КАТЕР НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Заявляемая полезная модель относится к области транспортных средств на воздушной подушке, в частности, судам, и может найти применение при конструировании, например, катеров на воздушной подушке.
Известно амфибийное транспортное средство на воздушной подушке, которое содержит корпус, места для размещения пассажиров и водителя, двигатель, трансмиссию, пропеллер, воздуховод, элементы управления и подкорпусное пространство для создания воздушной подушки.
Корпус состоит из палубы, с кокпитом и днища, изготовленных из стеклопластика, соединенных по контуру полимерным компаундом, в кокпите которого размещен двигатель с кожухом защиты, установлены места для водителя и пассажиров, элементы управления. Передача вращения от двигателя на воздушный пропеллер осуществляется посредством ременной трансмиссии. Рули поворота выполнены в виде связанных с осью прямоугольных пластин. Подкорпусное пространство для создания воздушной подушки, образовано днищем и эластичными сегментами, закрепленными снизу по контуру днища. Воздуховод, образован между палубой и днищем и сегментами, с возможностью отвода части воздушного потока через заборное отверстие в подкорпусное пространство. В пространстве между палубой и днищем установлены блоки плавучести, выполненные из пенопласта (РФ, ПМ №63759, МПК B60V 1/00, 3/00, от 20.10.06, опубл. 10.06.07).
Известно судно на воздушной подушке американской фирмы Neoteric. Шестиместная модель катера на воздушной подушке американской фирмы Neoteric создана на базе четырехместной модели и оснащается мощной силовой установкой в 100 л.с. СВП Hovertrek 6100L. Катер содержит корпус с блоками плавучести из пенопласта, размещенными внутри корпуса, воздушный винт, связанный через трансмиссию с приводом, рулевое управление, связанное с реверсивными заслонками и блоком воздушных рулей, гибкое сегментное ограждение, закрепленное по периметру корпуса, жесткий ресивер, образованный в бортах корпуса с возможностью отвода из него части воздушного потока в подкорпусное пространство для образования воздушной подушки и другой части - в гибкое сегментное ограждение. Связь двигателя с воздушным винтом осуществляется посредством ременной трансмиссии. Данная модель имеет открытую кабину, что значительно упрощает погрузочно-разгрузочные работы и позволяет применять СВП для организации спасательных работ и туристических поездок www.neoterichovercraft.comhtt://www.christyhovercraft.ru/neoterichovercraft61001#Uw75KePavp8).
Недостатком прототипа является большое сопротивление гибкого ограждения, ограничивающего область воздушной подушки в подкорпусном пространстве при движении катера, особенно в условиях волнения, в связи с тем, что площадь носовой и кормовой части примерно одинакова, а чем больше площадь подушки в кормовой части, тем больше влияние на дифферент судна при увеличении тяги воздушного винта. Указанное транспортное средство недостаточно устойчиво в связи с большим сопротивлением носовой части гибкого ограждения при движении в условиях волнения и повышенным влиянием силы тяги на дифферент судна.
Указанная модель катера выбрана заявителем в качестве прототипа, как имеющая наибольшее количество признаков, направленных на решение поставленной задачи.
Задачей предполагаемой полезной модели, решаемой авторами, является создание надежного, экономичного, устойчивого, маневренного транспортного средства на воздушной подушке.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение устойчивости за счет уменьшения влияния тяги воздушного винта на дифферент катера и уменьшения сопротивления гибкого ограждения при движении.
Технический результат достигается тем, что в катере на воздушной подушке, содержащем корпус с местами для пассажиров и водителя, пространство между палубой и днищем которого заполнено блоками плавучести, воздушный винт, связанный через трансмиссию с приводом, рулевое управление, взаимодействующее с реверсивными заслонками и блоком воздушных рулей, гибкое сегментное ограждение, закрепленное по периметру корпуса, жесткий ресивер, выполненный в бортах корпуса с возможностью отвода из него воздушного потока через гибкое сегментное ограждение в подкорпусное пространство для образования воздушной подушки, согласно полезной модели, корпус выполнен с отрицательным дифферентом не менее 1°, воздушный винт наклонен в сторону носовой части корпуса под углом не менее 4° относительно вертикальной оси и связан с приводом через трансмиссию, обеспечивающую противоположное вращение их выходных валов, нижняя чисть гибкого ограждения, ограничивающая область воздушной подушки, выполнена таким образом, что в носовой части имеет форму параболы, которая сопряжена с горизонтальными участками, плавно сужающимися в направлении кормовой части, с образованием в ее угловых участках округлений, кроме того, в ресивере установлены обратные клапаны на расстоянии, не менее одной трети от носовой части корпуса относительно его длины.
Блоки плавучести выполнены в виде воздушных емкостей из термопластичного материала.
В качестве термопластичного материала использован поликарбонат.
В качестве привода использован двигатель типа Rotax.
Трансмиссия выполнена в виде одноступенчатого редуктора с передаточным отношением 2,12:1, связанного с двигателем посредством эластичной муфты.
Рулевое управление имеет механическую связь с реверсивными заслонками и блоком воздушных рулей посредством боуден - троса.
Обратные клапаны выполнены из эластичного материала в виде лепестков, закрепленных в верхней части ресивера.
Воздушные рули выполнены в виде, по меньшей мере, четырех обтекаемых балансирных рулей.
Выполнение корпуса судна с отрицательным дифферентом в пределах 1°, т.е. с подъемом в сторону носовой части, снижает вероятность подгиба гибкого ограждения при движении судна и уменьшает эффект «помпы», т.е. исключает подгиб гибкого ограждения в носовой части катера и подъем его кормовой части, что уменьшает сопротивление гибкого сегментного ограждения и повышает устойчивость судна при движении.
Установка воздушного винта под углом, не менее 4° относительно вертикальной оси, т.е. в направлении носовой части корпуса катера, способствует уменьшению влияния силы тяги воздушного винта на дифферент корпуса катера за счет уменьшения нагрузки на носовую часть катера, что уменьшает опрокидывающий момент катера, повышает устойчивость катера при движении.
Связь воздушного винта с приводом через трансмиссию, которая обеспечивает противоположное направление вращения выходных валов привода и воздушного винта, позволяет уменьшить реактивные моменты воздушного винта и привода за счет их противодействия, поэтому при увеличении оборотов двигателя уменьшается вероятность опрокидывания катера, т.е. повышается его устойчивость при движении.
Гибкое сегментное ограждение нижней своей частью ограничивает область воздушной подушки в подкорпусном пространстве судна при его движении.
Выполнение нижней части гибкого сегментного ограждения, ограничивающей область воздушной подушки, таким образом, что в носовой части оно имеет форму параболы, которая сопряжена с горизонтальными, плавно сужающимися в направлении кормовой части участками, с угловыми участками кормовой части, выполненными с округлениями, позволяет уменьшить площадь воздушной подушки, контактирующей с поверхностью. Это позволяет снизить сопротивление движению судна и облегчить управляемость им.
Уменьшенная площадь воздушной подушки в кормовой части, позволяет уменьшить влияние силы тяги воздушного винта на изменение дифферента судна при ее увеличении, т.к. чем меньше площадь, тем меньше сопротивление гибкого сегментного ограждения, ограничивающего область воздушной подушки во время движении катера при максимальной силе тяги, что в свою очередь снижает потерю мощности при преодолении «горба» сопротивления, т.е. образуемого под корпусом в начале движения катера по водной поверхности слоя сжатого воздуха (каверны).
Предложенная форма гибкого сегментного ограждения, ограничивающего область воздушной подушки, обеспечивает смещение центра давления воздушной подушки в направлении носовой части катера, позволяет обеспечить меньшую чувствительность катера к центровке, повышает его устойчивость при загрузке, а также увеличивает диапазон центровок судна за счет того, что уменьшенная площадь воздушной подушки в кормовой части снижает вероятность ее подъема, т.е. обеспечивается устойчивость катера.
Наличие в ресивере обратных клапанов и установка их на расстоянии не менее одной трети от носовой части корпуса относительно его длины, позволяет обеспечить высокое давление в носовой части ресивера и гибкого ограждения и исключить перепад давления в носовой и кормовой частях ресивера и гибкого ограждения, за счет чего обеспечивается устойчивость носовой части гибкого ограждения к подгибу, что способствует устойчивости катера при движении.
При движении катера в условиях волнения или по неровностям твердой поверхности происходит деформация носовой части гибкого сегментного ограждения. Деформация связана с копировальными свойствами элементов гибкого сегментного ограждения - сегментов.
Различие взаимодействия носового и кормового участков гибкого сегментного ограждения с опорной поверхностью является причиной подгиба и изменения дифферента судна. Часть восстанавливающего момента происходит в гибком сегментном ограждении.
Клапаны, установленные в ресивере, не препятствуют поступлению воздуха в носовую часть ресивера и гибкого сегментного ограждения. При деформации гибкого ограждения о препятствие при движении, происходит повышение давления в носовой части гибкого сегментного ограждения, вследствие чего клапаны закрываются и удерживают давление в носовой части ресивера и гибкого сегментного ограждения, т.е. препятствуют увеличению давления в кормовой части.
Выполнение блоков плавучести в виде емкостей из термопластичного материала надежно, т.к. применяемые традиционно пенополистирольные наполнители корпуса при попадании воды теряют свои свойства, намокают, разрушаются, особенно в зимнее время.
Использование в качестве термопластичного материала поликарбоната позволяет повысить долговечность емкостей.
Использование в качестве привода двигателя типа Rotax, обладающего достаточной мощностью, позволяет обеспечить надежный привод воздушного винта.
Выполнение трансмиссии в виде одноступенчатого редуктора с передаточным отношением 2,12:1, обеспечивает противоположное вращение выходных валов привода и воздушного винта. Связь с двигателем посредством эластичной муфты, обеспечивает повышение надежности силового блока, по сравнению традиционно применяемой ременной трансмиссией.
Механическая связь рулевого управления с реверсивными заслонками и блоком воздушных рулей посредством боуден-троса, надежна и долговечна, проста в управлении.
Выполнение обратных клапанов из эластичного материала в виде лепестков, закрепленных в верхней части ресивера, обеспечивает их надежную работу в условиях давления воздушного потока.
Блок воздушных рулей служит для изменения направления движения катера.
Выполнение блока воздушных рулей в виде, по меньшей мере, четырех рулей, является оптимальным для облегчения управления катером и обеспечения его маневренности.
Выполнение воздушных рулей в виде обтекаемых балансирных рулей, позволяет снизить расход мощности воздушного винта и, следовательно, расход мощности двигателя, за счет снижения сопротивления воздушному потоку, т.к. при такой конструкции рулей, площадь балансирной части составляет примерно 20-30% от всей площади пера. При перекладке руля давление встречных потоков воздуха содействует повороту руля, тем самым снижая нагрузку рулевое управление.
В результате проведенного заявителем патентно-информационного поиска по данной теме, не выявлено технических решений, характеризуемых заявляемой совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии предполагаемой полезной модели критерию «новизна». 3аявляемая полезная модель может найти применение при производстве транспортных средств на воздушной подушке, т.е. соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где, на фиг. 1 общий вид судна; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1; на фиг. 3 - продольный разрез на фиг. 1; на фиг 4 - вид сзади на фиг. 1; на фиг. 5 - вид снизу на фиг. 1.
Катер на воздушной подушке содержит корпус 1, места для пассажиров и водителя 2, пространство корпуса между палубой и днищем заполнено блоками плавучести (на фиг не показано), воздушный винт 3, который через редуктор 4 связан с двигателем 5. Двигатель 5 соединен с редуктором 4 через эластичную муфту 6. Рулевое управление (на фиг. не показано), связанное с реверсивными заслонками 7 и блоком воздушных рулей 8 по средством боуден-троса (на фиг. не показано), гибкое сегментное ограждение 9, закрепленное по периметру корпуса 1, жесткий ресивер 10, образованный в бортах корпуса 1. В ресивере 10 выполнены отверстия 11, для отвода потока воздуха в гибкое сегментное ограждение 9 и через него под корпус 1. В ресивере 10 установлены обратные клапаны 12 в виде лепестков, закрепленных в верхней части ресивера 10. Клапаны 12 установлены на расстоянии не менее одной трети от носовой части корпуса 1 относительно его длины.
Устройство работает следующим образом.
Запускают двигатель 5, который через муфту 6 и редуктор 4 приводит во вращение воздушный винт 3. Часть потока воздуха от воздушного винта 3 направляется назад по ходу движения, создавая тягу для перемещения судна в горизонтальном направлении. Одновременно с началом горизонтального движения часть воздуха через заборные отверстия (на фиг. не показано), направляется в ресивер 10, из которого через отверстия 11 - в гибкое сегментное ограждение 9 и под корпус 1 для образования воздушной подушки. Этот поток создает избыточное давление воздушной подушки в подкорпусном пространстве. Давление приподнимает катер над поверхностью, что снижает до минимума силу трения и сопротивления поступательному движению. Этот же поток, проходя гибкое сегментное ограждение 9, создает в них избыточное давление, обеспечивая их определенную жесткость, необходимую для удержания давления воздушной подушки. При этом катер приобретает возможность горизонтального перемещения в нужном направлении при минимальном контакте с поверхностью воды, грунта или снежного покрова. Благодаря тому, что в ресивере 10 установлены обратные клапаны 12, которые не препятствуют поступлению воздуха в носовую часть ресивера 10 и гибкого сегментного ограждения 9.
При деформации гибкого ограждения 9 о препятствие, происходит повышение давления в его носовой части, вследствие чего лепестки клапанов 12 закрываются и удерживают давление в носовой части ресивера 10 и гибкого сегментного ограждения 9, т.е. препятствуют увеличению давления в кормовой части, за счет чего обеспечивается устойчивость носовой части гибкого ограждения к подгибу 9, что способствует устойчивости катера при движении. Поворот катера осуществляется с помощью воздушных рулей 8, направляющих тяговое усилие в сторону по отношению к продольной оси.
Таким образом, заявляемый катер на воздушной подушке обладает устойчивостью при движение за счет уменьшения влияния тяги воздушного винта на дифферент катера и уменьшения сопротивления гибкого ограждения, является надежным, экономичным, маневренным транспортным средством.