Адаптивный поплавок

Адаптивный поплавок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к авиационной технике, а именно к посадочным устройствам летательных аппаратов - поплавкам, и может использоваться на гидросамолетах, самолетах-амфибиях, вертолетах, а также на различных судах.

Известно техническое решение ("Надувные лодки" А.И.Королев, В.П.Мотов, стр.46), представляющее собой надувной водоизмещающий поплавок, образованный эластичной пневмокамерой, внутри которой находятся распорки и жесткие пластинки, формирующие килеватость.

Недостатком данного технического решения является невысокая надежность однокамерного поплавка, не регулируемая килеватость, технологическая и конструктивная сложность при изготовлении, т.к. пластины и распорный элементы располагают внутри эластичной пневмокамеры.

Известно техническое решение (пат. US №3273832, НКл 244-105), представляющее собой надувной понтон-поплавок для гидросамолета, содержащий водоизмещающий корпус, состоящий из верхней и нижней жестких пластин, эластичные борта и шарнирно закрепленные на верхней и нижней пластинах поперечные стенки переборки, и силовой элемент, к которому крепится водоизмещающий корпус. В положении на плаву поплавок представляет собой удлиненное тело прямоугольного сечения. В полетном положении поплавок представляет собой плоский горизонтальный пакет.

Недостатком данного технического решения являются низкая мореходность, т.к. днище плоскодонное, и дополнительное аэродинамическое сопротивление, возникающее из-за образующейся "гармошки" в сложенном состоянии эластичного борта, а также конструктивная и технологическая сложность изготовления сопрягаемых поверхностей жестких пластин гидродинамического днища и эластичных бортов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение мореходного качества поплавка, повышение технологичности конструкции, а также создание поплавка с изменяющейся в зависимости от условий взаимодействия со средой конфигурацией формы, т.е. адаптивного тела.

Поставленная задача достигается тем, что поплавок, содержащий силовой элемент, водоизмещающий корпус, состоящий из эластичных пневмокамер и гидродинамического днища, образованного полужесткими пластинами, которых не менее двух, выполнен с возможностью изменения формы поплавка от объемной до плоского пакета, причем пластины гидродинамического днища выполнены с возможностью изменять угол килеватости в зависимости от скорости движения по водной среде при помощи изменения объема эластичных пневмокамер.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где

- на фиг.1 - адаптивный поплавок в аксонометрии;

- на фиг.2 - поплавок в конфигурации статического положения на плаву;

- на фиг.3 - поплавок в конфигурации скоростного движения по воде;

- на фиг.4 - поплавок в конфигурации плоского пакета в сложенном положении на воздушном участке пути;

- на фиг.5 - вариант бесшарнирного соединения пластин гидродинамического днища с силовой стенкой.

Адаптивный поплавок содержит водоизмещающий корпус 1, образованный, как минимум, двумя эластичными пневмокамерами 2, гидродинамическим днищем, состоящим из двух и более пластин 3, которые крепятся, например, при помощи шарниров к силовому элементу 4, который может быть выполнен в виде плоской фермы или в виде подкрепленной стенки, для того, чтобы поддерживать пластинки 3 гидродинамического днища прижатыми к эластичным пневмокамерам 2 на поплавок устанавливают загружатели 5, например, пружинные.

Примером конкретного выполнения может быть следующий вариант (фиг.5): пластины гидродинамического днища 3 могут быть закреплены и без помощи шарниров, если они будут упругими и гибкими и тогда, можно не использовать загружатели 5. При этом функцию загружателей 5 будут исполнять пластины 3 гидродинамического днища со свойствами упругости, тогда сила давления эластичной пневмокамеры 2, воздействующая на пластину 3 гидродинамического днища, уравновешена силой реакции от ее (пластины 3) деформации.

Работа сопровождается изменением формы поплавка и происходит следующим образом:

пластины 3 гидродинамического днища силою воздействия загружателей 5 прижаты к силовому элементу 4, при этом эластичные пневмокамеры 2 находятся в сплющенном состоянии (занимают минимальный объем) между силовым элементом 4 и пластинами 3 гидродинамического днища. В эластичные пневмокамеры 2 подается давление, и они увеличивают свой объем, преодолевая сопротивление загружателей 5, поворачивают пластины днища вокруг оси вращения шарнира.

Равновесие между силой загружателей 5 и силой давления эластичных пневмокамер на пластины 3 гидродинамического днища может нарушаться при движении по нестабильной водной поверхности (при движении в волнение) силою встречной волны, тогда пластины 3 гидродинамического днища поджимаются при вхождении в волну, уменьшая сопротивление поплавка, т.е. тело поплавка адаптируется к изменениям в рабочей среде, в данном случае в воде.

При увеличении скорости движения поплавка объем эластичных пневмокамер 2 уменьшают путем стравливания части воздуха в них, при этом загружатели 5 поджимают пластины 3 гидродинамического днища, и снова сила загружателей 5 и сила давления в эластичных пневмокамерах 2, воздействующие на пластинки 3 гидродинамического днища уравновешиваются, увеличивая килеватость, тем самым, улучшая мореходность.

Для уменьшения аэродинамического сопротивления стравливают давление внутри эластичных пневмокамер 2, и загружатели 5 поджимают пластины 3 гидродинамического днища к силовому элементу 4 и образуется плоский пакет, состоящий из шарнирно соединенных силового элемента 4 и с пластинами 3 гидродинамического днища с проложенными между ними сплющенными эластичными пневмокамерами 2, т.е. тело поплавка адаптируется к воздушному скоростному напору и обладает минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Поплавок является адаптивным аэрогидродинамическим телом.

Рассмотрим работу поплавка на примере установки его в качестве вспомогательного крыльевого поплавка на гидросамолете.

В положении на плаву (фиг.2) поплавок, установленный на консоли крыла, поддерживает гидросамолет от заваливания набок. Статическая плавучесть обеспечивается водоизмещающим корпусом поплавка 1, при этом килеватость поплавка - минимальная, объем эластичных пневмокамер 2 - максимальный.

Режим "скоростное движение по воде" характеризуется повышением гидродинамического сопротивления и для его уменьшения, а также для улучшения мореходности, объем эластичных пневмокамер 2 уменьшают, стравливая из них часть воздуха, увеличивая тем самым килеватость (фиг.3). При вхождении в волну водоизмещающий корпус 1 поплавка адаптируется к повышению гидродинамического сопротивления: пластины 3 гидродинамического днища, закрепленные шарнирно на силовом элементе 4, поджимаются к ней, уменьшая, например, разворачивающий момент гидросамолета при несимметричном обтекании левого и правого поплавков.

На воздушном участке пути, для уменьшения аэродинамического сопротивления стравливают весь воздух внутри эластичных пневмокамер 2 (фиг.4), и пластины 3 гидродинамического днища складываются по линии килеватости к оси симметрии поплавка силою загружателей 5, и поплавок принимает форму плоского пакета с минимальным аэродинамическим сопротивлением.

Предлагаемое техническое решение позволяет конструировать поплавки с высоким мореходным качеством, высокой технологичностью, а также предполагает создание поплавка с изменяющейся, в зависимости от условий взаимодействия со средой, конфигурацией формы, т.е. адаптивного тела.

Адаптивный поплавок, содержащий водоизмещающий корпус, образованный эластичной пневмокамерой и гидродинамическим днищем, состоящим из пластин с возможностью изменения формы поплавка от объемной до плоского пакета, и силовой элемент, к которому крепится водоизмещающий корпус, отличающийся тем, что водоизмещающий корпус содержит не менее чем две эластичные пневмокамеры и загружатели, а пластины гидродинамического днища закреплены на силовом элементе с возможностью регулирования углов килеватости в зависимости от скорости движения по водной среде, а также с возможностью складывания их в пакет по линии килеватости к оси симметрии поплавка при помощи загружателей.