Аэромобиль
AIRMOBILE

Настоящее изобретения относится к области машиностроения и может найти применение в качестве воздушного транспортного средства.
Известен аэромобиль, содержащий корпус с водительским и пассажирским отделениями, имеющий в передней и задней частях решетки для прохода воздуха, в котором размещены двигатель с движителями вертикального подъема, кинематически соединенные друг с другом, посадочное устройство, механизмы управления, причем движители вертикального подъема, одинаковые по конструкции, выполнены в форме лопастных роторов, расположенных на одной оси один над другим со смещением относительно друг друга, а лопасти выполнены в форме самолетного крыла выпукло-вогнутого сечения с внутренними и наружными концевыми шайбами, наружными ребрами и постоянно открытыми щитками-подкрылками, кроме того, роторы установлены с возможностью наклона плоскости вращения в продольном и поперечном направлениях.
/Патент РФ №2002655, М.кл. В62Д 57/00, опубл. 15.11.93, бюл. №41-42/.
Недостатками известного аэромобиля являются: сложность изготовления движителей вертикального подъема, недостаточная подъемная сила.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией аэромобиля.
Известен также аэромобиль, содержащий корпус, двигатель, движители вертикального подъема и механизмы управления. Движители вертикального подъема размещены по левому и правому бортам в отсеках корпуса и каждый из них содержит цилиндрический корпус с шейками для крепления. В средней части внутри корпуса движителя установлен редуктор, ведущий вал которого вставлен в отверстие одной из шеек. Ведомый вал редуктора установлен вертикально в подшипниках корпуса движителя. На ведомом валу закреплены отдельно друг от друга верхняя и нижняя группы дисков, каждый из которых имеет гладкую верхнюю поверхность. Нижняя поверхность имеет глухие каналы круглого или квадратного сечения. Каналы размещены по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них. Передние и задние движители вертикального подъема установлены с возможностью наклона в поперечной плоскости посредством гидромеханизма, кинематически соединенного с педалями путевого управления. Средние движители вертикального подъема левого и правого бортов установлены с возможностью наклона в продольной плоскости и кинематически соединены с гидромеханизмом управления прямым и обратным ходом; аэромобиля.
/Патент РФ №2148004, М.кл. В64С 39/00, опубл. 27.04.2000, бюл. №12/.
Известный аэромобиль по патенту РФ №2148004, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.
Недостатками известного аэромобиля, принятого за прототип, являются: сложность изготовления движителей вертикального подъема и систем управления ими, низкий КПД, небольшая скорость продольного перемещения.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией аэромобиля.
Задачей настоящего изобретения является, повышение технических характеристик аэромобиля.
Технический результат обеспечивается тем, что в аэромобиле, содержащем корпус с продольными отсеками, закрытыми сверху и снизу решетками, имеющий водительское и пассажирское отделения, двигатель с муфтой сцепления, размещенный внутри корпуса, через главный редуктор кинематически связан с движителями вертикального подъема, одинаковых по конструкции, каждый из которых имеет цилиндрический корпус с шейками для крепления, внутри которого размещен редуктор, ведущий вал которого пропущен через отверстие в одной из шеек, а ведомые валы установлены вертикально и их свободные концы закреплены в подшипниках цилиндрического корпуса, движители продольного перемещения, приводимые в движение от главного редуктора через вариатор, выполненные в форме воздушных винтов изменяемого шага, установленных в кольцах, воздушные рули, установленные в потоке воздушных винтов, систему, путевого управления и систему управления устойчивостью движения в пространстве, посадочное устройство, механизмы управления. Согласно изобретению на верхнем и нижнем, вертикальных ведомых валах каждого из движителей вертикального подъема закреплены роторы, каждый из которых содержит верхнюю и нижнюю цилиндрические части, между которыми размещена коническая часть, соединенная своим круглым основанием; с верхней цилиндрической частью, а своей усеченной вершиной с нижней цилиндрической частью, имеющей на нижней торцевой части цилиндрическое углубление, в которое вставлен и закреплен болтами цилиндрический диск с центральным отверстием и лопастями вентилятора, выполненными заодно с ним, кроме того, на торцевой поверхности верхней цилиндрической части ротора выполнено цилиндрическое углубление, на дне которого просверлены двойные радиальные ряды вертикальных отверстий, расположенных на равном расстоянии друг от друга, при этом каждый ряд вертикальных отверстий соединен с соответствующим горизонтальным радиальным каналом, выполненным в теле верхней цилиндрической части, закрытым со стороны оси вращения и открытым с боковой стороны верхней цилиндрической части ротора, причем каждый горизонтальный радиальный канал своим открытым концом соединен с всасывающей камерой инжекторного насоса, закрепленного на боковой поверхности верхней цилиндрической части ротора, причем воздухозаборник каждого из инжекторных насосов повернут в направлении вращения ротора, кроме того на конической части ротора выполнены по окружностям, а два ряда, один над другим, на равном расстоянии друг от друга вертикальные каналы прямоугольного сечения, каждый из которых имеет снизу впускное отверстие, в верхней боковой части которого закреплена направляющая лопатка, установленная под углом к направлению вращения ротора, а в нижней внутренней части корпуса движителя вертикального подъема установлен спрямляющий аппарат, кроме того зубчатый вариатор имеет корпус, закрытый крышкой, внутри которого установлен на подшипниках ведомый вал с конической шестерней, которая имеет зубья параллельные друг другу, разные по длине, одинаковые по ширине и расстоянию между ними, каждый из которых выполнен под углом к продольной вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения ведомой конической шестерни и зависящий от ее длины и соотношения, наименьшего и наибольшего диаметров входящая в постоянное зацепление с цилиндрической ведущей шестерней, причем ведомая коническая шестерня условно разделена вертикальными поперечными плоскостями на несколько продольных частей, длина каждой из которых равна ширине, ведущей цилиндрической шестерни, причем в каждой последующей части от меньшего диаметра к большему количество зубьев возрастает, а соотношение ширины ведущей цилиндрической шестерни к длине ведомой конической шестерни равно 1:10, причем управление вариатором осуществляется двумя, гидравлическими кранами, входящими в гидравлическую систему, содержащую исполнительный гидроцилиндр одностороннего действия с пружиной, масляный насос, приводящийся в движение от ведущего вала, масляный бак, связанные друг с другом трубопроводами.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 изображен общий вид аэромобиля;
на фигуре 2 - вид на аэромобиль сверху;
на фигуре 3 - схема силовой передачи аэромобиля;
на фигура. 4 - устройство главного редуктора в разрезе;
на фигуре 5 - устройство двойного конического дифференциала;
на фигуре 6. - устройство трехвального редуктора в разрезе;
на фигуре 7 - общий вид движителя вертикального подъема;
на фигуре 8 - вид сверху на движитель вертикального подъема;
на фигуре 9 - продольный разрез движителя вертикального подъема;
на фигуре 10 - устройство редуктора-движителя вертикального подъема в разрезе;
на фигуре, 11 - вид сверху на ротор движителя вертикального подъема;
на фигуре 12 - вид снизу на ротор движителя вертикального подъема;
на фигуре 13 - общий вид ротора движителя вертикального подъема с частичным разрезом;
на фигуре 14 - разрез по АА фигуры 13;
на фигуре 15 - разрез по ББ фигуры 13;
на фигуре 16 - разрез по ВВ фигуры 13;
на фигуре 17 - разрез по ГГ фигуры 13;
на фигуре 18 - схема образования подъемной силы на роторе движителя вертикального подъема;
на фигуре 19 - общий вид зубчатого вариатора;
на фигуре 20 - схема расположения механизмов и узлов в корпусе зубчатого вариатора;
на фигуре 21 - устройство ведомой конической шестерни зубчатого вариатора;
на фигуре 22 - устройство ведущей цилиндрической шестерни зубчатого вариатора;
на фигуре 23 - схема гидравлической системы управления зубчатым вариатором;
на фигуре 24 - схема системы управления аэромобилеме пространстве;
на фигуре 25 - схема путевого управления, аэромобилем;
на фигуре 26 - расположение аэромобиля над поверхностью дороги;
на фигуре 27 - схема набора высоты аэромобилем;
на фигуре 28 - схема снижения аэромобилем;
на фигуре 29 - схема наклона аэромобиля на левый борт;
на фигуре 30 - схема наклона аэромобиля на правый борт.
Аэромобиль содержит корпус 1 с водительским и пассажирским отделениями, имевший боковые продольные отсеки 2, закрытые сверху и снизу решетками 3, в которых размещены движители вертикального подъема 4, 5, 6, 7, 8, 9. Снизу к корпусу приварены трубчатые каркасы посадочного устройства 10. Двигатель 11 с муфтой сцепления 12 карданным валом; 13 соединен с главным редуктором; 14, который карданными валами 15, 16 соединен с двойными коническими дифференциалами поперечного 17 и продольного 18 наклона. Полуоси двойного конического дифференциала поперечного наклонам карданными валами 19, 20 соединены со средними движителями вертикального подъема. Полуоси двойного конического дифференциала продольного наклона карданными валами 21, 22 через передний 23 и задний 24 редукторы, карданные валы 25, 26, 27, 28 соединены с передними и задними движителями вертикального подъема. Главный редуктор также карданными валами 29, 30 через, зубчатый вариатор 31 соединен с воздушными винтами изменяемого шага 32, помещенных в кольца 33 и приводимых в движение от редуктора 34. Главный редуктор содержит корпус 35, закрытый крышкой 36, а подшипниках которого закреплен ведущий ваш 37 с закрепленной на нем ведущей шестерней 38, входящей в зацепление с ведомыми шестернями 39, 40, с первой из которых входит в.зацепление шестерня привода воздушных винтов 41. Оба двойных конических дифференциала имеют одинаковое устройство и каждый из них содержит корпус 42, закрытый крышками 43, 44. Внутренний, корпус 45 имеет ведомую шестерню 46, которая входит в зацепление с ведущей шестерней 47, закрепленной, на ведущем валу 48. В подшипниках внутреннего корпуса установлены два сателлита 49, 50, большие шестерни которых входят в зацепление с шестернями 51, 52, закрепленными на трубчатых валах 53, 54, на свободных концах которых закреплены тормозные барабаны 55, 56, взаимодействующие с тормозами 57, 58. Малые шестерни сателлитов входят в зацепление с шестернями 59, 60, закрепленными на полуосях 61, 62. Передний и задний трехвальный редукторы и редуктор привода воздушных винтов одинаковы по конструкции и каждый из них содержит корпус 63, закрытый крышкой 64, в подшипнике которой закреплен ведущий вал 65 с ведущей шестерней 66, входящей в зацепления с ведомыми шестернями 67, 68, закрепленными на ведомых валах 69, 70, на свободных концах которых закреплены фланцы 71.
Зубчатый вариатор привода воздушных винтов имеет корпус 72, закрытый крышкой 73. Внутри корпуса на подшипниках установлен ведомый вал 74 с конической, ведомой шестерней 75, которая имеет зубья 76 параллельные друг другу, разные по длине, одинаковые по ширине, и расстоянию между ними, каждый из которых выполнен под углом к продольной вертикальной плоскости, проходящей через центр вращения ведомой конической шестерни и зависящий от ее длины и соотношения наименьшего и наибольшего диаметров, входящая в постоянное зацепление с цилиндрической ведущей шестерней 77, установленной на ведущем валу, состоящем из двух частей внутреннего 76 и наружного 79, связанных между собой шарниром равной угловой скорости 80. Цилиндрическая ведущая шестерня установлена с возможностью перемещения, по внутреннему ведущему валу вдоль ведомой конической шестерни посредством вилки 81, вставленной в проточку 82, закрепленной на пластине 83, установленной в направляющих 84 и имеющей зубчатую рейку 85, входящую в зацепление с зубчатым сектором 86. Ведомая коническая, шестерня условно разделена, на несколько продольных частей , , , , ,  вертикальными поперечными плоскостями (фиг. 21), длина каждой из которых равна ширине  ведущей цилиндрической шестерни. В каждой последующей части от меньшего диаметра к большему количество зубьев возрастает, а соотношение ширины ведущей цилиндрической шестерни к длине ведомой, конической шестерни равно 1:10. Управление зубчатым вариатором осуществляется, двумя., гидравлическими кранами 87, 88, имеющими ручки управления. 89, 90, входящими в гидравлическую систему, содержащую исполнительный гидроцилиндр одностороннего действия 91 с пружиной 92 и упором 93, который штоком 94 соединен с поршнем 95 и полукруглым зубчатым сектором, масляный насос 96 с редукционным клапаном 97, приводимый в движение от ведущего вала, прикрепленный посредством кронштейна 98 к стенке корпуса, масляный бак 99, связанные друг а другом трубопроводами. Движители вертикального подъема одинаковые по конструкции за исключением узлов, установка которых определяется направлением движения воздушного потока из-за противоположного вращения роторов. Каждый движитель вертикального подъема содержит цилиндрический вертикальный корпус 100, к наружной поверхности которого привернуты шейки 101 для крепления. Внутри корпуса в его средней части установлен редуктор 102, закрепленный на кронштейнах 103, имеющий корпус 104, закрытый, верхней 105 и нижней 106 крышками, ведущий вал 107, пропущенный через отверстие одной из шеек, на котором закреплена ведущая шестерня 108, входящая в зацепление с ведомыми шестернями 109, 110, закрепленными на верхней 111 и нижнем 112 ведомых вертикальных валах, свободные концы которых закреплены в подшипниках 113 посредством кронштейнов 114, привернутых к корпусу. На верхнем и нижнем ведомых вертикальных валах установлено по одному ротору, каждый из которых содержит верхнюю 115 и нижнюю 116 цилиндрические части, между которыми размещена коническая часть 117, соединенная своим основанием с верхней цилиндрической частью, а своей усеченной вершиной с нижней цилиндрической частью. На торце нижней цилиндрической части выполнено цилиндрическое углубление, в которое вставлен и закреплен болтами цилиндрический диск 118 с центральным отверстием и лопастями 119 вентилятора выполненными заодно с ним и наклоненными под углом, зависящим от направления вращения ротора. На торцевой поверхности верхней цилиндрической части ротора выполнено цилиндрическое углубление 120, на дне 121 которого просверлены двойные радиальные ряды вертикальных отверстий 122, расположенных на равном расстоянии друг от друга. На равном расстоянии друг от друга расположены и ряды вертикальных отверстий. Каждый, ряд вертикальных отверстий соединен с соответствующим горизонтальным радиальным каналом 123, выполненным в теле верхней цилиндрической части, закрытым со стороны оси вращения и открытым с боковой стороны верхней цилиндрической части ротора. Каждый горизонтальный радиальный канал своим открытым концом соединен, а всасывающей камерой, 124 инжекторного насоса 125, закрепленного на боковой поверхности верхней цилиндрической части ротора. Воздухозаборник 126 каждого из инжекторных насосов повернут в направлении вращения ротора. На конической части ротора выполнены по окружностям в два ряда, один над другим, на равном расстоянии друг от друга вертикальные каналы 127 прямоугольного сечения, каждый из которых имеет снизу впускное, отверстие; 128, а сверху дно 129 параллельное, верхней торцевой поверхности верхней цилиндрической части. Справо на боковой части впускного отверстия закреплена направляющая лопатка 130, установленная под углом к направлению вращения ротора. Внутри нижней части корпуса движителя вертикального подъема установлен спрямляющий аппарат 131.
Ручка управления, положением; аэромобиля в пространстве 132 закреплена шарнирно на валу 133 с возможностью движения в продольном и поперечном направлениях, установленным. В подшипниках и имеющим рычаг 134, шарнирно соединенный с продольной тягой 135, второй конец которой соединен с тормозом 136, тормозные колодки которого взаимодействуют с тормозными барабанами двойного конического дифференциала продольного наклона. Ручка управления в нижней части имеет полукруглый сектор 137, входящий в верхний паз каретки 138, установленной в подшипниках с возможностью перемещения вправо и влево, имеющей в нижней части паз, в который входит конец  -образного рычага 139, закрепленного на оси второй конец, которого соединен продольной тягой 140 с тормозом 141, тормозные колодки которого взаимодействуют с тормозными барабанами двойного конического дифференциала поперечного наклона. Система путевого управления аэромобилем содержит ножные педали 142, установленные на оси 143, соединенные с рычагом 144, который взаимодействует с золотниками гидравлических кранов 145, 146, которые гидравлически соединены с масляным насосом 147, масляным баком 148 и гидравлическим цилиндром 149, шток которого кинематически связан с воздушными рулями 150.
Работа аэромобиля.
1,
2
3
После запуска и прогрева двигателя 11 и проверки работы всех систем аэромобиль готов к двжению. Для этого включается, муфта сцепления 12 и увеличивается подача топлива в двигатель 11, который начинает увеличивать обороты. Вращающийся момент от двигателя 11 через муфту сцепления 12, карданный вал 13, ведущий вал 37 главного редуктора №4, ведущую шестерню 38 передается на ведомые шестерни 39, 40, 41, а с них карданными валами 15, 16 на оба двойных конических дифференциала 17, 18 поперечного и продольного наклона, приведя их полуоси 61, 62 во вращение, а через зубчатый вариатор 31 карданными валами 29, 30 и редуктор 34 на воздушные винты изменяемого шага 32. Полуоси двойного конического дифференциала 17 через карданные валы 19, 20 приводят в движение, средние движители вертикального подъема. 5, 8, а полуоси двойного конического дифференциала продольного наклона 18 карданными валами 21, 22, редукторы 23, 24, карданные валы 25, 26, 27, 28 приводят в движение передние 4, 7 и задние 6, 9 движители вертикального подъема. Все движители вертикального подъема работают одинаково. При вращении ведущего вала 107 редуктора 102 вращается ведущая коническая шестерня, 108, которая через ведомые конические шестерни 109, 110 приводит в движение верхний 111 и нижний, 112 ведомые вертикальные валы, а вместе с ними верхний к нижний роторы в противоположные стороны. Во время вращения ротора в направлении, показанном стрелкой на фигуре 18, воздушный поток обтекает гладкое дно 121 цилиндрического углубления. 120 верхней цилиндрической части 115 с некоторой скоростью, создавая на нем, силу разрежения F, направленную вверх. В это время, во всасывающих камерах 124 инжекторных насосов 125 создается разрежение из-за увеличения скорости протекания через них воздуха, засасываемого воздухозаборниками 126. Воздушный поток, движущийся по гладкой, поверхности дна 121 цилиндрического углубления 120 засасывается через вертикальные отверстия 122, передвигается через горизонтальные радиальные каналы 123 и выбрасывается во всасывающие камеры 124 инжекторных насосов 125. От этого скорость движения воздушного потока по дну 121 цилиндрического углубления 120 верхней цилиндрической части 115 ротора еще больше увеличивается. и возрастает сила разрежения, что ведет к повышению подъемной силы ротора. На конической части ротора направляющие лопатки 130 направляют воздушный поток через впускные отверстия 128 внутрь вертикальных прямоугольных каналов, 127, который поднимается вверх производит давление на верхнее дно 129 с силой F отражается от него и с силой F выбрасывается наружу, создавая дополнительный реактивный момент (на фигуре, 18 показано стрелками). В нижней части ротора воздушный поток непрерывно заполняет пространство между лопастями 119 (на фигуре 18 показано стрелками, направленными вверх), а затем с силой F лопастями 119 отбрасывается вниз, создавая реактивный момент. Возникшая от сложения всех сил общая подъемная сила Fобщ уравновешивает вес P движителя вертикального подъема и имеет еще значительный запас подъемной силы. Второй ротор работает также. При вращении роторов отбрасываемый воздушный поток кроме прямолинейного движения совершает еще и вращательное, что может уменьшить КПД движителя вертикального подъема. Для устранения этого воздушный поток направляется между пластинами спрямляющего аппарата 131, после чего выходит из сопла прямолинейным. Подъемная сила всех движителей вертикального подъема 4, 5, 6, 7, 8, 9 уравновешивает вес аэромобиля. и поднимает его над поверхностью дороги: (фигура 26), лопасти воздушных винтов 32 устанавливаются на необходимый, угол для движения вперед и аэромобиль начинает горизонтальное перемещение. Во время движения аэромобиля путевое управление осуществляется ножными педалями 142. При нажатии на ту или иную педаль рычаг 144 нажимает на тот или иной золотник гидравлического крана 145 или 146. Масло от масляного насоса 147 поступает в соответствующую полость гидроцилиндра, 149 и шток поворачивает рули 150 в нужную сторону. При движении аэромобиля. часто возникает необходимость наклона, корпуса в продольной поперечной, плоскостях. Поворачивая, ручку управления 132 в продольном или поперечном направлении через соответствующие тяги и рычаги тормоза 57, 58 прижимаются к соответствующим тормозным барабанам 55, 56 двойных конических дифференциалов 17, 18. В результата увеличивается или уменьшается частота вращения роторов движителей вертикального подъема. Подъемная сила в нужной части корпуса аэромобиля увеличивается или уменьшается и он производит набор высоты, снижение или наклон на левый или правый борт (фигуры. 27, 28, 29, 30). После начала движения аэромобиля возникает необходимость в изменении скорости движения. Это осуществляется ручками управления 89, 90, которые, открывая или закрывая, гидравлический кран 87 или 88 изменяют количество масла, подаваемого масляным насосом 96 в полость исполнительного гидроциливдра 91. В результате цилиндрическая шестерня 77 перемещается, вдоль внутреннего ведущего вала 78, изменяя передаточное отношение, и тем самым частоту вращения воздушных винтов 32, а значит и скорость движения аэромобиля. Для, увеличения передаточного отношения закрывается гидравлический кран 87 и открывается гидравлический кран 88. Масло вытесняется пружиной 92 из полости исполнительного гидроцилиндра 91. Шток 94 выдвигается и зубчатый сектор 86 поворачивается по часовой стрелке и через зубчатую рейку 85 передвигает цилиндрическую шестерню 77 вправо. И наоборот. Для уменьшения передаточного отношения и увеличения частоты, вращения воздушных винтов 32 и повышения скорости движения аэромобиля гидравлический кран 88 закрывается, а гидравлический кран 87 открывается. Масло из масляного бака 99 масляным насосом. 96 подается в полость исполнительного гидроцилиндра 91. Поршень 95 смещается влево, сжимая пружину 92, шток 94 втягивается внутрь и поворачивает зубчатый сектор 86 против часовой стрелки, передвигая ведущую цилиндрическую шестерню 77 влево. Манипулируя ручками 89, 90 можно установить ведущую цилиндрическую шестерню 77 в. любое промежуточное положение относительно ведомой конической шестерни 75 и выбрать необходимую скорость движения аэромобиля. Движение вперед, назад, торможение осуществляется изменением направления тяги воздушных винтов 32 путем изменения угла установки лопастей.
Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик аэромобиля.