АППАРАТ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

АППАРАТ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
Полезная модель относится к области судостроения, а более конкретно - к конструкциям аппаратов на воздушной подушке (АВП), предназначенных для круглогодичного использования в акваториях рек, озер, в равнинной и болотистой местности в качестве сверхлегкого амфибийного транспортного средства, предназначенного для перевозки пассажиров и фузов, а также для специального применения в качестве прогулочного, спортивного, патрульного и спасательного.
В мировой практике широко распространены конструкции амфибийных аппаратов на воздушной подушке (см., например, Авторевю №21, 1998 г.), включающие жесткий водоизмещающий корпус, обеспечивающий статическую плавучесть, и гибкое ограждение воздушной подушки по периметру корпуса, обеспечивающее преодоление нерогносгей твердой поверхности. Высота неровностей, которые способны преодолевать аппараты такого типа, ограничена расстоянием от опорной поверхности до жесткого корпуса.
Известны также конструкции аппаратов на воздушной подушке скегового типа (см., например, Ваганов А.М. Проеетировани© скоростных судов. - Л.,Судостроение, 1978 г., с. 217-218), в которых статическую плавучесть обеспечивают два жестких поплавка-скега, расположенных по бортам жесткого корпуса, а гибкое офащение воздушной подушки состоит из двух частей: носовой и кормовой завес. Обычно АВП скегового типа не являются амфибийными, так как жесткие поплавки-скеги, выполняя роль боковых стенок, офаждающих полость воздушной подушки, частично пофужены в воду и не могут обеспечить передвижение аппарата по твердой поверхности.
Однако, существует разновидность скеговых АВП, обладающих амфибийнь1ми свойствами за счет того, что поплавки-скеги аппаратов этого типа, выполненные в виде эластичных надувных пкевмобаллонов, могут деформироваться и пропускать под собой неровности твердой поверхности. Высота неровностей, преодолеваемых аппаратами данного типа, офаничена величиной допустимых деформаций пневмобаллонов.
MnKB60V1/00
Наиболее близким решением к заявляемому является известная конструкция аппарата на воздушной подушк© (АВП)Торос-1 (см. журнал Моделист - конструктор, N 11, 1995 г. 1-я страница обложки, а также стр. 2...4; N 12, 1995 г., стр. 2...5), содержащего корпус, выполненный в виде объемной конструкции ферменного типа из алюминиевых труб, с основанием в виде двух продольных труб, к которь1М с помощью книц, хомутов и болтовых соединений прикреплены остальные элементы корпуса, а также сиденье пилота и пассажира, закрытые носовым обтекателем, тканевой обшивкой бортов и прозрачным откидным фонарем, состоящим из двух частей, одна из которых имеет лобовое стекло, размещенное перед пилотом, грузовую площадку, двигатель с воздушным винтом, усгановленнь й на подмоторной ферме, топливный бак, воздухозаборник, систему управления и электрооборудование; платформу в виде плоской рамы, имеющей форму прямоугольника со скругленной носовой частью, состоящей из продольных и поперечных алюминиевых труб, соединенных между собой с помощью книц и болтовь(х соединений, служащей опорой для корпуса и связывающей в единое целое все основные блоки АВП; блок демпфирования внешних механических воздействий, состоящий из двух надувных эластичньсх пневмобаллонов диаметром 360 мм, расположеннь1Х снизу платформы вдоль ее бортов, являющихся одновременно поплавками-скегами и выполняющими роль боковых стенок камеры воздушной подушки; тбкое офаждение камеры воздушной подушки, состоящее из носовой и кормовой завес; купол камеры воздушной подушки, выполненный из синтетической ткани с полимерным покрьп1|1ем, соединённый с поплавками-скегами, носовой и кормовой завесами, и образующий вместе с ними камеру воздушной подушки; воздуховоды в виде эластичных труб треугольного сечения, расположенных над платформой вдоль ее бортов и проходящих от воздухозаборника в корме до отверстий в носовой части купола камеры воздушной подушки и закреплённые внешней стороной по периметру платформы, а внутреннй стороной к борту корпуса на высоте 350 мм от плоскости платформы; блок аэродинамических килей, служащих для стабилизации АВП на курсе, и воздушные рули для управления аппаратом.
Такой аппарат обеспечивает передвижение по любой относительно ровной поверхности (воде, снегу, льду, суше) со скоростью до 60 км/час, выход на пологий необорудованный берег, преодолевание неровностей высотой до 300 мм, визуальный обзор местности, а также подъем с воды на борт людей и грузов, что позволяет использовать его в случае необходимости в качестве средства спасения в чрезвычайных ситуациях.
Однако, аппарат данной конструкции имеет ряд недостатков и сущесгаенных офаничений по условиям эксплуатации.
При движении с высокой сжоростью по неровной поверхности, при движении по волнам, а также при сходе на воду и выходе на необорудованный берег усилия, передаваемые на корпус и платформу блоком демпфирования внешних механических воздействий, состоящим из двух пневмобаллонов, оказываются все равно довольно высокими, что со временем приводит к разрушениям в узлах конструкции, выполненных в виде книц, хомутов и болтовых соединений.
Кроме того, узлы такой конструкции значительно затрудняют сборку и разборку аппарата, а иногда, вследствии даже небольших повреждений резьбовых соединений, делают ее невозможной, что значительно усложняет эксплуатацию аппарата при его транспортировке на большие расстояния и ремонте отдельньк его узлов. Отсутствие демпфируюш их элементов в носовой части аппарата приводит к жестким ударам о препятствия высотой более 300 мм, о твердую поверхность при выходе на наклонный берег, к зарыванию носовой части аппарата при сходе в воду и движении по волне.
Кроме того, отсутствие аодоизмещающих объёмов в носовой части аппарата приводит к затоплению носовой части кабины и носовому дифференту при заплёскивании волной. Лобовое стекло кабины, выполненное заодно с передней частью фонаря кабины и не имеющее стеклоочистителя, не позволяет водителю производить визуальный обзор в сложных метеоусловиях. Невозможность движения с открытым фонарем также существенно ограничивает применение данного АВП по погодным условиям и назначению. Наличие лобового стекла большой площади и всего фонаря, имеющего значительную массу, закрывающего сверху сиденье водителя, в результате расчета центровки АВП привело к расположению сиденья пилота в районе 35% длины корпуса от носовой части, что в свою очередь повлекло за собой софащение размеров фузовой площадки, доступ к которой к тому же сильно затруднён наличием элементов ферменной конструкции корпуса и креплением внутренней сторонь воздуховодов к корпусу на высоте 350 мм от его основания. Кроме того, при такой форме воздуховодов и таком способе их крепления, значительно затруднено передвижение по борту аппарата при неработающем двигателе, что бывает необходимо, например, при проведении поисково-спасательных работ. Отсутствие защиты воздушного винта приводит к засасыванию посторонних предметов в винт и выходу из строя его лопастей и элементов конструкции аппарата.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение эффективности АВП и расширение области его прменения.
Данная задача решается в первую очередь получением технического результата повышением удобства эксплуатации при сохранении Относительно небольших массогабаритных характеристик АВП и обеспечении высокой надежности его работы.
Указанный результат достигается тем, что в известном АВП, схздержащем; корпус, выполненный в виде конструкции из алюминиевых труб, сиденье пилота, носовой обтекатель, лобовое стекло, фузовую площадку, двигатель с воздушным винтом, установленный на подмоторной ферме, топливный бак, воздухозаборник, систему управления, электрооборудование, платформу в виде плоской рамы, состоящую из продольных и поперечных алюминиевых труб и имеющую форму прямоугольника со скругленной носовой частью, блок демпфирования внешних механических воздействий, состоящий из двух надувных эластичных пневмобаллонов, расположенных снизу платформы вдоль ее бортов, являющихся одновременно поплавками-скегами и выполняющими роль боковых стенок камеры воздушной подушки, тбкое ограждение камеры воздушной подушки, состоящее из носовой и кормовой завес, купол камеры воздушной подушки, выполненный из синтетической ткани с полимерным покрьп-ием, соединенный с надувньЕМИ эластичными пневмобаллонами, носовой и кормовой завесами, и образующий вместе с ними камеру воздушной подушки, воздуховоды, выполненные в виде эластичных труб, расположенные над платформой вдоль ее бортов и проходящие от воздухозаборника в корме до отверстий в носовой части купола камеры воздушной подушки и закрепленные внешней стороной по периметру платформы, блок аэродинамических килей и воздушные рули,
крепление труб платформы м&жду собой и труб корпуса к платформе, а также сиденья пилота, топливного бака и подмоторной фермы к трубам корпуса произведено посредством упругих шарниров, выполненных, например, в виде тросовых сгяжек, в качестве которых можно применить быстроразъёмное приспособление для соединения труб по а.с. СССР №1603087,
воздуховодь( прикреплены внутренней стороной к платформе, что делает их трансформируемыми либо в виде оболочки полукруглого сечения, при наличии в ней избьпочного давления, либо в  оболочки, свободно лежащей на поверхности платформы при отсутствии давления внутри данной оболочки,
блок демпфирования внешних механических воздействий имеет дополнительный надувной пневмобаллон, расположенный в носовой части АВП непосредственно за носовой завесой и прикрепленный к куполу камеры воздушной подушки, причём расстояние между горизонтальной плоскостью, проходящей через нижнюю точку дополнительного надувного пневмобаллона, и горизонтальной плоскостью, контактирующей с нижними точками основных надувных эластичных пневмобаллонов находится в пределах от 25% до 90% диаметра любого из основных надувных эластичных пневмобаллонов.
корпус выполнен из четырех продольных труб, две из которых прикреплены к поперечинам платформы сверху, а две другие прикреплены к поперечинам платформы снизу, причем в носовой части продольнью трубы корпуса изогнуты таким образом, что верхние трубы загнуты вниз до упора в носовую дугу, образующую скругленную носовую часть платформы, а нижние загнуты вверх до упора в носовую дугу, причём для этого
места упора труб смещены в горизЗной плоскости относительно верхних труб корпуса, а сами трубы корпуса прикреплены с внутренней сторонь; дуги,
сиденье пилота расположено на расстоянии 25% - 30% длины корпуса от носовой части, а пространство между воздуховодами от сиденья пилота до топливного бака занимает Фузовая площадка,
лобовое стекло выполнено из прозрачного поликарбонатного пластика по форме в виде короткого аэродинамического экрана, прикрепленного к кромке носового обтекателя и обеспечивающего во время движения направление набегающего потока воздуха выше головы пилота,
перед плоскостью вращения воздушного винта установлено защитное кольцо с сеткой, неподвижно закрепленное на подмоторной ферме.
Особое выполнение основных блоков АВП, а также введение в его конструкцию новых элементов позволяет повысить удобство и надежность эксплуатации АВП, расширить сферу его применения, а также снизить массу конструкции без изменения габаритных размеров.
Заявляемая полезная модель пояснена чертежами, на которых: на Фиг. 1 показан вид сбоку на предлагаемый АВП;
на Фиг. 2 изображен продольный разрез предлагаемого АВП для показа взаимного расположения его основных узлов;
на Фиг. 3 изображен вид сверху на предлагаемый АВП для показа конструкции платформы;
на Фиг. 4 изображен вид спереди;
на Фиг. 5 изображено поперечное сечение АВП по А-А во время движения для показа формы полностью надутых воздуховодов;
на Фиг. 6 изображено поперечное сечение АВП по А-А во время стоянки для показа формы воздуховодов в свободном (при отсутствии давления) состоянии.
Предлагаемый АВП содержит: корпус 1 (см. Фиг.2), состоящий из четырёх продольных труб 2,3,4,5 (см. Фиг.З и 5), две из которь(х 2 и 3 прикреплены к поперечинам 6
платформы 7 сверху, а две другие 4 и 5 прикреплены к поперечинам 6 платформы 7 снизу, причём в носовой части продольные трубы 2,3,4,5 (см. Фиг.З) корпуса 1 изогнуты таким образом, что верхние трубы 2 (см. Фиг2) и 5 (аналогично трубе 2) затуты вниз до упора в носовую дугу 8, образующую скругленную носовую часть платформы 7, а нижние трубы 4 (см. Фиг.2) и 5 (аналогично трубе 4) загнуты вверх до упора в носовую дугу 8, причём для этого места упора труб 4,5 смещены в горизоной плоскости относительно верхних труб 2, 3 корпуса 1, а сами трубы 2,3,4,5 корпуса 1 прифеплены к носовой дуге 8 с внутренней стороны дуги (см. Фиг.З), что позволяет увеличить тбкость корпуса 1 и платформы 7 при передвижении АВП по неровной поверхности и снизить возникающие при этом напряжения в конструкции;
сиденье 9 пилота (см. Фиг.2), носовой обтекатель 10 грузовую площадку 11, топливный бак 12, двигатель 13с воздушнь1м винтом 14, установленный на подмоторной ферме 15, воздухозаборник 16, систему управления 17, электрооборудование (на чертеже не показано);
блок демпфирования внешних механических гоздействий, состоящий из двух  основнь1х надувных эластичных  пнеамобаллонов 18 и 19, расположенных снизу вдоль бортовых труб 20,21 платформы 7, являющихся одновременно поплавкамичжегами, и выполняющими роль 6oKOBbfx стенок камеры воздушной подушки 22, а также дополнительный надувной пневмобаллон 23 (см. Фиг.2), расположенный в носовой части АВП непосредственно за носовой завесой 24 и прифеплённый к куполу 25 камеры воздушной подушки 22, причём расстояние И (см. Фиг.2) между горизонтальной плоскостью а, проходящей через нижнюю точку дополнительного надувного пневмобаллона 23, и горизонтальной плоскостью Ь, контактирующей с нижними точками основных надувных эластичных пневмобаллоног 18,19, находится в пределах от 25% до 90% диаметра любого из основных надувных эластичных пневмобаллонов,
гибкое ограждение камеры воздушной подушки, состоящее из носовой 24 и кормовой 2в завес;
купол 25 камеры воздушной подушки 22, выполненнь й из синтетической ткани с полимернь(м покрытием, соединён с надувными эластичными пневмобаллонами (они же поплавки-скеги) 18,19, носовой 24 и кормовой 26 завесами, и образует вместе с ними камеру воздушной подушки 22 (см. Фиг.5 и 6);
воздуховоды 27, выполненные в виде эластичных труб полукруглогх) сечения, плавно сужающихся в носовой части, расположенные над платформой 7 вдоль @ё бортовых труб 20,21 и проходящие от воздухозаборника 16 в корме до отверстий 28 ( см.
Фиг.З) в носовой части купола камеры воздушной подушки 22 и эафеплбнные внешней стороной 29 по периметру платформы 7, а внутренней стороной 30 (см. Фиг. 5) к платформе 7, что делает их трансформируемыми либо в виде оболочки полукруглого сечения (см. Фиг. 5), при наличии в ней избыточного давления, либо в виде оболочки (см. Фиг.6), свободно лежащей на поверхности платформы 7 при отсутствии давления внутри данной оболочки;
блок аэродинамических килей 31 (см. Фиг.1 и 4), служащих для стабилизации АВП на курсе, и воздушные рули 32 (см. Фиг.2 и 4) для управления аппаратом.
При этом, крепление труб платформы 7 между собой и труб корпуса 1 к платформе 7, а также сиденья 9 пилота, топливного бака 12 и подмоторной фермы 15 к трубам корпуса 1 произведено посредством упруплх шарниров 33, выполненных, например, в виде тросовых стяжек, в качестве которых можно применить быстроразъёмное приспособление для соединения труб по а.с. СССР №1603087, что также позволяет снизить напряжения, возникающие в поцессе эксплуатации в узлах конструкции.
Лобовое стекло 34 выполнено из прозрачного поликарбонатного пластика в форме короткого аэродинамического экрана, прикреплённого к кромке носового обтекателя 10 и обеспечивающего во время движения направление набегающего потока воздуха выше головы пилота, что делает возможным проведение визуального обзора местности в любых метеоусловиях без применения стеклоочистителей.
Сиденье 9 пилота расположено на расстоянии  - 30% (см. Фиг.2) длины L корпуса 1 от носовой части, что позволяет увеличить размер грузовой площадки 11, занимающей пространство между воздуховодами 27 от сиденья 9 пилота до топливного бака 12, и использовать пространство фузового отсека АВП не только для размещения груза, но и для установки пассажирских сидений или специального оборудования.
Перед плоскостью вращения воздушного винта 14 (см. Фиг.2 и 4) установлено защитное кольцо 35 с сеткой, неподвижно закрепленое на подмоторной ферме 15, что позволяет предотвратить попадание посторонних предметов в воздушный винт 14.
Эксплуатация предлагаемого аппарата на воздушной подушке производится следующим образом.
I этап. ПОДГОТОВКА АВП К ЭКСПЛУАТАЦИИ.
К месту эксплуатации АВП может доставляться в разобранном виде. После сборки АВП приобретает вид, показанный на Фиг.З и 6, при этом оболочка воздуховодов 27
лежит на поверхности платформы 7. Это позволяет людям свободно садиться вовнутрь корпуса 1 АВП и фузить необходимое оборудование.
II этап. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АБП В ДВИЖЕНИИ.
Перед началом движения производится запуск двигателя 13. Двигатель приводит во вращение воздушный винт 14. При этом, одна часть потока воздуха, нагнетаемого воздушным винтом 14, отбрасывается назад и создаёт тягу для горизонтального перемещения АВП, а вторая часть потока попадает в воздухозаборник 16 (см. Фиг.2), проходит по воздуховодам 27 и через отверстия 28 в носовой части купола 25 попадает в камеру воздушной подушки 22, образованную надувными эластичными пневмобаллонами 18,19, носовой 24 и кормовой 26 завесами и куполом 25, создавая в ней избыточное давление. При этом избьп-очное давление создаётся и внутри воздуховодов 27, вследствии чего форма их оболочек изменяется, и воздуховоды 27 приобретают форму, позволяющую использовать их в качестве надувных бортов (см. Фиг. 1,2,4,5).
При наезде АВП на препятствие, дополнительный пневмобаллон 23 (см. Фиг.2), расположенный в носовой части АВП, деформируется. Даление внутри дополнительного пневмобаллона 23 повышается и усилие от удара о препятствие, перераспределяясь на всю площадь контакта дополнительного пнеамобаллона 23 с корпусом 1, создаёт дополнительную подъемную силу, приводящую к подъёму носовой части АВП, что позволяет, при сохранении поступательного движения, преодолевать следующее препятствие большей высоты с меньшим сопротивлением.
При движении АВП на волне, дополнительный пневмобаллон 23, расположенный в носовой части АВП, погружаясь в воду, создаёт вьп-алкивающую силу, также направленную на подъём носовой части и препятствующую зарыванию АВП в волну.
Ill этап, ЭКСПЛУАТАЦИЯ АВП ПРИ ПОГРУЗКЕ ЛЮДЕЙ И ПРЕДМЕТОВ С ВОДЫ.
При нахождении АВП в водоизмещающем положении с неработающем двигателем 13 надувные эластичные пневмобаллонь) (они же поплавки-скеги) 18,19 находятся наполовину пофуженными в воду, а оболочки воздуховодов 27 (см. Фиг. 6) при отсутствии избьпочного давления трансформируются и ложатся на поверхность платформы 7. Это позволяет пилоту или пассажирам находиться на краю платформы 7 АВП, что, в свою очередь, позволяет с минимальными усилиями поднимать из воды людей и предметы без применения грузоподъёмных механизмов. В то же время малая высота надводного борта, обеспечиваемая трансформируемыми воздуховодами 27 существенно облегчает подъём на борт АВП водолазов после проведения водолазных работ. После завершения пофузки
и запуска двигателя 13 воздуховоды 27 принимают форму надувных бортов, а надувные эластичные пневмобаллоны (они же поплавки-скеги) 18,19 полностью выходят из воды и аппарат продолжает движение к месту назначения в режиме воздушной подушки.
IV этап. ПОДГОТОВКА АВП К ТРАНСПОРТИРОВКЕ К МЕСТУ ХРАНЕНИЯ ПОСЛЕ ЗАВЕРШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
После прибытия к месту назначения, выфузки пассажиров и груза АВП может быть силами экипажа пофужен на специальный прицеп и с помощью летового автомобиля отбуксирован к месту хранения.
В случае, когда АВП требуется перевезти на большое расстояние с применением других видов транспорта (воздушного, железнодорожного, водного), а также в случае перевозки автомобильным транспортом, размеры которого не позволяют перевозить АВП целиком, аппарат может бьпь легко разобран и компактно упакован в течение нескольких часов.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет:
1.Повь сить надежность работы АВП путем исключения вероятности выхода из строя узлов крепления элементов корпуса и платформы путём обеспечения оптимального распределения нагрузок, за счёт применения упругих шарниров особой конструкции в определённых узлах конструки и заявляемого АВП.
2.Повысить удобство эксплуатации АВП за счет применения трансформируемых и особым образом закреплённых относительно платформы воздуховодов, позволяющих в стояночном положении беспрепятственно производить погрузо-разгрузочные и водолазные работы, а во время движения выполнять функции надувных бортов.
3.Обеспечить расширение эксплуатационных возможностей АВП путем обеспечения возможности передвижения по неровной поверхности за счёт применения дополнительного пневмобаллона в носовой части АВП, имеющего определённое соотношение размеров по высоте с любым из основных надувных эластичных пневмобаллонов, демпфирующего удары о препятствия и создающего дополнительную подъёмную силу в носовой части АВП при движении на волнении.
4.Повысить надёжность работы АВП путём повышения надёжности работы корпуса и платформы за счёт увеличения их гибкости при передвижении АВП по неровной поверхности и существенного снижения, возникающих при этом, напряжений в их конструкциях, путём их особого соединения между собой.
5.Расширить область применения АВП за счет изменения компоновки АВП, позволившей увеличить площадь грузовой площадки и создавшей возможность для размещения в нём различных вариантов пассажирских сидений и специального оборудования.
6.Обеспечить расширение эксплуатационных возможностей АВП путем обеспечения пилоту возможности визуального обзора в любьм метеоусловиях без применения стеклоочистителей за счЗт применения лобового стекла специальной конструкции и из особого материала.
7.Повысить надежность работы АВП путем повышения надёжности работы одного из основных узлов АВП - воздушного винта, за счёт исключения попадания в него посторонних предметов.