ВИНТО-КОЛЬЦЕВОЙ КОМПЛЕКС АМФИБИЙНОГО СУДНА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ Российский патент 2019 года по МПК B60V1/14 B60V3/06 B63H7/02 

Принятые в тексте описания изобретения и поясняющих его рисунках сокращения:

АСВП - амфибийное судно на воздушной подушке;

ВВ - воздушный винт;

КПД - коэффициент полезного действия;

КН - кольцевая насадка;

ВКК - винто-кольцевой комплекс;

ПКМ - полимерный композиционный материал;

ДП - диаметральная плоскость.

Изобретение относится к движительным комплексам амфибийных судов на воздушной подушке (АСВП).

Наиболее распространенным в настоящее время движителем АСВП является воздушный винт (ВВ). Однако, в связи с тем, что плотность воздуха, примерно, в 800 раз меньше плотности воды, коэффициент нагрузки ВВ современных АСВП почти на два порядка выше, чем у водяных гребных винтов. По этой причине практический коэффициент полезного действия (КПД) изолированного ВВ составляет, примерно, 0,25-0,45 против 0,50-0,70 - КПД изолированного водяного гребного винта.

Одним из наиболее эффективных способов повышения КПД ВВ АСВП является заключение его в кольцевую насадку (КН) с образованием, так называемого, винто-кольцевого комплекса (ВКК). Применение КН позволяет увеличить КПД ВВ, примерно, на 30-35% [1].

Известна выполненная из полимерного композиционного материала (ПКМ) КН с крыльевым аэродинамическим профилем для винтового движителя [2], характеризующаяся тем, что заключенная под сплошной наружной оболочкой ее внутренняя структура собрана, с помощью механического крепежа, из нескольких одинаковых объемных сегментов с расположенными между ними в плоскостях, проходящих через ось вращения ВВ, плоскими нервюрами. При этом, каждый сегмент снабжен силовым каркасом, образованным расположенной посередине его длины плоской нервюрой и расположенными вдоль окружности КН, по обе стороны от этой плоской нервюры, двумя парами плоских бра-кет, образующих два плоских лонжерона, расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ВВ.

Каждый сегмент по периметру обоих своих торцев снабжен Г-образными фланцами. Соединение всех сегментов в единую внутреннюю структуру КН выполнено с помощью крепежных элементов, пропущенных через фланцы смежных сегментов внутренней структуры КН и расположенные между ними плоские нервюры.

Однако, применение на АСВП в качестве движителей ВКК связано с рядом конструктивных и технологических трудностей. В частности, для реализации упомянутого выше положительного эффекта от применения КН необходимо, чтобы зазор между концами лопастей ВВ и внутренней поверхностью КН не превышал 0,3-0,5% диаметра ВВ [3]. При этом, в процессе эксплуатации АСВП должна быть исключена вероятность касания концов лопастей вращающегося с большой скоростью ВВ внутренней поверхности КН, испытывающей в процессе движения АСВП по взволнованной водной поверхности различные деформации. Это требует разработки специальной конструктивно-силовой схемы крепления КН и пилона с обтекателем редуктора ВВ к корпусу АСВП, обеспечивающей достаточно жесткую фиксацию оси ВВ по отношению к КН.

Известен узел крепления движителя к корпусу АСВП [4], заключающийся в том, что встроенная своей нижней частью в палубу корпуса судна КН с крыльевым аэродинамическим профилем и пилон с обтекателем редуктора ВВ опираются на общий для них расположенный под палубой корпуса АСВП фундамент, жестко связанный с рамными бимсами палубного перекрытия.

Данная конструкция ВКК до настоящего времени успешно эксплуатируется на АСВП с диаметром ВВ, равным 3,5 м. Однако, из-за неизбежной разницы в изгибной жесткости имеющих разную геометрию: прямолинейной консольной конструкции пилона гондолы редуктора ВВ и криволинейной замкнутой на корпусе судна конструкции КН, применение данного ВКК при существенно большем диаметре ВВ сопряжено с необходимостью непропорционально большого увеличения массы его конструкции для того, чтобы, за счет соответствующего повышения толщин его связей, повысить жесткость всей конструкции ВКК до такой степени, чтобы при всех внешних эксплуатационных нагрузках на ВКК данного АСВП исключить вероятность касания концов лопастей ВВ внутренней поверхности КН.

Кроме этого, расположение КН непосредственно на палубе АСВП сопряжено с повышенным эрозионным износом лопастей ВВ и внутренней поверхности КН, вызванным насыщением всасываемого ВВ потока воздуха, водяными брызгами (при движении над водой) и мелкими частичками фунта (при движении над сушей), оседающими на палубе АСВП. А при эксплуатации АСВП в северных широтах к ним добавляются и частички льда, отрывающиеся от ледяной корки, покрывающей палубу АСВП.

Частично эти недостатки устранены в конструкции ВКК АСВП [5, 6], содержащего три ВВ, заключенных, каждый, в КН с крыльевым аэродинамическим профилем ее поперечного сечения. КН данного ВКК опираются, с помощью лопаток спрямляющего аппарата, на соответствующие им обтекатели редукторов ВВ, которые своими кормовыми торцами присоединены к носовым торцам соответствующих гондол тяговых двигателей АСВП, расположенных на соответствующих пилонах-стабилизаторах, установленных на верхней палубе корпуса АСВП в поперечный ряд с двумя другими пилонами-стабилизаторами. При этом, каждая КН с помощью кронштейна коробчатой конструкции дополнительно оперта на нижнюю часть своего пилона-стабилизатора. Этот ВКК, использующийся в настоящее время на АСВП с ВВ диаметром 5,5 м, является наиболее близким по своей конструкции к предлагаемому.

Каждая КН данного ВКК с помощью равномерно расположенных по ее периметру пяти лопаток спрямляющего аппарата опирается на имеющий коническую форму с повышенной жесткостью при общем изгибе обтекатель редуктора ВВ, который, в свою очередь, жестко соединен с носовым торцом гондолы тягового двигателя судна. С носовым торцом гондолы тягового двигателя жестко соединен также и фундамент подшипника оси вращения ВВ. Это позволяет говорить о том, что и ВВ и охватывающее его КН имеют общую опорную базу, обеспечивающую их соосность при любых воздействиях на ВКК внешних эксплуатационных нагрузок.

Благодаря своей Г-образной конструктивно-силовой схеме (см. фиг. 3), каждый входящий в состав ВКК агрегат, включающий в себя пилон-стабилизатор и гондолу с тяговым двигателем внутри, под действием сил инерции, возникающих в процессе обычной бортовой качки АСВП, испытывает изгибно-крутильные колебания, вызывающие циклические перемещения носового торца гондолы тягового двигателя относительно корпуса судна. Но эти перемещения, с учетом того, что и ВВ и КН каждого ВКК, с помощью лопаток спрямляющего аппарата, опираются на один и тот же торец гондолы тягового двигателя, не приводят к существенному изменению зазора между концами лопастей ВВ и внутренней поверхностью КН в плоскости вращения ВВ. Это выгодно отличает данный ВКК от выше рассмотренного.

Однако, опыт более длительной эксплуатации рассматриваемого АСВП показал, что при его движении на морском волнении, вызывающем бортовую качку, при некоторых сочетаниях скорости движения судна, длины волны на акватории и величины угла между направлениями движения судна и набегающих волн, возможно совпадение вызванной волнением моря частоты бортовой качки судна с частотой собственных общих изгибных упругих колебаний конической оболочки редуктора ВВ. Возникающий при этом резонанс приводит к резкому увеличению амплитуды перемещений носового торца выполненного из ПКМ обтекателя редуктора ВВ в горизонтальной плоскости. В процессе испытаний головного образца модернизированного варианта рассматриваемого АСВП, вследствие этого, происходило не только критическое уменьшение фактического зазора между концами лопастей ВВ и внутренней поверхностью КН в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вращения ВВ, но и разрушение монтажных крепежных элементов, соединяющих обтекатель редуктора ВВ с носовым торцевым фланцем гондолы тягового двигателя, расположенных слева и справа от оси вращения ВВ.

Целью данного изобретения является повышение эффективности и эксплуатационной надежности ВКК АСВП путем модернизации его конструктивно-силовой схемы, позволяющей существенно снизить вероятность критического уменьшения зазора между концами лопастей ВВ и внутренней поверхностью КН в плоскости вращения ВВ, а также разрушения элементов конструкции ВКК, без существенного увеличения его массы и ущерба его технологичности, при всех возможных вариантах внешней эксплуатационной нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в известную конструкцию ВКК АСВП, содержащую два или более ВВ, заключенных, каждый, в КН с крыльевым аэродинамическим профилем ее поперечного сечения, опирающуюся, с помощью лопаток спрямляющего аппарата, на обтекатель редуктора ВВ, который своим кормовым торцом присоединен к носовому торцу гондолы тягового двигателя АСВП, расположенной на пилоне-стабилизаторе, установленном на верхней палубе корпуса АСВП в поперечный ряд с другим(и) пилоном(ами)-стабилизатором(ами), а, с помощью кронштейна коробчатой конструкции, на нижнюю часть своего пилона-стабилизатора, дополнительно введена новая совокупность существенных отличительных признаков, заключающаяся в том, что:

1) заключенная под сплошной наружной оболочкой каждой КН ее внутренняя структура собрана, с помощью механического крепежа, из нескольких одинаковых объемных секций с расположенными между ними в плоскостях, проходящих через ось вращения ВВ, плоскими нервюрами;

2) каждый сегмент снабжен внутренним силовым каркасом, образованным расположенной посередине его длины в плоскости, проходящей через ось вращения ВВ, плоской нервюрой и расположенными вдоль окружности КН, по обе стороны от этой плоской нервюры, одной или несколькими парами плоских бракет, образующих один или несколько лонжеронов, расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси вращения ВВ;

3) количество сегментов КН кратно количеству лопаток спрямляющего аппарата ВКК, а места их притыкания к КН совпадают с местами расположения плоских нервюр, расположенных посередине длины соответствующих сегментов КН;

4) расположенные в горизонтальной плоскости плоские нервюры КН, смежные с соответствующими плоскими нервюрами соседней(их) КН, выступают за пределы внутренних объемов своих КН, ограниченных их сплошными наружными оболочками, и соединены с помощью механического крепежа с плоской(ими) соединительной(ыми) панелью(ями), расположенной(ыми) между смежными КН в той же горизонтальной плоскости;

5) размер и положение указанной(ых) плоской(их) соединительной(ых) панели(ей), вдоль хорды аэродинамического профиля КН, перекрывают собой одинаковую для всех КН зону расположения вдоль хорды их аэродинамического профиля участков притыкания лопаток спрямляющего аппарата ВКК к внутренним поверхностям КН;

6) крепежное соединение плоской(их) соединительной(ых) панели(ей) с расположенными в горизонтальной плоскости нервюрами соседних КН выполнено с помощью отогнутых вниз фланцев, которыми снабжены смежные кромки указанных элементов конструкции ВКК;

7) каждая плоская соединительная панель подкреплена присоединенной к ней сверху, несоединенной с соседними КН, дополнительной панелью из ПКМ с цилиндрической наружной поверхностью, образующей совместно с соответствующей плоской соединительной панелью соединительную конструкцию с крыльевым аэродинамическим профилем, хорда которого направлена вдоль корпуса судна;

8) дополнительная панель из ПКМ содержит, кроме носика и хвостика своего аэродинамического профиля, набор непрерывных разновысоких П-образных ребер жесткости, из которых низкие ребра жесткости направлены вдоль, а высокие ребра жесткости, соприкасающиеся своими полками с верхней поверхностью плоской соединительной панели, направлены поперек хорды аэродинамического профиля соединительной конструкции;

9) плоская соединительная панель снабжена расположенными на ее верхней поверхности в промежутках между высокими П-образными ребрами жесткости дополнительной панели и направленными вдоль хорды аэродинамического профиля соединительной конструкции ребрами жесткости или гофрами П-образного поперечного сечения;

10) соединение каждой дополнительной панели с соответствующей плоской соединительной панелью выполнено с помощью механических крепежных элементов, пропущенных через обшивку плоской соединительной панели и металлические закладные пластины, заформованные в полках высоких П-образных ребер жесткости, а также внутри пластика носового и кормового объемных элементов дополнительной панели соединительной конструкции.

Благодаря введению в конструкцию предлагаемого ВКК существенных отличительных признаков под номерами: 1 и 4, обеспечивается надежное соединение соседних КН между собой, которое достаточно технологично может быть осуществлено после монтажа ВКК на палубе АСВП. Также технологично может быть осуществлен и демонтаж рассматриваемого соединения в процессе выполнения ремонта ВКК.

Благодаря введению в конструкцию предлагаемого ВКК существенных отличительных признаков под номерами: 2, 3 и 4, усилия растяжения, сжатия и сдвига, возникающие под действием внешних эксплуатационных нагрузок в плоской соединительной панели, передаются на соседние КН через их расположенные в горизонтальной плоскости плоские нервюры. Далее через лонжероны, принадлежащие внутренним каркасам КН, эти усилия передаются на плоские нервюры, расположенные посередине длины соответствующих сегментов КН, а через них - на лопатки спрямляющего аппарата ВКК и на обтекатель редуктора ВВ, являющийся опорой КН. Это исключает из работы рассматриваемого соединения элементы соединяемых конструкций, имеющих относительно низкую жесткость на изгиб, и обеспечивает, за счет этого, передачу упомянутых выше усилий на основные несущие связи соединяемых конструкций кратчайшим путем.

При этом, вытекающий из существенных отличительных признаков под номерами: 2 и 3, некоторый эксцентриситет между внутренними нормальными усилиями, возникающими под действием внешних эксплуатационных нагрузок в плоских нервюрах, расположенных в горизонтальной плоскости между смежными сегментами КН, и в плоских нервюрах, расположенных посередине длины соответствующих сегментов КН ВКК, обеспечивает возможность возникновения, за счет незначительных сдвиговых деформаций плоских стенок лонжеронов КН, некоторых смещений упомянутых связей ВКК друг относительно друга. Эти смещения минимизируют передачу вибрации с одной КН на другую за счет поглощения ее энергии подвергающимся деформации сдвига материалом стенок соответствующих лонжеронов соседних КН.

Благодаря введению в конструкцию предлагаемого ВКК существенного отличительного признака под номером 5, обеспечивается, за счет использования значительной части длины хорды лопаток спрямляющего аппарата ВКК, равномерное распределение вдоль хорды профиля КН внутренних усилий, возникающих в показанной выше цепочке последовательно замкнутых друг на друга прочных связях ВКК.

Благодаря введению в конструкцию предлагаемого ВКК существенного отличительного признака под номером 6, обеспечивается доступ к узлам крепежного соединения плоской соединительной панели с расположенными в горизонтальной плоскости плоскими нервюрами соседних КН снизу, с палубы судна, что существенно облегчает постоянный контроль за состоянием этого соединения, а также обеспечивает возможность выполнения монтажа и демонтажа соединения без демонтажа дополнительной панели рассматриваемой соединительной конструкции.

Благодаря введению в конструкцию предлагаемого ВКК существенных отличительных признаков под номерами: 7-10, за счет подкрепления плоской соединительной панели собственными продольными ребрами жесткости и поперечными ребрами жесткости дополнительной панели, обеспечиваются необходимые прочность и устойчивость обшивки плоской соединительной панели под действием возможных растягивающих, сжимающих и касательных напряжений, возникающих в ней под действием внешних эксплуатационных нагрузок, при относительно малой ее толщине. А аэродинамический профиль рассматриваемой соединительной конструкции, за счет аэродинамической подъемной силы, возникающей на ней в процессе движения АСВП, способствует частичной или полной компенсации ее веса.

При этом, введение в конструкцию предлагаемого ВКК существенного отличительного признака под номером 10, позволяет относительно легко и быстро собрать рассматриваемую соединительную конструкцию в процессе ее монтажа на ВКК или непосредственно перед ее монтажом на ВКК АСВП.

Все это способствует обеспечению требуемой прочности, жесткости и технологичности соединения соседних КН ВКК, при минимальной массе его конструкции. Если в ВКК, являющимся прототипом для предлагаемого, каждый агрегат, включающий в себя КН, соответствующие ей лопатки спрямляющего аппарата и обтекатель редуктора ВВ, противостоит инерционным силам, вызванным бортовой качкой корпуса АСВП, по отдельности, то в предлагаемом ВКК упомянутым инерционным силам противостоит единый ВКК, отдельные агрегаты которого жестко и прочно соединены с помощью указанной выше соединительной конструкции. Это исключает вероятность возникновения резонанса между частотой бортовой качки корпуса АСВП при любом режиме его движения по взволнованной водной поверхности и частотой собственных упругих колебаний единой конструкции предлагаемого ВКК. Более подробно механизм работы предлагаемой конструкции ВКК под действием инерционных сил, вызванных бортовой качкой корпуса АСВП, показан ниже.

Описание конструкции предлагаемого ВКК АСВП и ее работы под действием инерционных сил, вызванных бортовой качкой корпуса АСВП, проиллюстрировано рисунками, на которых изображено:

Фиг. 1 - поперечный разрез ВКК вертикальной плоскостью, совпадающей с плоскостью вращения ВВ (разрез А-А, см. фиг. 2);

Фиг. 2 - поперечный разрез ВКК горизонтальной плоскостью, проходящей через оси вращения ВВ (разрез Б-Б, см. фиг. 1);

Фиг. 3 - продольный разрез ВКК вертикальной плоскостью, проходящей через ось вращения ВВ (разрез В-В, см. фиг. 1);

Фиг. 4 - поперечный разрез Г-Г (см. фиг.: 2, 6);

Фиг. 5 - вид Д (см. фиг. 4);

Фиг. 6 - продольное сечение Е-Е (см. фиг. 5);

Фиг. 7 - поперечное сечение Ж-Ж (см. фиг. 6);

Фиг. 8 - поперечный разрез ВКК горизонтальной плоскостью.

Предлагаемый ВКК АСВП (фиг.: 1-3) содержит два или более ВВ 1, заключенных, каждый, в КН 2 с крыльевым аэродинамическим профилем ее поперечного сечения, опирающуюся, с помощью лопаток 3 спрямляющего аппарата, на обтекатель 4 редуктора 5 ВВ 1, который своим кормовым торцом 6 присоединен к носовому торцу 7 гондолы 8 тягового двигателя 9 АСВП, расположенной на пилоне-стабилизаторе 10 с рулем направления 11, установленном на верхней палубе 12 корпуса АСВП в поперечный ряд с другим(и) пилоном(ами)-стабилизатором(ами) 10. Снизу каждая КН 2 опирается (см. фиг. 3), с помощью кронштейна 13 коробчатой конструкции, на нижнюю часть своего пилона-стабилизатора 10.

Каждая КН 2 имеет (фиг. 4) сплошную наружную оболочку 14, под которой расположены соединенные между собой с помощью механического крепежа 15 нескольких одинаковых, по своей форме и габаритам, сегментов 16 его внутренней структуры. Между каждыми двумя смежными сегментами 16 внутренней структуры КН 2 в плоскостях, проходящих (см. фиг. 1) через ось 17 вращения соответствующего ВВ 1 ВКК, расположены плоские нервюры 18.

Каждый сегмент 16 КН 2 снабжен внутренним силовым каркасом, образованным расположенной посередине его длины в плоскости, проходящей через ось 17 вращения ВВ 1, плоской нервюрой 19 и расположенными вдоль окружности КН 2, по обе стороны от плоской нервюры 19, одной или несколькими парами плоских бракет, образующих один или несколько лонжеронов 20, расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси 17 вращения ВВ 1.

Количество сегментов 16 КН 2 (см. фиг. 1) кратно количеству лопаток 3 спрямляющего аппарата ВКК, а места притыкания лопаток 3 спрямляющего аппарата к внутренней поверхности КН 2 совпадают с местами расположения плоских нервюр 19, расположенных посередине длины соответствующих сегментов 16 КН 2.

Расположенные в горизонтальной плоскости плоские нервюры 21 КН 2, смежные с соответствующими плоскими нервюрами 21 соседней(их) КН 2, выступают за пределы внутренних объемов своих КН 2, ограниченных их сплошными наружными оболочками 14. Между выступающими за пределы внутренних объемов соседних КН 2 плоскими нервюрами 21 в той же горизонтальной плоскости, проходящей через оси 17 вращения их ВВ 1, расположена(ы) плоская(ие) соединительная(ые) панель(и) 22, соединенная(ые), по своим свободным боковым кромкам, с выступающими за пределы внутренних объемов соседних КН 2 плоскими нервюрами 21 с помощью механического крепежа 23, пропущенного, например, через их отогнутые вниз фланцы 24.

Размер и положение указанной(ых) плоской(их) соединительной(ых) панели(ей 22), вдоль хорды аэродинамического профиля КН 2, перекрывают одинаковую для всех КН 2 зону расположения вдоль хорды их аэродинамического профиля (см. фиг. 2) участков притыкания лопаток 3 спрямляющего аппарата ВКК к внутренним поверхностям КН 2.

Каждая плоская соединительная панель 22 подкреплена (фиг.: 5-7) присоединенной к ней сверху, несоединенной с соседними КН 2, дополнительной панелью 25, выполненной, например, из ПКМ, с цилиндрической наружной поверхностью, образующей совместно с плоской соединительной панелью 22 соединительную конструкцию с крыльевым аэродинамическим профилем, хорда которого направлена вдоль корпуса АСВП.

Дополнительная панель 25 содержит (см. фиг. 5) носик 26 и хвостик 27 указанного аэродинамического профиля, а также набор непрерывных разновысоких П-образных ребер жесткости. Низкие ребра жесткости 28 направлены вдоль, а высокие ребра жесткости 29 направлены поперек хорды аэродинамического профиля соединительной конструкции и своими полками 30 соприкасаются с верхней поверхностью плоской соединительной панели 22.

Плоская соединительная панель 22 снабжена расположенными на ее верхней стороне в промежутках между высокими П-образными ребрами жесткости 29 дополнительной панели 25 и направленными вдоль корпуса судна ребрами жесткости или гофрами 31 П-образного поперечного сечения.

Соединение дополнительной панели 25 с соответствующей плоской соединительной панелью 22 выполнено с помощью механических крепежных элементов 32, пропущенных через обшивку плоской соединительной панели 22 и металлические закладные пластины, заформованные в полках 30 высоких П-образных ребер жесткости 29, а также внутри пластиков носового 26 и кормового 27 объемных элементов дополнительной панели 25.

Плоская(ие) соединительная(ые) панель(и) 22, из-за ее(их) относительно простой конструкции, может(гут) быть быстро изготовлена(ы) после монтажа КН 2 на палубе АСВП, когда, с учетом отклонений, возможных в процессе их изготовления и монтажа, представляется возможность установить (см. фиг.: 4, 7) ее(их) точный(ые) размер(ы) в поперечном, по отношению к корпусу судна, направлении и (см. фиг. 6) точные контуры ее(их) боковых фланцев 24, плотно прилегающих к фланцам 24 соответствующих горизонтальных нервюр 21 соседних КН 2. Дополнительная(ые) панель(и) 25 соединительной(ых) конструкции(ий), подкрепляющая(ие) ее(их) соответствующую(ие) плоскую(ие) соединительную(ые) панель(и) 22, может(гут) быть изготовлена(ы) заранее с поперечными размерами, гарантированно исключающими контакт их боковых кромок с наружными поверхностями соседних КН 2, при максимально возможных упомянутых выше отклонениях при изготовлении и монтаже КН 2 на палубе АСВП.

При выполнении этих условий, предварительно собранная, с помощь механического крепежа 32, объемная соединительная конструкция, состоящая из плоской соединительной панели 22 и подкрепляющей ее сверху дополнительной панели 25, относительно легко, без какой-либо подгонки по месту, может быть смонтирована (см. фиг.: 4-7) между соседними КН 2 с помощью механических крепежных элементов 23, пропущенных через отогнутые вниз смежные фланцы 24 плоской соединительной панели 22 и горизонтальных нервюр 21 соответствующих соседних КН 2 ВКК.

В процессе движения над взволнованной водной поверхностью АСВП испытывает бортовую и килевую качки, которые, вследствие возникновения сил инерции, возбуждают внутренние напряжения в связях, обеспечивающих прочность и жесткость конструкций агрегатов, входящих в состав двигательно-движительного комплекса АСВП. При килевой качке в конструкциях агрегатов, входящих в состав двигательно-движительного комплекса АСВП, возникают внутренние усилия, направленные вдоль корпуса судна. Из прилагаемых рисунков (см. фиг.: 1-3) видно, что, необходимые прочность и жесткость конструкций агрегатов двигательно-движительного комплекса АСВП при возникновении внутренних усилий в продольном направлении, вследствие их геометрии, легко обеспечивается. Поэтому здесь более подробно рассматривается работа предлагаемого ВКК в условиях морского волнения под действием сил инерции, возникающих под действием лишь бортовой качки АСВП.

Под действием внешней циклической нагрузки, на каждый отдельный агрегат двигательно-движительного комплекса АСВП, состоящий (см. фиг. 3) из пилона-стабилизатора 10, гондолы 8 тягового двигателя, обтекателя 4 редуктора ВВ 1 и КН 2 с лопатками 3 спрямляющего аппарата, вследствие возникновения возможных резонансных колебаний, происходит циклическое изменение положения соседних КН 2 ВКК относительно друг друга. Общую величину изгибно-крутильной деформации корпусной конструкции каждого упомянутого выше агрегата можно условно разделить на две составляющие: составляющую, вызванную деформацией ее металлических конструкций (пилон-стабилизатор 10 и гондола 8 тягового двигателя 9), и составляющую, вызванную деформацией конструкций из ПКМ ее ВКК (обтекатель 4 редуктора 5 ВВ 1, лопатки 3 спрямляющего аппарата и сама КН 2).

Если пренебречь деформациями упомянутых выше металлических конструкций движительного комплекса АСВП (пилона-стабилизатора 10 и гондолы 8 тягового двигателя 9), ввиду их относительно высокой жесткости, а рассмотреть лишь деформации конструкций, выполненных из ПКМ, то упомянутое выше изменение положения соседних КН 2 ВКК АСВП относительно друг друга, находящихся в одной и той же фазе, соответствующей максимальной амплитуде их отклонений от исходного равновесного состояния, будет иметь вид, изображенный пунктирными линиями на фиг. 8. Из рисунка видно, что малейшие отклонения КН 2 от их исходного положения в поперечном направлении вызывают существенный сдвиг объемной соединительной конструкции в плоскости обшивки плоской соединительной панели 22.

Так как хорошо подкрепленная собственными продольными ребрами жесткости 31 и поперечными ребрами жесткости 29 дополнительной панели 25 обшивка плоской соединительной панели 22 имеет достаточно высокую устойчивость при сдвиге, то значительные сдвиговые деформации объемной соединительной конструкции в рассматриваемой ситуации исключены. Это означает, что частота собственных колебаний состоящего из соединенных между собой КН 2 предлагаемого ВКК АСВП при всех эксплуатационных условиях будет значительно выше частоты колебаний всего корпуса АСВП, вызванных его поперечной качкой. При этих условиях какие-либо упомянутые выше резонансные явления исключены, а, следовательно, исключена и вероятность касания концов лопастей ВВ внутренних поверхностей КН предлагаемого ВКК.

Предлагаемая конструкция ВКК существенно повышает надежность и долговечность движительного комплекса АСВП.

Использованные источники

1. Колызаев Б.А., Косоруков А.И., Литвиненко В.А. Справочник по проектированию судов с динамическими принципами поддержания. - Л.: Судостроение, 1980.

2. Патент Украины №87576. МПК: В63Н 5/00; В63Н 1/00. Кольцо-насадка крыльевого профиля для винтового движителя. Заявл.: 05.11.2007. Опубл.: 27.07.2009.

3. Бенуа Ю.Ю., Дьяченко В.К., Колызаев Б.А., Литвиненко В.А., Озимов И.В., Смирнов С.А. Основы теории судов на воздушной подушке. - Л.: Судостроение, 1970.

4. Авт. св. СССР №987901. МПК: B60V 1/14; В63Н 7/02. Узел крепления движителя к корпусу судна на воздушной подушке. Заявл. 25.09.1980.

5. Патент Украины на промышленный образец №4508. МКПО: 12-14. Корабль амфибийный на воздушной подушке. Заявл.: 31.08.2000. Опубл.: 15.02.2001.

6. Патент Украины №80803. МПК: B60V 3/00; B60V 1/00. Движительно-рулевой комплекс судна на воздушной подушке. Заявл.: 03.07.2003. Опубл.: 12.11.2007.

Изобретение относится к движительным комплексам амфибийных судов на воздушной подушке (АСВП). Винто-кольцевой комплекс (ВКК) АСВП содержит два или более воздушных винта (ВВ), заключенных, каждый, в кольцевую насадку (КН) с крыльевым аэродинамическим профилем ее поперечного сечения. Каждая КН опирается с помощью лопаток спрямляющего аппарата на обтекатель редуктора ВВ, который своим кормовым торцом присоединен к носовому торцу гондолы тягового двигателя АСВП, расположенной на пилоне-стабилизаторе, установленном на верхней палубе корпуса АСВП в поперечный ряд с другим(и) пилоном(ами)-стабилизатором(ами), а с помощью кронштейна коробчатой конструкции на нижнюю часть своего пилона-стабилизатора. Заключенная под сплошной наружной оболочкой каждой КН ее внутренняя структура собрана с помощью механического крепежа из нескольких одинаковых объемных сегментов с расположенными между ними в плоскостях, проходящих через ось вращения ВВ, плоскими нервюрами. Расположенные в горизонтальной плоскости плоские нервюры КН, смежные с соответствующими плоскими нервюрами соседней(их) КН, соединены с плоской(ими) соединительной(ыми) пане-лью(ями), расположенной(ыми) между смежными КН в той же горизонтальной плоскости. Соединения выполнены с помощью механического крепежа, пропущенного через отогнутые вниз фланцы, которыми снабжены смежные кромки упомянутых элементов ВКК. Каждая плоская соединительная панель подкреплена присоединенной к ней сверху дополнительной несоединенной с соседними КН панелью. Технический результат заключается в повышении эффективности и эксплуатационной надежности ВКК АСВП. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Винто-кольцевой комплекс амфибийного судна на воздушной подушке, содержащий два или более воздушных винта, заключенных, каждый, в кольцевую насадку с крыльевым аэродинамическим профилем ее поперечного сечения, опирающуюся с помощью лопаток спрямляющего аппарата на обтекатель редуктора воздушного винта, который своим кормовым торцом присоединен к носовому торцу гондолы тягового двигателя судна, расположенной на пилоне-стабилизаторе, установленном на верхней палубе корпуса судна в поперечный ряд с другим(и) пилоном(ами)-стабилизатором(ами), а с помощью кронштейна коробчатой конструкции опирающуюся на нижнюю часть своего пилона-стабилизатора, отличающийся тем, что заключенная под сплошной наружной оболочкой каждой кольцевой насадки ее внутренняя структура собрана с помощью механического крепежа из нескольких одинаковых объемных сегментов с расположенными между ними в плоскостях, проходящих через ось вращения воздушного винта, плоскими нервюрами, причем каждый сегмент снабжен внутренним силовым каркасом, образованным расположенной посередине его длины в плоскости, проходящей через ось вращения воздушного винта, плоской нервюрой и расположенными вдоль окружности кольцевой насадки по обе стороны от этой плоской нервюры одной или несколькими парами соединенных с упомянутой плоской нервюрой плоских бракет, образующих один или несколько лонжеронов, расположенных в плоскостях, перпендикулярных оси вращения воздушного винта, причем количество сегментов кольцевой насадки кратно количеству лопаток спрямляющего аппарата винто-кольцевого комплекса, а места притыкания лопаток спрямляющего аппарата к кольцевой насадке совпадают с местами расположения плоских нервюр, расположенных посередине длины соответствующих сегментов кольцевой насадки, причем расположенные между сегментами в горизонтальной плоскости плоские нервюры кольцевых насадок, смежные с соответствующими плоскими нервюрами соседней(их) кольцевой(ых) насадки(ок), выступают за пределы внутренних объемов своих кольцевых насадок, ограниченных их сплошными наружными оболочками, и соединены с помощью механического крепежа с плоской(ими) соединительной(ыми) панелью(ями), расположенной(ыми) между смежными кольцевыми насадками в той же горизонтальной плоскости, причем плоская(ие) соединительная(ые) панель(и) подкреплена(ы) присоединенной(ыми) к ней(им) сверху дополнительной(ыми) панелью(ями).

2. Винто-кольцевой комплекс по п. 1, отличающийся тем, что размер и положение плоской(их) соединительной(ых) панели(ей) вдоль хорды аэродинамического профиля кольцевой насадки перекрывают собой одинаковую для всех кольцевых насадок зону расположения участков притыкания лопаток спрямляющего аппарата винто-кольцевого комплекса к внутренним поверхностям кольцевых насадок.

3. Винто-кольцевой комплекс по п. 2, отличающийся тем, что крепежное соединение плоской(их) соединительной(ых) панели(ей) с расположенными в горизонтальной плоскости нервюрами соседних кольцевых насадок выполнено с помощью отогнутых вниз фланцев, которыми снабжены смежные кромки упомянутых элементов винто-кольцевого комплекса.

4. Винто-кольцевой комплекс по п. 3, отличающийся тем, что подкрепляющая плоскую(ие) соединительную(ые) панель(и) дополнительная(ые) панель(и) не соединена(ы) с соседними кольцевыми насадками, выполнена(ы) из полимерного композиционного материала с цилиндрической наружной поверхностью, образующей совместно с соответствующей плоской соединительной панелью крыльевой аэродинамический профиль с хордой, направленной вдоль корпуса судна, и содержащей кроме носика и хвостика указанного аэродинамического профиля набор непрерывных разновысоких П-образных ребер жесткости, из которых низкие ребра жесткости направлены вдоль, а высокие ребра жесткости, соприкасающиеся своими полками с верхней поверхностью соответствующей плоской соединительной панели, направлены поперек хорды упомянутого выше аэродинамического профиля, причем плоская соединительная панель снабжена расположенными на ее верхней стороне в промежутках между высокими П-образными ребрами жесткости дополнительной панели и направленными вдоль упомянутого выше аэродинамического профиля ребрами жесткости или гофрами П-образного поперечного сечения, а монтажное соединение дополнительной панели с плоской соединительной панелью выполнено с помощью механических крепежных элементов, пропущенных через обшивку плоской соединительной панели и металлические закладные пластины, заформованные в полках высоких П-образных ребер жесткости, а также внутри пластика носового и кормового объемных элементов дополнительной панели.