ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ
HYDRODYNAMIC BRAKE

Предлагаемое изобретение относится к области авиационной техники, а именно к оборудованию для торможения гидросамолета на воде, и может быть использовано на быстроходных судах и других речных и морских быстроходных транспортных средствах.
Известен способ торможения самолета с использованием реверса (обратной тяги) движителя (воздушного винта, струи выхлопных газов реактивного двигателя), см. http//ru.wikipedia.org/wiki/)
Недостатком данного способа является невозможность его использования при отказе двигателя или движителя (винта, реверсивного устройства).
Известны также гидродинамические щитки фюзеляжа самолета (SU1612486A1, кл. В64С 35/00), содержащие неподвижные и подвижные плоскости, размещенные по бортам фюзеляжа, используемые при движении гидросамолета по воде: для совершения маневра - при отклонении одной из подвижных частей, для торможения - при одновременном отклонении двух подвижных частей. Недостатком применения данного технического решения является невозможность создания значительных сил торможения при движении на больших скоростях.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является водозаборное устройство противопожарного самолета (RU2174934C2, кл. B64D 1/16, 1/22, В64С 35/00), содержащее размещенный в теневой зоне за реданом водозаборник и водовод с приемным и выходным патрубками, причем последний соединен с баком для воды, а механизм перемещения водозаборника имеет два фиксированных крайних положения.
Недостатком является то, что, так как прототип предназначен для заполнения баков водой при движении гидросамолета по воде, а создание силы торможения при этом является побочным и вредным эффектом, управление водозаборника выполнено с фиксацией только в крайних положениях и его работоспособность обеспечивается только в полностью выпущенном положении, а выходной патрубок соединен с баком для воды, что не позволяет управлять величиной силы торможения. При использовании прототипа как гидродинамического тормоза недостатком также является накопление воды в баках, требующее ее последующего удаления перед взлетом и невозможность выброса воды в противоположном направлении, что не позволяет увеличить силу торможения в два раза при сохранении расхода.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка устройства, позволяющего обеспечить управляемое торможение гидросамолета на режимах глиссирования и сокращение длины пробега при посадке на воду, а также повышение уровня безопасности применения гидросамолета в связи с повышением его управляемости.
Технический результат достигается тем, что гидродинамический тормоз содержит выдвижной управляемый водозаборник, водовод с приемным и выходным патрубками, привод управления приемного патрубка. Водозаборник выполнен в виде изогнутого приемного патрубка, телескопически соединенного с водоводом и приводом управления, а выходной патрубок также снабжен приводом управления и соединен с водоводом посредством цилиндрического подвижного соединения. Выходной патрубок выведен за борт самолета для обеспечения выбрасывания воды в направлениях, близких к параллельным плоскости симметрии самолета под углами от 0° до 180° от направления движения самолета.
Величина силы торможения регулируется изменением расхода при большем или меньшем выдвижении водозаборника или изменением направления выходящей струи поворотом выходного патрубка.
Сопоставительный анализ с ранее выявленными аналогами показывает, что предлагаемое техническое решение от прототипа отличается наличием непрерывно управляемого водозаборника и управляемого выходного патрубка, изменяющего направление струи и выбрасывающего воду за борт. Вся совокупность признаков изобретения не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поэтому обладает новизной, изобретательским уровнем и готово к внедрению в производство.
Прототип содержит управляемый водозаборник противопожарного самолета, фиксируемый в крайних положениях и работоспособный в полностью выпущенном положении. Предлагаемое техническое решение отличается тем, что содержит непрерывно управляемый заборник, по которому набегающий поток воды направляется в водовод, и работоспособный во всех положениях.
Известное техническое решение содержит также выходной патрубок, соединенный с баком для воды. Предлагаемое техническое решение отличается тем, что содержит управляемый выходной патрубок, изменяющий направление струи вплоть до противоположного и выбрасывающий воду за борт.
Предлагаемое техническое решение в отличие от прототипа позволяет осуществлять управляемое торможение гидросамолета на воде и при сохранении расхода увеличить силу торможения в два раза.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где
на фиг. 1 - вид сбоку на гидросамолет;
на фиг. 2 - вид А - пример конструктивного исполнения гидродинамического тормоза;
на фиг. 3 - сечение А-А.
Гидродинамический тормоз состоит из выдвижного управляемого водозаборника 1, управляемого приводом 2, при этом водозаборник 1 выполнен в виде изогнутого приемного патрубка, телескопически соединенного с водоводом 3, выходной патрубок 4 соединен с водоводом 3 посредством цилиндрического подвижного соединения и также снабжен приводом управления 5, при этом выходной патрубок 4 выведен за борт самолета для обеспечения выбрасывания воды в направлениях, близких к параллельным плоскости симметрии самолета под углами от 0° до 180° от направления движения самолета.
Водозаборник 1 и выходной патрубок 4 размещаются в плоскости симметрии самолета или парно симметрично относительно плоскости симметрии.
Работа устройства происходит следующим образом.
При приводнении гидросамолета и необходимости торможения выпускается водозаборник 1, при этом выходной патрубок 4 установлен в положение, определяющее максимальную величину силы торможения (от „0" до „max").
При движении самолета вода через водозаборник 1 поступает в систему и выбрасывается через выходной патрубок 4. Возникающая при этом сила торможения в пределах до максимальной величины, заданной положением выходного патрубка, регулируется величиной выпуска водозаборника 1. По мере снижения скорости эффективность торможения снижается и на малой скорости водозаборник 1 в связи с потерей эффективности убирается.
Управление гидродинамическим тормозом может осуществляться от тех же органов, что и торможение на суше.
x
y
Величины возникающих при торможении составляющих сил N и N будут определяться зависимостями:
x
сек
N=m×V×(cosα+1),
y
сек
N=m×V×sinα,
x
y
где N и N- составляющие силы сопротивления, Н,
сек
m - секундный массовый расход жидкости в трубопроводе, кг/сек,
V - скорость жидкости в трубопроводе (скорость движения заборника),м/сек,
α - угол отклонения струи от направления движения.
x
Горизонтальная составляющая силы N направлена в сторону, противоположную направлению движения самолета, т.е. тормозит гидросамолет.
Таким образом, применение гидродинамического тормоза на гидросамолетах позволит сократить дистанцию пробега гидросамолета при посадке на воду до величин, сравнимых с дистанциями пробега при посадке на сушу, что значительно увеличит количество водоемов, на которых можно эксплуатировать гидросамолет, повысит уровень безопасности применения гидросамолета в связи с повышением его управляемости.
При применении гидродинамического тормоза на скоростных судах повышается маневренность судна, что важно при необходимости аварийного торможения для предотвращения столкновений с препятствиями и другими судами.