КОМПАКТНОЕ СУДНО НА ПОДВОДНЫХ КРЫЛЬЯХ
COMPACT FOILCRAFT

Данное техническое решение относится к малым плавающим средствам, оснащенным устройствами для осуществления подъемной силы корпуса, в частности к компоновочным техническим решениям, связанным с улучшением ходовых качеств судна, оснащенного подводными крыльями. Техническое решение касается преимущественно малых судов, предназначенных для развлечений, туризма и спорта.
Особенностью заявленного технического решения является то, что оно имеет складную жесткую раму, расположенную симметрично по отношению к продольной оси судна, и связанные с рамой, расположенные симметрично по отношению к продольной оси плавучие поддерживающие средство на плаву надувные или иные элементы.
Судно относится преимущественно с плавучим средствам, оснащенным мотором с гребным винтом, расположенным ниже ватерлинии средства, а также связанным с рамой рулем, причем под плавучими элементами расположено первое подводное крыло, а перед ним - второе подводное крыло, связанное с рулем.
Известны малые плавающие средства, каждое из которых имеет раму, связанные с рамой и расположенные симметрично по отношению к продольной оси лодки плавучие поддерживающие лодку на плаву надувные или иные элементы, мотор с гребным винтом, связанный с рамой руль, при этом под плавучими элементами расположено, по крайней мере, одно подводное крыло (PI 07030576, 10.03.2009; FR 2619350, 17.02.1989; US 802428, 17.03.1995; US 3584590, 15.06.1971; ЕР 051073, 12.05.1982; GB 2088290, 09.06.1982; US 3230918, 25.01.1966; JP 7117781, 09.05.1995).
Из известных технических решений близким к заявленному является компактное судно на подводных крыльях, содержащее корпус, выполненный из плавучих элементов, которые соединены рамой, установленный на раме движитель с гребным винтом, расположенным ниже ватерлинии судна, закрепленный на раме руль с рулевыми тягами, первое подводное крыло, расположенное под плавучими элементами и жестко соединенное с рамой, расположенное перед плавучими элементами по ходу движения судна и перед первым подводным крылом второе подводное крыло, которое связано с рамой судна (патент Бразилии PI 0703057-6 A2, 10.03.2009).
Известное судно имеет сложную и малоэффективную систему управления, отрицательно влияющую на ходовые качества судна и экономичное использование мощности движителя, связанное с его потерями на поворотах судна.
Техническим результатом заявленного конструктивного решения является упрощение конструкции судна, повышение эффективности управления, маневренности судна и уменьшение потерь мощности при осуществлении поворотов судна.
Технический результат получен компактным судном на подводных крыльях, содержащим корпус, выполненный из плавучих элементов, которые соединены рамой, установленный на раме мотор с гребным винтом, закрепленный на раме руль с валом, первое подводное крыло, расположенное под плавучими элементами и жестко соединенное с рамой, расположенное над первым подводным крылом второе подводное крыло, которое расположено перед плавучими элементами по ходу движения судна и перед первым подводным крылом и связано с рамой судна, при этом вал руля установлен и зафиксирован во втулке, жестко соединенной с рамой, и расположен наклонно под острым углом по отношению к продольной оси судна, один конец вала руля расположен над плавучими элементами и соединен с органом ручного управления судном, второй конец вала шарнирно соединен со вторым подводным крылом с возможностью поворота второго подводного крыла от вала руля в горизонтальной и вертикальной плоскостях, подводные крылья расположены симметрично по отношению к продольной оси судна, длина второго подводного крыла меньше длины первого подводного крыла, второе подводное крыло оснащено плавучим средством подъема этого крыла к поверхности воды и удержания второго крыла в воде вблизи ее поверхности, плавучее средство соединено со вторым крылом жестким V-образным двуплечим рычагом, конец одного плеча которого жестко соединен со средством подъема второго крыла, конец другого плеча двуплечего рычага жестко соединен со вторым крылом, а средняя часть двуплечего рычага шарнирно соединена с концом вала руля.
На фиг.1 показано судно на виде сбоку в положении его движения на подводных крыльях над водой.
На фиг.2 - вид А на фиг.1.
На фиг.3 - вид Б на фиг.1.
На фиг.4 - вид В на фиг.1.
Компактное судно на подводных крыльях (фиг.1) выполнено из легко соединяемых сборно-разборных элементов и содержит корпус, выполненный из отдельных плавучих элементов 1, например из надувных резиновых или подобных емкостей, которые соединены с разборной, имеющей сложную форму рамой 2. На раме установлен мотор 3 с гребным винтом 4, расположенным ниже ватерлинии 5, которая условно показана поверхностью воды, расположенной в транспортном положении судна под его плавучими элементами 1, когда судно перемещается на подводных крыльях.
На раме 2 закреплен руль 6 и первое подводное крыло 7, расположенное под плавучими элементами 1. Второе подводное крыло 8 расположено перед плавучими элементами 1 по ходу движения судна и оно связано с расположенным во втулке 9 валом 10 руля. Втулка жестко соединена с рамой 2 и вал 10 зафиксирован в ней от продольного перемещения.
Один конец 11 вала расположен над плавучими элементами 1 и соединен с органом 12 ручного управления судном (рычагами или рулевым колесом), второй конец 13 вала расположен между плавучими элементами 1 (фиг.2) и шарнирно связан со вторым подводным крылом 8 связью, которая описана ниже.
Подводные крылья расположены симметрично по отношению к продольной горизонтальной оси 14 симметрии судна (фиг.2) и длина L второго подводного крыла 8 меньше длины первого подводного крыла 7. Второе подводное крыло 8 оснащено плавучим средством 15, служащим для постоянного подъема к поверхности воды крыла 8, а также для его удержания в воде, иными словами, для стабилизации рабочего положения крыла 8.
Плавучее средство 15 представляет собой плавучий элемент, выполненный из материала, удельный вес которого легче удельного веса воды, или поплавок, могущий постоянно находиться на поверхности воды и стабилизировать второе крыло 8 в его рабочем положении - уменьшать колебания этого крыла, связанные с тангажом и рысканьем судна в вертикальной и горизонтальной плоскостях при его движении на подводных крыльях.
Вал 10 руля в упомянутой втулке 9 установлен наклонно (фиг.1) под острым углом по отношению к горизонтальной оси 14 симметрии судна. Второе подводное крыло 8 соединено с валом 10 посредством шарнира 16 и жесткого двуплечего V-образного рычага 17, средняя часть которого шарниром 16 соединена с валом 10. Одно плечо 18 двуплечего рычага 17 жестко соединено со средством 15 подъема, а другое плечо 19 этого рычага жестко соединено со вторым крылом 8. Двуплечий V-образный рычаг 17 свободно установлен на шарнире 16, который представляет собой ось, закрепленную на конце вала 10. Эта ось установлена во втулке, которая выполнена заодно с рычагом 17.
На чертежах условно показаны сиденье 20 (фиг.2), сетка 21, соединяющая плавучие элементы 1 между собой, стойка 22 (фиг.1), жестко связанная с рамой 2, при этом к стойке 22 жестко прикреплено первое крыло 7.
Работает судно следующим образом.
При движении судна (фиг.1) подводные крылья 7 и 8 создают подъемную силу, плавучие элементы 1, рама 2 и крылья поднимаются над поверхностью воды и скорость судна увеличивается. Средство 15 подъема скользит по поверхности воды, создает подъемную силу на втором крыле 8 и на передней части судна. Поскольку средство 15 подъема второго крыла все время стремится повернуть и поднять крыло 8 к постоянно изменяемой поверхности воды, то второе крыло 8 через шарнир 16 и двуплечий рычаг 17 также стремится подняться к поверхности воды, при этом оно поворачивается вместе с рычагом 17 вверх вокруг шарнира 16. В случае опускания колеблющейся поверхности воды под судном судно также опускается вместе с двуплечим рычагом 17. Этот рычаг под собственным весом поворачивается вокруг шарнира 16 вниз, при этом крыло 8 и средство 15 также опускаются вниз. При движении судна вверх в результате его тангажа указанные элементы перемещаются в обратном направлении. Таким образом, средство 15 подъема и рычаг 17 находятся в постоянном колебании вверх-вниз в зависимости от рельефа поверхности воды и режима движения судна. При этом второе крыло 8 постоянно изменяет в указанных направлениях свое положение, а средство 15 подъема постоянно находится в контакте с поверхностью воды в заданном рабочем положении, которое определяется размерами второго плеча 18 двуплечего рычага 17 и другими его параметрами. На чертежах плечо 18 показано условно и его размеры по отношению к плечу 19 выбраны иными.
Чтобы осуществить поворот судна, поворачивают орган управления 12 в заданную сторону и поворачивают вал 10. При этом момент вращения передается на средство 15 и второе крыло 8 через шарнир 16 и рычаг 17, средство 15 и крыло 8 поворачиваются одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях на заданные углы. Указанный одновременный в двух плоскостях поворот осуществляется благодаря тому, что вал 10 расположен наклонно под острым углом к продольной горизонтальной оси судна.
При указанном повороте второго крыла 8 изменяется угол между равнодействующей силой атаки водной среды как в горизонтальном, так и вертикальном направлениях. При этом создается момент вращения на судне вокруг его вертикальной оси 23 симметрии (фиг.3, 4) и судно поворачивается в заданную сторону.
Судно имеет сравнительно простую конструкцию и благодаря его описанной компоновке обеспечивает надежность и эффективность управления, причем потери мощности судна, связанные с его поворотами, являются минимальными.