Аппарат на воздушной подушке и гибкое ограждение для него

Аппарат на воздушной подушке и гибкое ограждение для него

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к аппаратам на воздушной подушке и гибкому ограждению для него.

Из уровня техники известны аппараты на воздушной подушке (далее - АВП) и гибкое ограждение для них. Так, в патенте США №5464069, МПК B 60 V 1/11, НПК 180/116, дата публикации 07.11.1995, принятом за наиболее близкий аналог, представлен АВП, содержащий корпус, ограждение воздушной подушки, расположенное по периметру корпуса, силовую установку, содержащую, по меньшей мере, один двигатель, соединенный посредством трансмиссии, по меньшей мере, с одним воздушным движителем для создания тяги, и по меньшей мере, с двумя нагнетателями для создания воздушной подушки. Недостатком данного АВП является необходимость принятия дополнительных мер для обеспечения устойчивости АВП при движении и наезде на препятствия.

В патенте США №3698507, МПК B 60 V 1/00, НПК 180/119, дата публикации 17.10.1972, принятом за наиболее близкий аналог гибкого ограждения, представлено гибкое ограждение АВП, содержащее по меньшей мере один конусный элемент, в котором площадь горизонтального сечения со стороны корпуса больше площади горизонтального сечения со стороны опорной поверхности, имеется соединенная с конусным элементом со стороны нижнего основания перфорированная диафрагма, поверхность которой наклонена к боковым поверхностям конусного элемента с образованием вершины, расположенной в верхней части конусного элемента.

Данный конусный элемент предназначен для торможения АВП и не обеспечивает стабилизацию АВП при наезде на неровности.

Решаемой данной группой изобретений задачей является повышение эффективности использования воздушной подушки при обеспечении устойчивости и проходимости амфибийных АВП по водной и грунтовым поверхностям с неровностями, а также повышение долговечности его гибкого ограждения.

Технический результат изобретения “Аппарат на воздушной подушке” состоит в обеспечении продольной и поперечной устойчивости, снижения перегрузок при движении АВП по взволнованной водной поверхности и по поверхности с неровностями, а также в предупреждении развития автоколебаний АВП.

Технический результат изобретения “Гибкое ограждение воздушной подушки” состоит: в быстром восстановлении формы ограждения после деформации неровностями пути при движении в любом направлении; в способности преодолевать неровности без зацепов и повреждения элементов ограждения и, следовательно, в повышении долговечности элементов ограждения; в обеспечении сохранения формы элементов ограждения при движении АВП или самолета с шасси на воздушной подушке (ШВП) с большими скоростями даже при падении давления в воздушной подушке (ВП) до нуля. Кроме того, технический результат состоит в возможности быстрой очистки полостей между сторонами конусных элементов и наклонных диафрагм.

Группа изобретений характеризуется следующей совокупностью существенных признаков.

АВП, как и в наиболее близком аналоге, представленном в патенте США №5464069, содержит корпус, ограждение воздушной подушки, расположенное по периметру корпуса, силовую установку, содержащую, по меньшей мере, один двигатель, соединенный посредством трансмиссии, по меньшей мере, с одним воздушным движителем для создания тяги, и по меньшей мере, с двумя нагнетателями для создания воздушной подушки, но в отличие от наиболее близкого аналога, расположенный вдоль периметра корпуса воздуховод ограждения воздушной подушки разделен, по меньшей мере, на две изолированные друг от друга полости, каждая из которых соединена с соответствующим нагнетателем и пневматически связана с конусными элементами, выполненными из гибкого материала и соприкасающимися друг с другом боковыми поверхностями, каждый конусный элемент оснащен расположенными внутри своей полости двумя перфорированными диафрагмами, смыкающимися друг с другом выше нижних кромок конусного элемента, одна из указанных диафрагм простирается от нижней наружной, а другая - от нижней внутренней кромок конусного элемента, причем отношение площади проходных отверстий в мембране к площади проходных отверстий в диафрагме находится в диапазоне от 0,8 до 1,0.

АВП характеризуется тем, что размещенный вдоль периметра корпуса воздуховод ограждения разделен на две полости мембраной, расположенной в диаметральной плоскости.

АВП характеризуется тем, что стенки воздуховода ограждения выполнены в виде жесткого короба.

АВП характеризуется тем, что внешняя стенка воздуховода ограждения выполнена из гибкого материала, закрепленного в верхней части по периметру корпуса, а в нижней части - посредством разъемного соединения с конусными элементами.

АВП характеризуется тем, что выполненная из гибкого материала стенка воздуховода между местом крепления внешней стенки и разъемными элементами соединения с конусными элементами соединена вдоль периметра корпуса с бортами корпуса посредством перфорированной мембраны.

АВП характеризуется тем, что разъемное соединение стенки воздуховода из гибкого материала с конусными элементами выполнено в виде шнуровки.

АВП характеризуется тем, что воздушный движитель выполнен в виде винта в кольце.

АВП характеризуется тем, что в струе воздушного движителя расположены горизонтальные и вертикальные рули.

АВП характеризуется тем, что нагнетатели выполнены в виде осевых вентиляторов, входной патрубок которых направлен в сторону носа АВП.

АВП характеризуется тем, что трансмиссия передачи крутящего момента на валы каждого из воздушных движителей и нагнетателя содержит ременную передачу.

Гибкое ограждение АВП, как и в наиболее близком аналоге, представленном в патенте США №3968507, содержит, по меньшей мере, один конусный элемент, в котором площадь горизонтального сечения со стороны корпуса больше площади горизонтального сечения со стороны опорной поверхности, расположенную внутри полости конусного элемента перфорированную диафрагму, соединенную с конусным элементом со стороны нижнего основания, и поверхностью, наклоненной к боковым поверхностям конусного элемента с образованием вершины, расположенной в верхней части конусного элемента, но в отличие от наиболее близкого аналога, гибкое ограждение содержит расположенные вдоль периметра конусные элементы, которые оснащены внутри своей полости двумя перфорированными диафрагмами, смыкающимися друг с другом выше нижних кромок конусного элемента, одна из указанных диафрагм простирается от нижней наружной, а другая - от нижней внутренней кромки конусного элемента, а в месте стыка диафрагм присоединен гибкий фартук.

Гибкое ограждение АВП характеризуется тем, что отношение площади отверстий в перфорированной мембране к площади отверстий, выполненных в верхней и нижней частях перфорированных диафрагм, составляет 0,8...1.0, при этом отверстия, выполненные в верхней части диафрагм, могут полностью перекрываться фартуком в его отклоненном положении, площадь отверстий в верхней части диафрагмы в 8...12 раз больше, чем площадь отверстий в нижней части диафрагмы.

Группа изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен АВП при виде в плане.

На фиг.2 показан АВП в разрезе 1-1 на фиг.1.

На фиг.3 показан АВП в разрезе 2-2 на фиг.1.

На фиг.4 приведен узел А на фиг.2.

На фиг.5 показан вид Б на фиг.4.

На фиг.6 показан вид В на фиг.4.

На фиг.7 показан вид Г и Д на фиг.4.

На фиг.8 дан вид Е на фиг.4.

На фиг.9 дан вид Ж на фиг.4.

На фиг.10 показаны фотографии прохождения конусными элементами гибкого ограждения препятствия при движении вдоль и поперек протяженного препятствия.

Раскрытие группы изобретений

Аппарат на воздушной подушке (АВП) содержит, как показано на фиг.1, 2 и 3, корпус 1, силовую установку, содержащую, по меньшей мере, один двигатель 2 и трансмиссию, обеспечивающую кинематическую связь выходного вала 3 двигателя 2, по меньшей мере, с одним воздушным движителем для создания тяги АВП, и по меньшей мере, с двумя нагнетателями для создания воздушной подушки. Трансмиссия содержит редукторы, выполненные, например, в виде ременных передач 4 и 5 между выходным валом 3 двигателя 2 и соответственно осями воздушных движителей и осями нагнетателей. Воздушный движитель для создания тяги может выполняться в виде воздушного винта 6, в том числе в кольце 7 (с образованием винто-кольцевого движителя - ВКД), вентилятора и т.п. Нагнетатели могут выполняться в виде центробежных и осевых вентиляторов. В предпочтительном варианте выполнения АВП имеется два воздушных движителя, выполненных в виде ВКД, нагнетатели выполнены в виде двух осевых вентиляторов 8 с входными патрубками 9, обращенными в сторону носа АВП, например, при расположении оси вращения вентиляторов 8 в плоскости, параллельной оси симметрии АВП.

Винты 6 выполнены с лопастями изменяемого шага (ВИШ), за кольцами 7 ВКД установлены горизонтальные 10 и вертикальные 11 аэродинамические рули для балансировки АВП по тангажу (дифференту) и управления по курсу. По периметру корпуса 1 АВП прикреплено ограждение воздушной подушки, выполненное в виде воздуховодов 12 и соединенных с ними легкосъемных конусных элементов 13. Конусные элементы 13 выполнены сплющенными и соприкасающимися друг с другом плоскими боковыми поверхностями (фиг.10). При этом образованное воздуховодами 12 ограждение разделено мембранами 14, по меньшей мере, на две изолированные друг от друга полости 15, каждая из которых соединена с соответствующим нагнетателем, например, с осевым вентилятором 8.

Воздуховоды могут выполняться в виде жесткого короба (на фиг. не показано), или с внешней стенкой из гибкого материала, закрепленной в верхней части по периметру корпуса 1, а в нижней части - с конусными элементами 13 посредством разъемного соединения, выполненного, например, в виде шнуровки (на фиг. не обозначено). При выполнении внешней стенки воздуховода 12 из гибкого материала воздуховод 12 оснащен мембранами 16 и 17 с перфорацией соответственно 18 и 19 (фиг.4, 5, 6). Мембраны 16 закреплены по контуру соединения ограждения с бортом 20 корпуса 1 и контуру соединения ограждения с конусными элементами 13. Мембраны 17 закреплены по контуру соединения ограждения с днищем 21 корпуса 1 и по контуру соединения ограждения с конусными элементами 13.

Гибкое ограждение АВП (фиг.4...9) содержит конусные элементы 13, каждый из которых имеет площадь горизонтального сечения со стороны корпуса 1 больше площади горизонтального сечения со стороны опорной поверхности, и со стороны нижнего основания оснащен двумя диафрагмами 22 с перфорацией 23 и 24 в верхней и нижней частях диафрагм 22 (фиг.7), причем площадь перфорации 23 в верхней части превышает площадь перфорации 24 в 8...12 раз. Диафрагмы 22 выполнены смыкающимися друг с другом под углом 100...120° (фиг.4) выше нижних кромок конусного элемента 13. Одна из указанных диафрагм 22 простирается под углом 90...95° от нижней наружной кромки конусного элемента 13 к его внешней поверхности и соединена с внешней боковой стороной соответствующего конусного элемента 13, а другая диафрагма 22 простирается под углом 82...86° от нижней внутренней кромки конусного элемента 13 к его внутренней поверхности и также соединена с внутренней боковой стороной конусного элемента 13. К месту стыка диафрагм 22 крепится гибкий фартук 25 (фиг.4, 8), длина фартука практически совпадает с высотой треугольника, образованного диафрагмами 22 и нижними боковыми кромками конусного элемента 13 (фиг.4). Перфорированные диафрагмы 22 делят полость конусного элемента 13 на верхнюю и нижнюю части, величина давления внутри которых во время движения на расчетных режимах благодаря перфорированной диафрагме 22 разная. Для поддержания достаточной гибкости конусного элемента 13 и поддержания его формы при прохождении препятствий и сохранения формы под действием скоростного напора даже при падении давления в воздушной подушке до нуля, возможного при колебаниях АВП по высоте и тангажу в процессе движения по неровной поверхности, соотношение площади перфорации 19 в мембране 17 к площади перфорации 23 и 24 в диафрагмах 22 должно составлять 0,8...1,0.

АВП и гибкое ограждение функционируют следующим образом.

Крутящий момент от вала 3 двигателя 2 посредством трансмиссии, выполненной, например, с редукторами с ременными передачами 4 и 5, передается на воздушные движители и нагнетатели, например, на оси воздушных винтов 6 и оси осевых вентиляторов 8. Вентиляторами 8 воздух нагнетается в полости 15 воздуховодов 12 ограждения. Из полости 15 воздуховодов 12 ограждения воздух через перфорацию (отверстия) 19 в мембранах 17 и перфорацию (отверстия) 23 и 24 в диафрагмах 22 выходит в полость 26 под днищем 21 (фиг.9) корпуса 1, создавая равномерно распределенное давление Рп под днищем 21 АВП. При касании поверхности или наезде на препятствие в воздуховоде 12 ограждения, разделенном мембранами 14 на полости 15 и соединенном с конусными элементами 13, у накрененного борта в результате уменьшения зазора между элементами ограждения и опорной поверхностью давление повышается, а давление у противоположного борта в связи с увеличением этого зазора понижается. Мембраны 14 предотвращают перетекание воздуха из одной полости 15 в другую и, следовательно, не допускает выравнивания давления в полостях 15. При этом возникает восстанавливающий момент сил, который обеспечивает поперечную устойчивость. При увеличении угла тангажа внутри касающихся опорной поверхности кормовых конусных элементов 13 и в их полостях под диафрагмами 22, давление повышается вплоть до уровня давления в воздуховоде 12, а давление в носовых конусных элементах 13 в связи с увеличением зазора между конусными элементами 13 и опорной поверхностью падает. Этим обеспечивается продольная статическая устойчивость. При выполнении внешней стенки воздуховода 12 из гибкого материала, закрепляемого по периметру корпуса 1 на боковых стенках 20 и соединенного с конусными элементами 13 посредством быстросъемного соединения, например, шнуровки (на фиг. не обозначена), наличие перфорированной диафрагмы 16, соединяющей места крепления внешней гибкой стенки воздуховода 12 с корпусом 1 и конусными элементами 13, обеспечивает создание заданной формы гибкого ограждения предотвращает развитие автоколебаний АВП и вибрации гибкого ограждения.

Тяга для движения АВП создается, по меньшей мере, одним воздушным движителем, например, воздушным винтом 6. Использование винтов 6 с изменяемым шагом при установке на АВП двух винтов 6 позволяет создавать управляющий момент сил по рысканию. Установленные за винтами 6 в кольцах 7 горизонтальные 10 и вертикальные 11

аэродинамические рули обеспечивают при их отклонении создание управляющего момента для балансировки АВП при изменении положения центра давления относительно центра масс АВП и управление АВП по курсу. При соотношении площади перфорации 23 и 24 в диафрагмах 22 к площади перфорации 19 в мембране 17, равном 0,8...1,0, перепад давления в полостях 15 воздуховода 12 и в конусных элементах 13 на расчетных режимах движения АВП составляет от 1,1 до 1,2, что достаточно для обеспечения требуемой поперечной и продольной устойчивости.

Гибкое ограждение, выполненное в виде конусных элементов 13, соединенных с полостями 15 баллонов 12, при подаче в него воздуха, проходящего через перфорацию 19 мембраны 17, наполняется воздухом. Выходящий через отверстия 23 и 24 воздух вытекает наружу через зазор между нижними внешними кромками конусных элементов 13 и опорной поверхностью, создавая избыточное давление под конусными элементами 13 и в полости 26 воздушной подушки под днищем 21 корпуса 1, при накренении АВП или ШВП воздух из отверстий 23, 24 частично попадает через зазор под нижней внутренней кромкой конусного элемента 13 и опорной поверхностью в полость 26 воздушной подушки. При движении в случае наезда на препятствие (фиг.10) гибкий фартук 25 перекрывает отверстия 23, чем предохраняет их от повреждения. При деформации конусного элемента отверстия 23 одной из диафрагм 22 перекрываются гибким фартуком 25.

Наличие отверстий 24 в нижней части диафрагмы 22 обеспечивает сток воды, а также механической взвеси, захватываемой вентиляторами 8 во время старта и движения. Выполнение конусных элементов 13 легкосъемными обеспечивает удобство быстрой замены поврежденных элементов, а также очистку от грязи и мусора полостей между боковыми стенками конусных элементов 13 и диафрагмами 22.

Представленное описание достаточно для реализации каждого изобретения на специализированных предприятиях.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ К ЧЕРТЕЖАМ ГРУППЫ ИЗОБРЕТЕНИЙ “АППАРАТ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ И ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ДЛЯ НЕГО”

1 - корпус;

2 - двигатель;

3 - выходной вал двигателя 2;

4 - ременная передача между выходным валом 3 двигателя 2 и воздушными движителями;

5 - ременная передача между выходным валом 3 двигателя 2 и нагнетателями;

6 - воздушные винты;

7 - кольца воздушных винтов (ВКД);

8 - осевой вентилятор;

9 - входной патрубок осевого вентилятора 8, обращенный в сторону носа АВП;

10 - горизонтальные аэродинамические рули;

11 - вертикальные аэродинамические рули;

12 - воздуховод, расположенный вдоль периметра корпуса 1;

13 - конусные элементы ограждения;

14 - мембраны, делящие баллонное ограждение;

15 - полости баллонного ограждения;

16 - перфорированная мембрана, закрепленная в месте соединения внешней стенки из гибкого материала воздуховода 12 с корпусом 1;

17 - перфорированная мембрана, закрепленная для соединения воздуховода 12 с конусными элементами 13;

18 - перфорация в мембране 16;

19 - перфорация в мембране 17;

20 - борт корпуса 1 АВП;

21 - днище корпуса 1 АВП;

22 - диафрагма внутри конусного элемента 13;

23 - перфорация в верхней части диафрагмы 22;

24 - перфорация в нижней части диафрагмы 22;

25 - гибкий фартук;

26 - полость воздушной подушки АВП.

1. Аппарат на воздушной подушке, содержащий корпус, ограждение воздушной подушки, снабженное воздуховодом, расположенным вдоль периметра корпуса, силовую установку, содержащую, по меньшей мере, один двигатель, соединенный посредством трансмиссии, по меньшей мере, с одним воздушным движителем для создания тяги, и по меньшей мере, с двумя нагнетателями для создания воздушной подушки, отличающийся тем, что расположенный вдоль периметра корпуса воздуховод ограждения воздушной подушки разделен, по крайней мере, на две изолированные друг от друга полости, каждая из которых соединена с соответствующим нагнетателем и пневматически связана с конусными элементами, выполненными из гибкого материала сплющенными и соприкасающимися друг с другом по плоским боковым поверхностям, при этом каждый конусный элемент оснащен расположенными внутри своей полости двумя перфорированными диафрагмами, смыкающимися друг с другом выше нижних кромок конусного элемента, одна из указанных диафрагм простирается от нижней наружной, а другая - от нижней внутренней кромок конусного элемента, причем отношение площади проходных отверстий в мембране, закрепленной по контуру соединения ограждения с днищем корпуса и по контуру соединения ограждения с конусными элементами, к площади проходных отверстий в диафрагме находится в диапазоне 0,8-1,0.

2. Аппарат на воздушной подушке по п.1, отличающийся тем, что размещенный вдоль периметра корпуса воздуховод ограждения разделен на две полости мембраной, расположенной в диаметральной плоскости.

3. Аппарат на воздушной подушке по п.1 или 2, отличающийся тем, что стенки воздуховода ограждения выполнены в виде жесткого короба.

4. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что внешняя стенка воздуховода ограждения выполнена из гибкого материала, закрепленного в верхней части по периметру корпуса, а в нижней части - посредством разъемного соединения с конусными элементами.

5. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что выполненная из гибкого материала стенка воздуховода между местом крепления внешней стенки и разъемными элементами соединения с конусными элементами соединена вдоль периметра корпуса с бортами корпуса посредством перфорированной мембраны.

6. Аппарат по п.4, отличающийся тем, что разъемное соединение стенки воздуховода из гибкого материала с конусными элементами выполнено в виде шнуровки.

7. Аппарат по одному из предшествующих пп.1 и 2, отличающийся тем, что воздушный движитель выполнен в виде винта в кольце.

8. Аппарат по одному из предшествующих пп.1 и 2, отличающийся тем, что в струе воздушного движителя расположены горизонтальные и вертикальные аэродинамические рули.

9. Аппарат по одному из предшествующих пп.1 и 2, отличающийся тем, что нагнетатели выполнены в виде осевых вентиляторов, входной патрубок которых направлен в сторону носа аппарата.

10. Аппарат по одному из предшествующих пп.1 и 2, отличающийся тем, что трансмиссия передачи крутящего момента на валы воздушных движителей и нагнетателей содержит, по меньшей мере, одну ременную передачу.

11. Гибкое ограждение воздушной подушки аппарата, содержащее расположенные вдоль периметра корпуса аппарата конусные элементы, отличающееся тем, что конусные элементы со стороны корпуса аппарата оснащены в верхней части внутри своей полости двумя перфорированными диафрагмами, смыкающимися друг с другом выше нижних кромок конусного элемента, а в месте стыка диафрагм присоединен гибкий фартук.

12. Гибкое ограждение по п.11, отличающееся тем, что отношение площади отверстий в перфорированной мембране, закрепленной по контуру соединения ограждения с днищем корпуса и по контуру соединения ограждения с конусными элементами, к площади отверстий, выполненных в верхней и нижней частях перфорированных диафрагм, составляет 0,8-1,0, при этом фартук выполнен с возможностью полного перекрытия им в отклоненном положении отверстий, выполненных в верхней части диафрагм, площадь отверстий в верхней части диафрагмы в 8-12 раз больше, чем площадь отверстий в нижней части диафрагмы.