Корпус глиссирующей амфибии
PLANING AMPHIBIOUS HULL

Предлагаемое изобретение может быть использовано в транспортном средстве для передвижения как по воде, так и по суше, когда скользящая поверхность днища испытывает большие динамические и его истирающие нагрузки.
Известна конструкция корпуса глиссирующей амфибии, содержащая имеющую в своем составе балки с полым поперечным сечением решетчатую раму, которая является плоской и горизонтально расположенной. Имеется цельно связанный слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала по высоте разной плотности, прижатый к решетчатой раме внешней обшивкой из гибкого и упругого материала, листы которого загибами по бортам закреплены на решетчатой раме и образуют необходимой для глиссирования формы участки скользящей поверхности. Имеется листовой материал, являющийся опорой для слоя пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, посредством которого прижат к решетчатой раме. Слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, прижатый к решетчатой раме, является формообразующим скользящую поверхность внешней обшивки и единственным создающим плавучесть основным воздухосодержащим элементом конструкции. (пат. РФ на изобретение №2758318, МПК B60F 3/00, B63B 1/18, опубл. 28.10.2021, бюл. №31)
Недостатком данной конструкции является низкая прочность на скручивание, поперечные и продольные изгибы из-за того, что решетчатая рама является плоской, а слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, совместно с внешней упругой обшивкой, не способны оказывать большое сопротивление деформациям. Поэтому требуется обеспечивать прочность конструкции путем использования для этого строений, расположенных на палубе (например, кабины), что увеличивает центр тяжести транспортного средства.
Известна конструкция корпуса глиссирующей амфибии, содержащая пространственную решетчатую раму, ячейки которой имеют плотное заполнение пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом. Решетчатая рама имеет горизонтальную часть решетки, на которой расположена самоотливная палуба. Имеется относительно небольшой толщины (не являющейся существенной для создания плавучести) цельно связанный слой пенистого воздухосодержащего упругого материала, прижатый посредством листового материала к решетчатой раме внешней обшивкой из гибкого и упругого материала, листы которого загибами по бортам закреплены на решетчатой раме и образуют необходимой для глиссирования формы участки скользящей поверхности. Пространственная решетчатая рама содержит балки из металлопроката, имеет несколько уровней по высоте, начиная с внешней обшивки и заканчивая листовым материалом, который может являться покрытием самоотливной палубы и имеет опору на пенистый воздухосодержащий и водоизмещающий упругий материал. Нижний уровень решетчатой рамы выполняет формообразующую функцию для скользящей поверхности.(пат. РФ на полезную модель №184968, МПК B60F 3/00, B63B 1/18, опубл. 15.11.2018, бюл. №32)
В данной конструкции, принятой за прототип, основным водоизмещающим и создающим плавучесть элементом является пенистый воздухосодержащий и водоизмещающий упругий материал, расположенный в ячейках решетчатой рамы. Поэтому балки решетчатой рамы своей частью расположены ниже уровня статической ватерлинии. Из-за наличия неплотностей стыковки листов внешней обшивки между собой и небольших зазоров многочисленных стыков пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала с решеткой рамы, которые могут увеличиваться при эксплуатации, в образовавшихся пустотах накапливается небольшое количество воды, которая плохо дренирует и при замерзании, в результате расширения, оказывает ускоряющее износ конструкции воздействие. Балки решетчатой рамы для уменьшения веса должны выполняться с полым (замкнутым) поперечным сечением, где также может накапливаться вода, в том числе конденсат, что также оказывает отрицательное воздействие на конструкцию.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных свойств имеющего большую общую прочность за счет пространственной конструкции решетчатой рамы корпуса глиссирующей амфибии с помощью уменьшения поглощения его конструкцией воды путем увеличения высоты расположения балок решетчатой рамы выше уровня воды без необходимости значительного увеличения центра тяжести транспортного средства с обеспечением обжатия пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала для уменьшения его намокания.
Для достижения указанного технического результата в корпусе глиссирующей амфибии, содержащем пространственную решетчатую раму, ячейки которой имеют плотное заполнение пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом, с балками полого поперечного сечения и горизонтальной частью решетки, на которой расположена самоотливная палуба, и имеющем цельно связанный слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, прижатый к решетчатой раме внешней обшивкой из гибкого и упругого материала, листы которого загибами по бортам закреплены на решетчатой раме и образуют необходимой для глиссирования формы участки скользящей поверхности, применены следующие новые признаки.
Балки с полым поперечным сечением расположены выше статической ватерлинии при полной загрузке. Слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, прижатый к решетчатой раме, является формообразующим скользящую поверхность внешней обшивки. Решетчатая рама имеет вертикально расположенные фермы, образующие боковые и задний борта, между которыми расположена самоотливная палуба.
В частном случае, пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом заполнены ячейки только горизонтальной части решетки решетчатой рамы. При этом, в частном случае, заполнение горизонтальных ячеек решетчатой рамы имеет пенистый воздухосодержащий и водоизмещающий упругий материал цельно связанного слоя, прижатого к решетчатой раме внешней обшивкой.
На фиг.1 изображен продольный осевой разрез корпуса глиссирующей амфибии; на фиг.2 - вид сверху на фиг.1; на фиг.3 - разрез по A-A на фиг.2; на фиг.4 - решетчатая рама со слоем пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала.
Корпус глиссирующей амфибии, содержит пространственную и имеющую в своем составе балки с полым поперечным сечением решетчатую раму 1 с горизонтальной частью решетки, на которой расположена самоотливная палуба. Ячейки решетчатой рамы 1 имеют плотное заполнение пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом, например в виде плит 2 вспененного этиленвинилацетата, пенопласта и/или экструдированного пенополистирола. Плиты 2 плотно заполняют ячейки рамы 1, в частном случае только ячейки горизонтальной части решетки решетчатой рамы 1, а значит имеют упругое соприкосновение со всеми или основными ее элементами и между собой.
Имеется цельно связанный слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала, в частном случае, составляющим заполнение горизонтальных ячеек решетчатой рамы 1. Этот слой является цельно связанными, так как не является насыпными, а выполнен цельным (из одной детали) или из склеенных или иным способом, исключающим взаимное смещение в одном или нескольких направлениях горизонтальной плоскости связанных между собой горизонтальных нескольких или одного слоев плит 2.
Водоизмещающая функция плит 2 заключается в отсутствии впитывания воды, либо в достаточно медленном и незначительном впитывании воды. Плиты 2, в частном случае, могут иметь клеевое соединение как между собой, так и с сопрягаемыми с ними элементами.
Слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала (плит 2), прижатый к решетчатой раме 1 является формообразующим скользящую поверхность внешней обшивки 3, которая выполнена из гибкого и упругого материала, например полиэтилена низкого давления, листы которого загибами по бортам закреплены на решетчатой раме 1, например с помощью болтов 4 и образуют необходимой для глиссирования формы участки скользящей поверхности. При этом плиты 2 являются прижатыми внешней обшивкой 3 к пространственной решетчатой раме 1, в частном случае, непосредственно или посредством упругого листового материала (не чертежах не показан), например алюминия или дюрали, с более высокой жесткостью, чем у пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала (плит 2).
Слой пенистого воздухосодержащего и водоизмещающего упругого материала (плит 2), прижатый к решетчатой раме 1 является формообразующим скользящую поверхность внешней обшивки 4, так как примыкает к нему и повторяет ее форму. Участки скользящей поверхности внешней обшивки 3 для глиссирования должны быть плоскими или почти плоскими, например с реданами или другими элементами глиссирующей поверхности, что использовано для обеспечения устойчивости глиссирующей амфибии как на воде, так и на суше и достижения амфибийных свойств.
Балки решетчатой рамы 1 с полым поперечным сечением расположены выше статической ватерлинии при полной загрузке. Поэтому заполняющий ячейки решетчатой рамы 1пенистый воздухосодержащий и водоизмещающий упругий материал (плиты 2) служит для создания только запаса плавучести, так как находится выше статической ватерлинии.
Рештчатая рама 1 имеет вертикально расположенные фермы, которые, в частном случае не имеют заполнения пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом, образуют боковые и задний борта, между которыми расположена самоотливная палуба, для чего в бортах могут быть выполнены водоспускные отверстия на уровне самоотливной палубы, если вертикально расположенные фермы обшиты листовым материалом.
Работает корпус глиссирующей амфибии следующим образом.
При передвижении транспортного средства на внешнюю обшивку 3 оказывается динамическое воздействие от преодолеваемых неровностей снежной, водной или водно-ледовой поверхности. Происходит упругое продавливание внешней обшивки 3 благодаря деформации плит 2. Наличие балок с полым поперечным сечением является обычной практикой, так как обеспечивается как их малый вес, так и их большая прочность и жесткость. Несмотря на то, что балки с полым поперечным сечением решетчатой рамы 1 частично не находятся среди плит 2, достигается большая общая прочность корпуса так как имеются вертикальные фермы образующие боковые и задний борта решетчатой рамы 1, которые выполняют функцию ребер жесткости. Поэтому, так как решетчатая рама 1 является пространственной, в том числе из-за наличия боковых и заднего бортов, обеспечивается большая ее прочность. Плотное заполнение плитами 2 ячеек решетчатой рамы 1 не только уменьшает водопоглащение, но и увеличивает прочность конструкции, так как позволяет упругостью плит 2 более равномерно перераспределять нагрузки между ее элементами.
При многократных деформациях внешней обшивки 4, из-за наличия или образования неплотностей стыковки ее листов между собой и небольших зазоров вода попадает к плитам 2. Так как внутри плит 2, находящихся ниже ватерлинии, отсутствуют элементы решетчатой рамы 1, из-за уменьшенного количества поверхностей сопряжения плит 2 с сопрягаемыми элементами, в этом случае образуется меньше пустот для скапливания воды и вода выталкивается наружу, так как и плиты 2, в нижней свое й части не армированые балками решетчатой рамы 1, легче деформируются, а значит нагреваются растапливая лед при не сильно низкой температуре, смыкая открывшиеся поры. В полостях балок решетчатой рамы 1 и на многочисленных стыках сопряжения ее горизонтальной решетки с плитами 2 при наличии или появлении пор, трещин или отверстий вода не накапливается, так как они находятся выше статической ватерлинии, а при появлении воды происходит ее дренирование.
Когда пенистым воздухосодержащим и водоизмещающим упругим материалом (плитами 2) заполнены ячейки только горизонтальной части решетки решетчатой рамы 1, более рационально используется водоизмещающая функция, так как водоизмещающий и создающий запас плавучести материал располагается ближе к ватерлинии, тем самым происходит уменьшение веса без ухудшения плавучести, но водоизмещающий упругий материал, заполняя ячейки решетчатой рамы 1, увеличивает ее прочность.
Вспененный этиленвинилацетат практически не впитывает воду и одновременно имеет высокую степень упругости и хорошую способность восстанавливать свою форму после многократных деформаций, поэтому является более эффективным для применения в данной конструкции.
Таким образом, предложенная конструкция при частичном расположении элементов решетчатой рамы 1 в пространстве, занимаемом водоизмещающим материалом, совокупность которого представляют, например, плиты 2, обладает как высокой прочностью при не высоком центре тяжести, так и меньшей способностью поглощать воду. Поэтому происходит улучшение эксплуатационных свойств имеющего большую общую прочность за счет пространственной конструкции решетчатой рамы 1 корпуса глиссирующей амфибии.