Судно на воздушной подушке
HOVERCRAFT

Изобретение относится к относится к транспортным средствам на воздушной подушке [B60V 3/00, B60V 1/06, B60V 1/11, B60V 1/18].
Из уровня техники известен КОРАБЛЬ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ [US 5125470 (А), опубл.: 30.06.1992], имеющий вентилятор, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси. Воздушный поток от вентилятора направляется к юбке для создания подъемной силы и к горизонтально расположенным выходным отверстиям, чтобы двигать судно как в прямом, так и в обратном направлениях и, при необходимости, обеспечивать тормозное усилие. Предусмотрено клапанное устройство для изменения относительного воздушного потока между различными горизонтально выровненными выходными отверстиями.
Недостатком данного аналога является использование мощного двигателя для удержания горизонтального равновесия при совершении движения, что приводит к увеличению производимого шума при работе и большой энергозатратности, а также низкая экологичность, присущая всем двигателям внутреннего сгорания.
Из уровня техники известен КАТАМАРАН НА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ SILENT [опубл.: 15.11.2018], содержащий солнечные батареи на крыше над салоном и кокпитом, способные создавать напряжение до 25 кВ с самыми совершенными контроллерами заряда типа МРРТ («maximumpowerpointtracking», «отслеживание максимального уровня заряда»), при этом литиевые аккумуляторы, аналогичные батареям, используемым Tesla, позволят не останавливаться по ночам. Инверторы напряжения на 15 кВА обеспечивают подачу электричества для бытовых нужд экипажа и гостей яхты.
Недостатком данного аналога является большая площадь, используемая для размещения солнечных панель, что приводит к повышенным трудозатратам при производстве ремонта, и малой водоизмещенности, обусловленной большим объемом под размещение аккумуляторов.
Наиболее близким по технической сущности является АМФИБИЙНОЕ СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ [RU 99754 (U1), опубл.: 27.11.2010], характеризующееся наличием верхней и нижней платформ, шарнирно связанных подрессоренными опорами, причем объем между платформами закрыт гибким воздухонепроницаемым ограждением, воздушной подушкой, заключенной между погруженными в воду гибкими боковыми стенками (скегами) и поперечными воздушными завесами или гибкими ограждениями в носу и корме, установленные с возможностью изменения положения нижней палубы по направлению движения относительно верхней палубы под воздействием преодолеваемых препятствий и рельефа, наличием крыла, создающего эффект экраноплана, установленного на опорной стойке, снабженной в соединении с крылом шарниром с гидрозамком, наличием ходовых электродвигателей, статор и ротор которых выполнены в виде цилиндров, концентрически скрепленных плоскими основаниями, причем цилиндры ротора расположены в кольцевых зазорах между цилиндрами статора эквидистантно последним, наличием движительной установки с механизмом их привода и системой управления, содержащей по два колеса с радиальными лопастями, одно из которых с ротором, другое со статором, соосно установленные на двух горизонтальных валах с возможностью вращения в противоположных направлениях, лопасти одного колеса имеют угол атаки, противоположный углу атаки другого колеса, и установленные с возможностью изменения угла атаки на крыльях и корпусе СВП, и нагнетательной установки в виде лопастных нагнетателей, установленных под верхней платформой, имеющей связь с объемом между платформами, наличием самолетного шасси типа «лыжи-колеса».
Основной технической проблемой прототипа являются низкие гидродинамические характеристики, обусловленные перемещением в водной среде нижней части корпуса, сложность конструкции, обусловленное высоким количеством деталей, влияющих на движение судна, высокая шумность из-за использования пяти электродвигателей, а так же то, что в описании не раскрыт источник питания электродвигателей.
Цель изобретения - создание нового класса судна на воздушной подушке, отвечающего общемировым требованиям экологичности транспорта.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности создания надежного, энергонезависимого судна на воздушной подушке с высокими аэродинамическими качествами.
Указанный технический результат достигается за счет того, что судно на воздушной подушке, содержащее корпус судна, воздушную подушку, маршевый двигатель, аэродинамическое крыло, отличающееся тем, что аэродинамические крылья выполнены складными из горизонтального в вертикальное положения и обратно и смонтированы на боковых стенках корпуса судна вдоль его бортов, на верхней поверхности упомянутых крыльев смонтированы солнечные панели, маршевый двигатель, корпус которого выполнен в виде импеллера, смонтирован по центру в кормовой части корпуса судна и выполнен электрическим, на валу которого смонтирован пропеллер с изменяемым шагом из композитного материала, в носовой и кормовой части корпуса размещены воздухозаборники, сообщенные с внутренним объемом воздушной подушки внутри которых смонтированы нагнетающие в упомянутый объем воздух вентиляторы, внутри корпуса размещен блок аккумуляторов, электрически соединенный с солнечными панелями, маршевым двигателем и вентиляторами, раздельное управлением которыми осуществляется с помощью блока управления.
В частности, кожух маршевого двигателя выполнен из шумопоглощающего материала.
В частности, корпус разделен на кабину и грузопассажирский отсек.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан вид сбоку судна на воздушной подушке.
На фиг. 2 показан вид сверху судна на воздушной подушке.
На фиг. 3 показан вид сбоку маршевого двигателя.
На фиг. 4 показан вид сверху маршевого двигателя.
На фиг. 5 показа структурная схема блока управления.
На фигурах обозначено: 1 - корпус, 2 - камера воздушной подушки, 3 - кабина, 4 - пассажирский отсек, 5 - первая пара крыльев, 6 - вторая пара крыльев, 7 - третья пара крыльев, 8 - солнечные панели, 9 - подставка, 10 - маршевый двигатель, 11 - кожух, 12 - электродвигатель, 13 - серповидный пропеллер, 14 - решетка, 15 - рули поворота, 16 - воздухозаборники, 17 - носовые вентиляторы, 18 - кормовые вентиляторы, 19 - блок аккумуляторов, 20 - блок управления, 21 - ручка управления рулями поворота, 22 - ручка регулирования мощности электродвигателя, 23 - ручка регулирования мощности носовых вентиляторов, 24 - ручка регулирования мощности кормовых вентиляторов, 25 - индикатор уровня заряда блока аккумуляторов, 26 - индикатор уровня крена, п - правый вентилятор, л - левый вентилятор.
Осуществление изобретения
Судно на воздушной подушке (см. Фиг. 1) состоит из корпуса 1 и камеры воздушной подушки 2. Корпус 1 содержит кабину 3, соединенную с пассажирским отсеком 4, выполненным за кабиной 3. С внешней стороны на бортах внизу корпуса 1 шарнирным соединением смонтированы крылья, при этом профили крыльев выполнены аэродинамическими, с возможностью перевода из вертикального положения в горизонтальное положение с фиксацией положения, например механическими доводчиками (на фигурах не показаны). Первая пара крыльев 5 размещена на корпусе кабины 3, вторая пара крыльев 6 размещена на корпусе пассажирского отсека 4, третья пара крыльев 7 размещена на корме корпуса 1. На верхней поверхности упомянутых крыльев 5-7 смонтированы солнечные панели 8 (см. Фиг. 2). В кормовой части корпуса 1 на подставке 9 размещен маршевый двигатель 10, состоящий из кожуха 11 (см Фиг. 3), выполненного в виде импеллера, продолговатой формой, сужающейся от входного отверстия к выходному, выполненный из шумопоглощающего материала, как вариант, из вспененного алюминия. Во входном отверстии кожуха 11 смонтирован электродвигатель 12, на валу которого (на фигурах не показан) смонтирован, по крайней мере, один серповидный пропеллер 13, выполненный с изменяемым шагом из малошумного композитного материала, например из углепластика. Выходное отверстие кожуха 11 закрыто решеткой 14. На кожухе 11 за выходным отверстием смонтированы с возможность поворота вправо-влево рули поворота 15, выполненные в виде вертикальных пластин.
В носовой и кормовой части корпуса 1 размещены воздухозаборники 16, сообщенные с объемом камеры воздушной подушки 2. В воздухозаборниках 16 в носовой части корпуса 1 смонтированы носовые вентиляторы 17, в кормовой части корпуса 1 под воздухозаборниками 16 смонтированы кормовые вентиляторы 18, при этом упомянутые вентиляторы выполнены с возможностью нагнетания воздуха из внешней среды через воздухозаборники 16 во внутренний объем камеры воздушной подушки 2. Внутри корпуса 1 размещен блок аккумуляторов 19, соединенный через блок управления 20 (см. Фиг. 5) с солнечными панелями 8, электродвигателем 12 и носовыми 17 и кормовыми 18 вентиляторами. Блок управления 20 смонтирован в кабине 3 и содержит ручки управления рулями поворота 21, регулирования мощности электродвигателя 22, регулирования мощности носовых вентиляторов 23 с возможностью отдельной регулировки мощности правого и левого носовых вентиляторов 17, регулирования мощности кормовых вентиляторов 24 с возможностью отдельной регулировки мощности правого и левого кормовых вентиляторов 18, индикатор уровня заряда блока аккумуляторов 25, индикатор уровня крена 26, при этом вышеупомянутые элементы электрически взаимосвязаны с управляемыми объектами.
Судно на воздушной подушке работает следующим образом.
Из кабины 3 корпуса 1 с помощью блока управления 20 путем подачи электроэнергии от блока аккумуляторов 20 или непосредственно от солнечных батарей 8 запускают носовые вентиляторы 17 и кормовые вентиляторы 18, которые нагнетают воздух во внутренний объем камеры воздушной подушки 2.
Увеличивая мощность носовых вентиляторов 17 и кормовых вентиляторов 18 соответствующими ручками регулирования мощности вентиляторов 23 и 24, производят подъем камерой воздушной подушкой 2 передней части корпуса 1 выше подъема кормовой части корпуса 1, при этом крен корпуса 1 контролируют индикатором уровня крена 26 и регулируют изменением уровня мощности правых и левых вентиляторов ручками 23 и 24. Затем производят подачу из блока аккумуляторов 19 электроэнергии на маршевый двигатель 10 и путем увеличения мощности электродвигателя 12 ручкой 22 повышают скорость вращения серповидного пропеллера 13, который создает толкающую тягу и обеспечивает движение судна на воздушной подушке вперед. С помощью изменения положения ручки управления рулем поворота 21, производят изменение угла поворота пластин, что приводит к изменению направления выходного воздуха из маршевого двигателя 10, что в свою очередь приводит к изменению направления движения судна на воздушной подушке. При снижения уровня заряда в блоке аккумуляторов 19, показывающее индикатором уровня заряда блока аккумуляторов 25, производят перевод крыльев 5-7 из вертикального положения в горизонтальное и фиксируют крылья 5-7. За счет воздействия солнечного света на солнечные панели 8, ток начинает поступать в блок аккумуляторов 19 и производит их зарядку, при этом зарядка блока аккумулятором 19 может осуществляться во время движения.
Технический результат - обеспечение возможности создания надежного, энергонезависимого судна на воздушной подушке с высокими аэродинамическими качествами, достигается за счет того, что:
размещение солнечных панелей 8 на крыльях 5-7, выполненных складными, что позволяет их сложить и защитить упомянутые панели 8 и крылья 5-7 от механического воздействия на них во время, когда судно не используется или при шторме; зарядка блока аккумуляторов 19 осуществляется от солнечных панелей 8 которая ограничена только заходом солнца, то есть, судно на воздушной подушке может заряжать блок аккумуляторов 19 весь световой день при использовании солнечных панелей 8, улавливающие рассеянный свет даже во время дождя, что дает возможность практически безгранично увеличить запас хода, а питание от блока аккумуляторов 19 маршевого двигателя 10 и носовых 17 и кормовых 18 вентиляторов ночью, при отсутствии солнечного света, необходимого для заряда блока аккумуляторов 19 в полной мере обеспечивает энергонезависимость судна;
четыре нагнетателя, выполненных в виде носовых 17 и кормовых 18 вентиляторов, их раздельное управление с блока управления 20 позволяет сохранять устойчивость судна в поперечной плоскости (крен) и в продольной плоскости (дифферент). Управляемое нагнетание воздуха в камеру воздушной подушки 2 носовыми 17 и кормовыми 18 вентиляторами с помощью ручек регулирования мощности 23-24 блока управления 20, кроме устойчивости судна, дает возможность увеличения клиренса судна на воздушной подушке, что позволяет преодолевать препятствия большой высоты, а в совокупности с выполнением крыльев 5-7 аэродинамическим профилем и использованием маршевого двигателя 10, корпус которого выполнен в виде импеллера, позволяющего организовать хаотичное круговое распространение воздуха от серповидного пропеллера 13 в единонаправленный плотный поток, обеспечивают повышение аэродинамических свойств судна на воздушной подушке и коэффициента полезного действия маршевого двигателя 10.
За счет использования в качестве маршевого двигателя 10 электродвигателя с серповидным пропеллером 13 с изменяемым шагом из композитных материалов снижается общий уровень шума, создаваемый упомянутым двигателем 10 при его работе. Дополнительным техническим результатом является высокая грузоподъемности за счет размещения солнечных панелей 8 на крыльях 5-7, что позволяет использовать весь объем корпуса 1 для размещения в нем пассажирского и/или грузового отсека, что делает этот объем максимально полезным.