СПОРТИВНАЯ МОТОРНАЯ ЛОДКА
SPORT MOTOR BOAT

Область техники
Изобретение относится к конструкции спортивных моторных лодок.
Предыдущий уровень техники
Хорошо известны конструкции скоростных судов, днище которых на кормовой части сглажены для обеспечения глиссирования, подобно крылу самолета, которое поднимается к поверхности воды, уменьшая сопротивления. Эта плоскость поднимает лодку и позволяет достигать высоких скоростей (см. Фрэнк Сержант «Лодки, катера и яхты», ООО издательство «Апрель», 2007, стр.11, а также см. «Мир современных катеров и яхт», издательство «Премьера», 2008). При всем разнообразии конструкций моторных лодок и катеров, указанные выше признаки являются основными для прототипа.
Недостаток прототипа
К недостаткам прототипа относятся: большие значения гидравлического сопротивления цельного корпуса на режимах глиссирования, подъем носовой части корпуса при глиссировании, что увеличивает опасность опрокидывания от случайных порывов ветра или при случайном соприкосновении корпусов во время гонок на соревнованиях.
Раскрытие изобретения
С целью устранения вышеуказанных недостатков корпус спортивной моторной лодки выполнен в виде рамы, размещенной в надводном положении, а по обеим сторонам рамы свободно установлены два передних и задних колеса, объем которых в основном заполнен ультролегким водонепроницемым материалом (например, пенопластом). Кабина пилота и моторный отсек с двигателем разнесен по длине рамы, а общий центр тяжести, с учетом веса пилота, находится в центральной области межосевого расстояния колес. Задние колеса снабжены соосными дисками, наружный диаметр которых превышает диаметр самих колес. В зоне расположения передних колес установлено выдвижное устройство. Оно выполнено в виде дискового сектора, с плоскостью, вращения перпендикулярной осям передних колес. При опускании дискового сектора вниз, нижняя его кромка отстоит от осей передних колес на величину радиуса соосных дисков задних колес. С каждой стороны корпуса по ширине колес вокруг обода установлены радиусные водоотбойные козырьки. На верхней половине колес они выполнены в виде состыкованных в центральной плоскости колеса двух пластин, которые образуют V-образное сечение. На боковых сторонах этих пластин выполнены радиусные отбортовки, отогнутые к осям колеса. Перед каждым колесом по всей его ширине, неподвижно относительно рамы, установлены прямоугольные пластины одинакового размера под одним углом к зеркалу воды. Нижняя кромка пластин примыкает к поверхности обода колеса с зазором и отстоит от нижней кромки обода, по вертикали на расстоянии
1
3
Н≤/R,
где R - радиус колеса.
Пояснения к фигурам
Фиг.1 - общий вид в проекции спортивной моторной лодки.
Фиг.2 - выдвижное устройство на раме.
Фиг.3 - гидродинамическая схема обтекания колес.
Фиг.4 - заднее колесо с соосным диском.
Где: 1 - рама, 2 - передние колеса, 3 - задние колеса, 4 - кабина пилота, 5 - моторный отсек с двигателем, 6 - обтекатель, 7 - водоотбойные козырьки, 8 - выдвижное устройство, 9 - соосный диск, 10 - рукоятка, 11 - диск, 12 - гофры, 13 - щиток-брызговик и 14 - прямоугольная пластина.
Работа изобретения
На фиг.1 изображена в проекциях конструктивная схема спортивной моторной лодки.
Для обеспечения более безопасного движения на спортивной моторной лодке необходимо, чтобы на скорости лодка сохраняла свое горизонтальное положение, при котором корпус лодки не имеет угла атаки по отношению к набегаюшему потоку воздуха. Для этого кабина с пилотом 4 и моторный отсек с двигателем 5 разносятся по длине рамы 1 так, чтобы суммарный центр тяжести приходился бы на центральную область межосевого расстояния колес. При одинаковых размерах колес осадка спортивной моторной лодки (см. фиг.3) будет одинакова на всех колесах. Значит, и выход из воды при разгоне будет равномерным. Перед началом движения выдвижное устройство 8 (фиг.2) с помощью рукоятки 10 переводится в нижнее положение. Рукоятка 10 жестко закреплена на дисковом секторе устройства.
При начальном движении наличие фронтальной плоскости S (фиг.3) погруженного в воду каждого колеса создает встречную волну, которая поднимаясь, воздействует на установленные прямоугольные пластины 14 (фиг.2 и 3), создавая на них подъемную силу, поднимающую корпус лодки. На этапе начального движения порядок гидравлического сопротивления схож по физике с прототипом. Однако при дальнейшем увеличении скорости прямоугольные пластины 14 (фиг.2 и 3) выходят из соприкосновения с водой и начинают работать сегменты вращающихся колес, обладающих минимальным сопротивлением.
При достижении высоких скоростей, при которых лодка выходит из воды до какого-то предельного значения, в воде продолжают оставаться соосные диски 9 задних колес 3 и дисковой сектор выдвижного устройства 8, которые выполняют функцию киля. Рыскания лодки при этом не происходит. Как вариант расположения выдвижного устройства 8 оно может находиться с правой стороны от сидения пилота.
При причаливании и швартовке на берегу выдвижное устройство 8 переводится в верхнее фиксированное положение (фиг.2).
На фиг.4, как одном из вариантов, показана конструктивная схема заднего колеса 3, в котором пенопласт находится между соосным диском 9 и диском 11. В целях придания большей жесткости колесу при скоростных разворотах лодки на диске 11 выполнены гофры 12.
Для обеспечения гарантированного вращения колес при движении спортивной моторной лодки по меньшей мере на одной боковой стороне колес, например внешней, могут быть установлены лопатки на глубине осадки колес. Это можно сделать, например, за счет гофрированного листа 11 на участке погружения в воду.
На фиг.3 изображена гидродинамическая схема обтекания колес. На фигуре видна погруженная в воду часть колеса, которая имеет профиль обтекаемого тела. Колеса, заполненные пенопластом, очень легки и малоинерционны. При начале движения лодки колеса 2 и 3 начинают вращаться (фиг.2 и 3). Средняя скорость элементов колес, погруженных в воду, сопоставима со скоростью набегающего потока воды. Поэтому трение скольжения по погруженному профилю вращающихся колес по существу определяется трением пар качения подшипниковых узлов (условно не показанного). Т.е. потери на трение скольжения крайне незначительны. На фронтальную поверхность S (фиг.3) погруженного в воду участка колеса действует распределенная нагрузка f, которая увеличивается с возрастанием скорости. Подъемная результирующая сила F, действующая на каждое колесо, приводит к уменьшению осадки и выходу колеса из воды.
1
При вращении колес с их поверхности сходят срывные струйные потоки (фиг.3), направленные по касательным к ободу колес, на которые начинают одновременно действовать центробежные силы. Эти потоки отбрасываются на радиусные водоотбойные козырьки 7. Кроме обычной защитной нагрузки (предохранение от водяных брызг) они несут еще и силовую функцию. Попав на козырьки предложенной конструкции и отдав часть своей кинетической энергии, потоки устремляются в сторону радиусных отбортовок (фиг.3). В результате разворота на углах появляются усилия P, которые приводят к результирующей силе Р. По объемной массе эти потоки не так значительны, но при высоких скоростях движения, при увеличении числа оборотов колес срывные водяные струи обладают большой кинетической энергией. Поэтому результирующие силы Р должны учитываться в общем балансе сил, действующих на спортивную моторную лодку при ее движении.
Для уменьшения струйного тумана брызг за лодкой во время гонок на спортивных соревнованиях к радиусным закрылкам водоотбойных козырьков 7 могут быть закреплены щитки-брызговики 13.
Применение изобретения
На основе предложенной конструктивной схемы спортивной моторной лодки могут быть разработаны чертежи для лодок с различным многоцелевым использованием: для спасательных служб МЧС, прогулок, туризма.