Несамоходная грузовая платформа на воздушной подушке
NON-SELF-PROPELLED CARGO PLATFORM ON AN AIR CUSHION

Изобретение относится к области судостроения, а точнее - к области конструирования и производства судов на воздушной подушке.
Известен (RU, патент 2143982, опубл. 10.01.2000) комбинированный аппарат на воздушной подушке, содержащий платформу с кабиной и грузопассажирским салоном, вентиляторы, двигатель, аэродинамический движитель, воздушные рули, водоизмещающий корпус, закрепленный снизу платформы, передние колеса, задние колеса, гибкое ограждение воздушной подушки, юбку гибкого ограждения воздушной подушки, причем гибкое ограждение, изготовленное по скеговой схеме, и колеса выполнены регулируемыми по высоте, а также с регулируемой по высоте рычажной подвеской в виде рычага и амортизатора подъемника, при этом переднее и заднее гибкое ограждения представляют собой регулируемые по высоте щитки, которые выполнены поворотными с возможностью их прижатия к водоизмещающему корпусу, между днищем которого и упомянутыми щитками установлены дополнительные надувные баллоны с возможностью их горизонтального перемещения, а боковое гибкое ограждение выполнено в виде регулируемых по высоте надувных баллонов с расположенной снизу юбкой, снабженной гибким гребнем, причем скег, дополнительно снабженный створкой, образует нишу для размещения баллона и упомянутой юбки в их убранном положении, а юбка гибкого ограждения прикреплена к скегу и створке и закреплена на надувном баллоне с помощью лат.
Недостатком известного технического решения следует признать сложность конструкции.
Известна (SU, авторское свидетельство 499790, опубл.) конструкция судна на воздушной подушке, содержащая корпус с камерами воздушной подушки, вентиляторную установку с воздушными каналами и приводом, от которой воздух поступает непосредственно в камеры воздушной подушки, рулевые закрылки, гибкую переднюю стенку камер; выходные отверстия воздушных каналов размещены в кормовой части корпуса непосредственно перед рулевыми закрылками, образующими заднюю стенку продолжения воздушных каналов,
Недостатком этого технического решения является неравномерное наполнение камер воздушной подушки вследствие подачи воздуха с кормы под острым углом; кроме того, судно имеет низкий пропульсивный коэффициент полезного действия, что объясняется тем, что воздушная струя, которая приводит судно в движение, перед выходом в атмосферу проходит через воздушную подушку, теряя при этом часть энергии.
Известна также (RU, патент 2174925, опубл. 20.10.2001) конструкция судна на воздушной подушке, содержащее корпус, нагнетательную установку с рулевым устройством и воздуховодами для подачи воздуха в область воздушной подушки, ограждение области воздушной подушки с носовым и кормовым элементами и бортовыми скегами, причем воздуховоды образованы гибкими полотнищами, размещенными по бортам судна, и скегами, при этом верхние кромки полотнищ герметично прикреплены к корпусу судна, а ниже кромки полотнищ прикреплены гибкими связями к скегам.
Недостатком известного технического решения следует признать не эффективная подача воздуха в область воздушной подушки.
Техническая проблема, решаемая с использованием разработанной конструкции, состоит в создание грузовой платформы на воздушной подушке, представляющей собой несамоходное судно с динамическим принципом поддержания для перевозки грузов и пассажиров по различным поверхностям: земля, песок, вода, болото, асфальт, гравий, вечная мерзлота и т.п.
Технический результат, достигаемый с использованием разработанной конструкции несамоходной грузовой платформы, состоит в расширение области применения.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную конструкцию несамоходной платформы на воздушной подушке. Она содержит корпус и систему создания избыточного давления, при этом корпус выполнен стеклопластиковым разделен на секции силового агрегата, расположенную в носовой оконечности и грузовую, в состав которой входят открытая часть грузовой палубы и набора под ней, корпус платформы состоит из набора, обшивки, палубы, днища, имеющего продолговатую форму закругленную в носовой части, продольных и поперечных водонепроницаемых переборок и шпангоутов, листы обшивки совместно с балками набора образуют клееную прочную конструкцию с соответствующими бортовыми, палубным, переборочными, днищевыми перекрытиями, система набора корпуса поперечная, набор корпуса состоит из взаимно пересекающихся днищевых стрингеров и поперечных (флоры) связей, основной продольной связью днищевого набора являются днищевые стрингеры, которые проходят по всей длине платформы, равноудаленные от диаметральной плоскости, причем оконечностях платформы стрингеры соединены со штевнями: с форштевнем - в носовой оконечности и с ахтерштевнем - в кормовой, на верхней палубе размещены средства крепления грузов и/или средства размещения эвакуированных пострадавших и/или средства размещения пассажиров, листы обшивки состоят из армирующих слоев с промежуточными слоями из полимерной смолы, на торцевых поверхностях корпуса установлены сцепные устройства быстроразъемного механического типа с устройством ручного расцепления со степенью свободы 2 для демпфирования перекосы и уровень тягача, внешняя поверхность корпуса покрыта защитным слоем гелькоута, по верхнему периметру корпуса, по крайней мере, частично установлены надувные жесткие баллоны, а система создания избыточного давления содержит силовую установку, включающую два двигателя, два углового редуктора и два центробежных нагнетателя, представляющих собой центробежные вентиляторы левого и правого исполнения, расположенные в носовой части побортно относительно диаметральной плоскости платформы, нагнетатели подключены к двигателям с использованием указанных угловых редукторов, при этом между валом отбора мощности двигателя и редуктором установлена эластичная муфта из износостойкой виброустойчивой резины, корпус нагнетателя состоит из спиралевидного воздуховода, имеющего входной патрубок, съемную верхнюю часть, рабочее колесо с лопатками, и выходное сопло, переходящее в днище расширением прямоугольной формы в проходном сечении, на бортах корпуса транспортного средства расположены приемные воздуховоды, ориентированные по ходу платформы, корпуса нагнетателей расположены симметрично, относительно центральной плоскости симметрии. По нижнему периметру корпуса установлено скеговое. С левого и правого борта установлен баллонет, на носу и корме установлено ограждение гибкое ограждение, в виде шторок. Ограждение воздушной подушки, выполненное из армированного поливинилхлорида.
В различных вариантах реализации разработанного устройства в качестве силовой установки предпочтительно может быть использован двигатель внутреннего сгорания или электродвигатель.
Разработанная несамоходная грузовая платформа предназначена для перевозки грузов по различным поверхностям: земля, песок, вода, болото, асфальт, гравий, вечная мерзлота и т.п. Платформа подходит для транспортировки людей и грузов по акваториям рек, в том числе в периоды межсезонья, обслуживания судов в местах необорудованных причалами, вмороженных в лед судов. Платформа позволяет перевозить персонал, пострадавших, топливо, строительные материалы, продовольствие, различное оборудование. Благодаря воздушной подушке платформа передвигается на высоте от 5 до 15 сантиметров над поверхностью, оказывая на нее минимальное давление. С выключенной системой воздушной подушки платформа переходит в режим маломерного судна, переходит в водоизмещающий режим на воде и плавает подобно обычной лодке или опускается на баллоны надувного борта на жесткой поверхности, что повышает удобство погрузки/выгрузки благодаря повышенной устойчивости.
Грузовая платформа имеет достаточно высокую степень актуальности для применения в России ввиду большого объема целевых задач на территории с нестандартными погодными условиями или в экстремальных ситуациях (нужды МЧС, Почты России, министерств здравоохранения и сельского хозяйства).
В качестве основных элементов силовой установки могут быть использованы:
- вентилятор ВЦ 4-75 №3,15, колесо нестандартное: диаметер 1,05;
- двигатель внутреннего сгорания Lifan 177FD (9 лс, 25 мм, электростартерный пуск);
- электромотор qs138 (11 кВт, охлаждение воздушное, напряжение 72 В);
- батареи питания электромотора lifepo4 (40 Ач, 48 В)
- редуктор угловой Chiaravalli Rinvio RP 19-10R/ 1/1 (R319110).
В обоих вариантах компоновки силовой установки (с электродвигателем или с двигателем внутреннего сгорания) нагнетатель представлен в виде центробежного вентилятора, приводимого в действие двигателем (бензиновым или электрическим) через угловую редукторную передачу. Для компенсации резких рывков и повышения ресурса приводных двигателей между валом отбора мощности и редуктором установлены эластичные муфты из износостойкой виброустойчивой резины.
Двигатель и нагнетатель раскреплены на несущей раме жестко. Взаимное размещение всех деталей силовой установки удовлетворяет требованиям удобства обслуживания и ремонтопригодности.
Силовая установка наддува воздушной подушки может быть выполнена в двух вариантах: с двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем. Нагнетатель обеспечивает требуемое давление и расход воздуха воздушной подушки.
Для создания воздушной подушки в платформе могут быть использованы два вида нагнетателей: центробежный и осевой.
Из-за необходимости создания высокого давления воздушной подушки предпочтительно использовать центробежный нагнетатель. Корпус нагнетателя состоит из спиралевидного воздуховода, имеющего входной патрубок, съемную верхнюю часть, рабочее колесо с лопатками. Выходное сопло переходит в днище и расширяется в проходном сечении для повышения КПД и статического давления потока. Корпус нагнетателя изготавливают из стеклопластика толщиной 3 мм. Он содержит ребра жесткости и фланцевые герметичные соединения отдельных частей, для предотвращения попадания воды внутрь фюзеляжа платформы. Нижнюю часть корпуса склеивают с днищем. Корпуса нагнетателей расположены симметрично, относительно центральной плоскости симметрии. Входной патрубок нагнетателя имеет фланцевую поверхность с уплотнителем. При закрывании капота силовой установки происходит герметичная стыковка внутренней поверхности капота и фланцевой поверхности нагнетателя.
Устройство создания воздушной подушки работает следующим образом.
Через приемные воздуховоды, расположенные на внешних сторонах бортов корпуса встречно движению платформы воздух поступает по утоняющемуся воздухозаборнику в корпус нагнетателя. Рабочее колесо с лопатками, подключено через редуктор к двигателю. При вращении рабочего колеса на его входе создается разряжение. Раскрученные лопасти, отбрасывают воздух на периферию кожуха в форме улитки. Поток воздуха движется по каналу, который изначально был узким, а под конец стал широким, тем самым меняется скорость и давление воздушной массы на необходимые.
Через сопло расположенное под днищем воздух поступает под днище корпуса в объем ограниченный скеговым ограждением, создавая воздушную подушку. Излишки воздуха выходят из-под днища через открытый промежуток между нижним краем ограждения и поверхностью, над которой перемещается платформа.
Корпус платформы выполнен с возможностью буксировки с использованием судна на воздушной подушке, снегохода или катера и является универсальным средством доставки грузов за любым движущимся транспортным средством.
Для буксировки грузовой платформы подойдут судно на воздушной подушке, катер с подвесным мотором, снегоход, вездеход и т.п.
Корпус грузовой платформы рассчитан для перемещения грузов до 300 кг. существующими транспортными средствами в труднодоступные регионы с наибольшей топливной эффективностью, также может быть использован со снегоходами, взамен лыжного прицепа (сани волокуши) и гидроциклами.
Для обеспечения работы в сцепке с буксирующим транспортным средством конструкцией корпуса платформы предусмотрены сцепные устройства в носовой и кормовой частях для совместной работы как в тянущем (снегоход, гидроцикл, катер), так и в толкающем (судно на воздушной подушке) режиме.
Для обеспечения общей прочности корпуса грузовой платформы использовали поперечную систему рамного набора, при этом местная прочность корпуса обеспечивается жесткостью стеклопластиковых конструкций за счет их трехмерной геометрической формы.
Изготовление оснастки для корпуса опытных образцов выполняют по методу штампования.
В состав оснастки для корпуса опытных образцов входят матрицы, постели, стапели и прочие технологические приспособления.
Корпусы образцов платформы изготовлены из стеклопластика путем формования.
Армирующий материал для изготовления корпуса формируют из стекломатов и рогожи в несколько слоев, в зависимости от назначения и прочности стеклопластиковой детали.
В таблице 1 представлены порядок формирования слоев стеклопластиковых изделий в зависимости от несущей нагрузки.
На каждый армирующий слой наносят полимерную смолу и прокатывают гладилками до состояния полного прилегания.
Толщину слоев смолы тщательно контролируют путем предварительного взвешивания и сравнения с расчетными объемами остатков или перерасходов.
Защитное покрытие элементов корпуса - гелькоут (полиэфирная смола с добавлением красителя) - наносят первым слоем на матрицу, после его отверждения поверх гелькоута наносят армирующие слои, упомянутые выше.
Сборку корпуса из отдельных элементов производят путем склеивания той же полимерной смолой, которая применялась для проклеивания армирующих слоев, но более густой консистенции и меньшего периода высыхания с применением дополнительной технологической оснастки в виде стапелей, зажимов и струбцин.