ГИДРОЦИКЛ
HYDROCYCLE

Настоящее изобретение относится к области скоростного маломерного судостроения и может найти применение при конструировании гидроциклов.
Известны водные мотолыжи, выполненные в виде водоизмещающего герметичного корпуса с расположенным внутри воздухо-охлаждаемым двигателем внутреннего сгорания, вращающим гребной винт. Управление осуществляется одной рукой при помощи руля направления, который соединен с рычагом, закрепленным в задней части корпуса. Дедвейт 100-120 л., длина 1,5-2,0 м, ширина 0,3-0,4 м, высота ручки управления 0,6-0,7 м, выхлоп двигателя в воду /патент РФ №2023458/.
Недостатками известных мотолыж являются: небольшая скорость движения, плохая остойчивость в поперечном направлении, низкая безопасность при движении даже при небольшом волнении, для эксплуатации мотолыж требуется предварительная тренировка.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией мотолыж.
Известно также судно, содержащее корпус с водительским отделением, установленный на поплавки, внутри которого расположен двигатель с муфтой сцепления, механически соединенный с несущими винтами самолетного типа большого диаметра, установленными по два спереди и сзади под углом 25 градусов к корпусу /авт. св. СССР №312788, 1971/.
Известное судно по авт. св. СССР №312788, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.
Недостатками известного судна, принятого за прототип, являются: большая энерговооруженность, повышенная опасность при эксплуатации, большие переменные нагрузки на лопасти винтов, работающих на границе двух сред, большие потери мощности при создании большого количества брызг при движении.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией судна.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик судна.
Технический результат обеспечивается тем, что в гидроцикле, содержащем корпус, двигатель, размещенный внутри корпуса, гребные валы, на концах которых закреплены гребные винты, механизмы управления, согласно изобретению корпус выполнен заодно с двумя продольными воздушными понтонами, поверх которого установлено сиденье водителя, имеющее с трех сторон ограждение, а в передней части корпуса закреплена неподвижно на вертикальном стержне ручка мотоциклетного типа, кроме того, вал двигателя через муфту сцепления соединен с ведущим валом редуктора переднего и заднего хода, ведомый вал которого соединен с ведущим валом двойного конического дифференциала, полуоси которого через бортовые редукторы, шарниры равных угловых скоростей, по одному на каждый редуктор, гребные валы соединены с гребными винтами, причем на гребные валы в задней части надеты муфты, соединенные между собой поперечной штангой, которая кинематически связана с гидроцилиндром, причем гребные валы с гребными винтами установлены с возможностью наклона в вертикальной плоскости из горизонтального положения вниз посредством упомянутого гидроцилиндра на угол 45 градусов, кроме того, в передней части корпуса, под его днищем, установлен щиток своей вогнутой сферической поверхностью обращенный к носовой части корпуса, закрепленный шарнирно с возможностью наклона в вертикальной плоскости посредством гидроцилиндра, причем оба гидроцилиндра подключены к гидросистеме, содержащей масляный бак, масляный насос, механически соединенный с двигателем, гидравлический кран управления передним сферическим щитком, гидравлический кран управления подъемом и спуском гребных валов, с гребными винтами, которые соединены между собой трубопроводами, кроме того, ручки управления оборотами двигателя и рычаги управления тормозами двойного конического дифференциала установлены на ручке мотоциклетного типа.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фигуре 1 изображен общий вид гидроцикла;
на фигуре 2 - вид на гидроцикл сверху;
на фигуре 3 - блок-схема силовой установки;
на фигуре 4 - вид на гребные винты гидроцикла;
на фигуре 5 - механизм подъема и спуска гребных валов;
на фигуре 6 - схема гидросистемы гидроцикла;
на фигуре 7 - устройство двойного конического дифференциалами бортовых редукторов;
на фигуре 8 - схема привода тормозных барабанов двойного конического дифференциала;
на фигуре 9 - схема движения гидроцикла в крейсерском режиме.
Одноместный гидроцикл содержит корпус 1, выполненный заодно с двумя продольными воздушными понтонами 2, поверх которого установлено сиденье водителя 3, имеющее с трех сторон ограждение 4. В передней части корпуса закреплена, неподвижно на вертикальном стержне 5 ручка мотоциклетного типа 6. Сбоку на корпусе закреплено раздвижное весло 7, а на противоположной стороне закреплен удлинитель для весла 8, Двигатель 9, размещенный внутри корпуса, через муфту сцепления 10 соединен а редуктором, переднего и заднего хода 11, ведомый вал которого соединен с ведущим валом 12 двойного конического дифференциала 13 с тормозами 14, работающими в масле. Полуоси 15 дифференциала через бортовые редукторы 16, гребные валы 17, имеющие в передней части шарниры равных угловых скоростей 18, по одному на каждый гребной вал, соединены c гребными винтами 19. На гребные валы в задней части установлены муфты 20, соединенные между собой поперечной штангой 21, которая посредством рычагов 22 и 23 соединена с гидроцилиндром 24. Гребные валы с гребными винтами установлены с возможностью наклона их в вертикальной плоскости из горизонтального положения вниз посредством упомянутого гидроцилиндра на угол 45 градусов. В передней части корпуса, под его днищем, установлен щиток 25, своей вогнутой сферической поверхностью обращенный к носовой части корпуса, закрепленный шарнирно и посредством рычага 26 соединенный с гидроцилиндром 27. Оба гидроцилиндра подключены к гидросистеме, содержащей масляный бак 28, масляный насос 29 с редукционным клапаном 30, механически соединенный с двигателем, гидравлический кран 31 управления передним сферическим щитком, гидравлический кран 32 управления подъемом и спуском гребных валов с гребными винтами. Все механизмы гидросистемы соединены между собой трубопроводами. Двойной конический дифференциал содержит корпус 33 с закрепленной на нем ведомой шестерней 34, входящей в зацепление с ведущей шестерней 35, закрепленной на ведущем валу. В подшипниках корпуса установлены два саттелита, имеющие большие 36 и малые 37 шестерни. Малые шестерни саттелитов входят в зацепление с малыми шестернями 38, закрепленными на полуосях. Большие шестерни саттелитов входят в зацепление с большими шестернями 39, закрепленными на одном конце трубчатого вала 40. На других концах трубчатых валов закреплены тормозные диски 41, взаимодействующие с тормозами. Двойной конический дифференциал может изменять частоту вращения того или иного гребного винта, но не может полностью остановить вращение одного из них. Бортовые редукторы одинаковые по конструкции, обеспечивают противоположное вращение гребных винтов и каждый из них содержит корпус, внутри которого размещена ведущая шестерня 42, закрепленная на свободном конце полуоси двойного конического дифференциала, входящая в зацепление с ведомой шестерней 43, закрепленной на ведомом валу 44, который через шарнир равной угловой скорости связан с гребным валом. Ручки 45 управления оборотами двигателя для большего удобства расположены с обеих сторон. Тормоза двойного конического дифференциала посредством Г-образных рычагов 46 и тросиков 47 соединены с рычагами 48, установленными на ручке мотоциклетного типа.
Работа гидроцикла.
Гидроцикл может двигаться двумя способами.
Первый способ - движение в водоизмещающем режиме.
Второй способ - движение в крейсерском режиме.
После запуска двигателя 9 рычаг переключения редуктора переднего и заднего хода 11, не показанный на чертежах, устанавливается в положение "передний ход". Включается муфта сцепления 10, гребные валы 17 и гребные винты 19 приходят во вращение и гидроцикл начинает движение вперед. Вращающийся момент передается от двигателя 9 через муфту сцепления 10, редуктор переднего и заднего хода 11 на ведущий вал 12 двойного конического конического дифференциала 13, который через ведущую шестерню 35 и ведомую шестерню 34 приводит во вращение корпус 33, малые 37 и большие 36 шестерни саттелитов заклинивают большие шестерни 39 трубчатых валов 40 с тормозными дисками 41 и малые шестерни 38 полуосей 15, вращая все вместе как одно целое. Далее вращающийся момент передается через ведущие 42 и ведомые 43 шестерни бортовых редукторов 16, через шарниры равных угловых скоростей 18 на гребные валы 17 и гребные винты 19, которые создают упор и перемещают гидроцикл вперед. Скорость движения при этом регулируется той или другой ручками 45 путем увеличения или уменьшения частоты вращения вала двигателя 9 и, следовательно, частоты вращения гребных винтов 19. Для поворота вправо необходимо нажать на правый рычаг 48, который через тросик 47 повернет правый рычаг 46 и правый тормоз 14 прижмется к правому тормозному диску 41. За счет саттелитов правая полуось 15 уменьшит частоту своего вращения, а левая полуось 15 на столько же увеличит частоту вращения. Левый гребной винт 19 станет вращаться быстрее, а правый гребной винт 19 - медленнее. Тяга, создаваемая левым гребным винтом, станет больше, а правым гребным витом - меньше, и корпус 1 гидроцикла станет поворачивать направо. И наоборот. При нажатии на левый рычаг 48 тросик 47 повернет левый рычаг 46 и левый тормоз 14 двойного конического дифференциала нажмет на левый тормозной диск 41. Частота вращения левой полуоси 15 уменьшится, а правой полуоси 15 возрастет на столько же, и гидроцикл станет поворачивать влево. Для торможения и движения задним ходом необходимо выключить муфту сцепления 10, передвинуть рычаг редуктора переднего и заднего хода 11 в положение "задний ход" и снова включить муфту сцепления 10, увеличивая плавно обороты двигателя 9. Гидроцикл станет уменьшать скорость движения (тормозить) или двигаться задним ходом. Управление гидроциклом при движении задним ходом осуществляется так же, как и при движении передним ходом.
Для движения гидроцикла вперед в крейсерском режиме делается все то, что было описано выше, и вращающийся момент от двигателя 9 на гребные винты 19 передается таким же способом.
Как только гидроцикл наберет необходимую скорость движения в водоизмещающем режиме золотник гидравлического крана 32 поворачивается в необходимое положение. Задняя полость гидроцилиндра 24 соединяется с напорной магистралью гидросистемы, а передняя полость соединяется со сливной магистралью. Масло от масляного насоса 29 подается в гидроцилиндр 24, его шток выдвигается и посредством рычагов 22, 23 и штанги 21 гребные валы 17 и гребные винты 19 переводятся в положение, показанное на фигуре 5 пунктиром. Сила тяги F, создаваемая гребными винтами 19, будет направлена под углом к силе тяжести Р, вследствии чего по правилу параллелограмма возникнет горизонтальная сила, которая станет перемещать гидроцикл вперед со скоростью V. Как только сила тяги гребных винтов 19 превысит вес гидроцикла, он поднимется и станет перемещаться над поверхностью воды (фиг.9). Для лучшей продольной устойчивости при движении над поверхностью воды посредством гидравлического крана 31 направляется в гидроцилиндр 27. Его шток выдвигается и через рычаг 26 опускает вниз щиток 25. Движущийся воздушный поток отражается щитком 25 вниз, создавая в передней части гидроцикла воздушную подушку. Чем больше скорость движения гидроцикла, тем меньше угол, на который отклоняется щиток 25, и наоборот. Дополнительная устойчивость гидроцикла при движении над поверхностью воды в продольном и поперечном направлениях может обеспечиваться небольшим смещением тела водителя вдоль или поперек сиденья 3 в пределах, ограниченных ограждением 4. Повороты гидроцикла, при движении над поверхностью воды, осуществляются так же, как было описано выше. Для поворота налево нажимается левый рычаг 48. Левый гребной винт 19 уменьшает частоту вращения, а правый гребной винт 19 на столько же увеличивает. Подъемная сила в левой боковой части корпуса уменьшится, а в правой возрастет. Корпус 1 гидроцикла сделает крен на левую сторону и станет поворачивать влево, так, как тяга правого гребного винта 19 больше тяги левого гребного винта. Для поворота направо нажимается правый рычаг 48, и все повторяется только наоборот. Подъемная сила в левой части корпуса 1 гидроцикла увеличится, а в правой части корпуса уменьшится. Корпус 1 гидроцикла сделает крен вправо и станет поворачиваться в ту же сторону из-за разности, создаваемой гребными винтами 19 тяги. По прибытии к месту назначения посредством одной из ручек 45 (их использовано две т.к. неудобно одной рукой вращать ручку 45 и одновременно нажимать на рычаг 48) уменьшается частота вращения вала двигателя 9 и тяги гребных винтов 19. Корпус 1 постепенно опускается на поверхность воды, гидроцилиндром 27 убирается щиток 25, а гидроцилиндром 24 гребные валы 17 устанавливаются в горизонтальное положение, и движение к пристани происходит в водоизмещающем режиме. В случае отказа двигателя 9 вдали от берегам водитель может двигаться с помощью раздвижного веслах 7 и при необходимости с использованием удлинителя весла 8.
Гидроцикл может быть использован как прогулочное судно, для рыбалки, как спасательное средство.
Технический результат использования изобретения состоит в повышении технических характеристик быстроходного маломерного судна.