САМОХОДНАЯ ПЛАТФОРМА НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Полезная модель относится к судостроению и касается создания платформ на воздушной подушке (ПВП), предназначенных для использования в качестве внедорожного транспортного средства повышенной проходимости в лесозаготовительной отрасли, а также может найти применение в горнодобывающей, нефтяной, газодобывающей промышленностях.
Известна платформа на воздушной подушке для эксплуатации в арктических условиях, включающая несущий корпус, снабженный гибким ограждением с ресивером, установленным на бортовых кринолинах, нагнетательный комплекс с двигателем, приводом и центробежным нагнетателем воздушной подушки, движительным комплексом, имеющим главные двигатели с приводами и авиационные воздушные винты изменяемого шага, а также вспомогательные подруливающие газотурбинные двигатели для запуска главных двигателей (Патент RU №2302354, B60V 3/06, 2007).
Недостатками известной самоходной платформы являются низкая маневренность, экономичность и экологичность из-за использования отработанных авиационных двигателей, работающих на керосине, центробежных вентиляторов с КПД ниже 40% и жесткой механической трансмиссии с низким ресурсом, надежностью и высокими вибрационными паразитными параметрами.
Технический результат, который достигается при использовании заявляемой конструкции, заключается в его высокой маневренности, устойчивости, экономичности и экологичности.
Заявляется самоходная платформа на воздушной подушке, включающая несущий корпус, снабженный гибким ограждением с ресивером, а также энергетический и нагнетательный комплексы, на несущем корпусе которой с помощью пилонов установлены четырехлопастные тяговые движители с винтами изменяемого шага и электроприводами. Гибкое ограждение выполнено двухслойным и образует периферийное кольцевое воздушное сопло. Причем энергетический комплекс выполнен в виде газопоршневых дизель-электростанций, расположенных в районе воздухозаборных шахт, а нагнетательный комплекс включает осевой одноступенчатый компрессор.
По сравнению с прототипом, в котором установлены подруливающие двигатели, в заявляемой конструкции с помощью пилонов установлены четырехлопастные тяговые движители с винтами изменяемого шага и электроприводами, что позволяется осуществлять развороты платформы на месте, в движении, скольжение в сторону перпендикулярно продольной оси платформы, а также движение задним ходом, что говорит о высокой маневренности.
Образование периферийного кольцевого воздушного сопла при выполнении двухслойным гибкого ограждения создает завесу для воздушной подушки и уменьшает потери мощности при работе нагнетательного комплекса.
А установление внутри ресивера вдоль бортов в кормовой носовой частях корпуса надувных мешков позволяет существенно увеличивать устойчивость конструкции, возможность плавного преодоления препятствий и обеспечивать ее непотопляемость.
Использование газопоршневых дизель-электростанций позволяет на порядок увеличить экономичность и экологичность платформы по сравнению с прототипом, в котором использован низкоэффективный отработанный авиационный двигатель, работающий на керосине или привозном конденсате, загрязняющими атмосферу вредными выбросами. Рабочим топливом для газопоршневых дизель-электростанций служит бытовой газ или газ, который получают в бортовой газогенераторной установке, например, из дешевых и экологически чистых древесных отходов (п.4 формулы).
Осевой одноступенчатый компрессор, используемый в нагнетательном комплексе, имеет КПД выше 60%, что повышает экономичность платформы, а также устраняет «противоток», что обеспечивает снижение потерь мощности при выходе на режим парения и движения.
Установка на несущем корпусе на пилонах четырехлопастных тяговых движителей с винтами изменяемого шага и электроприводами позволяет совершать маневры без контакта с поверхностью путем изменения вектора тяги при развороте винтов тяговых движителей, а также за счет изменения давления в воздушной подушке.
Кроме того, средняя часть несущего корпуса выполнена сквозной, по бортам и в кормовой части которой установлены грузоподъемные механизмы, гидравлические опоры, козловой кран, гидроманипулятор, в носовой и кормовой частях - управляемые аппарели, а в задней части - технологическая майна с герметичными створками, гидравлические опоры выполнены в виде лыж с рулевыми ребрами и телескопическими цилиндрами. Платформа может быть оснащена бортовой газогенераторной установкой (п.2, 3 формулы).
На фиг.1 представлен вид сверху, на фиг.2 - вид сбоку А, а на фиг.3 - вид спереди Б заявляемой платформы. Фиг.4 представляет собой разрез В-В на фиг.1 в увеличенном виде.
Фиг.5, 6, 7 иллюстрируют изменения направления движения платформы при различных положениях четырехлопастных тяговых движителей.
Платформа включает несущий корпус 1 с размещенным вокруг него двухслойным гибким ограждением 2, образующим периферийное кольцевое воздушное сопло 3 и ресивер 4. Внутри ресивера под днищем вдоль бортов корпуса 1 в кормовой и носовой частях размещены надувные мешки 5 для плавного преодоления одиночных препятствий. Нагнетательный воздушный комплекс включает вертикальные воздухозаборные шахты 6, в которых установлены осевые колеса одноступенчатого компрессора 7, мультипликаторы и электроприводы с частотным регулированием скорости вращения (не показаны).
На корпусе 1 с помощью пилонов 8 установлены четырехлопастные тяговые движители 9 с винтами изменяемого шага и электроприводами 10. Спереди по бортам расположены герметичные непотопляемые капсулы 11, отстреливаемые в аварийных случаях, включающие рубку и кабину, в которых находятся навигационное оборудование, приборы контроля, элементы технических систем, а также бытовые помещения и пассажирские каюты.
Гибкое двухслойное ограждение 2 состоит из основной 12 и дополнительной 13 «юбок».
Энергетический комплекс выполнен в виде газопоршневых дизельных электростанций, расположенных в корпусе 1 между воздухозаборными шахтами 6 (не показан). Их электрогенераторы питают все проводные электродвигатели и других потребителей. Платформа может быть оснащена бортовой газогенераторной установкой 14 или же пополнять топливо на терминалах, на которых базируются газовые заправочные станции.
Средняя часть несущего корпуса 1 выполнена сквозной, а по бортам и в кормовой части установлены грузоподъемные механизмы, например, мостовой козловой кран 15, гидравлические опоры 16, гидроманипулятор 17. В носовой и кормовой частях расположены управляемые аппарели 18 для удобства причаливания и погрузочно-разгрузочных работ. В задней части корпуса 1 по продольной оси размещена технологическая майна 19 для работы с топляком, которая снабжена герметичными створками. В корпусе имеются люки 20 для сыпучих грузов и хранения запаса топлива (сжиженного газа).
Гидравлические опоры 16 в количестве 6 штук управляются программным механизмом при движении по различному грунту, воде, льду, а также во время причаливания, частичного выхода на сушу и поворотах на месте.
Сигнал может быть подан как на все опоры сразу, так и индивидуально на каждую опору 16. Опоры 16 выполнены в виде лыж с рулевыми ребрами и телескопическими цилиндрами (не показаны). Рулевые ребра участвуют в изменении курса движения по воде, кроме мелководья. Телескопические цилиндры могут полностью убираться в корпус. На стоянке в период ремонта или планового обслуживания она выпускаются полностью.
Движение и работа платформы осуществляется следующим образом.
Оператор из рубки управления, находящейся в герметичной непотопляемой капсуле 11, запускает газопоршневые дизельные электростанции, затем переводит энергетический комплекс на холостой режим работы для проверки на функционирование всех систем. Далее оператор включает нагнетательный воздушный комплекс, при этом воздух из воздухозаборных шахт 6 проходя через осевые колеса одноступенчатого компрессора 7, сжимается и поступает в ресивер 4. Под днищем образуется воздушная подушка с повышенным давлением. Платформа отрывается от поверхности зависает на расчетной высоте, при этом гидравлические опоры 16 убираются в корпус 1.
Оператор включает тяговые движители 9. Винты движителей создают силу тяги, платформа начинает горизонтальное движение. Изменяя угол атаки, оператор добивается плавного изменения скорости или, при необходимости, включает «Реверс тяги». Разворотом винтов движителей 9 на угол α относительно продольной оси и меняя по курсу вектор тяги, оператор производит маневры в движении.
После причаливания или частичного выхода платформы на берег оператор горизонтирует ее с точностью ±0,5°. Затем производятся погрузочные/разгрузочные работы.
При работе с топляками платформу ставят на якорь над местом работ, открывают створки майны 19, включают систему мониторинга и гидроманипуляторы 17, которые выполняют комплекс операций по поиску, захвату и подъему топляков.
Системы жизнеобеспечения поддерживают в помещениях капсулы 11 расчетный уровень вентиляции, отопления, влажности и рабочую температуру в любое время года.
Заявляемая конструкция платформы выполняется в модульном исполнении. Перед транспортировкой железнодорожным транспортом платформа расстыковывается на модули, не превышающие по габаритам железнодорожных требований. Кабина и рубка отстыковывают и транспортируют отдельно. Каждый модуль выполнен герметичным и непотопляемым. При сборке они стягиваются быстросъемными замковыми устройствами и образуют прочную силовую конструкцию. Большинство деталей и узлов изготовлены из композитных материалов, поэтому собственный вес платформы на порядок меньше аналогичных конструкций, выполненных из сплавов металлов.
Самоходная платформа на воздушной подушке заявляемой конструкции представляет собой судно грузоподъемностью до 100 тонн, которое может парить на высоте 80 мм со скоростью до 40 км/час над землей, водной поверхностью судоходных и несудоходных рек, закрытых морей, заболоченных участков, над ледяным и снежным покровом в любое время года независимо от погодных условий. Платформа может преодолевать препятствия высотой до 1000 мм, маневрировать в движении и вращаться на месте. Тяговые движители обеспечивают при движении подъем по наклонной поверхности на угол до 10°.
По функциональному назначению базовая платформа может быть оборудована как:
- транспортный агрегат;
- пассажирское судно и паром;
- стационарный и нестационарный агрегат по переработке древесного сырья и отходов лесозаготовок;
- противопожарная мобильная самоходная платформа;
- эвакуационное плавсредство.