Устройство для компенсации опрокидывающего момента амфибийного аппарата на воздушной подушке
Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке (СВП) и может использоваться круглогодично в условиях полного бездорожья, в бассейнах рек, включая реки, не имеющие гарантированных глубин судового хода, для регулярной транспортной работы по доставке грузов, в качестве грузопассажирского парома, при ликвидации последствий наводнений, в спасательных операциях в тундре, на реках и на море.
Задачей данного изобретения является компенсация опрокидывающего момента, т.е. обеспечение безопасности (от опрокидывания) за счет гарантированного отрыва носовой части судна от поверхности.
Указанный технический результат достигается тем, что амфибийное судно на воздушной подушке, содержащее корпус с гибким ограждением воздушной подушки, включающим боковые скеги, передний и задний гибкие элементы, и с жесткими бортами, двигатель, движительную и нагнетательную установки с механизмом их привода и системой управления, надувной борт, закрепленный на жестких бортах корпуса по периметру судна, а в носовой части судна на оси шарнирно закреплено крыло, выполненное разрезным, состоящим из двух одинаковых частей, симметричных относительно плоскости проходящей в центре оси вращения, перпендикулярно ей.
Полезная модель относится к транспортным средствам на воздушной подушке и может использоваться круглогодично в условиях полного бездорожья, в бассейнах рек, включая реки, не имеющие гарантированных глубин судового хода, для регулярной транспортной работы по доставке грузов, в качестве грузопассажирского парома, при ликвидации последствий наводнений, в спасательных операциях в тундре, на реках и на море.
Известно средство передвижения на воздушной подушке (патент РФ №2174080), содержащие фюзеляж, включающий кабину штурмана, расположенную в надстройке сверху носовой части фюзеляжа, кабину пилотов и бортинженера, установленные в кабине пульт управления двигателями, приборы контроля работы двигателей и бортовых систем, управление аппаратом, пилотажно-навигационные приборы и оборудование, радиооборудование, бортовое электрооборудование, грузовую кабину с транспортно-такелажным оборудованием, снизу в хвостовой части грузовой люк и аппарель, расположенные по бортам фюзеляжа правую и левую гондолы шасси, убирающееся в гондолы главное шасси с тормозными колесами, убирающееся в фюзеляж переднее шасси, крыло с размещенными внутри мягкими топливными баками, двухкилевое вертикальное оперение, состоящее из килей с рулями направления и триммерами, хвостовой горизонтальный стабилизатор с рулем высоты и триммером, установленные в крыльевых мотогондолах два маршевых турбовинтовых двигателя с вращающимися в разные стороны соосными воздушными винтами изменяемого шага, расположенную в левой гондоле шасси вспомогательную силовую установку, топливную систему, систему
централизованной заправки топливом, переносную и стационарную автоматическую противопожарные системы маршевых двигателей, систему наддува топливных баков нейтральным газом, гидросистему, пнемосистему, крыльевые обтекатели с навигационными огнями, установленная за надстройкой мачта с антенной обзорного радиолокатора, по левому и правому бортам в верхней части фюзеляжа узлы крепления ложементов для транспортируемых длинномерных грузов, прикрепленная к фюзеляжу снизу платформа, состоящая из правой и левой бортовых секций, правого и левого понтонов с наддуваемыми системой нейтрального газа герметичными баками-отсеками, переднего кессона с воздушно-тепловым обогревом переднего носка, транца с отклоняемой совместно с аппарелью хвостовой частью, форштевня с воздушно-тепловым обогревом, прикрепленное по периметру платформы периферийное гибкое двухъярусное ограждение воздушной подушки, включающее гибкий ресивер-монолит и гибкие сопла-сегменты, прикрепленный непосредственно к днищу фюзеляжа продольный гибкий двухъярусный секционированный киль, система наддува воздушной подушки, состоящая из правой и левой мотогондол самолетного типа, в каждой из которых установлены двухконтурный турбовентиляторный двигатель с большой степенью двухконтурности, топливная система, автоматическая противопожарная двухрежимная система, воздушно-тепловая система обогрева входного воздухозаборника двигателя, установленных на выходе подъемных двигателей выходных диффузоров с агрегатами управления наддувом воздушной подушки.
Данному устройству присущи следующие недостатки:
- большие габаритные и массовые характеристики;
- высокая стоимость изготовления;
Известно также амфибийное судно на воздушной подушке (патент РФ №2126753), которое содержит корпус с жестким плоским днищем с гибким ограждением воздушной подушки, включающим боковые скеги, передний и задний гибкие элементы и с жесткими бортами, двигатель, движительную и нагнетательную установки с механизмом их привода и системой управления и надувной борт, закрепленный на жестких бортах корпуса по периметру судна. Внешние края боковых скегов амфибийного судна закреплены на надувном борте, а внутренними краями - на днище корпуса судна. Амфибийное судно выполнено с центральным скегом. Нагнетательная установка выполнена с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в камеры. Амфибийное судно выполнено с управляемыми заслонками, размещенными в нагнетательной установке. Скеги выполнены с протекторами. Корпус амфибийного судна выполнен разъемным. Днище корпуса амфибийного судна выполнено плоским, а его носовая часть выполнена наклонной под углом атаки относительно горизонтали. Угол атаки днища находится в пределах 10-14°. Движительная установка амфибийного судна выполнена в виде толкающего воздушного винта в кольцевой насадке, за которым установлены горизонтальные и вертикальные аэродинамические рули. За воздушным винтом в кольцевой насадке жестко закреплена прямоугольная рама, на которой расположены вертикальные и горизонтальные рули. Горизонтальные и вертикальные рули выполнены составными, имеющими, например, неподвижную и отклоняющиеся части. Нагнетательная установка выполнена с возможностью получения ею крутящего момента силового двигателя посредством клиноременной передачи.
При больших скоростях движения, за счет того, что сила тяги и сила лобового сопротивления действуют в разных плоскостях, возникает опрокидывающий момент (фиг.1, где F1, 
- сила тяжести, в зависимости от распределения полезной нагрузки; F2 - подъемная сила воздушной
подушки; F3 - сила лобового сопротивления; F4 - сила тяги). В результате чего судно может перевернуться. В данной полезной модели, для компенсации опрокидывающего момента могут служить горизонтальные рули, расположенные в потоке винта. Такое управлении приводит к нерациональному использованию энергии, т.е. нагнетатели служат для того чтобы поднять судно над поверхностью, а горизонтальные рули для того чтобы прижать к поверхности. Горизонтальные рули расположенные в потоке являются дополнительным сопротивлением, что приводит к потере тяги.
Задачей данной полезной моделиявляется компенсация опрокидывающего момента, т.е. обеспечение безопасности (от опрокидывания) за счет большего отрыва носовой части судна от поверхности.
Указанный технический результат достигается тем, что амфибийной аппарат на воздушной подушке, содержащий корпус с гибким ограждением воздушной подушки, включающим боковые скеги, передний и задний гибкие элементы, и с жесткими бортами, двигатель, движительную и нагнетательную установки с механизмом их привода и системой управления, надувной борт, закрепленный на жестких бортах корпуса по периметру аппарата, а в носовой части аппарата на оси шарнирно закреплено крыло, выполненное разрезным, состоящим из двух одинаковых частей, симметричных относительно плоскости проходящей в центре оси вращения, перпендикулярно ей.
Сущность технического решения поясняется 5 чертежами, где на фиг.1 изображен вид сбоку на описываемый аппарат; на фиг.2 изображен вид на аппарат сверху; на фиг.3 совмещенное изображение вида в нос (а) с видом в корму (б) аппарата; на фиг.4 изображена схема общего расположения аппарата; на фиг.5 изображено крыло в аксонометрии.
Амфибийный аппарат на ВП (фиг.1-4) имеет жесткий корпус 1, на днище которого по бокам установлены два продольных надувных скега 2, ограничивающих зону повышенного давления ВП. В носовой 3 кормовой 4 оконечностях аппарата на днище корпуса 1 установлены переднее 5 и заднее 6 гибкие ограждения (ГО)ВП. Надувные взаимозаменяемые скеги 2 выполнены в виде герметичного баллона диаметром 400 мм из ткани PVC (ПВХ - поливинилхлорид). Носовое 3 ГО выполнено из ткани PVC в виде полотнища, закрепленного на днище корпуса 1 поперек судна. Кормовое 4 ГО выполнено в виде открытого со стороны носа одноярусного баллона без боковых стенок из ткани PVC. Носовая часть 3 судна - открытая площадка, где расположено якорное устройство и агрегаты, системы подогрева кокпита, закрывается съемным тентом 7. В кормовой части 4 аппарата (жесткого корпуса) размещены движительная 8 и нагнетательная 9 установки ВП судна. По периметру корпуса 1 аппарата на его боковых жестких стенках закреплен надувной борт 10, выполненный из ткани PVC в виде надувного баллона диаметром 500 мм, разделенный на отсеки внутренними переборками. Нагнетательная установка 9 выполнена с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в камеры.
Корпус 1 выполнен составным (подразделяется по длине, например, на три объемные секции, соединяемые между собой силовыми болтовыми узлами и шарнирами). Днище корпуса 1 выполнено плоским, а его носовая часть выполнена наклонной под углом атаки 
относительно горизонтали. Значение угла атаки находится в пределах 10-14°. Движительная установка 8 судна выполнена в виде воздушного винта 12 вентиляторного типа в кольцевой насадке, за которым установлены вертикальные 13 аэродинамические рули. В кольцевой насадке за воздушным винтом 12 жестко закреплена рама 17, на которой размещены вышеупомянутые рули 13. Управление вертикальными рулями 13 содержит дублированный двухсторонний привод рулей, поворотный штурвал, передающий механизм
от штурвала к приводу рулей, обеспечивающий снижение усилий на штурвале, упоры крайнего положения штурвала (см. фиг.4). Аэродинамические рули 13 выполнены составными, имеющими, например, неподвижные части, крепящиеся на раме 17, и отклоняющиеся части.
Крыло 14 (фиг.5) выполнено разрезным. Состоит из двух одинаковых частей. Части крыла расположены на одной оси и могут вращаться (принимать разные углы атаки) независимо друг от друга. Поворот части крыла вокруг оси осуществляется, например редуктором 15. Который располагается под частью крыла, на кабине и связан с ней тягой. Величина и направление углов поворота крыла определяется, например гироскопом 16. Ось крыла крепится к корпусу судна при помощи стоек 19.
Эксплуатация судна на воздушной подушке осуществляется следующим образом. На стоянке судно опирается на скеги 2. Для поступательного движения судна в действие приводятся движительная установка 8 и нагнетательная установка 9. При работе нагнетательной установки 9 внутри объема, ограниченного подвижными элементами 5, 6, бортовыми скегами и опорной поверхностью экрана создается избыточное статическое давление воздушной подушки и судно зависает над опорной поверхностью. Движительная установка 8 приводит судно в поступательное движение путем создания силы тяги.
Вертикальные рули 13 установлены в воздушном потоке от винта 12, скорость которого слабо зависит от скорости движения судна, а определяется оборотами воздушного винта (двигателя). Таким образом, эффективность рулей одинакова при всех скоростях движения судна и может быть увеличена (уменьшена) путем кратковременного повышения (понижения) частоты вращения двигателя (рычаг перемещения рулей).
При движении в прямом направлении элемент системы автоматического управления 16, прибор, например гироскоп, регистрирует отклонения судна, от горизонтального положения, в двух плоскостях,
вырабатывает электрический сигнал, сигнал поступает на элемент системы автоматического управления 15 (например, редуктор), который преобразует его в перемещение (поворот вокруг неподвижной оси) крыла. В результате углы атаки крыла меняются, меняется подъемная сила крыла компенсируя силы вызвавшие отклонение судна.
Управление судном осуществляется таким образом, что при повороте амфибийного судна на ВП, системой автоматического управления 15,16 составные части крыла устанавливаются в положение (фиг.5) которое приводит к накренению судна, в сторону поворота (например, при повороте судна вправо, часть составного крыла, которая находится ближе к правому борту будет иметь отрицательный угол атаки, другая часть составного крыла, у левого борта будет иметь положительный угол атаки, что приведет к накренению судна в правую сторону).
Таким образом, данное изобретение повышает устойчивость (уменьшает вероятность опрокидывания), повышает эффективность и безопасность управления, а также маневренность судна. Уменьшает энергопотребление судна, что позволяет увеличить массу полезной нагрузки.
Амфибийный аппарат на воздушной подушке, содержащий корпус с гибким ограждением воздушной подушки, включающим боковые скеги, передний и задний гибкие элементы, и с жесткими бортами, двигатель, движительную и нагнетательную установки с механизмом их привода и системой управления, надувной борт, закрепленный на жестких бортах корпуса по периметру судна, отличающийся тем, что в носовой части судна на оси шарнирно закреплено крыло, выполненное разрезным, состоящим из двух одинаковых частей, симметричных относительно плоскости, проходящей в центре оси вращения, перпендикулярно ей.
