Шнекоход на воздушной подушке Российский патент 2024 года по МПК B60V1/00 B60F3/00 

Изобретение относится к амфибийным транспортным средствам на воздушной подушке и предназначено для эксплуатации в труднопроходимой местности, а именно: водной поверхности, покрытой льдом или снегом; торосов; заболоченной водной поверхности; наклонных поверхностей; битый лед на воде.

Известен шнекоход (см. RU 2532295 С1), у которого в носовой и кормовой частях корпуса шнекохода перпендикулярно его продольной оси и параллельно горизонту установлен вал с возможностью вращаться, на котором закреплена П-образная рамка-цапфа. Управление вращением валов П-образными рамками может осуществляться как раздельно, так и синхронно. На цапфы с каждой стороны П-образной рамки могут быть установлены рамки с возможностью вращения. Максимально возможная высота преодолеваемого препятствия ограничена размерами П-образной рамки, при помощи которой он как бы «перешагивает» препятствие.

Недостатком данного шнекохода является возникновение проблем при выходе шнекохода из воды на лед. Суть проблемы заключается в том, что при выходе шнекохода из воды на лед задняя П-образная рамка не работает, нет опоры, а у передней рамки ограничен ее вылет вперед. Рамка, цепляясь горизонтальным вращающимся валом, будет проскальзывать и обламывать кромку льда, не позволяя тем самым осуществлять надежный выход шнекохода из воды на лед. При движении по глубокому рыхлому снегу шнекоход будет «зарываться» в снег. Могут возникнуть проблемы также при движении по водной заболоченной поверхности, когда тяга, развиваемая шнеками, может оказаться недостаточной для преодоления сопротивления движению шнекохода по заболоченной поверхности водоема. При движении по воде, рыхлому снегу, ледяной поверхности шнекоход движется с относительно малой скоростью.

Известно амфибийное судно на воздушной подушке (см RU 17770 U1), технической задачей которого является увеличение эффективности управления движением амфибийного судна. Это достигается тем, что движительная установка выполнена в виде воздушного винта в кольцевой насадке с вертикальными и горизонтальными рулями. Угол отклонения вертикальных рулей влево-вправо 0°…60°. Судно содержит четыре горизонтальных и четыре вертикальных руля, что увеличивает их площадь и позволяет не только сохранять прямой курс при сильном боковом ветре, но и создавать большой разворачивающий момент.

Недостатком данного технического решения является то, что управление судном на воздушной подушке только за счёт аэродинамических рулей, расположенных в потоке за винтом в кольце, осуществляется при достаточно большом радиусе циркуляции и боковом дрейфе судна, что делает судно плохо маневрируемым в сложных условиях движения. Кроме того, обеспечение продольной устойчивости за счет горизонтальных рулей приводит к снижению эффективности силовой установки. Расположение нагнетателей, создающих воздушную подушку, в корме приводит к увеличению сопротивления движению судна за счет импульсного сопротивления. Суда на воздушной подушке испытывают большое затруднение при осуществлении движения вверх по наклонной плоскости.

Целью изобретения является улучшение амфибийных и маневренных качеств шнекохода на воздушной подушке.

Технический результат достигается тем, что в шнекоходе на воздушной подушке, состоящем из корпуса, в носовой части которого установлен вентилятор, соединенный воздуховодом с баллонетом, оснащенным навесными сегментными соплами и установленного по периметру днища шнекохода и тяговой силовой установки, тяговая силовая установка представляет собой два блока, каждый из которых состоит из двигателя, соединенного переключающейся трансмиссией с воздушным винтом в кольце и со шнековым движителем, при этом каждый тяговый силовой блок закреплен на наружной стороне правого и левого бортов напротив центра тяжести шнекохода на воздушной подушке при помощи параллелограммных механизмов, состоящих из нижних и верхних горизонтальных пилонов, шарнирно соединенных одним концом с бортом шнекохода на воздушной подушке, а другим с вертикальными стойками, жестко закрепленными в диаметральной плоскости тяговых силовых блоков в носовой и кормовой частях тяговых силовых блоков, при этом тяговые силовые блоки соединены с верхней частью бортов корпуса при помощи управляемых гидромеханизмов и кронштейнов, закрепленных соответственно в верхней части бортов и на тяговых силовых блоках в районе их центра тяжести, горизонтальные пилоны параллелограммных механизмов имеют профиль аэродинамического крыла и снабжены горизонтальными аэродинамическими крыльями, нижние горизонтальные пилоны могут быть выполнены в виде платформ шарнирно-соединенных с бортами шнекохода на воздушной подушке и с вертикальными стойками тяговых силовых блоков.

Под днищем корпуса шнекохода создается воздушная подушка при помощи вентилятора, расположенного в носовой части корпуса шнекохода и соединенного воздуховодом с гибким ресивером с навесными сегментными соплами, закрепленного по периметру днища шнекохода. По бортам, напротив центра тяжести шнекохода, установлены тяговые силовые блоки, которые состоят из корпусов, на верху которых установлены двигатели и воздушные винты в кольце, а внизу этих корпусов расположены шнеки. Двигатели, воздушные винты в кольце и шнеки соединены трансмиссиями, которые позволяют переключать вращение от двигателей либо на воздушные винты в кольцах, либо на шнеки, либо включать одновременно шнеки и воздушные винты в кольцах в зависимости от необходимого режима движения шнекохода на воздушной подушке.

При этом каждый тяговый силовой блок закреплен на левом и правом бортах при помощи параллелограммных механизмов, которые обеспечивают параллельность диаметральных плоскостей корпуса шнекохода и тяговых силовых блоков вне зависимости от их взаимного расположения относительно друг к другу по высоте.

На фиг. 1 показан общий вид шнекохода на воздушной подушке.

На фис. 2 показан вид сбоку на шнекоход на воздушной подушке.

На фис. 3 показан вид сверху на шнекоход на воздушной подушке.

На фис.4 показан вид сверху на тяговый силовой блок, закрепленный на правом борту шнекохода на воздушной подушке при помощи параллелограммного механизма, нижние горизонтальные пилоны у которого выполнены в виде единой платформы.

На фиг. 5 показан вид с кормы на шнекоход на воздушной подушке, у которого с левого борта тяговый силовой блок поднят на высоту гибкого ограждения воздушной подушки, а с правого борта тяговый силовой блок опущен на опорную поверхность.

На фиг. 6 показана схема трансмиссии тягового силового блока, соединяющая двигатель со шнеком и способная переключать вращение от двигателя со шнека на воздушный винт в кольце и обратно.

На фиг.7 показана схема трансмиссии тягового силового блока, включающая одновременно шнек и воздушный винт в кольце.

На фиг. 8 показана схема трансмиссии, включающая только шнек.

На фиг. 9 показана схема трансмиссии, включающая только воздушный винт в кольце.

Шнекоход на воздушной подушке (фиг. 1…5) содержит корпус 1, в носовой части которого установлен вентилятор 2, соединенный воздуховодом 3 с баллонетом 4 с навесными сегментными соплами 5. Баллонет 4 установлен по периметру днища 6 корпуса 1 шнекохода на воздушной подушке. По бортам корпуса 1 шнекохода на воздушной подушке, напротив центра тяжести шнекохода, установлены два автономных тяговых силовых блока 7, каждый из которых включает в себя двигатель 8, соединенный переключающей трансмиссией 9 (фиг. 6 … 9) с воздушным вином в кольце 10 и со шнековым движителем 11. При этом каждый тяговый силовой блок 7 закреплен на наружной стороне левого и правого бортов при помощи параллелограммных механизмов, которые состоят из двух нижних пилонов 12 и двух верхних пилонов 13, соединенных при помощи шарниров 14 одними концами с левым и правым бортами 15 шнекохода на воздушной подушке, а другими с вертикальными стойками 16, которые жестко закреплены в диаметральных плоскостях тяговых силовых блоков 7, в кормовой и в носовой частях этих блоков 7. Кормовые стойки 16, расположенные за винтами в кольцах, заканчиваются аэродинамическими рулями 17. Горизонтальные пилоны 12 и 13 параллелограммных механизмов имеют профиль аэродинамических крыльев, оборудованных горизонтальными аэродинамическими рулями. Нижние пилоны 12 могут быть выполнены в виде единой платформы 18 (фиг. 4). Каждый автономный тяговый силовой блок 7 может перемещаться по высоте, подниматься и опускаться при помощи гидравлических механизмов 19, закрепленных на бортах корпуса 1 шнекохода на воздушной подушке и на тяговых силовых блоках 7 при помощи кронштейнов 20, установленных в районе центра тяжести тяговых силовых блоков 7 и корпуса шнекохода на воздушной подушке.

Шнекоход на воздушной подушке способен передвигаться с разными скоростями при разных внешних условиях и разных состояниях опорной поверхности, по которым осуществляется движение. При движении шнекохода по водной акватории, при выходе из воды на поверхность акватории, покрытой льдом, при выходе на береговую поверхность, при движении над заболоченной водной поверхностью, при движении по вязкой и липкой грязи используется способ движения шнекохода на воздушной подушке с применением в качестве движителей воздушные винты в кольце 10.

Данный способ движения осуществляется следующим образом. Включается вентилятор 2, который подает воздух высокого давления по воздуховоду 3 в баллонет 4 и выходит из него через сегментные навесные сопла 5 наружу, создавая при этом по периметру днища 6 корпуса 1 шнекохода струйную завесу и воздушную подушку под днищем 6 шнекохода. Шнекоход зависает на воздушной подушке над опорной поверхностью, по которой ему предстоит осуществлять движение. Тяговые силовые блоки 7 поднимаются на высоту гибкого ограждения воздушной подушки (высоту баллонета с соплами) при помощи гидравлических механизмов 19. Включают воздушные винты в кольце 10 путем соединения маршевых двигателей 8 при помощи переключающейся трансмиссии (фиг. 9). Шнекоход осуществляет движение на воздушной подушке. Продольная устойчивость шнекохода на воздушной подушке осуществляется за счет продольного секционирования воздушной подушки при помощи секционированных щитков, либо за счет эластичных перегородок установленных внутри воздушной подушки между бортовыми баллонетами (на фиг. не показаны). Оси воздушных винтов в кольце 10 в рабочем состоянии находятся на высоте центра тяжести шнекохода на воздушной подушке и поэтому тяга воздушных винтов в кольце 10 не влияет на изменение продольного момента, что также положительно сказывается на продольную устойчивость движения шнекохода на воздушной подушке.

При изменении центра тяжести шнекохода на воздушной подушке иногда требуется и изменение продольного момента. Этого можно достичь как за счет изменения высоты расположения тяговых силовых блоков 7, а именно осей воздушных винтов в кольце 10 вверх-вниз, создавая тем самым кабрирующий или пикирующий моменты, либо за счет горизонтальных аэродинамических рулей на горизонтальных пилонах 12, 13 параллелограммных механизмов. Горизонтальными аэродинамическими рулями можно управлять как продольным моментом, так и поперечным, тем самым влиять на крен и дифферент шнекохода на воздушной подушке.

При движении по твёрдой опорной поверхности, при подъеме вверх по наклонной поверхности, во время преодоления торосов и при необходимости частого маневрирования используют в качестве движителей или шнеки 11, или шнеки 11 и воздушные винты в кольце 10 одновременно. Эти режимы осуществляются путем переключения управляемых трансмиссией по схеме (фиг. 8) или по схеме (фиг. 7).

При движении шнекохода на этих режимах тяги воздушная подушка уменьшает сопротивление движению шнекохода и позволяет преодолевать более сложные препятствия на местности, по которой осуществляется движение.

Расположение тяговых силовых блоков 7 по бортам 15 шнекохода на воздушной подушке, напротив его центра тяжести обеспечивает хорошие маневренные качества шнекоходу. Задав на тяговых силовых блоках 7 тяги различного направления, либо шнеками 11, либо воздушными винтами в кольце 10, можно осуществить разворот шнекохода на воздушной подушке практически на месте вокруг вертикальной оси, проходящий через центр тяжести шнекохода. При движении при помощи шнеков 11 можно осуществлять маневрирование за счет частичного приподнимания того или иного силового блока 7 по высоте над опорной поверхностью. Кроме того, для улучшения маневренных качеств шнекохода на воздушной подушке на вертикальных стойках 16, расположенных за воздушными винтами в кольце 10, устроены вертикальные аэродинамические рули 17, которые также повышают маневренные качества шнекохода на воздушной подушке.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает надежные амфибийные и манёвренные характеристики для шнекохода на воздушной подушке.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к шнекоходам на воздушной подушке. Шнекоход состоит из корпуса и тяговой силовой установки. В носовой части корпуса установлен вентилятор. Вентилятор соединен воздуховодом с баллонетом. Баллонет оснащен навесными сегментными соплами. Тяговая силовая установка представляет собой два блока, каждый из которых состоит из двигателя, соединенного переключающейся трансмиссией с воздушным винтом в кольце и со шнековым движителем. Каждый тяговый силовой блок закреплен на воздушной подушке при помощи параллелограммных механизмов. Параллелограммные механизмы состоят из нижних и верхних горизонтальных пилонов. Пилоны шарнирно соединены одним концом с бортом шнекохода на воздушной подушке, а другим с вертикальными стойками. Горизонтальные пилоны параллелограммных механизмов имеют профиль аэродинамического крыла и снабжены горизонтальными аэродинамическими крыльями. Достигается повышение маневренности. 9 ил.

Шнекоход на воздушной подушке, состоящий из корпуса, в носовой части которого установлен вентилятор, соединенный воздуховодом с баллонетом, оснащенным навесными сегментными соплами, и установленного по периметру днища шнекохода и тяговой силовой установки, отличающийся тем, что тяговая силовая установка представляет собой два блока, каждый из которых состоит из двигателя, соединенного переключающейся трансмиссией с воздушным винтом в кольце и со шнековым движителем, при этом каждый тяговый силовой блок закреплен на наружной стороне правого и левого бортов напротив центра тяжести шнекохода на воздушной подушке при помощи параллелограммных механизмов, состоящих из нижних и верхних горизонтальных пилонов, шарнирно соединенных одним концом с бортом шнекохода на воздушной подушке, а другим с вертикальными стойками, жестко закрепленными в диаметральной плоскости тяговых силовых блоков в носовой и кормовой частях тяговых силовых блоков, при этом тяговые силовые блоки соединены с верхней частью бортов корпуса при помощи управляемых гидромеханизмов и кронштейнов, закрепленных соответственно в верхней части бортов и на тяговых силовых блоках в районе их центра тяжести, горизонтальные пилоны параллелограммных механизмов имеют профиль аэродинамического крыла и снабжены горизонтальными аэродинамическими крыльями, нижние горизонтальные пилоны могут быть выполнены в виде платформ, шарнирно-соединенных с бортами шнекохода на воздушной подушке и с вертикальными стойками тяговых силовых блоков.