СУДНО НА СЖАТОМ ПНЕВМОПОТОКЕ Российский патент 2020 года по МПК B60V3/06 

Изобретение относится к области создания транспортных средств. Использующих динамическую воздушную подушку, обладающих высокопроизводительным свойством компрессора на использовании соосного импеллера, реактивная струя которого направлена для пневмоканала в виде сжатого воздуха под днищем для создания подъемной и тяговой силы и может быть использовано, в частности, касается конструирования и управления судами на сжатом пневмопотоке предназначенного для передвижения людей и грузов по водной поверхности, мелководью, снегу, льду, траве, песку, заболоченной территории, поросшей мелкой растительностью, грунту, в особенности маломерных судов на воздушной подушке.

Известен летательный аппарат-экраноплан, содержащий фюзеляж, крыло, горизонтальное и вертикальное оперение и воздушно-реактивную силовую установку. Под крылом экраноплана размещено устройство создания воздушной разгрузки и тяги, выполненное в виде проточной камеры, образованной крылом и боковыми ограждениями, причем боковые ограждения камеры установлены на консолях крыла (см. заявку ФРГ №33319127, B60V 1/08, от 1/08, 1983), а также летательный аппарат-экраноплан (см. заявку ФРГ №4010877, В64С 35/00, 1991), кроме того, известны суда США №5370197, B60V 17-43, 1994; №2004065772, В64С 21/04, В64С 23/08, 2004; также патент US №6,450,111 В1 от 17.09.2002) на маломерных судах на воздушной подушке.

Все эти средства достаточны, сложны, в особенности при использовании на маломерных судах на воздушной подушке. Кроме того, описанные суда обладают невысокой амфибийностью и мореходностью, при этом возможности движительных установок реализуются не полностью. При этом создание воздушной подушки и тяги недостаточно эффективно при стартовой или малой поступательной скорости транспортного средства, так как установка таких движителей не может реализовать под днищем судна образование сжатого пневмопотока в виде такой струи, которая могла бы стараться обеспечить тем самым судно на старте движения. То есть известные технические решения поддувом воздуха под днище или крыло не обеспечивают полного высокого давления и сжатия воздуха для работы пневмоканала в режиме наддува воздуха высокого давления для тяговой силы, обеспечивающей поступательное движение судна.

Устройство вставок и качающейся створки не приспособлено для создания мощных струй и поступления их в пневмоканал, выхода воздуха которого связан под днищем, и поток, расширяясь, ударяется непосредственно в толщу водного потока (опорная поверхность). Коэффициент удельной тяги и подъемная сила низки, а затрачивать приходится большую мощность, кроме того, это связано с применением двигателей воздушного винта, которые могут создавать достаточно реактивную силу тяги для заполнения сжатым воздухом пространство пневмоканала.

Борьба с перегрузками приводит к увеличению собственного веса судна, уменьшению его весовой отдачи и уменьшению скорости движения. Существенным недостатком таких устройств является поперечная форма днища с касанием и обтеканием опорной поверхности, например, водой, а также формой самих боковых стенок скегов, которые имеют большое сопротивление движению, и сложность в том, что при этом у них отсутствуют на внешних боковых стенок судна, закрепленные отталкивающие упоры, в виде эллипсовидного полого шара с выступающей частью от плоскости борта, а значит, при подруливании и швартовке к пирсу при соприкосновении о твердую поверхность, идет соприкосновение и определенное нарушение обшивки бортов судна или при столкновении судов (отталкивания их друг от друга) на открытой воде при движении.

Известно судно на воздушной подушке, содержащее корпус, движительную и нагнетательную установки, а также ограждение области воздушной подушки с носовыми и кормовыми подвижными элементами с бортовыми скегами и средним скегом. Секционирующим область воздушной подушки на левую и правую отдельные камеры, при этом нагнетательная установка выполнена с рулевым устройством. Регулирующим нагнетание воздуха в упомянутые камеры (Патент RU №2097231, B60V 3/06 от 27.11.1997).

Как следует из описания, управление судном на воздушной подушке осуществляется с помощью рулевого устройства, позволяющего регулировать нагнетание воздуха в к камеры воздушной подушки таким образом, что при нагнетании в правую камеру 8 такое управление приводит к накренению судна с касанием опорной поверхности бортовым скегом 6. Сила сопротивления, действующая на скег 6. Контактирующим с опорной поверхностью, создает момент, разворачивающий судно относительно вертикальной оси. Боковая сила, вызванная углом дрейфа и накренением на внутренний борт при повороте, позволяет осуществлять управление судном.

Однако наряду с достоинством известного судна на воздушной подушке, заключающемся в повышении безопасности эксплуатации судна на воздушной подушке, имеет ограничения по использованию. При движении такого судна над водной или ровно твердой поверхности, например, льдом, сохраняются все его достоинства: скорость движения, маневренность, амфибийность. Однако использование такого судна для создания повышенной безопасностью при столкновении двух судов или при соприкосновении наружных боковых стенок судна с жесткими поверхностями, вызывает их большой удар, вмятины и т.п., т.е. создается повышенное трение (сопротивление) в движении и при швартовке к пирсу вследствие большой поверхности контакта боковых внешних бортов судна с другими жесткими поверхностями в случае сопротивления - трения.

Известно техническое решение, выбранное в качестве одного из анналов (прототипа), устройство для реализации способа передвижения и управления транспортным средством на воздушной подушке, содержащее корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем и движущее судно, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава с установленными в конце их изогнутыми активными соплами, которые ориентированы под углом в сторону движения воздуходинамической струи высокого давления, выходящей из переходного сопла импеллера в сторону днища корпуса (Патент RU №2614367, B60V 3/06, B60V 1/04, В63В 1/38 от 24.03.2017)

Однако, несмотря на его широкие возможности, при управлении эти транспортом средствам узких многоканальные пневмоканалы разделены уступом с наклоном по центру днища судна в кормовой части, дают возможность разделения воздушного потока от воздушного импеллера и поступления в два закрытых пневмоканала.

Действительно, при достижении такого судна над водной или ровной твердой поверхностью сохраняются все его достоинства: скорость движения, маневренность, амфибийность. Однако использование такого судна не учитывает, во-первых, что наружные боковые стенки судна при столкновении с другими судами борт о борт (или для выталкивания других иностранных судов из территориальных вод при конфликтах) создают большие трения, вмятины и порывы обшивки и т.п., а также при остановке и швартовке к пирсу, т.е. создается аварийная ситуация от внешней обстановки с повышением сопротивления боковых твердых поверхностей судов друг друга вследствие большого ударного контакта поверхности суда, как и в случае причаливания (швартовки) к пирсу. Другим основным недостатком нагнетательного устройства в виде применения с одним винтом импеллера с лопастями, является недостаточность производительность и снижение давления воздушных потерь при нагнетании воздуха высокого давления со струенаправляющим устройством, далее за винтом в сторону сопла. Кроме того, часть газовой струи вынуждена поступать в оборудованные внутри продольные каналы в боковых скегах в виде сквозных труб. Иначе говоря, для устранения этих недостатков судна, для повышения надежности эксплуатации и автономности работы дополнительных боковых устройств в сторону скегов с продольными напорным каналами и автономности их работы для увеличения давления выходящей струи сзади кормовой части судна, а значит, повышается скорость движения судна в целом. Такие характеристики могут быть реализованы лишь размещением как основного соосного импеллера, так и дополнительны боковых движителей с короткими напорными каналами, которые подсоединены отдельно к продольным напорным каналам в боковых скегах, выходящая струя газового потока из которых направляется в атмосферу сзади комовой части судна. А значит, полезная работа судна зависит от предложенных совместно устройств и их расположения на передней части судна, учитывая нагревательное приспособление в целом, не нарушая однородности поступления струи высокого давления под днищем судна в сторону кормы.

Вращательный момент дополнительного винта соосного импеллера зависит от скорости вращения, углов установки и атаки лопастей, а также расстояния между двумя закрепленными винтами соосного импеллера.

Задача изобретения - повышение эксплуатационных характеристик судна на сжатом пневмопотоке путем повышения эффективности действия движительной установки в виде соосного импеллера при совместной работе боковых напорных каналов с автономными устройствами в виде завихрителей с лопатками или с работой малых импеллеров, и снижение воздушных потерь.

Технический результат - расширение арсенала технических средств, реализуемым в заявленном изобретении в качестве судна на сжатом пневмопотоке, обеспечить однородность давления теплой высокой струи, выходящей из сопла соосного импеллера, учитывая нагрев воздушной струи и запаса тепловой энергии для воздушной «смазки» под днищем судна (образование воздушных пузырьков)). То есть, обеспечивая большую тягу и давление в соприкосновении с опорной поверхностью воды корпуса открытого канала в сторону кормовой части судна. Кроме того, передняя носовая часть судна сбоку расположения соосного импеллера дополнительно снабжена не менее двух входных коротких напорных каналов с завихрителями в виде лопаток или с малыми импеллерами, связанных непосредственно с выполненными полыми сквозными трубами внутри боковых скегов, концы которых ориентированы для выпуска дополнительного воздуха от дополнительных устройств, и не связанных с работой основного (центрального) соосного импеллера.

Указанный технический результат достигается тем, что судно на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными, внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава, согласно изобретения, дополнительно содержит нагревательное приспособление, встроенное в закрытый корпус перед струенаправляющей движительной установкой в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания, при этом винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения, и углы атаки лопастей равны и противоположного знака, причем сбоку корпуса в носовой части от соосного импеллера на некотором расстоянии дополнительно размещены короткие каналы, которые снабжены на входе завихрителями в виде лопаток или малыми импеллерами, при этом короткие каналы подсоединены к продольным напорным каналам в боковых скегах, выходящая струя газового потока, из которых направлена в атмосферу сзади кормовой части судна, дополнительно с наружной стороны боковых стенок скегов с каждой из стороны выше ватерлинии содержатся отталкивающие упоры в виде, преимущественно, эллипсовидного полого шара с выступающей частью с обеих сторон бортов скегов с наружной стороны, с сохранением движения судна по воде при совершении скоростного движения и для того, чтобы довести до минимума трения между бортами при столкновении с другим судном с касанием при движении или столкновении их на воде, а также при швартовке и остановке у пирса и столкновения с ним.

Кроме того, нагнетательное приспособление выполнено в виде электрических нагревательных элементов, встроенное в закрытый корпус перед струенаправляющей движительной установкой в виде соосного импеллера.

Кроме того, полость корпуса с соосным импеллером имеет подводящий зазор перед нагнетательным приспособлением, с возможностью прохода засасывания воздуха к основному винту.

Кроме того, приемный канал корпуса нагревательного приспособления снабжен съемной крышкой выполненной с возможностью дистанционного открывания.

Указанные отличия являются существенными, так как существует необходимость в разработке простого и удобного средств управления судном на сжатом пневмопотоке, в особенности маломерного судна, преодолевающие указанные выше недостатки и обеспечивающие выполнением мощности всех предложенных устройств в целом. Например, выполнение соосного импеллера расположением двух одинаковых винтов: основного и дополнительного выравнивающего, которые имеют возможность обеспечить равенство вращательных моментов с выполнением их конструктивного решения левого и правого вращения, а углы их лопастей равны и противоположного знака, причем каждая из лопастей имеет аэродинамическую форму. Засасываемый ими теплый воздух отнагревательного приспособления в закрытом корпусе с соосным импеллером расположены в носовой (передней) части судна в обтекаемой ниши (углублении).

Таким образом, атмосферный воздух, проходя через нагревательное приспособление в зоне движителя в закрытом корпусе благодаря кинематической связи между собой посредством редуктора оба винта соосного импеллера, приводятся во вращение, имея отверстия для возможности перемещения относительно друга на его оси, тепловая энергия получает сжатый поток под днище корпуса из закрытого в открытый пневмоканалы в сторону задней части кормы судна с рулевым устройством, последние создают направленную реактивную струю из выходящего сжатого теплого воздуха из закрытого пневмоканала. Одновременно при движении судна на воде, снабженное дополнительными боковыми каналами, размещенными вокруг приемного канала соосного импеллера, воздух всасывается через дополнительные каналы с завихрителями в виде лопастей или с малыми импеллерами в носовой части корпуса и выбрасывается через боковые продольные напорные каналы в боковых скегах в сторону сзади кормы судна. Под днищем корпуса уменьшается плотность «воздушной смазки». Соответственно, работа всех вместе устройств вызывает при выходе сжатого воздуха, тягу, толкая судно вперед. А, значит, обеспечит судну устойчивость с плоским дном на режиме крейсерской скорости для маломерного судна на пневмопотоке, что повышает эксплуатационные качества описываемого судна

Кроме того, при истечении из сопла с двумя винтами соосного импеллера имеет место изменение степени закрутки струи после основного винта вращения, вследствие чего меняется угол атаки лопастей дополнительного винта с лопастями, а значит, может нарушаться равновесие моментов воздушных винтов, поэтому воздушная струя может, отклоняется от осевого направления. Таким образом, не меняя угла установки лопастей дополнительного винта соосного импеллера, восстанавливаем равенство вращательных моментов, перемещая его вдоль оси и закрепляя с помощью, например, стопорного винта в заданном месте. В результате этого действия в конструктивном отношении, меняя скорость вращения и расстояние между ними, обеспечивают оптимальность работы судна на сжатом пневмопотоке в движении. Угол выхода струи от дополнительного винта может поддерживаться в пределах от 0 до 10 градусов перед входом в закрытый пневмоканал, а дальше сжатая струя теплого воздуха расширяется под днищем корпуса, смешиваясь с водой, образует также газоводяную (паровую) смесь. Аэродинамическая форма лопастей соосного импеллера может влиять на силу, действующую при заборе атмосферного (всасывания) воздуха, где доля энергии, передана в виде скорости воздуха и других факторов. При этом необходимо обеспечить полезную направленность струи теплого воздуха при угле поворотных лопастей от 0 до 10 градусов по отношению к горизонтальной оси вращения винта. При этом скоростное движение также происходит и при работе дополнительных коротких напорных каналов с устройствами подсоединенных к продольным напорным каналов в боковых скегах. Используя нагнетаемый теплый воздух (прогретый) соосным импеллером с выпрямлением струи в виде дополнительного нагревательного приспособления, служит выходу такой струи компактно, которая зависит от различных факторов, в том числе от скорости вращения винта соосного импеллера. Нагревательное приспособление включается одновременно с работой соосного импеллера или раздельно.

В отношении того, что касается дополнительных коротких боковых каналов с дополнительными устройствами внутри их, то они также влияют на скорость движения судна вперед при поступлении сжатого воздуха в продольные напорные каналы в скегах.

В отношении того, что выше ватерлинии наружные боковые стенки скегов снабжены закрепленными отталкивающими упорами, в виде эллипсовидного полого шара, расположенные снаружи борта судна с выступающей частью (выпуклостью) от плоскости бортов с обеих сторон выше ватерлинии в пределах с выпуклостью не менее 10 мм, то это будет достаточно до минимума свести трения при соприкосновении или отталкивая от другого судна в движении или при швартовке у пирса и остановке судна при отключения двигателя с соосным импеллером в процессе движения судна до его полной остановки, что дает в целом большие преимущества также и при движении на открытой воде при столкновении с другим судном (выталкивания его или тарана при заданной тонажности). Таким образом, судну предоставлена безопасность работы на пневмопотоке в режиме движения на воздушной подушке.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с выявленными аналогами и прототипом показывают, что заявленный комплект средств для судна на сжатом пневмопотоке соответствует критерию «новизна». Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения, показали, то они не следуют явным образом из уровня техники, т.е. соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень» и пригодно к осуществлению промышленным путем.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:

на фиг. 1 изображено судно на сжатом пневмопотоке, вид сверху с вырезом в верхней части корпуса;

на фиг. 2 изображен вид сбоку с вырезом узла в верхней части корпуса с нагревательным приспособлением, соосным импеллером и с редуктором;

на фиг. 3 изображен вид сбоку с вырезом в борту со сквозной трубкой с соплом на конце и скреплением полых выступающих шаров;

на фиг. 4 - вид на кормовую часть по стрелке А на фиг. 3;

на фиг. 5 - фрагмент выполнения установки упорно эллипсовидного полого шара в нише борта корпуса.

Заявленный комплект средств для судна на сжатом пневмопотоке представленный на прилагаемых чертежах не является ограничивающим, он служит лишь демонстрации основных принципов данного изобретения, объем которого определяется предложенной формулой изобретения.

Комплект средств для судна на сжатом пневмопотоке, в котором используется система средств, содержит корпус 1, соосный импеллер, который вращается с помощью привода двигателя внутреннего сгорания 3, расположенного за пределами соосного импеллера, который включает в себя основной воздушный винт 2 и дополнительный винт 4, расположенными в специальной ниши носовой части судна, и движение происходит в закрытом пространстве корпуса 5, двигатель 3 расположен на палубе сверху судна.

В зоне нагнетания соосного импеллера 2 монтируют нагревательное приспособление, выполненное, например, в виде электрических нагревательных элементов 6, которые встроены в радиально расположенные пластины 7 в сторону импеллера 2 на расстоянии (0,3-0,5)D, где D - диаметр соосного импеллера 2. Вход атмосферного воздуха осуществляют через нагнетательные элементы 6 (например, с пульта управления на приборном щитке экипажа - не показано) с помощью всасывающего действия вращающегося основного винта 2 соосного импеллера, причем лопасти, которого выполнены криволинейными и повернутыми в вертикальной плоскости с заданным настроенным углом от 10 градусов и более для возможного увеличения подачи сжатого теплого воздуха в корпусе крепления, при этом нагревательное приспособление 6 размещают в насадке 8, и присоединяют к закрытому корпусу 5.

Для выпрямления закрученных струй теплого атмосферного воздуха от основного винта 2 используют струенаправляющий второй дополнительный винт 4, в целом - это называют соосный импеллер, расположенного в пределах закрытого корпуса выход газового потока которого выходит через его сопло в сторону переходного закрытого участка пневмоканала 9. Переходной закрытый участок пневмоканала 9 имеет переход к расширяющемуся в сторону закрытого пневмоканала 10, куда поступает струеспрямляющий воздушный теплый напорный поток от дополнительного винтам. Оси основного винта 2 и дополнительного винта (соосного импеллера) направлены в сторону продольного воздухозаборного канала в виде сопла связанного с переходным закрытым пневмоканалом 9.

Дополнительный воздушный винт 4 с основным винтом 2 (соосного импеллера) приводится во вращение посредством редуктора 11 и имеет центральное отверстие для возможного перемещения его на оси. Для закрепления дополнительного винта 4 в необходимом месте на оси имеется стопорный винт 12. Соосный импеллер готов к работе. Чтобы обеспечить равенство вращательных моментов импеллеры 2 и 4, выполнены левого и правого вращения, а углы атаки их лопастей равны и противоположного знака.

В комплект устройства входит наличие сбоку корпуса 5 в носовой части на некотором расстоянии от соосного импеллера 2 размещают входные отверстия с дополнительными короткими каналами 13 и 14, которые снабжены на входе завихрителями 15 и 16 в виде лопаток или малыми импеллерами, т.е. размещенных с боковых сторон соосного импеллера 2. Дополнительные короткие каналы 13 и 14 подсоединены к напорным закрытым каналам 17 и 18, выполненных в виде полых и сквозных труб 17 и 18 из легкого алюминиевого сплава, размещенных внутри боковых скегов 19 и 20, выходной конец которых установлен в сторону открытого пневмоканала 21 под днищем судна в виде изогнутых активных сопел 22 и 23. Таким образом, примыкающие дополнительные каналы 13 и 14 отдельно от соосного импеллера 2 заполняются газовой смесью автономно через завихрители 15, 16 или с помощью работы малых импеллеров, размещенных с боков от соосного импеллера. При этом соосный импеллер в корпусе имеет угол наклона 20-30° в сторону ватерлинии и сообщен с атмосферным воздухом через нагревательное приспособление 6 со встроенными спрямляющими пластинами 7. Приемный канал нагревательного приспособления 6 с пластинами 7 снабжен крышкой (не показано). Причем соединение дополнительных коротких каналов 13 и 14 с полыми сквозными трубами 17 и 18 связано переходным участком из труб, чтобы обеспечить поперечное сечение их заполнение напорным воздушным потоком. Таким образом, под днищем открытого пневмоканала 21 образуется смешение высокоскоростной струи теплого воздуха от соосного импеллера и холодного воздушного потока, поступающего дополнительно из сквозных труб 17 и 18 с изогнутыми активными соплами 22 и 23. В целом смешиваясь с водой, образуют воздушную «смазку» под днищем судна, далее с выходом в атмосферу при движении судна прямолинейно или с возможностью его поворота по заданному курсу, управляемого экипажем, чем достигается прирост скорости хода.

Для обеспечения управляемости судна на сжатом пневмопотоке в концевой части судна закреплены два руля 24 и 25. Каждый со стороны концов скегов 19 и 20 со щитками 26 и 27, ограничивающих общий канал 28 выхода газоводяного потока (воздуха и воды), в результате смешения в открытом снизу днища 21 корпуса судна в сторону канала 28, в котором образуется один общий газоводяной реактивный поток симметрично закрытого пневмоканала 10 с выходом из него сжатого теплого воздуха через спрямляющего приспособления, присоединенного к корпусу 5 соосного импеллера. Ось вращения рулей 24 и 25 соединена сверху на палубе с регулируемыми тягами 29 и 30 и их соединяют в одном узле 31 для последующего соединения с общей тягой управляемой экипажем (аналогично рулю автомобиля).

В вертикальном положении щитки 26 и 27 целесообразно выполнять гидроцилиндрами (не показано), чтобы обеспечить их свободный вертикальный ход при встрече с препятствиями в воде, по льду, снегу и земле.

При транспортировке судна на автотранспорте могут щитки складываться, т.е. убраны таким образом, чтобы устранить их возможность от поломок.

Форма конструкции рулевых устройств 24 и 25, положение щитков 26 и 27, соответственно, одинаковой конструкции позволяет обеспечить устойчиво повороты судна при развороте щитков на угол 20…30° относительно вертикальной их оси с креплением в кормовой части судна, и оба винта соосного импеллера целесообразно закреплять в специальной нише в носовой части судна плавно обтекаемой формы, как снаружи, так и изнутри. Следует отметить, что выполнение днища судна по всей длине плоским, и несколько выше концов скегов, также ограниченного по ширине боковыми стенками скегов, что обеспечить вираж (крутой поворот) с гарантированной устойчивостью судна при отклонении рулей 24 и 25 со щитками 26 и 27 порядка и более 30 градусов, т.е. практически может на месте (0°), в частности при уменьшении скорости движения судна на воде. Кроме того, для подруливания и швартовке к пирсу судна или при касании борта с другим судном при движении на воде, когда боковые стенки корпуса выше ватерлинии, представленные вертикальными (т.е. с некилеватностью днища судна) с кабиной, пассажирских сидений, багажным отсеком с заданной грузоподъемностью. Бортовые борта корпуса судна при этом для сохранения в любой момент столкновения с твердой поверхностью (трения-скольжения) снабжают упорами 32. Упоры 32 расположены в специальных нишах (не показано), размещены снаружи боковых сторон корпуса и изолированы от внутренних стенок корпуса, и выполнены на вертикальной оси 33 вращения, а сам упор 32 выполнен в виде эллипсовидного полого шара 34, причем внешняя поверхность полого шара выступает не менее 10 мм от плоскости наружного борта корпуса, препятствуя удару от другого судна в движении и выталкивания иностранного судна, находящегося в территориальных водах данного государства, или другого нарушения при заходе судна, который произошел на море и т.п., а также при подруливании и швартовке к пирсу судна до полной его остановки при отключенном двигателе.

В комплект судна на сжатом пневмопотоке входит приборное оборудование, якорь и весла и т.п. Двигатель закреплен на раме сверху на палубе судна и его размещают по расчету в средней части корпуса палубы, снабжают решеткой перед нагревательным приспособлением в виде съемной крышки, выполненной с возможностью дистанционного открывания (не показано), так как необходимо оградить его от попадания посторонних предметов, птиц и т.п. при засасывании из окружающей атмосферного воздуха (двигатель удален от винтов, также может быть сообщен с ним через трансмиссию соответствующей конструкции).

Выход сжатого потока из коротких каналов 13 и 14, соединенных через переходник (не показан) с продольными напорными каналами 17 и 18 в виде полых и сквозных из легкого алюминиевого сплава с изогнутыми активными соплами 22 и 23 происходит в открытый пневмоканал 21 в виде расширяющегося в сторону кормовой части судна, с последующим выходом общего потока с высоким напорным давлением и движение сжатого воздуха с выходом в атмосферу при движении судна прямолинейно или с возможностью поворота по заданному курсу, управляемого экипажем, чем достигается прирост скорости хода.

В концевой кормовой части корпуса целесообразно закрепить горизонтальный потоконаправляющий элемент, выполненный в виде П-образного козырька 35, конец которого имеет наклон с углом 20-30° (фиг. 3), выше щитков 26 и 27. Потоконаправляющий элемент 35 (козырек) образует защитный экран сверху и частично с боков в кормовой части судна, шириной равной расстоянию до расположения рулевых устройств со щитками, что создает продолжение выхода общего газоводяного реактивного потока в атмосферу, отсутствует залив палубы сзади кормы.

Судна представляет собой также плоскодонное днище с килеватым носовым концом с комплектом оборудования на верхней палубе (на чертеже не показано) для обслуживания экипажем. Все это в целом вызывает экономичность судна на сжатом пневмопотоке в сравнении с известным техническим решением и обеспечивает надежность судна.

Естественно, что взаимосвязь всех элементов с учетом использования нагревательного приспособления, наличия редуктора связанного с основным и дополнительным винтами (соосного импеллера), где нагретый теплый сжатый воздух получает газовую струю, выпрямляется, приобретая осевое направление. Одновременно с выпрямлением дополнительным воздушным винтом соосного импеллера создается дополнительный скоростной напор (давление), который суммируется с напором, создаваемым основным воздушным винтом соосного импеллера. А значит, образуется выпуск теплого сжатого воздуха достаточно высокого давления с подводом дополнительного сжатого воздуха из продольных напорных каналов, выполненных в боковых скегах с коротким каналами на входе в передней части судна, снабженными завихрителями или малыми импеллерами с подаче воздуха в сторону открытого днища корпуса с опорной поверхностью воды и. сохраняя его до выхода в концевой части кормы. Кроме того, особенностью предложенного судна на сжатом пневмопотоке является то, что в нем на боковых с наружи стенок выше ватерлинии расположены закрепленные отталкивающие упоры в виде эллипсовидных полых шаров, что обеспечивает создание соответствующего устройства для подруливания при швартовке и касания твердой поверхности пирса или при движении на открытой воде при столкновении судов борт о борт или выталкивания других судов, нарушающих районы судоходства в подконтрольных водных акваториях.

Комплект средств для судна на сжатом пневмопотоке работает следующим образом.

На стояке это судно опирается на бортовые скеги и плоское дно судно. Для поступательного движения судна в действие приводится основной 2 и дополнительный 4 винты соосного импеллера. Одновременно нагревательное приспособление 6 с радиально расположенными пластинами 7 подключают, например, к электричеству, вырабатываемую двигателем внутреннего сгорания (возможен вариант использования горячих дымовых отводящих газов двигателя). Вращение соосного импеллера связано с воздушными его винтами 2 и//и засасыванием через нагнетательное приспособление 6 с радиально расположенными пластинами 7 в насадке 8, где далее воздушный поток закручивается, движется по спирали, постоянно меняя вследствие этого направление своего движения. Имея определенную кинетическую энергию, оно создает скоростной сжатый поток воздуха под напором (давлением). Далее закрученный поток теплого воздуха попадает на дополнительный винт 4 соосного импеллера, имеющего в своем составе конструктивно два винта 2 и 4 определенного размера, с редуктором 11 (или через трансмиссию соответствующей конструкции при удалении двигателя от винта соосного импеллера) в сторону, обратную вращению основного винта 2. Поскольку вращательные моменты, создаваемые воздушными винтами соосного импеллера, равны, но противоположно по знаку, то после дополнительного винта 4 сжатый поток воздуха выпрямляется, приобретая осевое направление в сторону сопла с переходным закрытым участком в виде пневмоканала 9 и пневмоканала 10, последний по ширине с одинаковыми размерами связан с открытым днищем 21 открытого канала для газоводяного сообщения в сторону канала 28 в кормовой части судна. Кроме того, в дополнительно открытый канал 21 поступает сжатый воздух из размещенных в боковых скегах 19 и 20 продольных полых сквозных труб 17 и 18 на конце с изогнутыми активными соплами 22 и 23. Вследствие этого сохраняет приобретенную сверхзвуковую скорость от работы предложенных устройств с суммированием с напором скорости, создаваемыми этими устройствами в целом, далее происходит прохождение потока воздуха в виде газоводяного между щитками 26 и 27 с рулями 24 и 25 из кормовой части судна в атмосферу с перекрытием сверху П-образного козырька 35. Нагретый воздушный поток при смешении с водой создает пузырьковый эффект в виде «воздушной смазки» и одновременно «воздушной подушки».

Радиальные пластины 7 нагревательного приспособления 6 расположены от основного винта 2 соосного импеллера на расстоянии (0,3-0,5) D, где D - диаметр основного винта 2.

Таким образом, на выходе из сопла корпуса 1 соосного импеллера образуется струя высокого направленного движения в сторону закрытого переходного участка 9 прямолинейного направления, которая расширяясь под открытым днищем пневмоканала 21 корпуса создает избыточное давление между скегами 19 и 20 в крейсерском режиме скоростей при движении судна вперед, при этом оно клиновидным носовым реданом судна разрезает образовавшуюся волну перед носовой частью судна на две ее части (левую и правую) в сторону боковых скегов 19 и 20, образуя восходящие линии токов под нишами, образованных при конструировании, внутри боковых скегов и, далее достигается уменьшение килеватности ограничивающих бортовыми скегами в сторону направления воды под днищем закрытого участка пневмоканала, и которое по ширине и длине имеет плоскую форму несколько выше концов скегов открытого пневмоканала, т.е. в сторону окончания кормовой части судна. Один общий поток из-под днища открытого канала корпуса направляется в сторону канала 28 между щитками 26 и 27 с рулями 24 и 25.

С изменением скорости вращения винта меняется степень закрутки струи воздуха после основного винта 2, вследствие чего меняется угол атаки лопастей дополнительного винта 4, что нарушает равновесие вращательных моментов обоих винтом (соосного импеллера), поэтому существует возможность регулировки дополнительного винта 4, где выходящая струя от основного винта 2 выравнивается за счет дополнительного винта 4 с учетом углов установки и атаки их лопастей, а также расстояния между винтами 2 и 4

Не меняя угла установки лопастей, восстанавливаем равенство вращательных моментов, перемещая дополнительный винт вдоль оси и закрепляя с помощью стопорного винта 12 в любом необходимом месте на оси вращения. При этом боковые наружные стенки корпуса судна выше ватерлинии, имея крепления в виде закрепленных отталкивающие упоры 32 в нишах (не показано) размещены по принципу «в разбег», обеспечивают отталкивания судна при соприкосновении с другим судном, не позволяя данному судну большого трения при ударе, борт о борт и подвижность на воде, а значит, надежно защитить обшивку борта судна при ударе относительно друг друга двух судов при столкновении, причем сами отталкивающие упоры 32 выполнены на вертикальной оси 33 вращения с эллипсовидным полым шаром 34, где он выступает своей поверхностью не менее 10 мм от плоскости борта с наружной стороны корпуса судна.

Судно на сжатом пневмопотоке может свободно передвигаться по воде, льду, снегу, отмелям и перекатам, не снижая скорости, переходя из воды на сушу. При этом скорость при хорошей обтекаемости корпуса и конструировании надстройки может резко возрастать. При движении на высокой скорости судно острым носом с реданом прорезает волну, не успевая, вследствие инерционности, реагировать на циклическое изменения или поддержания, что обеспечит экипажу комфортность при движении с высокой скоростью по волнам.

Таким образом, меняя скорость вращения винтов соосного импеллера и расстояние между ними, обеспечивают оптимальность работы устройства для поддержания сжатого прямолинейного осевого направления струи. Совокупность признаков и степень раскрытия изобретения достаточны для его широкой практической реализации при разработке и изготовлении данного судна на сжатом пневмопотоке среди известных объектов аналогичного назначения.

Изобретение относится к области создания транспортных средств, использующих динамическую воздушную подушку. Судно на сжатом пневмопотоке содержит корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, и нагревательное приспособление, встроенное в закрытый корпус перед струенаправляющей движительной установкой в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания. Причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава. При этом винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения. Причем сбоку корпуса в носовой части от соосного импеллера на некотором расстоянии дополнительно размещены короткие каналы, которые снабжены на входе завихрителями в виде лопаток или малыми импеллерами. При этом короткие каналы подсоединены к продольным напорным каналам в боковых скегах. С наружной стороны боковых стенок скегов с каждой из стороны выше ватерлинии содержатся отталкивающие упоры в виде преимущественно эллипсовидного полого шара с выступающей частью с обеих сторон бортов скегов с наружной стороны. Повышается безопасность при эксплуатации судна. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Судно на сжатом пневмопотоке, содержащее корпус с движительной установкой, создающей давление воздуха под днищем судна, днище выполнено из частей, размещенных под различными углами, причем днище оборудовано боковыми скегами, оборудованными внутри продольными напорными каналами, выполненными в виде полых сквозных труб из легкого алюминиевого сплава, отличающееся тем, что дополнительно содержит нагревательное приспособление, встроенное в закрытый корпус перед струенаправляющей движительной установкой в виде соосного импеллера, соединенного с двигателем внутреннего сгорания, при этом винты соосного импеллера выполнены левого и правого вращения и углы атаки лопастей равны и противоположного знака, причем сбоку корпуса в носовой части от соосного импеллера на некотором расстоянии дополнительно размещены короткие каналы, которые снабжены на входе завихрителями в виде лопаток или малыми импеллерами, при этом короткие каналы подсоединены к продольным напорным каналам в боковых скегах, выходящая струя газового потока из которых направлена в атмосферу сзади кормовой части судна, дополнительно с наружной стороны боковых стенок скегов с каждой из стороны выше ватерлинии содержатся отталкивающие упоры в виде преимущественно эллипсовидного полого шара с выступающей частью с обеих сторон бортов скегов с наружной стороны с сохранением движения судна по воде при совершении скоростного движения и для того, чтобы довести до минимума трение между бортами при столкновении с другим судном с касанием при движении или столкновении их на воде, а также при швартовке и остановке у пирса и столкновения с ним.

2. Судно по п. 1, отличающееся тем, что нагнетательное приспособление выполнено в виде электрических нагревательных элементов, встроенного в закрытый корпус перед струенаправляющей движительной установкой в виде соосного импеллера.

3. Судно по п. 1, отличающееся тем, что полость корпуса с соосным импеллером имеет подводящий зазор перед нагнетательным приспособлением с возможностью прохода засасывания воздуха к основному винту.

4. Судно по п. 1, отличающееся тем, что приемный канал корпуса нагревательного приспособления снабжен съемной крышкой, выполненной с возможностью дистанционного открывания.