что приводит к ассиметрии сторон крайних стропов 21, с фиксацией их положения, причем управление парусом по направлению производят через уравнительные блоки 23 и 24, а по высоте - через общий уравнительный блок 25.

Изобретение относится к водно-воздушным судам с возможностью вертикального взлета и посадки и бреющего полета над поверхностью воды или прибрежного грунта. Водно-воздушное транспортное средство обладает свойствами моторно-парусного судна и летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой и низковысотным бреющим полетом над водой и прибрежным грунтом. Судно имеет корпус с безмачтовым парусным вооружением, двигательную установку и связанный с ней водяной движитель. Судно содержит поворотные подъемно-несущие турбовентиляторы с изменяемым вектором тяги с газовым приводом от газогенераторов, маршевые и газогенераторные турбореактивные двигатели, газоструйную систему управления в бреющем полете, трубопроводы газового привода, объединенные в единую газопроводную магистраль, стабилизирующие воздушные крылья для управления судном по тангажу и крену. Крылья установлены поверх корпуса на стойках. Безмачтовый парус имеет тяговое полотнище, связанное с тяговым фалом через крепежную сеть, образуемую стропами подвеса тягового полотнища и поперечными перемычками между ними, скрепленные со стропами боковые парусные стенки, расположенные ортогонально тяговому полотнищу по его кромкам, и аэростатные емкости, расположенные по верхней кромке тягового полотнища. Парус снабжен устройством управления из связанных между собой однотипных уравнительных блоков. Каждый блок имеет колесо с винтовым желобом по его окружности, выполненное совместно с зубчатым колесом, два направляющих ролика с пружинными прижимами направляемого стропа, подпружиненный управляемый фиксатор зубчатого колеса и кольцеобразную скобы на корпусе для крепления тяговых фалов и стропов для управления угловым положением тягового полотнища путем изменения асимметрии стропов крепежной сети. Изобретение позволяет создать водно-воздушную амфибию с возможностью вертикального взлета и посадки с режимом низковысотного полета над водной или сухопутной прибрежной поверхностью. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Водно-воздушное транспортное средство со свойствами моторно-парусного судна и летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой и низковысотным бреющим полетом над водой и прибрежными зонами, содержащее палубный безмачтовый корпус, двигательную установку и связанный с ней водяной движитель, безмачтовое парусное вооружение, поворотные подъемно-несущие турбовентиляторы с изменяемым вектором тяги с газовым приводом от газогенераторов, маршевые и газогенераторные турбореактивные двигатели, газоструйную систему управления в бреющем полете, трубопроводы газового привода, объединенные в единую газопроводную магистраль, стабилизирующие аэродинамические крылья с управляемой функцией по тангажу и крену, установленные поверх корпуса на стойках.

2. Водно-воздушное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что подъемно-несущие турбовентиляторы размещают в нишах с закрывающимися защитными заслонками, с возможностью в режиме бреющего полета путем поворота вокруг газопроводящих трубчатых осей для вывода их за пределы периметра бортов и создания вертикальной тяги без обдува корпуса судна.

3. Водно-воздушное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что содержит подвижные бортовые устройства для понижения точек приложения сил тяги безмачтовых парусов через тяговые фалы вплоть до ватерлинии, что позволяет исключить ходовой крен судна при плавании под парусами.

4. Безмачтовый парус, содержащий тяговое полотнище, связанное с тяговым фалом через крепежную сеть, образуемую стропами подвеса тягового полотнища по парашютной схеме, и поперечными перемычками между ними, с возможностью равномерного распределения тяговой ветровой нагрузки по всему периметру паруса, скрепленные со стропами боковые парусные стенки, расположенные ортогонально тяговому полотнищу по его кромкам с возможностью уменьшения перетекания ветрового воздушного потока по кромкам тягового полотнища и увеличения таким образом коэффициента аэродинамического сопротивления С_Х паруса, и аэростатные емкости, расположенные по верхней кромке тягового полотнища, с возможностью поддержания паруса в воздухе в штилевые моменты при заполнении их газовой средой с меньшей по отношению к воздуху плотностью.

5. Безмачтовый парус по п.4, отличающийся тем, что тяговое полотнище содержит отверстие, выполненное с возможностью обеспечения большей устойчивости выбранного положения паруса под ветровой нагрузкой.

6. Устройство управления безмачтовым парусом, состоящее из связанных между собой однотипных уравнительных блоков, каждый из которых содержит колесо с винтовым желобом по его окружности, выполненное совместно с зубчатым колесом, двух направляющих роликов с пружинными прижимами направляемого стропа, подпружиненного управляемого фиксатора зубчатого колеса и кольцеобразной скобы на корпусе устройства для крепления тяговых фалов и стропов с возможностью управления угловым положением тягового полотнища относительно направления ветра как по высоте, так и по направлению путем изменения асимметрии стропов крепежной сети.