ЛОПАСТНЫЙ ВОДОХОДНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VANE VEHICLE WATER PROPULSION UNIT

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к плавающим транспортерам, и может быть использовано при разработке специальных гидродинамических устройств, улучшающих водоходные свойства транспортеров.
Известно плавсредство для оборудования бронемашин, характеризующееся тем, что оно содержит два водопроницаемых бортовых понтона, заполненных легким заполнителем и выполненных с возможностью их закрепления на бронемашине посредством носового и кормового узлов крепления, крыло для создания подъемной силы от набегающего потока воды и отвода его под носовую оконечность бронемашины, установленное между понтонами, впереди бронемашины, с возможностью закрепления его на внутренних бортах понтонов в различных положениях по высоте и углу атаки, и кормовые вставки, закрепленные на внутренних бортах понтонов, габариты плавсредства выбраны из условия обеспечения транспортировки заданных грузов с обеспечением при этом оптимальных возможностей по гидродинамике, проходимости по суше - максимально возможные углы входа и схода и клиренс не менее клиренса бронемашины, с выбором при этом минимально возможной ширины плавсредства для захода на десантные корабли, и обеспечения непотопляемости при полной нагрузке и затоплении корпуса бронемашины водой (Патент РФ на изобретение №2371350, МПК В63В 35/34, B60F 3/00, опубл. 27.10.2009 г.).
К недостаткам данной конструкции можно отнести расположение понтонов по бортам бронемашины, которые увеличивают ее ширину, что приводит к увеличению сопротивления воды, уменьшает скорость движения бронемашины на плаву, ухудшает ее управляемость, а также ограничивает возможность ее использования при высадке с десантного корабля, так как из-за увеличения габаритов сокращается число бронемашин, которые могут быть одновременно приняты на борт десантного корабля. Так же к недостаткам конструкции относится значительное время приведения понтонов в рабочее положение и сложность выбора оптимальных параметров конструкции с учетом крыльевого устройства.
Известна плавающая бронированная гусеничная машина, в состав которой входят корпус с десантным кормовым люком и проемом для прохода десанта, силовая установка, гусеничный движитель с гидропневматической подвеской и регулируемым клиренсом. К носовой и кормовой части корпуса прикрепляются складывающиеся водоизмещающие емкости, объемы которых сообщаются с внутренним объемом корпуса, изготовленные из броневых листов, связанных между собой и корпусом шарнирно, уплотненных в местах соединений, и имеющие возможность в сложенном положении укладываться специальным приводом на переднюю и заднюю части корпуса таким образом, что сложенные листы водоизмещающих емкостей прикрываются усиленными броневыми листами, соответственно верхним лобовым листом и нижним кормовым листом. Для перемещения в воде машина оснащена движителями типа «винт в насадке» (Патент РФ на изобретение №2246682, МПК F41H 7/00, B60F 3/00, опубл. 20.04.2004 г.).
К недостаткам конструкции можно отнести использование водоизмещающих емкостей из броневых листов, которые увеличивают вес и длину гусеничной машины и ухудшают ее параметры управляемости на воде. Кроме того, использование данного технического решения для повышения мореходных качеств находящихся в эксплуатации плавающих транспортных средств (например, бронетранспортеров) является нецелесообразным вследствие высоких затрат на его реализацию.
Известно колесное плавающее транспортное средство, содержащее шасси с бамперами и установленным на раме кузовом, имеющим крылья и переднюю решетку, причем передний бампер выполнен в виде поплавка, имеющего сверху выступы на концевых участках перед колесами и уступ под передней решеткой кузова, а движение транспортного средства на плаву осуществляется за счет вращения колес (Патент РФ на изобретение №2148500, МПК B60F 3/00, B60R 19/02, опубл. 10.05.2000 г.).
Недостатком данной конструкции является невысокая эффективность движителей, которыми служат колеса плавающего транспортного средства, что не позволяет ему развивать большую скорость.
В качестве ближайшего аналога принят лопастный водоходный движитель транспортного средства, содержащий копир, корпус и установленные на нем лопасти с приводом периодического открывания и удержания лопастей в определенном положении и механизмом возврата их в исходное положение, причем привод содержит свободно перемещающиеся в установленных на корпусе направляющих толкатели, каждый из которых одним концом сопряжен с копиром, а другим связан с соответствующей лопастью (Авторское свидетельство №1082633, МПК B60F 3/00, опубл. 30.03.1984 г.).
Данная конструкция обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что площадь лопастей ограничена плоскостью колеса, т.к. они должны укладываться на него при прохождении лопастью верхнего положения, что не позволяет повышать тягу данного движителя, ограничивает скорость транспортного средства при движении в воде. Кроме того, лопасти имеют малое плечо относительно оси вращения, что дополнительно снижает эффективность движителя. Поэтому использование такого движителя при высадке колесных бронемашин с десантного корабля повышает их уязвимость для средств поражения противника.
Изобретение решает задачу повышения эффективности лопастного водоходного движителя транспортного средства за счет увеличения силы тяги движителя, что является следствием удлинения плеча лопасти и ее скорости вращения, которая пропорциональна длине плеча - радиуса вращения.
Для решения поставленной задачи в известном лопастном водоходном движителе транспортного средства, содержащем корпус и установленные на нем лопасти с возможностью перемещения и удержания лопастей в определенном положении и механизмом возврата их в исходное положение, предлагается лопасти выполнить выдвигающимися в радиальном направлении от центра колеса под действием центробежной силы и возвращающимися в исходное положение под действием упругих элементов.
В предлагаемом техническом решении при нахождении плавающего транспортного средства в воде и увеличении частоты вращения колес до установленного значения лопасти выдвигаются в радиальном направлении за пределы колеса, при этом лопасти в верхней части колеса выходят из воды, а за счет увеличения суммарной площади лопастей в нижней части колеса и удлинения плеча лопастей достигается повышение эффективности движителя, что увеличивает скорость плавающего транспортного средства при движении в воде.
На прилагаемых графических материалах изображено:
на фиг. 1 - общий вид лопастного водоходного движителя транспортного средства;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - лопастный водоходный движитель транспортного средства при движении плавающего транспортного средства в воде;
на фиг. 4 - узел I на фиг. 1.
На графических материалах приняты следующие обозначения:
1 - лопасть;
2 - шток;
3 - упругий элемент;
4 - цилиндр;
5 - внутренний диск;
6 - внешний диск;
7 - корпус движителя;
8 - колесо;
9 - кузов;
WL - ватерлиния.
Описание конструкции лопастного водоходного движителя.
Конструкция лопастного водоходного движителя транспортного средства содержит корпус движителя 7, состоящий из установленных на внутреннем диске 5 и внешнем диске 6 цилиндров 4, содержащих закрепленные на штоках 2 лопасти 1. Штоки 2 установлены с возможностью перемещения внутри цилиндров 4 и оснащены упругими элементами 3. Корпус движителя 7 закрепляется на колесе 8 транспортного средства.
Лопастный водоходный движитель транспортного средства работает следующим образом. При необходимости преодоления водной преграды на большой скорости корпус движителя 7 закрепляется на колесе 8 плавающего транспортного средства, такого, как бронетранспортер. Во время стоянки или при движении транспортного средства с малой скоростью лопасти 1 находятся в исходном положении (фиг. 1) и не выступают за пределы колеса 8. Это достигается за счет того, что под действием упругих элементов 3 штоки 2 перемещаются внутрь цилиндров 4. После перехода в водную среду и увеличения частоты вращения колес 8 лопасти 1 под действием центробежных сил перемещаются в радиальном направлении от центра колес 8, преодолевая сопротивление упругих элементов 3. При этом лопасти 1 выдвигаются за пределы колес 8, и в верхнем положении выходят из воды. Благодаря этому на лопастях 1 при их движении под водой создается гидродинамическая сила, действующая в направлении движения плавающего транспортного средства. После выхода лопастей 1 из воды сила, действующая на них со стороны воздушной среды, пренебрежимо мала, в результате чего лопасти 1, вышедшие из воды, не препятствуют движению плавающего транспортного средства.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить ходкость плавающего транспортного средства при движении в воде, что способствует повышению эффективности его использования, например, при высадке десанта с десантного корабля.