Устройство рулевого управления движением судна на воздушной подушке и приводной механизм тяг для него
Предложенная группа полезных моделей относится к области судостроения, в частности, к судам на воздушной подушке, и может быть использована в конструкциях систем рулевого управления движением судов на воздушной подушке. Задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности работы рулевого устройства судна и приводного механизма тяг на воздушной подушке. Повышение эффективности канального образования тягового воздушного потока достигается за счет снижения аэродинамических потерь, улучшения канальной конструкции на основе рамы, несущей комплекс горизонтальных и вертикальных рулей, и образования реверсного воздушного потока в результате закрытия вертикальных рулей, а также повышение надежности рулевого управления в результате усовершенствования приводного механизма тяг для последнего. Для снижения аэродинамических потерь в канальном формировании тягового воздушного потока при поворотных и реверсном положениях вертикальных рулей и в целом для повышения эффективности канального образования тягового воздушного потока в устройстве рулевого управления движением судна на воздушной подушке, представляющем собой снабженный приводным механизмом тяг комплекс горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, размещенных за парой воздушных винтов в кольцевых насадках и участвующих с канальными конструктивными средствами, включающими две противоположные боковые решетки отклоняющих лопаток, в формировании прямого, поворотных и реверсного тяговых воздушных потоков от указанных винтов, вертикальные рули расположены за горизонтальными рулями с распределением их осей за каждым винтом вдоль дуги, лежащей в горизонтальной плоскости и плавно сужающей пространство между плоскостью расположения винта и поверхностью, проходящей через указанным образом распределенные оси вертикальных рулей в сторону от боковой решетки отклоняющих лопаток. 2 незав. П. ф-лы, 1 зав. п. ф-лы, 4 фиг.
Группа полезных моделей относится к области судостроения, в частности, к судам на воздушной подушке, и может быть использована в конструкциях систем рулевого управления движением судов на воздушной подушке.
Судна на воздушной подушке являются водным транспортом повышенной категории сложности. Это обусловлено комплексным характером проблемы оптимизации конструкции такого вида транспорта при его проектировании и изготовлении в связи с необходимостью обеспечения сочетания устойчивости движения судна, его управляемости и надежности работы системы рулевого управления движением судна.
Если устойчивость движения судна на воздушной подушке в известных конструкциях (см., например патент РФ 
68998 на полезную модель «Судно на воздушной подушке», B60V 1/18, 2007) достигается обтекаемостью формы корпуса судна, то эффективность обеспечения его управляемости в приведенном аналоге недостаточно высока из-за аэродинамических потерь вследствие несовершенства канального формирования тягового воздушного потока при поворотных положениях вертикальных рулей, оси которых распределены вдоль прямой линии, параллельной плоскости расположения двух воздушных винтов в кольцевых насадках.
Неэффективно с точки зрения усилий управления движением судна и стабильного поддержания его устойчивого движения обеспечение управляемости при оснащении судна на воздушной подушке двумя воздушными винтами регулируемого шага в кольцевых насадках (см., например патент СССР 436478 на изобретение «Движительно-рулевое устройство транспортного средства на воздушной подушке», B60V 1/14, 1974), причем в данном аналоге средства обеспечения управляемости конструктивно усложнены установкой дополнительного подруливающего воздушного винта в кольцевой насадке на консоли в диаметральной плоскости транспортного средства с осью вращения этого винта, перпендикулярной последней.
В качестве прототипа заявляемой группы полезных моделей выбраны устройство рулевого управления движением судна на воздушной подушке, представляющее собой снабженный приводным механизмом тяг комплекс горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, размещенных за парой воздушных винтов в кольцевых насадках и участвующих с канальными конструктивными средствами, включающими две противоположные боковые решетки отклоняющих лопаток, в формировании прямого, поворотных и реверсного тяговых воздушных потоков от указанных винтов, и приводной механизм тяг для этого устройства рулевого управления движением судна на воздушной подушке, содержащий приводные тяги поворота горизонтальных и вертикальных рулей, размещенных в указанной последовательности за парой воздушных винтов, передаточные узлы тяг для осуществления кинематической схемы функционирования указанного механизма тяг (см. авторское свидетельство СССР 1169287 на изобретение «Рулевое управление судна на воздушной подушке», B60V 1/14, 1988).
Основным недостатком прототипа заявляемого устройства рулевого управления является также недостаточно высокая эффективность обеспечения управляемости из-за имеющего резерв снижения аэродинамических потерь распределения осей вертикальных рулей вдоль прямых линий, сориентированных под углом к плоскости расположения соответствующего воздушного винта
А недостатком прототипа заявляемого приводного механизма тяг является усложненная конструкция механизма тяг.
Задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности работы рулевого устройства судна и приводного механизма тяг на воздушной подушке.
Технический результат заявляемой группы полезных моделей - повышение эффективности канального образования тягового воздушного потока за счет снижения аэродинамических потерь, улучшения канальной конструкции на основе рамы, несущей комплекс горизонтальных и вертикальных рулей, и образования реверсного воздушного потока в результате закрытия вертикальных рулей, а также повышение надежности рулевого управления в результате усовершенствования приводного механизма тяг для последнего.
Для снижения аэродинамических потерь в канальном формировании тягового воздушного потока при поворотных и реверсном положениях вертикальных рулей и в целом для повышения эффективности канального образования тягового воздушного потока в устройстве рулевого управления движением судна на воздушной подушке, представляющем собой снабженный приводным механизмом тяг комплекс горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, размещенных за парой воздушных винтов в кольцевых насадках и участвующих с канальными конструктивными средствами, включающими две противоположные боковые решетки отклоняющих лопаток, в формировании прямого, поворотных и реверсного тяговых воздушных потоков от указанных винтов, вертикальные рули расположены за горизонтальными рулями с распределением их осей за каждым винтом вдоль дуги, лежащей в горизонтальной плоскости и плавно сужающей пространство между плоскостью расположения винта и поверхностью, проходящей через указанным образом распределенные оси вертикальных рулей в сторону от боковой решетки отклоняющих лопаток.
При этом оси горизонтальных и вертикальных рулей закреплены в двух объемных профильных рамах, состыкованных с двумя кольцевыми насадками, несущих боковые решетки отклоняющих лопаток и оснащенных каждая верхним плоским канальным элементом, а упомянутый приводной механизм тяг выполнен с возможностью обеспечения реверса за счет синхронного закрытия вертикальных рулей за обоими винтами.
Для повышения надежности рулевого управления в приводном механизме тяг для заявляемого устройства рулевого управления движением судна на воздушной подушке, содержащего приводные тяги поворота горизонтальных и вертикальных рулей, размещенных в указанной последовательности за парой воздушных винтов, передаточные узлы тяг для осуществления кинематической схемы функционирования указанного механизма тяг, предлагаемый приводной механизм тяг содержит имеющие отдельное конструктивное исполнение с возможностью автономного привода тягу синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей, разветвленную тягу асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей и тягу синхронного закрытия этих двух групп вертикальных рулей.
В частном случае исполнения заявляемого механизма тяг разветвленная тяга асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей выполнена на основе поворотного двуплечего рычага, соединенного с одной стороны своими двумя поперечными плечами с вертикальными рулями с помощью двух составных тяг, состоящих из подсоединенных к вертикальным рулям и соединенных между собой шарнирных планок, и с другой стороны своим продольным плечом со штурвалом с помощью гибкой тяги.
Тяга синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей выполнена в виде гибкой тяги, присоединенной первым концом к своему рычагу рулевого управления и вторым концом к общей для двух групп горизонтальных рулей центральной шарнирной планке, соединяющей в свою очередь поворотные рычаги, жестко посаженные на совмещенные оси поворота двух групп горизонтальных рулей.
А тяга синхронного закрытия двух групп вертикальных рулей выполнена в виде гибкой тяги, присоединенной первым концом к своему рычагу рулевого управления и вторым концом к поворотному двуплечему рычагу разветвленной тяги асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей, установленному с возможностью его продольного перемещения.
При этом в качестве указанных гибких тяг использованы моторные кабели дистанционного управления.
На фиг.1 представлен вид в аксонометрии канальных средств формирования тягового воздушного потока с комплексом горизонтальных и вертикальных рулей, входящих в состав заявляемого устройства рулевого управления движением судна на воздушной подушке (1а - половина конструкции за правым воздушным винтом, 1б - половина конструкции за левым воздушным винтом без боковой решетки отклоняющих лопаток верхнего плоского канального элемента), на фиг.2 - вид сверху заявляемого устройства рулевого управления движением судна на воздушной подушке с приводным механизмом тяг для указанного устройства; на фиг.3 - вид сзади устройства рулевого управления с механизмом тяг на фиг.2; на фиг.4 - схема канального распределения тягового воздушного потока при поворотах налево (4а) и направо (4б) и заднем ходе (4в).
Заявляемое устройство рулевого управления движением судна на воздушной подушке (см. фиг.1-3) содержит комплекс горизонтальных 1 и вертикальных 2 поворотных рулей, размещенных за парой воздушных винтов 3 в кольцевых насадках 4.
При этом оси горизонтальных 1 и вертикальных 2 рулей закреплены в двух объемных профильных рамах 5, состыкованных с двумя кольцевыми насадками 5, несущих боковые решетки 6 отклоняющих лопаток и оснащенных каждая верхним плоским канальным элементом 7.
Причем вертикальные рули 2 расположены за горизонтальными рулями 1 с распределением их осей за каждым винтом 3 вдоль дуги, лежащей в горизонтальной плоскости и плавно сужающей пространство между плоскостью расположения винта 3 и поверхностью, проходящей через указанным образом распределенные оси вертикальных рулей 2 в сторону от боковой решетки 6 отклоняющих лопаток.
Заявляемый приводной механизм тяг (см. фиг.2-3) содержит имеющие отдельное конструктивное исполнение с возможностью автономного привода тягу синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей 1, разветвленную тягу асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей 2 и тягу синхронного закрытия этих двух групп вертикальных рулей 2.
Разветвленная тяга асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей 2 (см. фиг.2) выполнена на основе поворотного двуплечего рычага 8, соединенного с одной стороны своими двумя поперечными плечами 9 с вертикальными рулями 2 с помощью двух составных тяг 10, состоящих из подсоединенных к вертикальным рулям 2 и соединенных между собой шарнирных планок 11, и с другой стороны своим продольным плечом 12 со штурвалом 13 с помощью гибкой тяги 14.
Тяга синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей 1 выполнена в виде гибкой тяги 15, присоединенной первым концом к своему рычагу 16 рулевого управления (см. фиг.2) и вторым концом к общей для двух групп горизонтальных рулей 1 центральной шарнирной планке 17 (см. фиг.3), соединяющей в свою очередь поворотные рычаги 18, жестко посаженные на совмещенные оси 19 поворота двух групп горизонтальных рулей 1.
Тяга синхронного закрытия двух групп вертикальных рулей 1 выполнена в виде гибкой тяги 20, присоединенной первым концом к своему рычагу 21 рулевого управления и вторым концом к поворотному двуплечему рычагу 8 разветвленной тяги асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей 1, установленному на направляющих 22 с возможностью его продольного перемещения.
Особенности конструкции предлагаемого устройства управления движением судна на воздушной подушке: выигрышное аэродинамически взаимное расположение двух воздушных винтов 3 и вертикальных рулей 2, объемные рамы 5, неперегруженные канальными элементами формирования прямого, поворотных и реверсного тяговых воздушных потоков от указанных винтов (см. фиг.4) в виде двух кольцевых насадок, двух противоположных боковых решеток 6 отклоняющих лопаток и двух верхних плоских канальных элементов 7, а также исполнение приводного механизма тяг с возможностью обеспечения реверса за счет синхронного закрытия вертикальных рулей 2 за обоими винтами 3 в итоге дают оптимизацию системы рулевого управления, характеризующейся повышением эффективности управляемости судна за счет сочетания снижения тяговых потерь при повышении эксплуатационных качеств простого и надежного приводного механизма тяг, допускающего ручное механическое и гидроисполнение.
Предлагаемые устройство рулевого управления и приводной механизм тяг технологичны в изготовлении и надежны в работе и могут быть изготовлены на любом предприятии, занимающихся изготовлением судов на воздушной подушке.
1. Устройство рулевого управления движением судна на воздушной подушке, представляющее собой снабженный приводным механизмом тяг комплекс горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, размещенных за парой воздушных винтов в кольцевых насадках и участвующих с канальными конструктивными средствами, включающими две противоположные боковые решетки отклоняющих лопаток, в формировании прямого, поворотных и реверсного тяговых воздушных потоков от указанных винтов, отличающееся тем, что вертикальные рули расположены за горизонтальными рулями с распределением их осей за каждым винтом вдоль дуги, лежащей в горизонтальной плоскости и плавно сужающей пространство между плоскостью расположения винта и поверхностью, проходящей через указанным образом распределенные оси вертикальных рулей в сторону от боковой решетки отклоняющих лопаток, при этом оси горизонтальных и вертикальных рулей закреплены в двух объемных профильных рамах, состыкованных с двумя кольцевыми насадками, несущих боковые решетки отклоняющих лопаток и оснащенных каждая верхним плоским канальным элементом, а упомянутый приводной механизм тяг выполнен с возможностью обеспечения реверса за счет синхронного закрытия вертикальных рулей за обоими винтами.
2. Приводной механизм тяг для устройства рулевого управления движением судна на воздушной подушке, содержащий приводные тяги поворота горизонтальных и вертикальных рулей, размещенных в указанной последовательности за парой воздушных винтов, передаточные узлы тяг для осуществления кинематической схемы функционирования указанного механизма тяг, отличающийся тем, что предлагаемый приводной механизм тяг содержит имеющие отдельное конструктивное исполнение с возможностью автономного привода тягу синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей, разветвленную тягу асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей и тягу синхронного закрытия этих двух групп вертикальных рулей.
3. Приводной механизм тяг по п.2, отличающийся тем, что разветвленная тяга асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей выполнена на основе поворотного двуплечего рычага, соединенного с одной стороны своими двумя поперечными плечами с вертикальными рулями с помощью двух составных тяг, состоящих из подсоединенных к вертикальным рулям и соединенных между собой шарнирных планок, и с другой стороны своим продольным плечом со штурвалом с помощью гибкой тяги, тяга синхронного поворота двух групп горизонтальных рулей - в виде гибкой тяги, присоединенной первым концом к своему рычагу рулевого управления и вторым концом к общей для двух групп горизонтальных рулей центральной шарнирной планке, соединяющей в свою очередь поворотные рычаги, жестко посаженные на совмещенные оси поворота двух групп горизонтальных рулей, а тяга синхронного закрытия двух групп вертикальных рулей - в виде гибкой тяги, присоединенной первым концом к своему рычагу рулевого управления и вторым концом к поворотному двуплечему рычагу разветвленной тяги асимметричного поворота двух групп вертикальных рулей, установленному с возможностью его продольного перемещения, при этом в качестве указанных гибких тяг использованы моторные кабели дистанционного управления.
