Экранолет

 

Экранолет относится к транспортным средствам на воздушной подушке, в которых подушка создается за счет скоростного напора во время движения транспортного средства. Отличием экранолета является то, что он выполнен по схеме «триплан» с возможностью изготовления шасси на базе катамарана.

Область техники, к которой относится полезная модель.

B60V - Транспортные средства на воздушной подушке.

B60V 1/08 - в которых подушка создается за счет скоростного напора во время движения транспортного средства.

А63Н 27/24 Самолеты; прочие игрушечные летательные аппараты, приводимые в движение с помощью двигателя внутреннего сгорания или электрического двигателя.

Уровень техники. Аналоги экранолета (в скобках указаны ссылки на данный аналог в Интернете).

1. Экраноплан Фокус 21 (http://www.kater-club.com.ua/show news 4.html - Дата публикации: 12 Января 2009).

Существенным признаком экранолета является то, что в нем используются три крыла, каждое из которых создает подъемную силу, причем заднее крыло расположено значительно дальше от поверхности земли, чем первые два. В экраноплане Фокус 21 также есть два крыла, создающие подъемную силу и близко расположенные к поверхности земли,и развитый стабилизатор.расположенный на значительном расстоянии от земли и создающий пикирующий момент, а значит и подъемную силу.

Основным отличием экранолета отэкраноплана Фокус 21 является то, что все три крыла экранолета имеют приблизительно одинаковую площадь, что обеспечивает большую подъемную силу по сравнению с экранопланом Фокус 21,у которого стабилизатор значительно меньше по площади, чем первые два крыла. Также шасси экранолета расположено непосредственно под фюзеляжем/фюзеляжами, что уменьшает ударные нагрузки на конструкцию экранолета при взлете/посадке.

Наиболее близкий аналог-экраноплан Фокус 21.

Раскрытие полезной модели.

Сведения, раскрывающие сущность полезной модели.

Технический результат экранолета:

- возможность летать на экране,вне экрана и осуществлять подлеты над экраном;

- уменьшение скоростей взлета и посадки за счет использования экранного эффекта, малого веса конструкции.большой площади крыльев;

- возможность полета на малой скорости у экрана за счет малого веса и малой нагрузки на единицу площади крыла;

- экономичность при полете у экрана;

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель.

- использование для развлекательных полетов буксируемого варианта экранолета без двигателей (в роли буксира могут выступать снегоход, квадроцикл, автомобиль, катер, гидроцикл либо другое подходящее транспортное средство);

- использование в качестве такси;

- использование в транспортной, пассажирской, военно-транспортной, военной авиации;

- использование в радиомоделизме; использование в качестве беспилотного летательного аппарата;

- использование в наземном и водном транспорте и военной технике(летающий автомобиль, летающий катер, летающая яхта, летающая БРДМ и т.д.).

Экраноплан Фокус 21 предназначен для перевозки 15 пассажиров, либо 12 пассажиров и небольшого груза, либо VIP -клиентов над водной поверхностью. В отличие от экраноплана Фокус 21 экранолет данной заявки, в зависимости от модификации, может перевозить как одного - двух человек, так и значительно большее количество людей или грузов, чем экраноплан Фокус-21. Таким образом у экранолета данной заявки намного шире круг решаемых задач причем эти задачи выполняются не только над водной поверхностью. Отличием экранолета данной заявки от экраноплана Фокус 21 является то, что все три крыла экранолета имеют приблизительно одинаковую площадь, что обеспечивает большую подъемную силу и меньшие скорости взлета и посадки по сравнению с экранопланом Фокус 21,у которого стабилизатор значительно меньше по площади, чем первые два крыла. Шасси экранолета расположено непосредственно под фюзеляжем/фюзеляжами, что уменьшает ударные нагрузки на конструкцию экранолета при взлете/посадке. Экранолет данной заявки,в отличие от экраноплана Фокус-21, может осуществлять подлеты над экраном и полеты вне экрана за счет взаимного расположения трех сходных по форме и размерам крыльев, установленных под определенными углами атаки, расположения центра масс экранолета около фокуса второго крыла, что обеспечивает автоматическую стабилизацию при полете вне экрана и вблизи него.

Признаки, используемые для характеристики полезной модели.

Экранолет имеет три сходных по форме и размерам прямоугольных крыла. Размах всех трех крыльев одинаковый.Хорда удовлетворяет следующим соотношениям -а<b<с, либо а<b=с, либо а=b=с, где а - хорда первого крыла, b - хорда второго крыла, с-хорда третьего крыла. Профиль крыльев - плоская пластина, либо NACA 21012 (либо другой подходящий авиационный профиль). Профили крыльев могут либо совпадать, либо отличаться. Все три крыла имеют положительный угол атаки. Углы атаки крыльев удовлетворяют следующим соотношениям -а1=а2>а3,либо а1>а2>а3, либо а2>а1>а3, где a1 - угол атаки первого крыла, а2-угол атаки второго крыла, а3 - угол атаки третьего крыла. Первые два крыла расположены в непосредственной близости от поверхности земли. Третье крыло находится на расстоянии от поверхности земли, приблизительно равном хорде крыла.. Расстояния между крыльями удовлетворяют следующим соотношениям - s12<s23 или s12=s23,где s12 - расстояние между первым и вторым крыльями, s23- расстояние между вторым и третьим крыльями. Центр масс экранолета находится рядом с фокусом второго крыла.

Для придания большей жесткости конструкции экранолета концы крыльев соединяются между собой(см. чертежи фиг.1,фиг.2).Элементы шасси.которые могут представлять из себя лыжи, либо колеса, либо поплавки.либо иные устройства(например, гидролыжа, нижняя часть корпуса в форме лодки, гусеницы), размещаются под фюзеляжем (фюзеляжами).

Экранолет может иметь один фюзеляж, расположенный в плоскости симметрии экранолета (см. чертежи фиг.1) ,либо два фюзеляжа, расположенные по краям первого и второго крыльев и выполняющие дополнительно роль шайб(см. чертежи фиг.2).

Двигательные установки размещаются на первом крыле. В зависимости от размера экранолета и необходимой тяго- и энерговооруженности могут быть использованы электрические,либо дизельные,либо бензиновые двигатели вместе с воздушными винтами, также могут быть использованы турбовинтовые и турбореактивные двигатели. Возможна гибридная схема силовой установки, при которой электричество для электродвигателей производится за счет работы двигателя внутреннего сгорания. Двигатели создают небольшой пикирующий момент.

Руление по курсу осуществляется с помощью двух рулей направления установленных под третьим крылом. Руление по крену осуществляется с помощью двух элевонов, установленных за третьим крылом. Стабилизация полета осуществляется за счет двух стабилизаторов, расположенных между вторым и третьим крыльями(см. чертежи фиг.1,фиг.2)

Экранолеты для использования в радиомоделизме либо как беспилотные летательные аппараты выполняются с размахом крыла 0.5 и 1 м. Хорда крыла таких экранолетов в 2-2.5 раза меньше размаха крыла. Крылья экранолета соединяются между собой с помощью плоской г-образной пластины из Пеноплекса 35 толщиной 2-2,5 см. Элементы шасси -куски поролона, на которые наклеены пластиковые пластины, и колеса. Внешний вид таких экранолетов - см. распечатку фотографий.

Электрика экранолета с размахом крыла 0.5 м:

Двигатель-TowerPro Brushless Outrunner 2408-21T.

Электронный регулятор скорости-Turnigy Plush 18 amp.3

Аккумуляторная батарея-Turnigy nano-tech 850 mah 3S 25-40C.

Сервоприводы элевонов - сервомашинки НХТ 900(2 шт).

Сервопривод руля направления-сервомашинка НХТ 500.

Пропеллер - SF Е-Ргор 7×5 / 178×127mm (тянущий).

Схема электрики экранолета с размахом крыла 0.5 м - смотри чертежи фиг.3.

Электрика экранолета с размахом крыла 1 м:

Двигатель-NTM Prop Drive 35-48 Series 900kv 815w(2 шт).

Электронный регулятор скоро сти-Turnigy Plush 60amp(2 шт).

Аккумуляторная батарея-Turnigy nano-tech 1800mah 4S 25-50C(2 шт).

Сервоприводы элевонов-сервомашинки Power HD Metal Gear Servo 60g/12.2kg/.16sec(2 шт).

Сервопривод руля направления-сервомашинка НХТ 900.

Пропеллер - Master Airscrew propeller 8×7 (тянущий)(2 шт).

Возможна установка винтов с другим шагом, другого диаметра, с большим количеством лопастей.

Схема электрики экранолета с размахом крыла 1 м- смотри чертежи фиг.4.

Экранолеты для перевозки 1-2 человек имеют размах крыла 2-3 м.В случае одноместного варианта место пилота находится над центральной нервюрой второго крыла(смотри чертежи фиг.1).В случае двухместного варианта места пилота/пассажира находятся над концевыми нервюрами второго крыла (смотри чертежи фиг.2). Также возможен вариант, при котором пилот и пассажир сидят либо бок о бок либо один за другим в кабине расположенной в плоскости симметрии экранолета. Во всех вариантах защита пилота/пассажира осуществляется с помощью бамбуковых стволов либо дюралевых труб, образующих защищенную кабину. Возможен также сборно-разборный вариант экранолета.

Электрика экранолета с размахом крыла 2-3 м:

Двигатель-Turnigy СА120-70 Brushless Outrunner(100cc Eq) (2 шт) или

Turnigy CA80-80 Brushless Outrunner(50-80cc Eq) (2 шт). Электронный регулятор скорости - Turnigy K-Force 120A-HV ОРТО 5-12S Brushless ESC (2 шт). Аккумуляторная батарея-Turnigy nano-tech 2650mah 6S 45-90C (4 шт). Сервоприводы элевонов-сервомашинки TurnigyS8166M Servo 154g/33kg (2 шт).

Сервоприводы руля направления - сервомашинки Power 1-1 D Metal Gear Servo 60g/12.2kg/.16sec (2 шт).

Пропеллер - TCF 32Х12 HighPrecision Carbon Fiber Sport Propeller (2 шт).(Возможна установка пропеллеров другого размера, 2х, 3х- и 4х-лопастных для повышения тяги).

Питание приемника- батарея размера АА (4-8 шт.) Схема электрики экранолета с размахом крыла 2-3 м - смотри чертежи (Ьиг.5.

Также возможно создание экранолетов с большим размахом крыла и большей массой для перевозки людей и грузов на значительные расстояния(в том числе, через океаны).Такие экранолеты могут иметь либо один фюзеляж, расположенный посередине(в этом случае экранолет по расположению крыльев относительно фюзеляжа становится похож на транспортно-десантный экраноплан «Орленок»),либодва фюзеляжа, расположенные по краям первого и второго крыльев(в этом случае экранолет по расположению крыльев относительно фюзеляжа становится похож на проектируемый самолет-транспортировщик «Геракл»).Взлетно-посадочное устройство располагается подфюзеляжем(фюзеляжами).

Краткое описание чертежей.

На чертежах изображены схематические вид сверху (фиг.6) и справа (фиг.7), аксонометрические проекции(фиг.1, фиг.2) и схемы электрики экранолетов (фиг.3, фиг.4, фиг.5).

Роль шайб могут выполнять плоские пластины(фиг.1), поплавки катамарана или два фюзеляжа экранолета, расположенные по краям первого и второго крыльев(фиг.2).

Цифрами на чертежах обозначены:

1-первый канал приемника; 2 - второй канал приемника; 3 - третий канал приемника;

4 - четвертый канал приемника; 5 - сервопривод руля направления;

6 - приемник; 7, 8-сервоприводы элевонов;

9,13-электродвигатель; 10,14 - электронный регулятор скорости;

11,15-контакты аккумулятора; 12,16 - аккумуляторная батарея;

17-фюзеляж; 18-первое (переднее) крыло; 19-второе крыло;

20-третье(заднее) крыло; 21-руль направления; 22- канал приемника ВАТ; 23 - питание приемника и сервоприводов;

24-винтомоторная установка; 25-переднее шасси; 26-шайбы; 27-элевоны. Осуществление полезной модели.

Приведение примеров осуществления отдельных частей, описание конструкции и действия полезной модели:

один из вариантов шасси экранолета похож на шасси экраноплана «Акваглайд-5»;

расположение воздушных винтов в экранолете схоже с экранопланом «Акваглайд-5» (http://www.attk.ru) и экранолетом «Иволга» (http://www.airwar.ru/enc/sea/el7.html);

расположение первого и второго крыльев экранолета сходно с расположением крыльев у экранопланов Г.Йорга(1975 г. ФРГ)- http://ekranoplan-ru.narod.ru/C2.htm -см.распечатку:

крылья экранолета могут быть вырезаны из пенопласта и оклеены композитными материалами - сходная технология применяется при изготовлении досок для серфинга - в результате получается легкое и прочное изделие;

крылья экранолета могут быть изготовлены из двух и более дюралевых труб или бамбуковых стволов и натянутой между ними пленки- пример похожего крыла см.распечатку с сайта www.hovercraft.com -такие крылья могут быть использованы в сборно-разборном варианте экранолета;

также крылья экранолета могут быть изготовлены по следующей технологии:нервюры из Пеноплекса(нервюры также могут быть изготовлены из бальсы, либо другой древесины) устанавливаются на лонжероны из стволового бамбука(также могут использоваться лонжероны из бальсы, либо другой древесины),на нервюры приклеивается обшивка крыла из микрогофрокартона или гофрокартона; для придания крылу водостойкости обшивка крыла может быть оклеена специальной пленкой - пример такого крыла см. распечатку фотографий;

для придания дополнительной жесткости конструкции экранолета и повышения качества крыла концевые нервюры крыльев экранолета соединяются между собой общими шайбами - см.чертежи фиг.1, фиг.2;

самый простой вариант шасси экранолета с размахом крыла 2-3 м-это нижняя часть фюзеляжа в форме лодки (лодка сделана из пеноплекса), к которой крепятся фюзеляж и крылья;

фюзеляж и крылья экранолета могут быть установлены на шасси в виде катамарана, который может быть сборно-разборным;

шасси может состоять из трех или четырех колес для кайт багги-см. распечатку с сайта http://spoitsale.ru/content/catalog/5/30//productid/2049;

бамбуковые стволы могут быть соединены между собой так: в паз или отверстие в одном из стволов вставляется другой ствол.при этом на место соединения наносится клей; для придания дополнительной прочности соединение обматывается конопляным, углеродным или иным волокном и пропитывается клеем -примеры таких соединений: http://www.bam-buk.ru/print mebl.htm. http://www.facepla.net/index.prip/the-news/tech-news-mnu/1093-bamboo-bike, дата публикации-04.03.11. См. распечатку страниц этих сайтов;

возможен сборно-разборный вариант экранолета с размахом крыла 2-3 м, при котором бамбуковые стволы или дюралюминиевые трубы, образующие фюзеляж соединяются между собой с помощью специальных переходных муфт;

экранолет преодолевает сопротивление движению и набирает необходимую скорость за счет тяги воздушного винта(турбины), приводимого в движение электродвигателем(двигателем внутреннего сгорания), и взлетает за счет подъемной силы, создаваемой крыльями;

для преодоления «горба» сопротивления(см. распечатку стр.165 из книги Белавина «Экранопланы») с целью уменьшения расхода топлива (запаса электроэнергии)возможно использования буксира - после преодоления «горба» сопротивления буксир может быть отсоединен отэкранолета;

кривая буксировочного сопротивления экранолета сходна с кривой буксировочного сопротивления экраноплана АЛиппиша Х-112(см. распечатку из книги Белавина «Экранопланы»), максимальное сопротивление экраноплана Х-112 массой 231 кг при взлете с воды составляет 25-35 кг, а максимальная тяга двигателей экранолета с размахом крыльев 2-3 м массой не более 150 кг составляет 62 кг, что говорит о достаточной тяговооруженности экранолета;

управление экранолетом может осуществляться с помощью радиоаппаратуры(сигнал идет с передатчика, поступает на приемник, затем передается в электронный регулятор скорости, регулятор осуществляет управление двигателем и сервоприводами, электрическая энергия поступает в двигатель и сервоприводы из аккумуляторных батарей через регулятор - см. чертежи - фиг.3, 4, 5);

экранолет может управляться с помощью системы тросов.

Возможность полета экранолетов с размахом крыла 0.5-1 м доказывается, исходя из следующих соображений.

Для экранолета с размахом крыла 1 м суммарная тяга обоих двигателей составляет около 4 кг при максимальной силе тока и около 2 кг при рабочей силе тока. Общая площадь крыльев составляет 0,5+0,5+0,5-0,1=1,4 м2. Масса экранолета не превышает 2 кг.Таким образом на 1 м2 крыла приходится нагрузка в 10/7 кг, а тяговооруженность экранолета -более 1. Аналогичные рассуждения можно привести для экранолета с размахом крыла 0.5 м,с учетом того что тяга двигателя на рабочем режиме составляет около 300 г, на максимальном-бООг.площадь крыльев-0,375 м2,собственный вес экранолета около 1100 г.

Для экранолета с размахом крыла 2-3 м суммарная максимальная тяга двигателей составляет от 18 *2=36 кг (для моторов Turnigy CA 80-80) до 31*2=62 кг(для моторов Turnigy CA 120-70). Тяга при рабочем токе составит 10*2=20 кг(для моторов Turnigy CA 80-80) и 15*2=30 кг(для моторов Turnigy CA 120-70).0бщая площадь крыльев зависит от размаха крыла. Для крыла с размахом 2 м общая площадь крыльев при ширине фюзеляжа 0,5 м составит 2+2+2-0,5-0,5=5 м2. Для крыла с размахом 2,5 м общая площадь крыльев при ширине фюзеляжа 0,5 м составит 2,5+2,5+2,5-0,5-0,5=6,5 м2. Для крыла с размахом 3 м общая площадь крыльев при ширине фюзеляжа 0,5 м составит4,5+4,5+4,5-0,75-0,75=12 м2. При собственном весе экранолета в 60 кг и весе пилота не более 70 кг нагрузка на крыло составит от 20 до 26 кг/м2.Тяговооруженность экранолета с моторами Turnigy CA 80-80 составит 0,15 при рабочем токе и 0,28 при максимальном токе. Тяговооруженность экранолета с моторами Turnigy CA 120-70 составит 0,23 при рабочем токе и 0,48 при максимальном токе. Максимальная энерговооруженность составит от 136 л.с/т(для моторов Turnigy CA 80-80) до 235 л.с/т(для моторов Turnigy CA 120-70).

Собственный вес экранолета с размахом крыла 2-3 м рассчитан так:

масса колеса с шиной низкого давления- около 5 кг,число колес-3 шт, масса колес=5*3=15 кг;

крепление колес к фюзеляжу -5 кг;

средняя масса 1 м ствола бамбука (Используемого для лонжеронов,-250 г,количество лонжеронов одном крыле-4 шт.,общее количество в 3 крыльях -12 шт., длина каждого лонжерона-2-2,5 м, масса лонжеронов -12*2,5*0,25=7,5 кг;

средняя масса 1 м ствола бамбука, используемого для фюзеляжа и киля-500 г, общая длина таких стволов-(2,5+3+1+1,5+1,5+0.7+0.4)*2+0,5*8+1=26.2 м,масса бамбука - 26.2*0,5=14 кг;

общая масса электроники(двигатели+АКБ+Регуляторы) -около 8 кг;

сиденье пилота+дополнительное оборудование-5 кг;

пленка для обтяжки крыльев и кабины пилота с поверхностной плотностью 100 г/м2,площадь пленки -12-15 м2,масса 1,2-1,5 кг;

дополнительная масса(клей, провода и др.)-4 кг;

общая масса экранолета 15+5+7,5+14+8+5+1,5+4=60 кг

Данные по мощности моторов взяты с сайта производителя- http://www.gsmodels.com -см. распечатку, данные тестов моторов взяты с сайта Hobbyking.com.4To6bi посмотреть видео теста мотора Turnigy CA120-70 Brushless Outrunner(100cc Eq) надо зайти на страницу этого мотора на сайте hobbyking.com;BHH3y страницы находятся вкладки Discussion_Reviews_Videos_Files.B разделе Videos находится видео тест мотора -«Paramotor Test ». Данные теста мотора Turnigy СА80-80 Brushless Outrunner(50-80cc Eq) прикреплены к распечатке описания данного мотора.

К примеру нагрузка на единицу площади крыла для экранопланов Липпиша Х-112 и Х113 - 32 кг/м2 и 26,5 кг/м2, энерговооруженность данных экранопланов - 76 л.с/т и 115 л.с/т,а максимальная скорость -143 км/ч и 250 км/ч соответственно (данные взяты из книги Белавина «Экранопланы»).

Данные экраноплана Акваглайд 5 (взяты с сайта производителя- www.attk.ru - см.распечатку):

максимальное водоизмещение-2,4 т,масса в снаряженном состоянии-2,01 т,расчетная скорость-150-170 км/ч, тяга 2х225 кг=450 кг,мощность двигателя 326 л.с.Тяговооруженность составит 0,1875-0,22-Энерговооруженность-от 135,8 л.с/т до 162 л.с/т.

Стоит учесть, что,в сравнении с приведенными примерами, экранолетс размахом крыла 2-3 м может эксплуатироваться не только на воде, но и на суше за счет колесного шасси, что значительно снижает сопротивление движению. Расчетная скорость экранолета ЮОкм/ч,что в 1,5-2,5 раза меньше, чем у приведенных примеров.Поэтому тяго- и энерговооруженность экранолета с размахом крыла 2-3 м могут быть несколько ниже, чем у приведенных в примере экранопланов. Однако данные характеристики даже выше. Нагрузка на единицу площади крыла ниже, чем у экранопланов Липпиша. Следовательно, экранолет с размахом крыла 2-3 м способен летать.

Продольная устойчивость экранолета при полете вне экрана обеспечивается за счет уравновешивания кабрирующего момента первого крыла пикирующим моментом третьего крыла, а при полете на экране дополнительный пикирующий момент создается вторым крылом за счет смещения к задней кромке фокуса.Больший угол атаки первого крыла по сравнению с третьим приводит к тому,что при достижении первым крылом критических углов атаки третье крыло сохраняет несущую способность.Также на первом крыле можно

использовать профиль с меньшим, по сравнению с третьим крылом,критическим углом атаки, что приведет к повышению продольной устойчивости экранолета. Избыточный кабрирующий момент первого крыла может быть компенсирован за счет уменьшения расстояния между первым и вторым крыльями и.следовательно, уменьшения расстояния между фокусом первого крыла и центром тяжести экранолета, уменьшения кабрирующего момента первого крыла. Неболыиой пикирующий момент создается двигателем. При полете вне экрана второе крыло не создает существенного момента, поскольку линия действия подъемной силы этого крыла проходит через центр тяжести экранолета. Дополнительный пикирующий момент создается элевонами, расположенными на третьем крыле. Угол атаки элевонов регулируется, что дает возможность уменьшать или увеличивать пикирующий момент, создаваемый ими.

Возможен транспортный,либо транспортно-десантный варианты экранолета.При этом грузы или десант помещаются внутрь фюзеляжа(фюзеляжей).Размах крыльев, тяговооруженность, взлетный вес таких экранолетов будут сопоставимы с аналогичными параметрами экраноплана «Орленок»- см. распечатку с сайта http://www.airwar.ru/enc/sea/orlenok.html.

Возможен ракетный вариант экранолета, при котором на экранолет устанавливаются ракеты различного вида и назначения, системы залпового огня.

1. Экранолет, имеющий три крыла, расположенных одно за другим таким образом, что третье (заднее) крыло расположено значительно дальше от поверхности земли, чем первые два, отличающийся тем, что все три крыла имеют сходную форму и размер.

2. Экранолет по п.1, отличающийся тем, что его шасси выполнено на базе катамарана.

3. Экранолет по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что он имеет два фюзеляжа, расположенные по краям первого и второго крыльев.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к боеприпасам для стрелковых и артиллерийских видов оружия, в которых для придания эффективности поражения противника в бронированных средствах передвижения и бронежилетах, а также для поражения противника на большом расстоянии, пуле или снаряду (далее пуле) придается начальная скорость 1300 м/сек
Наверх