СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СУДНОМ НА СЖАТОМ ПНЕВМОПОТОКЕ Российский патент 2020 года по МПК B60V1/14 

Изобретение относится к судостроению, а именно к рулевому управлению основанное на использовании судов на сжатом пневмопотоке и подруливающих устройств различного типа, в особенности маломерных судов на сжатом пневмопотоке, кроме того, может быть использовано для управления такими судами в спасательных видах служб судами с возможностью применения и военно-морском флоте.

Известны способы и средства управления судном на сжатом пневмопотоке: патент RU №2552581 (опубл. 10.06.2015), патент RU №2557129 (опубл. 20.07.2015), патент RU №1178036 (опубл. 07.04.1988), патент RU №2399527 (опубл. 20.09.2010), в которых описаны способы управления судном на сжатом пневмопотоке, осуществляемые с помощью рулевой колонки (поворот) и тяги, связанной через рычаги с вертикальными осями с возможностью поворота шторок, расположенных в кормовой части сзади кормы, отклонение которой влево или вправо приводит к повороту судна в туже сторону в движение судна на сжатом пневмопотоке.

Известно авторское свидетельство SU №1169287 (опубл. 07.04.1988) и патенты США: №387012 (опубл. 11.03.1975 и №5005660 (опубл. 28.12.1993), где раскрыты средства управления судном на воздушной подушке в виде одной рулевой колонки, отклонение влево или вправо приводит к повороту судна в ту же сторону, а отклонение вперед приводит к увеличению или уменьшению тяги двигателя.

Патент США №3605937 (опубл. 20.09.1971) описывает систему управления судном на воздушной подушке, в которой вращение рулевой колонки вызывает поворот судна, а отклонение в любую сторону приводит к перемещению судна в ту же сторону.

Следует также привести патент US 6,450,111 В1 (опубл. 17.09.2002), где описывается система управления судном с силовой установкой для приведения в движение транспортного средства, в описании которого также описываются многие известные технические решения, преобразующие давление до скоростного напора в толще воды от высокого давления к высокой скорости, что обеспечивает и тягу судна, а также другие элементы, например, вращение диска в передней части судна.

Все эти средства достаточно сложны, в особенности при их использовании на маломерных судах на сжатом пневмопотоке или на воздушной подушке. Однако они при этом не всегда пригодны для удобного и быстрого управления движением, когда на первый план выступает маневренность. Кроме того, необходимо предусматривать возможность не только быстрого торможения, но наличие и подруливающего устройства, в частности, при подходе и остановке, маневрировании у береговой линии пирса, торможение на тихой воде или волнении, при этом нагрузку воспринимают в основном поворотные шторки, недостаточная маневренность судна, угол отклонения которых имеет ограничение относительно диаметральной плоскости судна и взаимного перемещения относительно друг к другу. Кроме того, известные технические решения на судах не являются универсальными с высокой маневренностью при работе в акваториях портов.

Известно амфибийное судно на сжатом пневмопотоке, создающее давление воздуха под днищем, днище выполнено из частей под различными углами, руль поворота со щитками, в кормовой верхней части корпуса непосредственно над рулевым устройством выполнен горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенного над поворотным щитком с горизонтальной осью вращения с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещен наклонно в сторону поворотного щитка, который закреплен к задней стенке кормы и расположен на одном уровне дна пневмоканала, в котором создается давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера, и дифференцированного выпуска из дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в атмосферу водовоздушного потока относительно задней части кормы, при этом днище судна в виде пневмоканала в поперечном сечении выполнено в форме перевернутого полукруга, а боковые скеги с внешней стороны выполнены под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, при этом дополнительно боковые скеги по всей длине с внутренней стороны выполнены с прикрепленными тонкими выдвижными вертикальными боковыми стенками с возможностью согласованного управления ими в режиме прямолинейного движения судна (Патент RU №2600555, B60V 1/04, B60V 3/06 от 20.10.2016).

Недостатком данного технического решения являются то, что не достаточное торможение судна, не достаточная маневренность судна, угол отклонения рулевых устройств имеет ограничение относительно диаметральной плоскости судна и взаимного перемещения относительно друг друга, а также и для остановки у береговой лини, пирса. С другой стороны, даже прикрытые сверху потоконаправляющим элементом в виде стационарного П-образного козырька, еще не достаточно для управления струенаправляющей струи, выходящей между двумя рулевыми устройствами с образованием щелевого отверстия, а также при их повороте в ту или иную сторону, ведет сужающую струю только в направлении поднятия ее в вертикальной плоскости, недостаточно снижая эффективность распластанной струи в горизонтальной плоскости сзади кормы, не позволяя реализовать все преимущества данного судна от использования в управлениях, как торможение, так и отсутствия подруливающего устройства, а также и в движении на крейсерских скоростях.

Предпочтительно необходимо считать также недостатком то, что конец П-образного козырька размещают наклонно в сторону поворотных щитком, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают на одном уровне дна пневмоканала, в котором создается давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера, и дифференцированного выпуска из канала на выходе между регулируемыми устройствами, в частности при повороте таких рулей возникают большие сопротивления потоку, приводящие к фонтанированию потока и к потере тяги на повороте судна в месте крепления в задней части кормы, при этом только часть поворотного щитка погружена в водную среду, когда эти поворотные щитки воспринимают большую ударную нагрузку потока при перемещении судна на воде. Кроме того, появляется сложность управления судном на мелководье, вблизи отмелей и при высокой волне с большими углами бега вол к курсу судна.

Наиболее близким по технической сущности решением, является способ обеспечения управления судном на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха под днищем, заключающийся в том, что днище выполняют из частей под различными углами с рулями поворота со щитками в кормовой части корпуса, которые устанавливают на заданном расстоянии друг от друга, и непосредственно над рулевым устройством выполняют горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенный над поворотными щитками с горизонтальными осями вращения с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещают наклонно в сторону поворотных щитков, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают на одном уровне дна пневмоканала, в котором создают давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера и дифференцированного выпуска из дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в атмосферу водовоздушного потока относительно задней части кормы, при этом днище судна в виде пневмоканала в поперечном сечении выполняют в форме перевернутого полукруга, а боковые скеги с верхней стороны выполняют под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, при этом горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька в зоне кормовой части располагают над поворотными щитками таким образом, что верхнюю часть П-образного козырька в кормовой части судна выполняют удлиненной из условия, чтобы перекрывать максимальную ширину поворотных щитков сверху для необходимого их свободного поворота в горизонтальной плоскости с зазором, при этом конец козырька снабжают подвижной горизонтальной полкой, закрепляют на оси шарнирно с возможностью поворота в вертикальной плоскости относительно кормовой части судна шарнирной тягой, закрепляют тягу в средней части полки, обеспечивающей струенаправляющую систему струи, и свободный конец полки располагают ниже сзади поворотных щитков и погружают в воду, при этом горизонтальную полку выполняют с возможностью закрытия дополнительного созданного канала между двумя рулевыми устройствами, по меньшей мере, частично для того, чтобы довести до максимума тормозную силу при осадке судна, при отключении импеллера, обеспечивающего сжатым воздухом пневмоканал под днищем судна в процессе движения (Патент RU №2671117, B60V 1/14 от 29.10.2018).

Недостатком прототипа является сложность управления судном на мелководье, вблизи отмелей и при высокой волне с большими углами бега волн к курсу судна. Кроме того, неизбежны большие потери при взаимодействии поворотных щитков с давлением воды на их плоскость, которые развернуты под определенным ограниченным повороте на угол поворота судна, образуется реактивная струя вследствие разворота поворотных щитков, а это создает сопротивление потоку и влияет на скорость хода судна на повороте; недостаточная маневренность судна из-за фиксированного крепления обоих поворотных щитков в одном узле на корме, ограничивающих их поворот относительно диаметральной плоскости судна и невозможность взаимного перемещения их относительно друг к другу.

Кроме того, необходима маневренность в рабочем положении судна развернутым приводом так, чтобы имелась возможность положения, выполняющего одновременно и подруливающего устройства к береговой линии причала и т.п., соответственно, до остановки судна, двигающего вперед, при работающем в режиме заднего хода дополнительного движителя, образующийся для раздельной его работы (при отключенном импеллере), где поток воды, направленный в сторону носа судна должен его остановить. Для движения судна задним ходом дополнительный движитель должен переводиться на движение также и вперед (засасывание воды) с носа к корме.

Таким образом, существует необходимость в разработке устройства судна на сжатом пневмопотоке, приближенное к универсальному судну, когда система управления позволяет в промышленных условиях его широкого использования для установки на маломерных судах данного типа плавсредств спасательных служб и использование элементов в военно-морском флоте. Преодолевающего указанные выше недостатки и обеспечивающее технологичность и простоту конструкции, где, например, использование шнеков в движителях характеризуется плавностью в работе, отсутствием вибрации и другим требованиям с понижением экологических воздействий.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение устойчивости, поворотливости и управляемости судна на сжатом пневмопотоке, а также по возможности создание универсального управления совместно со шнековыми движителями на маломерных судах на сжатом пневмопотоке.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:

повышение КПД нагнетательного устройства в виде импеллера и, соответственно, скорость хода судна на пневмопотоке за счет дополнительной установки одновременно работающих шнеков, закрепленных со стороны кормы и создания возможности перемещать шнеки с закрывающими сверху изогнутыми козырьками по их длине, размещенных относительно друг к другу и, одновременно относительно оси диаметральной плоскости судна;

увеличена маневренность судна за счет того, что один конец каждого шнека с изогнутым козырьком над ним закреплен в реверсивных мотор-редукторах и при их одновременных смещениях на одну из сторон в конце кормы судна предоставляется возможность осуществлять поворот или круговой разворот с минимальным выбегом судна;

обеспечивается согласованность работы импеллера и шнеков с закрытыми сверху изогнутыми козырьками в воде при маневре судна и одновременном ими выбору включения реверса одним из шнеков с козырьком;

возможность также дополнительно установки подруливающего устройства с выдвижным по высоте дополнительного движителя с корпусом, и помещения его в зазор в разрезную динамореактивную трубу, выполненную в виде редана, которая жестко закрепляют к днищу пневмоканала корпуса судна, при этом имеется возможность движения судна задним ходом, если доплнительный движитель работает на всасывание потока воды со стороны носовой части судна или, наоборот, в сторону движения кормы судна.

Для достижения указанного технического результата в системе управления судном на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха под днищем, заключающаяся в том, что днище выполняют из частей под различными углами с двумя рулями, связанных с приводом на корме судна с возможностью входа в контакт с водной средой и поддерживающего с помощью поворотных тяг и горизонтальный потоконаправляющий элемент Г-образного козырька, расположенный над рулями с горизонтальными осями вращения с образованием отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем козырек размещают наклонно в сторону поворотных рулей, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают в водной среде, а боковые скеги с верхней стороны выполняют под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, отличающаяся тем, что сзади кормовой части рулевое устройство выполняют в виде V-образно спаренных шнеков, имеющих стационарные изогнутые козырьки, закрывающие верхнюю их часть по длине, и которые располагают по обе стороны от его диаметральной плоскости судна с левым и правым поворотными на своих осях реверсивными мотор-редукторами скорости и реверса, и два дополнительных левый и правый мотор-редуктора углового положения шнеков со стационарно изогнутыми козырьками по их длине, шнеки которых соединяют со ступицей по ходу судна и приводят в действие от дополнительного малого двигателя внутреннего сгорания, размещенного в кормовой части судна, и который использован для приведения в действие средств реализации и дополнительного тягового усилия посредством вращения шнеков с изогнутыми и закрывающими сверху козырьками сверху по их длине, ступицы шнеков выполняют с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости посредством мотор-редукторов углового положения шнеков с изогнутыми и закрывающими сверху козырьками, при этом на палубе в средней ее части корпуса судна размещают круговой диск вращения, в котором размещают вертикальную ось подруливающего устройства выполненного дополнительно движителем с корпусом, имеющим силовой гидропривод, и движитель с корпусом выполняют с возможностью выхода и входа в контакт между разрезной с зазором и закрепленной к днищу пневмоканала динамореактивной неподвижной трубы, выполненной в виде редана в средней части открытого под днищем пневмоканала, вертикальная ось дополнительного движителя с корпусом, которого проходит вверх через корпус кругового диска поворота, связанного с действием через связь с установленным дополнительно малого двигателя внутреннего сгорания на корме, при этом подруливающее устройство, связанное в рабочем положении с вмонтированным круговым диском с кольцевым зазором на палубе судна, устанавливают с возможностью его поворота под днищем пневмоканала судна в горизонтальной плоскости для присоединения в контакт в зазор между разрезной динамореактивной неподвижной трубы, а также управление дополнительных левого и правого мотор-редукторов углового положения и мотор-редукторы скорости и реверса, обеспечивающих разворот на их осях, подключают к блоку управления их приводами, которые соединяют с центральной системой дополнительного малого двигателя внутреннего сгорания, кроме того, устройство работы для приведения в действие всех средств реализации тягового усилия для отталкивания от различных сред, используют и силовой движитель в виде соосного импеллера с отдельным основным двигателем внутреннего сгорания, расположенных в разных местах на одной осевой продольной линии передней и задней части судна.

Кроме того, по меньшей мере, подвижный дополнительный движитель с корпусом с вертикальной подвижной осью (подруливающее устройство) устанавливают в нерабочем в верхнем положении в выемке днища пневмоканала с возможностью уборки заподлицо под корпусом кругового диска с вмонтированным силовым гидроприводом.

Кроме того, всасывающая вода, протекающая через динамореактивную трубу, выполненную в виде редана, вход которой через отверстие связывают спереди судна через днище закрытого участка пневмоканала, и днище которого сопрягают с началом конца динамореактивной неподвижной трубы, выполняют таким образом, чтобы в нее на входе спереди судна, по меньшей мере, не поступал сжатый воздух до зазора с разрезом динамореактивной трубы при убранном вверх дополнительным движителем с корпусом в движении скоростного судна.

Кроме того, подруливающее устройство выполненного в виде дополнительного движителя с корпусом в верхнем положении при уборке заподлицо к днищу пневмоканала таким образом, чтобы, когда соответствующее судно совершает скоростное движение с действием всех средств реализации скоростного движения тягового усилия посредством отталкивания от различных сред, было бы отсутствие влияние дополнительного движителя с корпусом на контакт с зазором в разрезной динамореактивной трубы и, со свободным проходом через нее как воды, так и захвата (подсоса) воздуха из открытого пневмоканала под днищем корпуса для обеспечения дополнительной реактивной тяги выхода водовоздушной струи в сторону кормы с рулевым устройствами, где смешиваясь, происходит общая выходящая струя водовоздушного потока поверх шнеков с изогнутыми козырьками, перекрывающими верхнюю часть их по длине в атмосферу.

Кроме того, подруливающее устройство с возможностью его втягивания вверх, в сторону выемки днища к круговому диску выполняют с возможностью замены в ходовых условиях в случае его повреждения.

Кроме того, двигательная установка состоит из двух двигателей внутреннего сгорания, больший из которых связывают с работой соосного импеллера, а меньший двигатель - с работой реверсивными мотор-редукторами, которые подключают к блоку управления их приводами, а ступицы шнеков с закрывающими сверху изогнутыми козырьками по их длине, выполняют с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, которые способны независимо друг к другу работать в рабочем режиме.

Особенность данного судна состоит в том, что наличие нескольких средств реализации тягового усилия отталкивания от различных сред и наличие при этом подруливающего устройства является существенным, так как использование сжатого воздуха от движителя в виде соосного импеллера связано с работой основного двигателя внутреннего сгорания, размещенного в передней части судна, а второго малого двигателя внутреннего сгорания расположенного в кормовой части с приводами, а это в целом повышает надежность судна и расширяет функциональные возможности для системы управления судном на сжатом пневмопотоке для работы на море, на болотах, на различных водоемах, на земле, на мелководье, при этом не нарушает естественные природные процессы, безопасен для рыб и животных.

Таким образом, перечисленные манипуляции в причаливании к берегу, маневрирование с помощью реверса, и поворот судна в любую сторону может осуществляться остановкой или замедлением оборотов одного из движителей и, работе другого при перемещении его на заданный угол, возможно на более крутой поворот судна, если одному из установленных шнеков с изогнутым сверху криволинейным козырьком по длине шнека, придать реверсивное вращение, т.е. если оба шнека, имеющие стационарные изогнутые козырьки, закрывающие верхнюю часть их по длине от фонтанирования, сдвинуты в одну сторону от центральной оси кормовой части судна, имеют согласованные направления от работы малого двигателя внутреннего сгорания. Аналогично при реверсивном вращении, движение судна может осуществляться задним ходом прямо либо с поворотами, как и дополнительного движителя с корпусом, размещенного с зазором в разрезе динамореактивной трубе с всасывающей водой, связанной с поворотом через вертикальную ось посредством привода с малым двигателем внутреннего сгорания, т.е. раздельно от работы основного двигателя внутреннего сгорания с соосным импеллером в виде компрессора, который нагнетает сжатый воздух в пневмоканалы под днище судна.

В результате чего, в общем случае, расположении движителей вдоль центральной оси на палубе судна, диапазон их оборотов и направление вращения создают не только высокую скорость судну на сжатом пневмопотоке суммарно, но и хорошую маневренность в движении судна, его подруливание, меняя направление движения воды в устройствах.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые элементы.

На фиг. 1 показано судно на сжатом пневмопотоке с системой управления по настоящему изобретению; на фиг. 2 показан вид сбоку в разрезе судна на сжатом пневмопотоке с подруливающим устройством; на фиг. 3 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Следует иметь в виду, что показанный на этих чертежах вариант осуществления настоящего изобретения не является ограничивающим, он служит лишь для демонстрации основных принципов данного изобретения, объем которого определяется предложенной формулой изобретения.

Схема реализации системы управления судном на сжатом пневмопотоке включает соосный импеллер 1, содержащий корпус 2, вращение винта соосного импеллера 1 происходит с помощью силового привода от основного двигателя внутреннего сгорания 3, расположенного в передней части на некотором расстоянии по центру палубы судна относительно диаметральной его плоскости. Расположение в передней части (носовой) судна соосного импеллера 1 имеет продолжение переходного участка 4 с образованием сопла в виде закрытого участка пневмоканала 5. В результате этого увеличивается давление воздуха в сторону под днище открытого пневмоканала 6, ограничено боковыми скегами 7. Соосный импеллер 1 выполняют под углом 20-30° для забора воздушного атмосферного потока под днище судна. Таким образом, основной двигатель внутреннего сгорания 3 использован для приведения в действие соосного импеллера 1 и реализации захвата воздуха, создание прямолинейного движения для тягового усилия судна посредством поступления его под днище открытого пневмоканала 6 (воздухозаборного канала). На корпусе 2 закрепляют радионавигационную систему курса 8, а также на палубе имеется рулевое устройство 9.

На кормовой части судна закрепляют малый двигатель 10 внутреннего сгорания. Имеются средства для установки на корме рулевых устройств в виде установленных левого и правого, V-образно спаренных шнеков 11, 12, которые сверху прикрывают стационарными изогнутыми козырьками 13, 14 по их длине. Шнеки 11, 12 с заданной круткой лопастей (движители) присоединяют к ступицам 15, соответственно, к выходам левого и правого, реверсивных мотор-редукторов 16, 17 скорости и реверса направления оборотов с центрами вокруг своей вертикальной оси 18, осуществляемых дополнительными левым и правым реверсивными мотор-редукторами 19, 20 углового положения шнеков закрытых сверху по длине их изогнутыми козырьками, подключенных также как и моторо-редукторы 16, 17 скорости и реверса, к дополнительному малому двигателю внутреннего сгорания 10 для приведения в действие с помощью отбора мощности с применением конструкции горизонтальной рейки (не показано), выполненной поверху судна в виде зубчатых выступов, и связанных силовым приводом с левым и правым мотор-редукторами 19, 20 углового положения, управление также связано с рулевой колонкой 9 экипажа (работу можно сравнить с управлением автомобиля с передней ведущей передачей колес), а значит, к электрической сети блока 21 управления приводами мотор-редукторов, который соединен с центральной системой 22 управления судном, последний соединен и, с системой управления через связь 23 с работой основного двигателя внутреннего сгорания 3 с соосным импеллером 1, например, регулируя обороты двигателя 3, соответственно, регулируя обороты вращения винта соосного импеллера 1.

В варианте судна на сжатом пневмопотоке в средней его части палубы корпуса размещают круговой диск 24 углового поворота (например, транцевая плита вращения, установленная на автомобильном кране или танка), в центре диска 24 которого пропущена вертикальная ось 25, подключенная к блоку 21 управления с центральной системой управления 22. Днище пневмоканала 6 имеет выемку 26 для размещения в ней в верхнем положении дополнительного движителя 27 с корпусом, крепленным жестко к вертикальной оси 25, поднятие или опускание движителя 27 с корпусом связано с силовым гидроцилиндром (не показан для упрощения) в сторону под круговой диск 24 углового поворота, расположенного на палубе судна. Дополнительный движитель 27 с корпусом (в дальнейшем подруливающее устройство) в рабочем положении (при опускании вниз) размещают в зазор между разрезной закрепленной жестко к днищу пневмоканала 6, динамореактивной трубы 28, способную попускать через себя поток воды (засасывать) под днищем корпуса судна, труба, которая выполнена в виде трубчатого центрального редана, в ту или иную сторону, что будет зависеть от горизонтального расположения в ней дополнительного движителя 27 с корпусом вниз. При этом один конец диамореактивной трубы 28 связан с отверстием в днище закрытого пневмоканала 5 в передней части судна, а другой ее конец направлен в сторону кормовой части судна. Прикрепленная жестко к днищу превмоканала 6 динамореактивная труба 28 выполняется в виде трубчатого центрального редана с разрывом (зазором) между собой двух труб.

В совмещенном виде в рабочем положении корпус с движителем 27 совпадает с расположением в горизонтальной плоскости с динамореактивной трубы 28 с продольной осью, а сам движитель 27 работает от создаваемого давления воды, протекающей через динамореактивную трубу 28 при движении судна к береговой линии, причала.

Наличие разомкнутого типа выполнения и с зазором закрепленной жестко динамореактивной трубы 28 позволяет выход для поднятия вверх подруливающего устройства 27 в сторону выемки 26 в днище корпуса, выполненного под круговым диском 24 поворота, в котором пропущена вертикальная ось 25 с приводом, связанной с электрической сети блока 21 управления. Для поворота движителя 27 с корпусом в ту или иную сторону под днищем корпуса судна, учитывают необходимость его разворота и установки в динамореактивную трубу 28 при остановке судна, двигавшегося вперед в режиме заднего хода движителя 27 или же торможения судна двигавшегося задним ходом, в этом случае разворачивают, соответственно, движитель 27 с корпусом в противоположную сторону в вертикальном положении с помощью вертикальной оси 25, пропущенной через центр кругового диска 24 поворота, в это случае в режиме всасывания движитель 27 будет работать вперед в сторону носовой части судна, где конец динамореактивной трубы 28 сопряжен с отверстием в днище закрытого пневмоканала участка 5 (забор воды со стороны передней части в направлении в сторону кормы).

Таким образом, совместная работа, в каждом частном случае, двух независимо работающих двигателей внутреннего сгорания со своими движителями с заданной системой управления судном, подключенных блоками управления приводами к центральной системе управления судном, позволяет осуществлять одновременным согласованным действием экипажа.

В кормовой, в верхней части корпуса, закрепляют горизонтальный потоконаправляющий элемент 29 в виде П-образного козырька, таким образом, чтобы он находился выше крепления углового положения шнеков 11, 12 с изогнутыми перекрытыми сверху козырьками 13, 14, подключенных через ось к мотор-редукторам 19, 20 углового положения шнеков 11, 12. Форма конструкции вращающихся шнеков 11, 12 с перекрытыми сверху изогнутыми козырьками 13, 14 по их длине в горизонтальной плоскости одновременно позволяет управлять и тормозить судном при остановке на тихой воде или волнении не только в движении судна, но также у береговых причалов при совместной работе с подруливающим устройством, выполненным в виде дополнительного движителя 27 с корпусом, помещенным в зазор между разрезной динамореактивной трубы 28 в рабочем положении. Все это в целом вызывает управление судном не только при остановке, подруливания, но и управление судном на больших скоростях, когда поворот шнеков 11, 12 с закрытыми сверху изогнутыми козырьками 13, 14 вокруг вертикальной осей 18 как в одну сторону, так и в обе стороны относительно центральной оси на заданный угол в кормовой части судна. Кроме того, динамореактивная труба 28, выполненная в виде центрального редана, обеспечивает устойчивость судна на крутых поворотах с плоским днищем судна по сравнению с известным техническим решением. Этот элемент выбран также из условия в работе для засасывания воды в движении судна на больших скоростях, когда в нее может поступать также и воздух из открытого пневмоканала 6 под днищем корпуса (движитель 27 с корпусом в этот момент поднят в верхнее положение в выемку 25 корпуса судна). При скоростном режиме судна разомкнутый редан (динамореактивная труба 28) обеспечивает дополнительно выход воды с воздухом, в сторону сжатого сечения выходящей общей струи позади судна над шнеками 11, 12 с перекрытыми сверху изогнутыми козырьками 13, 14 в атмосферу, т.е. обтекает их сверху, а это не мешает работе шнеков в целом. Шнеки свободно в виде и дополнительных движителей одновременно выполняют и роль поворотных рулей, следует при этом ожидать, что увеличивается дополнительно скорость движения судна вместе с работой соосного импеллера 1, создающим большую эффективность скоростных характеристик судна на сжатом пневмопотоке на водной среде, каждый из которых устройств совместно тяговую увеличивающую силу быстроходного судно (судно становится универсальным).

Система управления на сжатом пневмопотоке работает следующим образом.

На стоянке это судно на сжатом пневмопотоке опирается на боковые скеги и плоское днище судно. Для поступательного движения судна в действие приводится соосный импеллер 1 основного двигателя 3 внутреннего сгорания, работающего вначале на малых оборотах, при этом импеллер 1, с помощью двигателя, создает небольшую тягу, воздух подается через сопло 4 в закрытый пневмоканал 5, далее воздушный поток направляется в открытый пневмоканал 6 в сторону размещения шнеков 11, 12 с закрытыми сверху изогнутыми козырьками 13, 14, и под козырек потоконаправляющего элемента 29 сзади проходит выше изогнутых козырьков 13, 14.

При этом на стоянке у береговой линии пирса, когда судно находится для движения на переднем ходу при работе соосного импеллера 1 на малых оборотах винта, опускают вниз движитель 27 с корпусом в зазор для установки между разрывом динамореактивной трубы 28. Движитель 27 засасывает воду в динамореактивную трубу 28, замкнутую в данном случае, придавая ему вращение относительно ее продольной оси, выполненной в виде редана, вода в этом случае поступает в сторону передней части судна, создает противодавление (тормозит движению судна), и выходит через отверстие днища закрытого пневмоканала 5. По команде центральной системы управления судном, экипаж использует также малый в работе двигатель внутреннего сгорания 10, который имеет значительно меньшие габаритные размеры и массу, а значит, и меньше требует усилий в контакте с водной средой рулевого привода с приводом задания число оборотов (скорость) и направление вращения шнеков 11, 12 от мотор-редукторов 16, 17, а также их взаимное расположение относительно продольной оси кормы судна, которое задается дополнительными мотор-редукторами 19, 20 углового положения шнеков, поворачивающихся на осях 18, мотор-редукторы 16, 17 со шнеками на заданный системой управления угол поворота.

Движение судна учитывает при этом, например, как выше отмечено, назад движение от стоянки с дополнительным с дополнительным движителем 27, осуществляется одновременно согласованным вращением левого и правого шнековых движителей 11, 12 (связаны с работой малого двигателя 10) расположенных на одинаковых оптимальных углах между собой от центральной оси в кормовой части судна, т.е. в диаметральной плоскости судна. Изменение скорости судна осуществляется по командам центральной систем управления 22 судном через связь с блоком 21 управления приводами управления на моторо-редукторы 16, 17 со шнеками 11, 12, которые сверху прикрыты изогнутыми козырьками 13, 14 по их длине на заданный системой управления угол. Движение же вперед при остановке на берегу причала, также обеспечивается этими же устройствами в обратном порядке, с выходом в движение судна на открытый участок водной поверхности, где затем полностью поднимают вверх подруливающее устройство, выполненное с дополнительным движителем 27 с корпусом и с креплением в выемке 26 с вертикальной осью 25 с помощью силового привода (не показан для упрощения), ось 25, которая проходит через центр оси кругового диска 24 на палубе судна, а это в свою очередь не мешает в работу включаться и динамореактивной трубе 28, выполненной в виде редана на выброс воды и воздуха в сторону кормы судна.

Следует отметить, что с помощью дополнительных редукторов 19, 20 для поворота мотор-редукторов 16, 17 вокруг их вертикальных осей 18 возможно раздельно устанавливать заданные углы поворота шнеков 11, 12 в обе стороны, что также будет связано и влиять на суммарную скорость судна в движении, учитывая работу соосного импеллера 1, соответственно до максимальной крейсерской скорости судна, которая зависит от конструктивных особенностей и шнековых движителей при заданных углах.

По сравнению с рулевыми устройствами, выполненных со щитками в техническом решении прототипа, здесь происходит только дополнительный положительный эффект тяги потока воды одновременно с работой соосного импеллера создающего сжатую водовоздушную струю сзади кормы, и такое расположение дополнительных шнековых движителей 11, 12 с перекрытыми сверху изогнутыми козырьками 13, 14 не создает больших сопротивлений набегающему потоку, защищено от брызгообразования снизу вверх, они закручиваю поток в разные стороны по отношению друг к другу сзади кормы и опираются на свою часть водной среды, не мешая выходу водновоздушной струи в сторону выхода в атмосферу. В общем случае данное изобретение эффективно, повышает скорость хода, однако при этом необходимо учитывать форму шнеков, их витки, которые имеют определенные сопротивления и, соответственно, тягу, поворот и скорость судна в целом.

Поворот с рулевой колонкой экипажа в любую сторону по горизонтали может осуществляться даже при остановке полной остановки основного двигателя 3 внутреннего сгорания с соосным импеллером 1, где судно за сет работы дополнительного малого двигателя внутреннего сгорания 10 может оказывать передвижение за счет привода шнеками движителей 11 и 12 и перемещении их на заданный угол. Более крутой поворот судна может быть осуществлен, если при остановке шнекам придать реверсивное вращение только в одну сторону одновременно (они сдвинуты в одну сторону от центральной оси кормы). Другой положительный эффект, аналогично при риверсионном вращении по варианту движение судна может осуществляться задним ходом прямо либо с поворотами на открытой водной поверхности.

При причаливании к берегу, пирса и остановки судна в работу вступает подруливающее устройство, выполненное с дополнительным движителем с корпусом, установленным в зазор между прерывистыми двумя частями динамореактивной трубы.

Подруливающее устройство может быть съемным, так как оно связано с круговым диском поворота на палубе судна, как на стоянке, так и в движении судна в силу свое компактности, поскольку работа судна в основном зависит от установки двух независимых (раздельных) двигателей внутреннего сгорания разных геометрических размеров и мощности их; возможность использовать каждого индивидуально для движения судна, так как при движении судна может использоваться как воздушный поток, так и погружение лопастей шнеков в воду, при этом плавающий мусор и другие предметы свободно проходят под днищем открытого пневмоканала судна в сторону кормы, не оказывая влияния на его проходимость и надежность.

Судно на сжатом пневмопотоке может свободно передвигаться по воде, льду, снегу, отмелям и перекатам, не снижая скорости, переходя из воды на сушу.

Следует также отметить, в случае уменьшения скорости, имея определенную осадку корпуса в воде в сторону движения, при выключенном импеллере снижают тягу судна полностью, и тогда в работе остается малый (экономичный) двигатель внутреннего сгорания, а также работа и самого подруливающего устройства с поворотом шнеков на угол с остановкой судна на сжатом пневмопотоке. Поэтому совместная работа нового технического решения связана также с устойчивостью по курсу не только при движении судна, но и его торможению, остановке на тихой воде и в условиях волнения, уменьшению брызгообразования движительных шнеков при движении судна с высокой скоростью и на поворотах, повышает маневренность судна.

Совокупность признаков и степень раскрытия сущности изобретения достаточны для его практической реализации при разработке и изготовления судна на сжатом пневмопотоке и может найти применение в судостроении, система управления является универсальной в эксплуатации судна на сжатом пневмопотоке, необходимо лишь применение дополнительных управляющих устройств.

Изобретение относится к судостроению, а именно к транспортным средствам на сжатом пневмопотоке. Согласно системе управления судном на сжатом пневмопотоке судно оснащают V-образно спаренным шнековым движителем, выполняющим поворот судна на пневмопотоке с возможностью соединения шнеков с малым двигателем внутреннего сгорания посредством крепления на кормовой части управляемых мотор-редукторов скорости и направления вращения шнеков, которые сверху с зазором по длине прикрыты стационарными изогнутыми козырьками. Шнеки с изогнутыми козырьками перемещаются под разными углами в горизонтальной плоскости посредством соединенных с ними дополнительных мотор-редукторов углового положения шнеков с изогнутыми козырьками по их длине. Все мотор-редукторы через блок управления приводами подключены к центральной системе управления малого двигателя внутреннего сгорания и через связь с основным двигателем внутреннего сгорания с соосным импеллером. Подруливающее устройство имеет дополнительный движитель с корпусом, устанавливаемый в зазор разрезной динамореактивной трубы, выполненной в виде редана в средней части днища пневмоканала, закрепленной к днищу корпуса судна. Работа динамореактивной трубы вместе с дополнительным движителем с корпусом осуществляется за счет подсоса воды в ту или иную сторону (перекачки) - в переднюю или в заднюю части судна, соединяющей через отверстие в днище закрытого пневмоканала в передней части с открытым отверстием в сторону кормы. Динамореактивная труба выполнена в виде редана и играет роль перекачки воды и захвата воздуха из-под днища открытого пневмоканала как дополнительный канал в сторону смешения водовоздушных струй, выходящих в атмосферу выше закрытых сверху с зазором изогнутых козырьков по длине шнеков. Двигатели внутреннего сгорания могут работать как раздельно, так и совместно, подключенные к центральной системе управления судном экипажа и приведения всех средств реализации тягового усилия, поворота и торможения посредством отталкивания от различных сред. Достигается повышение устойчивости, поворотливости и управляемости судна на сжатом пневмопотоке. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система управления судном на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха под днищем, заключающаяся в том, что днище выполняют из частей под различными углами с двумя рулями, связанными с приводом на корме судна с возможностью входа в контакт с водной средой, поддерживающим их с помощью поворотных тяг и горизонтального потоконаправляющего элемента Г-образного козырька, расположенного над рулями с горизонтальными осями вращения с образованием отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем козырек размещают наклонно в сторону поворотных рулей, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают в водной среде, а боковые скеги с верхней стороны выполняют под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, отличающаяся тем, что сзади кормовой части рулевое устройство выполняют в виде V-образно спаренных шнеков, имеющих стационарные изогнутые козырьки, закрывающие верхнюю их часть по длине и которые располагают по обе стороны от его диаметральной плоскости судна с левым и правым поворотными на своих осях реверсивными мотор-редукторами скорости и реверса, и два дополнительных левый и правый мотор-редуктора углового положения шнеков со стационарно изогнутыми козырьками по их длине, шнеки которых соединяют со ступицей по ходу судна и приводят в действие от дополнительного малого двигателя внутреннего сгорания, размещенного в кормовой части судна и который использован для приведения в действие средств реализации и дополнительного тягового усилия посредством вращения шнеков с изогнутыми и закрывающими сверху козырьками сверху по их длине, ступицы шнеков выполняют с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости посредством мотор-редукторов углового положения шнеков с изогнутыми и закрывающими сверху козырьками, при этом на палубе в средней ее части корпуса судна размещают круговой диск вращения, в котором размещают вертикальную ось подруливающего устройства, выполненного дополнительно движителем с корпусом, имеющим силовой гидропривод, и движитель с корпусом выполняют с возможностью выхода и входа в контакт разрезной с зазором и закрепленной к днищу пневмоканала динамореактивной неподвижной трубы, выполненной в виде редана в средней части открытого под днищем пневмоканала, вертикальная ось дополнительного движителя с корпусом которого проходит вверх через корпус кругового диска поворота, связанного с действием через связь с установленным дополнительно малым двигателем внутреннего сгорания на корме, при этом подруливающее устройство, связанное в рабочем положении с вмонтированным круговым диском с кольцевым зазором на палубе судна, устанавливают с возможностью его поворота под днищем пневмоканала судна в горизонтальной плоскости для присоединения в контакт в зазор разрезной динамореактивной неподвижной трубы, а также управления дополнительными левым и правым мотор-редукторами углового положения и мотор-редукторами скорости и реверса, обеспечивающими разворот на их осях, подключают к блоку управления их приводами, которые соединяют с центральной системой дополнительного малого двигателя внутреннего сгорания, кроме того, устройство работы для приведения в действие всех средств реализации тягового усилия для отталкивания от различных сред использует силовой движитель в виде соосного импеллера с отдельным основным двигателем внутреннего сгорания, расположенные в разных местах на одной осевой продольной линии передней и задней части судна.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, подвижный дополнительный движитель с корпусом с вертикальной подвижной осью (подруливающее устройство) устанавливают в нерабочем верхнем положении в выемке днища пневмоканала с возможностью уборки заподлицо под корпусом кругового диска с вмонтированным силовым гидроприводом.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что всасывающая вода, протекающая через динамореактивную трубу, выполненную в виде редана, вход которой через отверстие связывают спереди судна через днище закрытого участка пневмоканала, днище которого сопрягают с началом конца динамореактивной неподвижной трубы, выполняют таким образом, чтобы в нее на входе спереди судна, по меньшей мере, не поступал сжатый воздух до зазора с разрезом динамореактивной трубы при убранном вверх дополнительном движителе с корпусом в движении скоростного судна.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что подруливающее устройство выполнено в виде дополнительного движителя с корпусом в верхнем положении при уборке заподлицо к днищу пневмоканала таким образом, чтобы, когда соответствующее судно совершает скоростное движение с действием всех средств реализации скоростного движения тягового усилия посредством отталкивания от различных сред, было бы отсутствие влияния дополнительного движителя с корпусом на контакт с зазором в разрезной динамореактивной трубе и со свободным проходом через нее как воды, так и захвата (подсоса) воздуха из открытого пневмоканала под днищем корпуса для обеспечения дополнительной реактивной тяги выхода водовоздушной струи в сторону кормы с рулевыми устройствами, где, смешиваясь, происходит общая выходящая струя водовоздушного потока поверх шнеков с изогнутыми козырьками, перекрывающими верхнюю часть их по длине, в атмосферу.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что подруливающее устройство с возможностью его втягивания вверх, в сторону выемки днища к круговому диску, выполняют с возможностью замены в ходовых условиях в случае его повреждения.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что двигательная установка состоит из двух двигателей внутреннего сгорания, больший из которых связывают с работой соосного импеллера, а меньший двигатель - с работой реверсивными мотор-редукторами, которые подключают к блоку управления их приводами, а ступицы шнеков с закрывающими сверху изогнутыми козырьками по их длине выполняют с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости и способностью независимо друг от друга работать в рабочем режиме.