Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях

Полезная модель относится к транспортным средствам высокой проходимости, в частности к амфибийным средствам для эвакуации пострадавших в ЧС, позволяющим обеспечить плавучесть на воде и передвижение транспортного средства по суше и воде.

Технически достижимый результат - повышение надежности и комфортности аппарата при выполнении операций по ликвидации ЧС.

Это достигается тем, что в амфибийном транспортном средстве на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях, содержащем платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно закрепленные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру амфибийного транспортного средства, отличающееся тем, что амфибийное транспортное средство оборудовано двумя тормозными щитками, имеющими систему управления, направляющие ножи и тормозные шипы, при этом направляющие ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер, амфибийное транспортное средство оборудовано управляемой реактивной решеткой -компенсатором с горизонтальными лопастями, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса, дополнительно имеется пространственная упруго-демпфирующая рамная конструкция, связывающая платформу-днище корпуса и блоки плавучести, на которых жестко закреплены две упругие пластины, расположенные по бокам корпуса, которые посредством упруго-демпфированных стяжек, состоящих из двух жестких частей, соединенных по середине демпфирующим элементом шарнирно соединены с платформой-днищем корпуса.

Полезная модель относится к транспортным средствам высокой проходимости, в частности к амфибийным средствам для эвакуации пострадавших в ЧС, позволяющим обеспечить плавучесть на воде и передвижение транспортного средства по суше и воде.

Известно транспортное средство на воздушной подушке, содержащее периферийное гибкое ограждение области повышенного давления и платформу с установленными на ней обтекаемым корпусом, оборудованной кабиной управления, пассажирским салоном и машинной установкой с вентилятором, включающей в себя турбину с топливными баками и трубопроводами (Патент СССР 457205).

К недостаткам этого транспортного средства можно отнести большие габариты несущей платформы, затрудняющие передвижение по пересеченной местности и малым рекам, большое лобовое сопротивление, боковую парусность, сложную конструкцию силовой установки и трансмиссии. Конструкция несущей платформы и корпуса не позволяет перевозить транспортное средство автомобильным и железнодорожным транспортом.

Известен катер на воздушной подушке, содержащий несущий корпус, на котором установлены воздуходувные установки, включающие нагнетатели с подъемными и пропульсивными воздуховодами в виде двух спиральных каналов с поворотными стенками для формирования и перераспределения потока воздуха, создающего воздушную подушку и формирующего посредством сопел на торцах пропульсивных воздуховодов воздухопропульсивную тягу, причем снизу к несущему корпусу прикреплено гибкое надувное ограждение: подъемные воздуховоды выполнены с концевыми диффузорами (Патент Великобритании 1381806, кл. В 7 К).

Следует отметить, что маневренность такого катера недостаточна, т.к. реверс и маневрирования осуществляются внутренними заслонками воздуходувок.

Известно амфибийное транспортное средство на воздушной подушке, содержащее в своем составе платформу, на которой смонтированы: воздушный ресивер, управляемое пневматическое колесное шасси, управляемое тормозное устройство, герметичный корпус, разделенный на отсеки, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушные рули, блоки плавучести, закрепленные шарнирно с правой и левой сторон корпуса, гибкое ограждение зоны повышенного давления, закрепленное по периметру корпуса и блоков плавучести (Патент РФ 2164481).

К недостаткам этого транспортного средства можно отнести: недостаточную эффективность тормозных щитков, оборудованных направляющими ножами, в особенности при движении над твердой поверхностью (лед, наледь, мерзлые грунты); недостаточная эффективность системы охлаждения двигателя воздушного охлаждения из-за большой длины эжекционного воздушного канала, проходящего под вентиляторным и багажным отсеками; недостаточная продольная устойчивость транспортного средства в особенности при движении над водой на большой скорости. Это обусловлено тем, что транспортное средство не имеет устройства, противодействующего опрокидывающему моменту воздушного винта, вызывающего при большой скорости движения прижатие носовой части транспортного средства к поверхности воды, затягивание под днище передней части гибкого ограждения воздушной подушки и зарывание носовой части корпуса в воду.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является амфибийное транспортное средство на воздушной подушке по патенту РФ 2269441 (прототип), содержащее платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно закрепленные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру амфибийного транспортного средства, отличающееся тем, что амфибийное транспортное средство оборудовано двумя тормозными щитками, имеющими систему управления, направляющие ножи и тормозные шипы, при этом направляющие ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер, амфибийное транспортное средство оборудовано управляемой реактивной решеткой - компенсатором с горизонтальными лопастями, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса.

Преимущество прототипа по сравнению с аналогами заключается в повышении характеристик весовой отдачи, топливной эффективности, мореходности и безопасности движения над водой и сушей.

К недостаткам прототипа следует отнести сравнительно невысокую прочность соединения корпуса с платформой и недостаточную комфортность пассажирского салона для эвакуируемых при ликвидации ЧС.

Технически достижимый результат - повышение надежности аппарата при выполнении операций по ликвидации ЧС.

Это достигается тем, что в амфибийном транспортном средстве на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях, содержащем платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно закрепленные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру амфибийного транспортного средства, отличающееся тем, что амфибийное транспортное средство оборудовано двумя тормозными щитками, имеющими систему управления, направляющие ножи и тормозные шипы, при этом направляющие ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер, амфибийное транспортное средство оборудовано управляемой реактивной решеткой - компенсатором с горизонтальными лопастями, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса, дополнительно имеется пространственная упруго-демпфирующая рамная конструкция, связывающая платформу-днище корпуса и блоки плавучести, на которых жестко закреплены две упругие пластины, расположенные по бокам корпуса, которые посредством упруго-демпфированных стяжек, состоящих из двух жестких частей, соединенных по середине демпфирующим элементом шарнирно соединены с платформой-днищем корпуса.

На фиг.1 представлена схема заявляемого транспортного средства, на фиг.2 - вид в плане, на фиг.3 - вид по стрелке А фиг.1, на фиг.4 - компоновка подъемно-двигательной установки, на фиг.5 - схема комфортного пассажирского салона для эвакуируемых при ликвидации ЧС.

Амфибийное транспортное средство (АТС) на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях (фиг.1-фиг.4) содержит платформу-днище корпуса 1, блоки плавучести 2, двигатель 3, вентилятор 4, трансмиссию 5, воздушный винт 6 в аэродинамическом кольце 7, воздушные рули 8, тормозные щитки 9, реактивную решетку-компенсатор 10, расположенную между воздушным винтом и рулями, гибкое ограждение зоны повышенного давления 11, пояс безопасности 12.

Движение АТС по воде и суше осуществляется на воздушной подушке при помощи подъемно-двигательной установки (фиг.4), состоящей из двигателя воздушного охлаждения 3, вентилятора 4, воздушного винта 6 и воздушных рулей 8. Воздушная подушка создается путем нагнетания вентилятором 4 воздуха в зону повышенного давления, ограниченную гибким ограждением 11. Плавучесть, устойчивость и безопасность движения АТС на воде обеспечивается при помощи герметичного корпуса 1 и блоков плавучести 2, которые выполнены в виде двух поплавков, размещенных по бокам корпуса 1. К внешнему обводу блоков плавучести 2 на съемных кронштейнах прикреплены гибкое ограждение и пояс безопасности 12. Для улучшения управляемости и повышения безопасности на АТС применены управляемые из кабины водителя тормозные щитки 9 (фиг.1), состоящие из набора гибких пластин переменного сечения, направляющих ножей, жестко закрепленных на концах нижних пластин, тормозных шипов, упруго закрепленных на концах верхних пластин с помощью упругих элементов, пневматических цилиндров, приводящих в действие тормозные щитки, и пневматических гофрированных камер с гибкими воздушными шлангами, приводящих в действие (выпуск) тормозные шипы (на чертеже не показано). При взаимодействии с поверхностью земли, воды, снега, льда направляющие ножи обеспечивают необходимую путевую устойчивость, удерживают АТС от заноса на поворотах, косогорах, обеспечивают разворот на месте. Однако тормозной эффект направляющих ножей в особенности на льду и мерзлых грунтах недостаточен. Для усиления тормозного эффекта по команде водителя одновременно приводятся в действие привод тормозных щитков и привод выпуска тормозных шипов, что обеспечивает необходимое удержание АТС на курсе и эффективное торможение. Для лучшей приспосабливаемости к рельефу опорной поверхности и для повышения их живучести тормозные щитки разнесены в плане симметрично относительно продольной оси АТС на расстоянии «В», равном 0,3-0,5 высоты воздушной подушки, и соединены между собой упругой рессорой (на чертеже не показано). Расстояние между тормозными щитками выбирается из условия прокладки по центру корпуса гибкого киля секционирования воздушной подушки (на чертеже не показано).

Воздушный винт 6 соединен трансмиссией 5 с валом двигателя 3 и для безопасности помещен в кольцо 7, имеющее в сечении аэродинамическую форму для повышения КПД движителя (винта). В потоке воздуха в зоне воздушного винта для управления движением АТС в горизонтальной плоскости установлены воздушные рули 8, имеющие для повышения эффективности несколько вертикально расположенных лопастей. Между воздушным винтом 6 и воздушными рулями 8 установлены горизонтальные лопасти 10 реактивной решетки, отклоняющей поток воздуха за винтом вверх и создающей реактивный момент относительно центра тяжести АТС, направленный в обратную сторону опрокидывающего момента винта.

Привод управления положением (углом наклона) лопастей реактивной решетки и, как следствие, величина выравнивающего продольный крен корпуса реактивного момента кинематически связан с контактным датчиком крена (на чертеже не показано), установленным в носовой части корпуса под днищем. При опускании носовой части корпуса АТС на величину свыше допустимой по условиям безопасности движения и касания опорной пятой датчика крена поверхности воды, снега или льда автоматически выдается сигнал на увеличение угла наклона лопастей реактивной решетки, увеличивается реактивный момент и происходит выравнивание корпуса АТС.

Для снижения энергетических затрат и повышения эффективности амфибийного транспортного средства, в особенности на больших скоростях, корпус, блоки плавучести и гибкое ограждение имеют обтекаемые аэродинамические обводы в плане и продольных сечениях.

Для повышения прочности и надежности АТС опорная конструкция дополнительно снабжена пространственной упруго-демпфирующей рамной конструкцией (фиг.2), связывающей платформу-днище корпуса 1 и блоки плавучести 2, на которых жестко закреплены две упругие пластины 13, расположенные по бокам корпуса 1, которые посредством упруго-демпфированных стяжек 14, состоящих из двух жестких частей, соединенных по середине демпфирующим элементом (на чертеже не показано) шарнирно соединены с платформой-днищем корпуса 1.

Комфортный пассажирский салон для эвакуируемых при ликвидации ЧС (фиг.5) представляет собой металлический штампосварной каркас 20, состоящий из несущих профильных конструкций (на чертеже не показано), внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24, каждый из которых включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере один, слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор (на чертеже не показано). Внутри каюты к потолку и стенам крепятся штучные звукопоглотители (на чертеже не показано). Каркас 6 каюты соединен с несущими конструкциями 15 судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере два, резиновых виброизолятора 16 и 17 верхнего подвеса каюты, и по крайней мере два, виброизолятора 18 и 19 нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин. Внутри каюты расположены стол 21, стул 22 и кровать 23 для обслуживающего судно персонала, причем крепление этих предметов к каркасу 20 каюты может осуществляться жестко, либо через вибродемпфирующие прокладки (на чертеже не показано). Каюта снабжена подвесным акустическим потолком (фиг.4).

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24 могут быть выполнены либо цельными, либо состоящим из элементов (на чертеже не показано), вписанных в контур каркаса 20 кабины, и состоящими из передней со щелевой перфорацией, и задней стенок из нержавеющей стали или оцинкованного листа толщиной 0,7 мм с полимерным защитно-декоративным покрытием типа «Пурал» толщиной 50 мкм или «Полиэстер» толщиной 25 мкм, или алюминиевого листа толщиной 1,0 мм и толщиной покрытия 25 мкм. При этом передняя и задняя стенки пакетов могут быть выполнены из конструкционных материалов, с нанесенным на ее поверхности с одной или двух сторон слоя мягкого вибродемпфирующего материала, например мастики ВД-17, или материала типа «Герлен-Д», а соотношение между толщиной облицовки и вибродемпфирующего покрытия лежит в оптимальном интервале величин - 1:(2,53,5).

Звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, причем звукопоглощающий элемент по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, например стеклотканью типа ЭЗ-100 или полимером типа «Повиден». Звукопоглощающий материал также может быть выполнен из жесткого пористого шумопоглощающего материала, например пеноалюминия или металлокерамики, или металлопоролона, или камня-ракушечника со степенью пористости, находящейся в диапазоне оптимальных величин: 3045% (на чертеже не показан). Звукопоглощающий материал 6 может быть выполнен в виде крошки из твердых вибродемпфирующих материалов, например эластомера, полиуретана, или пластиката типа «Агат», «Антивибрит», «Швим», причем размер фракций крошки лежит в оптимальном интервале величин: 0,32,5 мм (на чертеже не показан).

Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях работает следующим образом.

Эксплуатация амфибийного транспортного средства осуществляется следующим способом: запускается силовая установка, включается наддув воздушной подушки и воздушный винт, АТС поднимается на рабочую высоту и начинается движение по суше или по воде. При этом тормозные щитки в зависимости от условий движения или убираются в соответствующую нишу платформы (на чертеже не показано), или используются в процессе движения. Усилие нажатия тормозных щитков на опорную поверхность (землю, снег, воду, лед) и их удерживающая способность регулируется водителем в процессе движения путем изменения усилия нажатия на орган управления (тормозную педаль).

Комфортный пассажирский салон работает следующим образом.

Пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов 24 снижают структурную и реверберационную составляющие шума. Прокладки из пенополиуретана эффективно гасят высокочастотные колебания воздуха, источником которых является энергия потока звукового давления. Пенополиуретан одновременно является надежным теплоизолятором благодаря высокой пористости, изолированной с двух сторон тонкой оплавленной пленкой пенополиуретана.

Декоративная перфорированная древесноволокнистая плита является хорошим гасителем колебаний. Переход звуковой энергии в тепловую (диссипация, рассеивание энергии) происходит в порах звукопоглотителя, представляющих собою модель резонаторов "Гельмгольца", где потери энергии происходят за счет трения колеблющейся с частотой возбуждения массы воздуха, находящегося в горловине резонатора о стенки самой горловины, имеющей вид разветвленной сети пор звукопоглотителя. Для предотвращения высыпания мягкого звукопоглотителя предусмотрена стеклоткань, например типа ЭЗ-100, расположенная между звукопоглотителем и перфорированной стенкой.

В аварийной ситуации, например при выходе из строя воздушной подушки опорная конструкция в виде пространственной упруго-демпфирующей рамной конструкции (фиг.2), связывающей платформу-днище корпуса 1 и блоки плавучести 2, на которых жестко закреплены две упругие пластины 13, связанные упруго-демпфированными стяжками 14 с корпусом 1, предотвратит повреждение корпуса 1 и расположенного в нем комфортного пассажирского салона (каюты или кают) для эвакуируемых при ликвидации ЧС.

Проведенные натурные испытания заявляемого амфибийного транспортного средства на воздушной подушке показали хорошую устойчивость АТС на воде и суше, хорошие маневренные характеристики на больших и малых скоростях, достаточную защиту винта.

1. Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях, содержащее платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно закрепленные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру амфибийного транспортного средства, при этом амфибийное транспортное средство оборудовано двумя тормозными щитками, имеющими систему управления, направляющие ножи и тормозные шипы, при этом направляющие ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер, амфибийное транспортное средство оборудовано управляемой реактивной решеткой - компенсатором с горизонтальными лопастями, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено пространственной упругодемпфирующей рамной конструкцией, связывающей платформу-днище корпуса и блоки плавучести, на которых жестко закреплены две упругие пластины, расположенные по бокам корпуса, которые посредством упругодемпфированных стяжек, состоящих из двух жестких частей, соединенных по середине демпфирующим элементом, шарнирно соединены с платформой-днищем корпуса.

2. Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке для эвакуации пострадавших в чрезвычайных ситуациях по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит комфортный пассажирский салон, который имеет металлический штампосварной каркас, состоящий из несущих профильных конструкций, внутри которых установлены пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов, каждый из звуковибротеплоизоляционных элементов включает слои вибродемпфирующего материала на битумной основе и, по крайней мере, один слой пористого звукопоглощающего материала и перфорированную декоративную панель, причем между панелью и слоем пористого звукопоглощающего материала образован воздушный зазор, при этом каркас каюты соединен с несущими конструкциями судна посредством виброизолирующей системы, состоящей из верхнего подвеса, включающего в себя, по крайней мере, два резиновых виброизолятора верхнего подвеса каюты, и по крайней мере, два виброизолятора нижнего подвеса каюты, выполненных в виде цилиндрических или конических винтовых пружин, причем пакеты звуковибротеплоизоляционных элементов могут быть выполнены либо цельными, либо состоящими из элементов, вписанных в контур каркаса кабины, а звукопоглощающий материал звуковибротеплоизоляционных элементов выполнен в виде плиты из минеральной ваты на базальтовой основе и по всей своей поверхности облицован акустически прозрачным материалом, а штучный звукопоглотитель выполнен в виде жесткого каркаса, закрепленного на потолке каюты за крючья или на тросах, и содержащий элементы со звукопоглощающим материалом, обернутым акустически прозрачным материалом и помещенным в перфорированную поверхность, а в качестве звукопоглощающего материала используются плиты из минеральной ваты на базальтовой основе типа «Rockwool», или минеральной ваты типа «URSA», или базальтовой ваты типа П-75, или стекловаты с облицовкой стекловойлоком, или вспененного полимера, например полиэтилена или полипропилена, а в качестве акустически прозрачного материала, например, стеклоткань типа ЭЗ-100 или полимер типа «Повиден».