МЯГКИЙ РЕДАНИРОВАННЫЙ ПОПЛАВОК
SOFT STEPPED FLOAT

Мягкий реданированный поплавок предназначен для использования в быстроходных транспортных средствах, преимущественно в экранопланах, и может быть также использован в гидроавиастроении и судостроении.
Из уровня техники известны мягкие реданированные поплавки для использования в быстроходных транспортных средствах.
Так, в изобретении СССР №1592, заявитель А.С. Кузин, опубликовано 31.08.1926 г., [1], представлен мягкий поплавок, содержащий пневмооболочку, выполненную с элементами соединения с корпусом транспортного средства, размещенный в соответствующей пневмооболочке пневмобаллон, оснащенный устройством для наполнения его газом, при этом нижняя часть поверхности пневмооболочки оснащена протектором. Протектор представленного в изобретении [1] мягкого поплавка выполнен без редана. При движении по воде с высокой скоростью это приводит к большому гидродинамическому сопротивлению и возможной потере устойчивости при глиссировании, что является недостатком изобретения [1].
В изобретении РФ №2442708, заявитель РФ, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ, опубликованном 20.02.2012 г., [2], представлен мягкий реданированный поплавок, содержащий по меньшей мере один редан и по меньшей мере одну пневмооболочку, выполненную с элементами соединения с корпусом транспортного средства, размещенный в соответствующей пневмооболочке пневмобаллон, оснащенный устройством для наполнения его газом, нижняя часть поверхности по меньшей мере одной пневмооболочки оснащена протектором. Согласно изобретению [2], редан образован двумя верхними и одной нижней пневмооболочками. Это не позволяет поддерживать устойчивое глиссирование на больших скоростях в связи с деформациями образующих редан кормовых частей пневмооболочек под действием гидродинамических сил, что является недостатком технического решения известного мягкого реданированного поплавка [2].
В изобретении РФ №2442709, заявитель РФ, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли РФ, опубликованном 20.02.2012 г., [3], представлен мягкий реданированный поплавок, содержащий по меньшей мере один редан и по меньшей мере одну пневмооболочку, выполненную с элементами соединения с корпусом транспортного средства, размещенный в соответствующей пневмооболочке пневмобаллон, оснащенный устройством для его наполнения газом, нижняя часть поверхности по меньшей мере одной пневмооболочки оснащена протектором. Согласно изобретению [3], редан образован двумя верхними и одной нижней пневмооболочками, а протектор выполнен со срывниками, обеспечивающими уменьшение гидродинамического сопротивления. Однако такое формирование редана не позволяет поддерживать устойчивое глиссирование в связи с деформациями образующих редан пневмооболочек под действием гидродинамических сил на больших скоростях. Это является недостатком технического решения известного мягкого реданированного поплавка [3].
Изобретение [2] принято в качестве наиболее близкого аналога.
Решаемой технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик высокоскоростного транспортного средства, преимущественно экраноплана.
Технический результат заключается в уменьшении перегрузок во время движения транспортного средства на поверхности воды, снега или льда, и повышении устойчивости при глиссировании.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Мягкий реданированный поплавок, как и в наиболее близком аналоге [2], содержит по меньшей мере один редан и по меньшей мере одну пневмооболочку, выполненную с элементами соединения с корпусом транспортного средства, размещенный в соответствующей пневмооболочке пневмобаллон, снабженный устройством для наполнения его газом, нижняя часть поверхности по меньшей мере одной пневмооболочки оснащена протектором, но в отличие от наиболее близкого аналога [2], по меньшей мере один редан установлен на протекторе, который выполнен из жесткого и прочного материала и оснащен люверсами, соединенными посредством гибкого упругого элемента с люверсами, установленными на элементах соединения с корпусом транспортного средства, а внутренний объем по меньшей мере одного пневмобаллона разделен мембранами на отсеки, каждый из которых оснащен устройством для наполнения его газом.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что протектор выполнен металлическим.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что элемент соединения с корпусом транспортного средства выполнен в виде ложемента, жестко соединенного с корпусом транспортного средства.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что ложемент выполнен в виде элементов конструкции транспортного средства.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что по меньшей мере один редан соединен с протектором посредством шарнирного соединения с возможностью упругого перемещения и демпфирования ударов.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что протектор выполнен симметричным, с двухсторонней поперечной килеватостью.
Мягкий реданированный поплавок характеризуется тем, что протектор выполнен с односторонней поперечной килеватостью.
Представленные в описании сущности изобретения признаки являются существенными и образуют совокупность, обеспечивающую достижение заявленного технического результата.
Действительно, выполнение мягкого реданированного поплавка содержащим по меньшей мере одну пневмооболочку, выполненную с элементами соединения с корпусом транспортного средства, размещенный в соответствующей пневмооболочке пневмобаллон, снабженный устройством для наполнения его газом, выполнение нижней части поверхности по меньшей мере одной пневмооболочки с протектором, выполненным из жесткого и прочного материала, на котором установлен по меньшей мере один редан, оснащение протектора люверсами, соединенными посредством гибкого упругого элемента с люверсами, установленными на элементах соединения с корпусом транспортного средства, а также выполнение внутреннего объема пневмобаллона разделенным мембранами на отсеки, каждый из которых оснащен устройством для его наполнения газом, обеспечивают уменьшение перегрузок во время движения транспортного средства на поверхности воды, снега или льда и повышение устойчивости при глиссировании. Это обусловлено тем, что при столкновении во время движения с большой скоростью (в том числе при разбеге и пробеге экраноплана, гидросамолета и т.п. транспортных средств) с волной и другими препятствиями ударные нагрузки уменьшаются вследствие деформации пневмооболочки с разделенным на отсеки пневмобаллоном, что и приводит к уменьшению перегрузок, действующих на транспортное средство при его эксплуатации. В то же время благодаря установленному на жестком и прочном протекторе по меньшей мере одному редану обеспечивается устойчивое глиссирование во время движения с большой скоростью, в том числе при разбеге и пробеге экраноплана, гидросамолета и т.п. транспортных средств. Это позволяет повысить гидродинамическое качество и уменьшить длину разгонного участка транспортного средства, преимущественно экраноплана, от момента старта до момента отрыва от поверхности воды, что и обеспечивает решение поставленной технической задачи.
Выполнение протектора мягкого реданированного поплавка металлическим обеспечивает повышение прочности и износостойкости протектора при эксплуатации как на водной поверхности, так и на поверхностях, имеющих твердые участки, например, на льду с неровностями. Также повышается жесткость соединения протектора с реданом, что обеспечивает сохранение формы редана, что способствует повышению устойчивости при глиссировании.
Выполнение элемента соединения мягкого реданированного поплавка с корпусом транспортного средства в виде ложемента, жестко соединенного с корпусом транспортного средства, обеспечивает более равномерное нагружение корпуса транспортного средства при ударных нагрузках, что способствует снижению напряжения в элементах конструкции корпуса транспортного средства и увеличивает сроки эксплуатации без ремонта.
Выполнение ложемента мягкого реданированного поплавка транспортного средства в виде элементов конструкции корпуса транспортного средства, преимущественно экраноплана, уменьшает напряжения в элементах конструкции в связи с уменьшением количества стыковых соединений и равномерным перераспределением нагрузки от пневмооболочки с пневмобаллоном на ложемент при ударных нагрузках и снижает перегрузки при эксплуатации транспортного средства.
Выполнение соединения по меньшей мере одного редана с протектором посредством шарнирного соединения с возможностью упругого перемещения с демпфированием обеспечивает снижение ударных нагрузок в связи с перемещением редана и демпфирование их, что уменьшает перегрузки и обеспечивает более равномерное перераспределение нагрузок на корпус транспортного средства при ударных нагрузках и при эксплуатации транспортного средства.
Выполнение протектора с двухсторонней килеватостью позволяет использовать мягкий реданированный поплавок преимущественно в компоновках транспортных средств с водоизмещающим корпусом.
Выполнение протектора с односторонней килеватостью позволяет использовать мягкий реданированный поплавок преимущественно в компоновках транспортных средств с водоизмещающим корпусом катамаранного типа.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 показан вид мягкого реданированного поплавка с продольным разрезом ложемента.
На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1.
На фиг. 3 показана пневмооболочка в сборе.
На фиг. 4 показан разрез Б-Б на фиг. 3.
На фиг. 5 показан выносной элемент В на фиг. 4.
На фиг. 6 показан вид Г на фиг. 5.
На фиг. 7 показан продольный разрез пневмобаллона.
На фиг. 8 показан разрез Д-Д на фиг. 7.
На фиг. 9 показан выносной элемент Е на фиг. 7.
На фиг. 10 показан вид мягкого реданированного поплавка с продольным разрезом ложемента и с подвижным реданом.
На фиг. 11 показан разрез Ж-Ж на фиг. 10.
На фиг. 12 показан экраноплан с мягкими реданированными поплавками с протектором с двухсторонней и односторонней поперечной килеватостью при виде спереди.
На фиг. 13 показан экраноплан с мягкими реданированными поплавками при виде сбоку.
Мягкий реданированный поплавок устроен следующим образом.
Мягкий реданированный поплавок содержит по меньшей мере один редан 1 и по меньшей мере одну пневмооболочку 2, выполненную с элементами соединения с корпусом 3 транспортного средства (фиг. 1). Элементы соединения мягкого реданированного поплавка с корпусом 3 выполнены в виде сборной конструкции, например ложемента 4, оснащенного люверсами 5 для соединения с протектором 6 мягкого реданированного поплавка (фиг. 1, 2).
Пневмооболочка 2 выполнена с разрезом, например, в верхней части по плоскости симметрии (фиг. 3, 4) или в средней части бортов пневмооболочки 2 (не показано) для размещения в пневмооболочке 2 пневмобаллона 7 (фиг. 2). Каждая из кромок разреза (не обозначено) оснащена ликпазами 8, размещенными в шахматном порядке, через которые пропускается ликтрос 9 (фиг. 4, 5, 6) для соединения кромок между собой. На нижней части поверхности по меньшей мере одной пневмооболочки 2 установлен протектор 6, на котором установлен редан 1 (фиг. 1).
Форма пневмобаллона 7 максимально сопряжена с внутренней поверхностью пневмооболочки 2, соответствующая ее внешняя поверхность сопряжена с внутренней поверхностью протектора 6 и ложемента 4 (фиг. 2). Это уменьшает взаимное смещение указанных элементов конструкции и повышает срок эксплуатации. Внутренний объем по меньшей мере одного пневмобаллона 7 разделен мембранами 10 на отсеки 11, каждый из которых оснащен устройством для наполнения его газом, например штуцером 12 (фиг. 7, 8, 9). Отсеки 11 также могут выполняться в виде отдельных пневмобаллонов ( не показано).
Протектор 6 оснащен люверсами 13, соединенными посредством гибкого упругого элемента 14 с люверсами 5, установленными на элементах соединения с корпусом 3 транспортного средства, например на ложементе 4 (фиг. 1, 2, 10, 11). Протектор 6 может выполняться из металла, например стали, в том числе с нанесением слоя фторопласта, полиэтилена низкого давления или другого подходящего по свойствам материала. Этим достигается повышение долговечности и снижение силы трения при движении и глиссировании.
Соединение редана 1 с протектором 6 может выполняться жестким, с усилением протектора 6 в месте установки редана 1 (не показано). В предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере один редан 1 с протектором 6 соединен с возможностью упругого перемещения и демпфирования ударов, например, за счет соединения редана 1 с протектором 6 посредством шарнира 15 с одной степенью свободы и упругого элемента, например упругого амортизатора 16 (фиг. 10, 11). При этом конструкция протектора 6 в месте установки редана 1 и упругого амортизатора 16 усиливается с целью равномерного распределения на протекторе ударной нагрузки от редана 1.
Ложемент 4 в наиболее простом варианте исполнения представляет собой конструкцию, жестко соединенную с корпусом 3 транспортного средства (фиг. 1, 2, 10, 11). Ложемент 4 транспортного средства может выполняться также в виде элементов конструкции корпуса 3 транспортного средства (фиг. 12, 13).
Протектор 6 может выполняться с двухсторонней 17 или односторонней 18 поперечной килеватостью (на фиг. 12 соответственно левый и правый поплавки).
Мягкий реданированный поплавок, в котором протектор 6 выполнен с двухсторонней поперечной килеватостью 17 предназначен в основном для транспортного средства с водоизмещающим корпусом 3 (не показано), а с поперечной односторонней килеватостью 18 - для транспортного средства катамаранной схемы (фиг. 12, 13).
Обычно мягкий реданированный поплавок собирается на ложементе 4. Вначале пневмобаллон 7 в спущенном состоянии подготавливают для установки в пневмооболочку 2, пересыпают тальком или другим веществом, препятствующим слипанию листового материала пневмобаллона 7 с материалом пневмооболочки 2. Пневмобаллон 7 заправляют в разрез (не обозначен) в пневмооболочке 2, выводят штуцеры 12 каждого из отсеков 11 пневмобаллона 7 через отверстия (не обозначены) в пневмооболочке 2. Затем кромки разреза пневмооболочки 2 соединяют ликтросом 9, пропущенном через ликпазы 8, соединенные с кромками разреза (фиг. 4, 5, 6). Затем снизу пневмооболочки 2 устанавливается протектор 6 с по меньшей мере одним реданом 1, и гибким упругим элементом 14, пропущенным через люверсы 5 в ложементе 4 и люверсы 13 в протекторе 6, ложемент 4 соединяется с протектором 6. После наполнения пневмобаллонов 7 через штуцеры 12 газом, например воздухом,  поплавок готов к установке на транспортном средстве.
Мягкий реданированный поплавок функционирует следующим образом.
После полной сборки на ложементе 4 транспортного средства и накачивания через устройство подачи газа (воздуха), например штуцер 12, в отсеки 11 пневмобаллона 7 проверяется правильность установки рабочих поверхностей протектора 6 и реданов 1.
На транспортном средстве при движении по воде с большой скоростью, благодаря редану 1 на мягком реданированном поплавке с пневмобаллонном 7, разделенном мембранами 10 на отсеки 11, происходит устойчивое глиссирование при сохранении формы редана 1 и его стабильного положения на жестком протекторе 6, что способствует достижению высокого гидродинамического качества. При встрече с волной или другим препятствием во время движения энергия удара преобразуется в деформацию отсеков 11 пневмобаллона 7, благодаря чему снижается сила удара и, следовательно, перегрузка, действующая на корпус 3 транспортного средства.
На таком транспортном средстве, как экраноплан (фиг. 12, 13), разбег выполняется, как правило, с поддувом воздушными движителями газа под корпус 3 для создания избыточного давления под ним (фиг. 12, 13). При этом корпус 3 разгружается динамической воздушной подушкой, осадка мягких реданированных поплавков уменьшается, и уменьшается площадь их омываемой поверхности. После достижения необходимой скорости транспортное средство выходит на режим глиссирования на реданах 1 (при наличии второго редана 1 - последовательного движения на обоих или на втором редане 1), что уменьшает гидравлическое сопротивления движению. При глиссировании на редане 1 уменьшается гидродинамическое сопротивление и увеличивается гидродинамическое качество. Это приводит к повышению ускорения движения и, следовательно, уменьшению времени и дистанции разбега экраноплана от начала работы двигателей до отрыва от поверхности. При установке редана 1 на протекторе 6 посредством шарнирного соединения 15 и упругого амортизатора 16 при встрече с препятствием, например волной, льдиной и т.п., происходит демпфирование ударов, а редан 1 отклоняется во внутрь на упругом амортизаторе 16, сохраняя свою работоспособность и уменьшая динамические нагрузки на мягкий реданированный поплавок, ложемент 4 и корпус 3 транспортного средства. Это снижает перегрузку, действующую на транспортное средство. При отрыве от поверхности и переходе в режим полета над экраном редан 1 на шарнирном подвесе может любым известным механизмом убираться внутрь мягкого реданированного поплавка.
Уровень раскрытия устройства мягкого реданированного поплавка в описании позволяет использовать изобретение при разработке и постройке мягких реданированных поплавков и обеспечивает достижение заявленного технического результата и решение поставленной технической задачи. Изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Обозначения позиций
1 - редан;
2 - пневмооболочка;
3 - корпус транспортного средства;
4 - ложемент;
5 - люверс на ложементе 4;
6 - протектор;
7 - пневмобаллон;
8 - ликпаз на пневмооболочке 2;
9 - ликтрос;
10 - мембрана в пневмобаллоне 7;
11 - отсек пневмобаллона 7;
12 - штуцер пневмобаллона 7;
13 - люверс на протекторе 6;
14 - гибкий упругий элемент;
15 - шарнир соединения редана 1 с протектором 6;
16 - амортизатор;
17 - двухсторонняя поперечная килеватость протектора 6;
18 - односторонняя поперечная килеватость протектора 6.