ЭКРАНОЛЕТ
GROUND-EFFECT PLANE

Область техники.
Техническое решение относится к транспортным средствам, в частности к летательным аппаратам, самолетам и экранолетам, экранопланам, использующим энергию воздушного потока, подъемную силу крыла, и экранный эффект. Техническое решение может работать как аэросани или катер. Предназначено для выполнения поисково-спасательных работ, оказания мед. помощи в МЧС и Вооруженных Силах. Может работать во всех климатических зонах России, зимой, летом, на воде и снегу.
Уровень техники.
Из уровня техники, например А.Н. Панченков, П.Т. Драчев, В.И. Любимов. Экспертиза экранолетов: Н.Новгород, 2006, известно, что экранолеты (или их разновидность экранопланы) по сравнению с другими видами транспорта имеют значительные преимущества. Известно, что перевозка грузов экранопланами на 30% экономичнее, чем автомобилями, в четыре раза выгоднее, чем самолетами и в семь раз экономичнее, чем вертолетами. Имеется несколько серийных работающих экранопланов.
Из существующих аппаратов подобного типа известен опубликованный в журнале МК за 1983 год № 4 очень удачный аппарат ЭСКА-1 (https://topwar.ru/22683-eksperimentalny-ekranoplan-eska-1.html ), который сконструирован и изготовлен инженерами высшей квалификации из недорогих и доступных материалов. К недостаткам ЭСКА-1 относится небольшая грузоподъемность, наличие одного двигателя снижает надежность аппарата.
Из существующих и находящихся в эксплуатации суда на воздушной подушке СВП имеют мощный подъемный двигатель, а поэтому большой расход топлива, что ограничивает работу вдали от баз, небольшая скорость.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению можно было бы отнести аэросани различных конструкций, но и у них разные недостатки, перечислять их не имеет смысла.
Известны устройства экранолетов, например, Белавин Н.И. "Экранолеты." П.: Судостроение, 1968 г. и А.Н. Панченков, П.Т. Драчев, В.И. Любимов. Экспертиза экранолетов: Н. Новгород, 2006 г. Существует несколько типов серийных экранолетов, эксплуатируемых в различных странах.
Недостатком приведенных конструкторских решений является невозможность продолжения полета в случае отказа любого двигателя для двухмоторного экранолета с поперечным расположением двигателей.
Известен экранолет (патент RU 2747322). Экранолет содержит V-образный фюзеляж с салоном внутри, в хвостовой части фюзеляжа расположены крылья, снабженные элеронами и стабилизаторами с рулями поворота для воздуха, а также реактивные двигатели. При этом стабилизаторы прикреплены к концам фюзеляжа и снабжены дополнительными рулями поворота для воды. Крылья распложены между концами фюзеляжа и образуют единое заднее крыло, которое прикреплено сверху к стабилизаторам в хвостовых частях фюзеляжа. При этом периферийные части заднего крыла с элеронами дополнительно с помощью двух стоек прикреплены к хвостовым частям фюзеляжа, а на поворотной в вертикальной плоскости центральной части заднего крыла закреплены реактивные двигатели. В передней части фюзеляжа расположено опоясывающее кольцо с крыловым профилем в нижней части, а в задней части с боков стабилизаторов расположены спонсоны плавного входа в водную поверхность, а опоясывающее крыло механически связано с гидроцилиндром, установленным внутри и в начале V-образного фюзеляжа.
К недостаткам относится небольшая грузоподъемность, и использование реактивных двигателей с большим расходом топлива, требующих большой запас топлива, что ограничивает работу вдали от баз.
Известен Экраноплан по схеме «Утка» (патент RU 2550568). Содержит фюзеляж с кабиной экипажа, в передней части которого установлено горизонтальное оперение, в кормовой части крыло малого удлинения и вертикальное оперение с рулем направления, два двигателя с нагнетателями. Фюзеляж содержит две кабины экипажа, размещенные по бокам объединяющего их центроплана, в носовой части которого подвижно закреплена поворотная посредством привода аварийная управляемая поверхность. Внутренние стенки кабин экипажа и верхняя обшивка центроплана образуют желоб с размещенными в нем соосно носовым и кормовым нагнетателями рабочего потока. За носовым нагнетателем введены горизонтальные поворотные створки, оборудованные поворотным механизмом, выполненные с возможностью сообщения части рабочего потока с каналом. Канал введен между верхней и нижней обшивками центроплана, в котором в плоскости нижней обшивки подвижно установлены снабженные поворотным механизмом жалюзи. Достигается повышение безопасности полета, повышение аэродинамического качества экраноплана.
Недостатком экраноплана является то, что для создания поддува воздушной подушки используется мощность только переднего двигателя, т.е. расход воздуха может быть недостаточным для отрыва экранолета от поверхности, что требует установки трех створок для обеспечения необходимого расхода воздуха на наддув, сложная конструкция винтомоторных групп в двух отдельных кольцевых каналах, сложная конструкция коробчатого хвостового оперения.
Известен экранолет (патент RU 2612067). Экранолет содержит два фюзеляжа, объединенных общим днищем, с двигателями в каждом фюзеляже, с винтами в кольцевых каналах и трансмиссией от каждого двигателя, а также поворотную створку, хвостовое оперение коробчатого вида. При этом двигатели имеют каждый свою трансмиссию, объединенную редуктором общей втулки соосных воздушных винтов в едином кольцевом канале.
К недостаткам относится небольшая грузоподъемность, в каждом фюзеляже размещены двигатели, уменьшающие свободный (эксплуатируемый для перевозки груза) объем фюзеляжа.
Аналоги не обеспечивают эффективное использование экранного эффекта, непосредственно влияющего на удержание аппарата в воздухе и как следствие имеют повышенное сопротивление передвижении, а это значит снижение грузоподъемности, скорости или повышение расхода топлива. Расположение и конструкция аэродинамического крыла в аналогах не позволяет эффективно создавать аэродинамическую подъемную силу, энергия набегающего потока используется не эффективно. Расположение винтомоторных установок, конструкция привода снижают грузоподъемность, и другие эксплуатационные характеристики экранопланов.
Сущность технического решения.
Техническое решение обеспечивает расширение арсенала технических средств, экранолетов. Обеспечивает повышение эффективности использования энергии воздушного потока, подъемной силы крыла, и экранного эффекта для движения. Обеспечивается повышение эффективности использования экранного эффекта, удержание аппарата в воздухе, снижение сопротивления при передвижении, а это значит увеличение грузоподъемности, скорости или снижение расхода топлива. Ограничен выхода потока из-под крыла к боковым его поверхностям что повышает эффективность использования энергии набегающего воздушного потока. Расположение винтомоторных установок (ВМУ) и набегающий поток дают в сумме повышенное давление под крылом. При переходе скорости экранолета от глиссирования к полету включается днищевая поверхность и площадка - крыло. Общий поток воздуха состоит из набегающего потока и потока от двух винтов под крылом. Создается значительная подъемная сила. При достижении скорости около 80 км/час экранолет отрывается от поверхности, начинается полет. Применение двух ВМУ расположенных под крылом существенно увеличивает надежность экранолета.
Технический результат достигается тем, что экранолет состоит из катамарана, с двумя фюзеляжами, (длинной 6 м), над катамараном на опорах на высоте 1,6 м смонтировано авиакрыло на всю длину фюзеляжей шириной 2 м (площадь S крыла около 12 кв. м.). Под крылом на фюзеляжах установлены две винтомоторные установки (ВМУ), одна в носу, другая в корме, к боковой части крыла закреплены ограничительные плоскости.
Применение двух ВМУ под крылом существенно увеличивает надежность экранолета.
В аварийных ситуациях на воде возможно применение подвесного двигателя Р-30÷40 кВт.
Использование экранного эффекта, как природного явления, влияет на удержание аппарата в воздухе и как следствие увеличение скорости, грузоподъемности и экономии топлива.
Предусмотрено, что при соответствующем оборудовании может работать в беспилотном режиме.
Изобретение поясняется графическими материалами:
Фиг. 1 - Общий вид, проекция сбоку.
Обозначения:45 - стремляющий аппарат; 1 - площадка-крыло; 2 - ступица винта; 3 - подшипники П 1-2; 4 - редкутор; 5 - фундамент двигателя и редуктора; 6 - ось руля; 7 - транцевая плита; 8 - упорный подшипник 0-1-2; 9 - нижний край боковой вертикальной поверхности. Условные обозначения: П-1-2 - подшипники; В-1-2 -  винты; Ф-1-2- фюзеляжи; Д-1-2 - двигатели; К-1-4 - кабины экипажа; Б-1-4 - баки топливные; Р-1-2 - рули горизонтальные; КГ - крыло горизонтальное.
Фиг. 2 - Общий вид проекция сверху.
Обозначения:45 - стремляющий аппарат; 10 (1-11-2-12) опоры крыла; 2 - соединительный фланец; 4 - редкутор Д-1, Д-2; 5 - фундамент двигателя и редуктора; 6 - ось руля; 7 - транцевая плита; 9 - перепускные трубы; 11 - отбойник лев. прав.; 12 - муфты; 13 - боковые вертикальные плоскости;
Условные обозначения: П-1-2 - подшипники; В-1-2 - винты; Ф-1-2 - фюзеляжи; Д-1-2 - двигатели; К-1-4 - кабины экипажа; Б-1-4 баки топливные; Р-1-2 - рули горизонтальные; КГ - крыло горизонтальное.
Фиг. 3 - Общий вид проекция спереди.
Обозначения: 1 - площадка-крыло; 2 - ступица винта;13 - кронштейны узла подшипников; 14 -  слани; 15 - прокладки (войлок, фанера); 16-кронштейны-днище; 17 - лопасть; 18 - лыжи (сосна, нержавеющая сталь); 19 - днище; Условные обозначения: КГ - крыло горизонтальное; В-1 винт №1; ПВЛ - плоскость вертикальная левая; ПВП-плоскость вертикальная правая; Ф-1-2-фюзеляжи; Д-1-2 - двигатели; К-1-4 - кабины экипажа; Б-1-4 баки топливные.
Фиг. 4 - Фюзеляж левый (Ф-левый). Обозначения: 1 - площадка крыло; 18 - полоса нерж. 6000*120*0,6;11 - отбойник; 20 - стрингеры 6000*80*15 (сосна); 21 - косынка 3-сторонняя; 18 - лыжи 6000*120*15 (сосна); 19 - днище; 22 - боковая поверхность Д-16; 10 - опора крыла; 1-1 шпангоут рамка Д16
Фиг. 5 - Ступица винта. Обозначения: 17 - лопасть; 23 - отверстие Ф10.2; 24 - основание лопасти; 26 - ребро; 30 - квадрат 105*150*4; 31 - вал Ф100; ст.;32  - шпонка; 33 - крестовина.
Фиг. 6 - Схема управления полетом. Обозначения: 34 - талперы 2 шт.; 35 - поперечные тяги; 36 - шкив Ф250 2 шт. Al; 37 - трос; 38 - ролик; 39 - обойма.40 - подшипник 80201; 41 прокладка тестолит 2 шт.; 42 - шайба; 44 - ось, палец.
Фиг. 7 - Лопасть. Обозначения: 17- лопасть; 23-отверстие 10,2мм 4 шт.; 24- основания лопасти; 25-шов сварка; 26 - ребро.
Фиг. 8 - Основание лопасти. Обозначения:; 23 - отверстие Ф 10,2мм 4 шт.; 23 - отверстие 10,2мм 4 шт.; 24 - основания лопасти; 25 - шов сварка; 26 - ребро; 27 - ось, болт м10; 28 -сечение лопасти; 29 - паз.
Фиг. 9 - Руль. Спрямляющий аппарат. Обозначения: 6 - ось руля; 7 - транцевая плита; 45 - стремляющий аппарат; 51 - заглушка; 52 - втулка; 53 - ребро; 54 горизонтальные перемычки; 55 - стойки.
Осуществление устройства
Транспортное средство. Экранолет.
Техническое решение относится к летательным аппаратам, самолетам и экранолетам, использующих энергию воздушного потока от движителя, подъемную силу крыла и экранный эффект движения вблизи поверхности. Повышена грузоподъемность и надежность аппарата.
Экранолет (фиг.1;2;3) состоит из катамарана, с двумя фюзеляжами, (длинной L= 6 м), над катамараном на опорах на высоте 1,6 м смонтировано авиакрыло на всю длину фюзеляжей шириной 2 м (площадь S крыла около 12 кв. м.). Под крылом на фюзеляжах установлены две винтомоторные установки (ВМУ), одна в носу, другая в корме, к боковой части крыла закреплены ограничительные плоскости.
Общий поток воздуха состоит из набегающего и от двух винтов под крылом. Создается значительная подъемная сила. При достижении скорости около 80 км/час экранолет отрывается от поверхности, начинается полет.
Применение двух ВМУ под крылом существенно увеличивает надежность экранолета.
В аварийных ситуациях на воде возможно применение подвесного двигателя Р-30÷40 кВт. Использование экранного эффекта, как природного явления, влияет на удержание аппарата в воздухе и как следствие увеличение скорости, грузоподъемности и экономии топлива.
В конструкции обеспечено:
1. Максимальное - возможное использование экранного эффекта - природного явления - непосредственно влияющего на удержание аппарата в воздухе и как следствие снижение сопротивления при передвижении, а это значит увеличение грузоподъемности, скорости или снижение расхода топлива.
2. Расположение горизонтального аэродинамического крыла КГ (чертеж, фиг. 1) вдоль фюзеляжей катамарана Ф⋅1 Ф⋅2 на всю их длину на высоте 1600 мм.
3. Для ограничения выхода потока из-под крыла к боковым его поверхностям закреплены две вертикальные плоскости (фиг. 3 поз. ПВП и ПВЛ) на всю длину крыла.
4. Две ВМУ (винтомоторные установки) установлены между фюзеляжами под крылом, последовательно. Одна в носовой части, другая в кормовой. Такое расположение ВМУ и плюс набегающий поток дают в сумме повышенное давление под крылом. Разница давлений по поверхностям крыла создает подъемную силу.
5. При переходе скорости экранолета от глиссирования к полету включается днищевая поверхность (фиг. 3 поз. 19) и площадка - крыло (поз. 1 фиг. 3).
При соответствующем оборудовании может работать в беспилотном режиме.
Экранолет состоит из следующих узлов:
1. Крыло КГ. Авиа. Размеры: L-6000, b - 2 м. Крепится к фюзеляжу опорами 1⋅11 и 2⋅12 (фиг. 2 поз. 10), кронштейнами узла подшипников (поз. 13, фиг. 3). Опоры спрямляющего аппарата (поз. 45, фиг. 2), Оси рулей Р⋅1, Р⋅2 (фиг. 2). С обеих сторон крыла закреплены боковые плоскости ПВП и ПВЛ на опорах 1⋅11 и 2⋅12 до уровня верха кабин К⋅1⋅4. Для выхода лопастей винта В⋅2 в крыле устроен поперечный вырез (фиг. 1, поз. В-2).
2. ВМУ - Винтомоторная установка - 2 шт.: состоит из двигателя бензин. Р-50÷60 кВт, 3000 об/мин., редуктора (Л⋅1, поз. 4) ременный, цепной или цилиндрический шестерни.
Узел подшипников - 2 рад упор и сферический 2х ряд (поз 3, Л⋅1). Крепится на фюзеляжи Ф⋅1 и 2 раскосами 13 Л⋅3 и вертикальный на нижнюю поверхность крыла.
Крепление двигателей, редукторов, кронштейны узла подшипников монтируются через амортизирующие прокладки.
Винты - В⋅1, В⋅2 4х лопастной ∅ 2000 при мах оборотах до 1300 об/мин., дюраль.
Ступица винта (фиг. 5). Состоит из пустотелого вала ∅ 100 мм (поз. 31), крестообразной вставки на сварке поз. 33. На вал устанавливается квадратная труба размером 105х150х4 (ст. 3 поз. 30). В вырезы трубы диаметрально вставляются 4 шпонки 32. На каждую грань квадратной трубы болтами крепятся 4 лопасти (фиг. 7). Лопасть (поз. 17) приварена к основанию (поз. 24, фиг. 8). Основание имеет некоторый угол поворота на осевом болту (поз 27). После проведения пробных пусков все болты фиксируются.
Фюзеляжи Ф⋅1, Ф⋅2 : l-6000, h - 1000, b - 700. Нос фюзеляжей скошен под углом 45°. Сверху фюзеляжи соединяются между собой площадкой-крылом (поз. 1 фиг. 1), которая служит для обслуживания винта В⋅1 и как крыло при полете. Снизу фюзеляжей находятся четыре лыжи (фиг. 4 поз. 18) и полосы нерж. Сталь. Закреплены потайными болтами через косынки к шпангоутам поз. 1⋅1. Полосы предохраняют фюзеляж от ударов о поверхность и для скольжения. Внутри фюзеляжей устанавливаются шпангоутные рамы (фиг. 4, поз 1⋅1) сваренные между собой по граням 80 мм. Все соединения шпангоутов с обшивкой, лыжами, стрингерами, днище соединяются косынками на 2 или 3 плоскости.
Для соединения фюзеляжей служат фундаменты Двигателей, в корме - транец, в центре днище и наклонная плоскость к площадке-крылу.
Топливная система экранолета состоит из четырех баков (фиг. 2 поз. Б 1:4), расположенных вдоль фюзеляжей и лежащих на днище. Такое расположение топливных баков снижает центр тяжести. Одновременно перекачивая топливо из баков 1⋅2 в 3⋅4 и наоборот, изменяется продольная центровка экранолета. Этот режим возникает при: встречном ветре, на старте, при буксировке плотов. Перекачивание осуществляется двумя топливными насосами. Полная загрузка топливом 300÷320 кг. Емкость каждого бака по 100 кг. Контроль и управление топливной системой осуществляется из К-1. Продоьная центровка экранолета еще регулируется распределением груза.
Управление - полетом, контроль за работой двигателей осуществляется из К-1. Так как полет происходит в сантиметрах от поверхности, только лишь касаясь транцевыми плитами, в регулировании экранолета по высоте нет необходимости. Управление по горизонту происходит двумя рулями Р⋅1, Р⋅2 (фиг. 9 поз. Р⋅1), которые находятся в центре потока воздуха винтов В⋅1, В⋅2. Поворот рулей происходит на оси (поз. 6 фиг. 9) в ту или другую сторону на угол в 45°, обеспечивая быстрый поворот экранолета. Для обеспечения хорошей управляемости все вращающиеся части рулевого управления собраны на подшипниках.
Соединение рулей между собой двумя шарнирными тягами (поз. 35 фиг. 6), регулировка натяжения тросов осуществляется двумя талрепами (поз. 34 фиг. 6). Передача вращения из кабины К⋅1 через два Шкива ∅ 200 мм, ролики и на рули. На шкивах трос намотан в разные стороны по 3, 4 витка. В К⋅1 находится пилот. При длительных и сложных походах в К⋅2 находится штурман. В К⋅3 и 4 в зависимости от цели полета спасатели, медперсонал, пассажиры и т.д. В войсках так же спасатели и люди для выполнения различных операций. Кабины отделяются от остального объема фюзеляжей глухими перемычками, а внутри утепляются пенопластом, деревом. Колпаки кабин открываются К⋅1⋅2 вперед. К⋅3⋅4 назад. Остальная часть фюзеляжей используется как объем непотопляемости.
Спрямляющий аппарат (фиг. 9 поз. 45) - предназначен для ограничения завихрений потока от винта В⋅1. По обе стороны двигателя Д-1 установлены две стойки с поперечными перемычками. Низ крепится к фундаменту двигателя, верх является опорами для крыла КГ.
При эксплуатации экранолета на воде возможно применение лодочного двигателя Р-30÷40 кВт - при ограниченной видимости, буксировке спас плотов и просто как использование в аварийной ситуации.
Экранолет использует энергию воздушного потока, подъемную силу крыла, и экранный эффект, может работать как аэросани или катер. Экипаж из 4 человек, вес топлива в 300÷кг, спасательные средства, инструменты, вооружение и т.д. при скорости полета 100 км/час способен выполнять любые спасательные работы, а так же на Флоте, границе, МВД. Может работать во всех климатических зонах России, зимой, летом, на воде и снегу, для выполнения поисково-спасательных работ, оказания мед. помощи в МЧС и Вооруженных Силах.