ГИБКОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Полезная модель относится к гибким ограждениям (ГО) транспортных средств и может быть использована в амфибийных скеговых судах на воздушной подушке (ВП), у которых область ВП, предназначенная для удержания повышенного давления воздуха под днищем судна, ограничена продольными надувными бортовыми скегами, передним и задним гибким ограждением.
Так, например, известно амфибийное судно по патенту СССР №499790, МКИ B60V 1/18, 1976 г., содержащее корпус с камерами ВП, ограничивающее ее с боков полые, из эластичного материала кили, спереди это воздушное пространство (камеры) ограничено эластичной стенкой, а сзади камеры ограничиваются гибкими щитками.
Недостатком данного средства передвижения является уменьшение запаса плавучести и остойчивости при потере формы ГО.
Известно амфибийное судно на воздушной подушке по свидетельству на полезную модель RU №17770, МКИ B60V 1/18, 16.06.2000 г., содержащее корпус с гибким ограждением воздушной подушки, включающим боковые скеги, закрепленные на надувном борту, передний и задний гибкие элементы. Недостаток гибкого ограждения по патенту RU №17770 состоит в том, что из-за увеличенного диаметра скега увеличивается
площадь контакта скега с водой и, как следствие, увеличивается сила сопротивления судна при движении в переходном режиме, а так же на волнении, снижая, в конечном итоге, скорость движения судна.
В качестве ближайшего аналога предлагаемого технического решения принято гибкое ограждение амфибийного судна на ВП по свидетельству на полезную модель RU №22772, МКИ B60V 1/18, 27.04.2002 г. Гибкое ограждение воздушной подушки такого амфибийного судна включает двухярусные бортовые скеги, передний и задний гибкие элементы (ограждения). Причем, диаметр нижнего яруса бортовых скег меньше диаметра верхнего яруса, а нижний ярус скег выполнены с продольными и поперечными реданами. Недостаток гибкого ограждения по патенту RU №22772 связан со следующими обстоятельствами. Известно, что при движении в крейсерском режиме, центр масс судна на воздушной подушке расположен несколько кормовее (позади) центра давления воздуха в ВП. Возникающий при этом кабрирующий момент на судне с гибкими скегами частично уравновешивается вертикальной силой, возникающей вследствие глиссирования задней оконечности скег. Такое движение судна на воздушной подушке является устойчивым. Глиссирование скег сопровождается действием дополнительной силы сопротивления в месте контакта скег с водой. Создание глиссирующей силы сопровождается тем меньшей площадью контакта с водой и тем меньшим сопротивлением глиссирования, чем больше относительная ширина глиссирующей
поверхности. (См. например, - И.Т.Егоров, М.М.Бунько, Ю.М.Садовников Ходкость и мореходность глиссирующих судов Л. «Судостроение» 1978 г., стр.75, Рис 2.17). Малый диаметр нижнего яруса скега по патенту RU №22772 вызывает повышенное сопротивление глиссирования. Еще один недостаток гибкого ограждения по патенту RU №22772 заключается в необходимости обеспечения плотного примыкание заднего ограждения к боковой поверхности верхнего и нижнего яруса скег. При малом диаметре нижнего яруса линия примыкания заднего ограждения к скегу является сложной пространственной кривой и обеспечить их плотное прилегание затруднительно.
Общий недостаток вышеуказанных ГО состоит в том, что ширина воздушной подушки оказывается меньше ширины судна примерно на диаметр скега или верхнего яруса скега. Это не позволяет полно использовать размеры судна для размещения воздушной подушки. Например, судно на воздушной подушке типа «Марс-700», гибкое ограждение которого построено по патенту RU №17770, имеет ширину 3,2 м. При этом, диаметр скега равен 0,5 м, а ширина ВП - 2,7 м, что составляет около 84% ширины судна. Невозможность использования всей ширины судна для размещения ВП приводит к необходимости увеличения давление в ВП и, как следствие, к увеличению затрат мощности на нагнетание воздуха в ВП.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание гибкого ограждения транспортного средства на ВП, свободного от этих недостатков, что значительно повысит эффективность его эксплуатации.
Это достигается тем, что в гибком ограждении транспортного средства на ВП, содержащем передний и задний гибкие элементы и бортовые (боковые) двухярусные скеги, выполненные в виде гибких газонепроницаемых продольных баллонов (камер), причем, поперечное сечение баллонов нижнего яруса скег меньше поперечного сечения баллона верхнего яруса, бортовые скеги нижнего яруса закреплены на бортовых скегах верхнего яруса со смещением к внешнему краю воздушной подушки.
Гибкое ограждение транспортных средств на воздушной подушке на длине от кормы, меньшей половины длины цилиндрической части скега верхнего яруса, нижний ярус скег выполнен в виде двух или более параллельно расположенных и примыкающих друг к другу баллонов, длина которых уменьшается от внешнего баллона, длина которого равна длине верхнего яруса скег, к внутреннему.
Носовая оконечность каждого из баллонов нижнего яруса скег, следующего за внешним баллоном, выполнена в виде конуса, вершины которых сходятся в одну точку, которая примыкает и крепится к баллону верхнего яруса скег.
Носовая оконечность каждого из баллонов нижнего яруса, следующего за внешним баллоном, может быть выполнена в виде усеченного конуса или цилиндра, сечение (линия вершин) которых закрывается для герметизации по линии, примыкающей и крепящейся к баллону верхнего яруса скег.
Взаимное расположение верхнего яруса скег и внутреннего баллона нижнего яруса скег таково, что плоскость, касательная к боковым цилиндрическим образующим баллона верхнего яруса и внутреннего баллона нижнего яруса расположена вертикально или отклонена от вертикального положения в ту или другую сторону (боковой поверхностью баллонов) на угол не более 15 градусов.
Баллоны нижнего яруса скег выполнены поперечными редами, расположенными под углом к продольной оси баллона (скега)..
При четном числе баллонов нижнего яруса реданы на соседних баллонах расположены навстречу друг другу; а при нечетном числе баллонов нижнего яруса реданы на среднем баллоне расположены под углом 90 градусов к продольной оси баллона, а на соседних баллонах реданы расположены навстречу друг другу.
Концы реданов расположены между баллонами нижнего яруса выше плоскости их соприкосновения с опорной (основной) поверхностью.
В варианте выполнения гибкого ограждение транспортного средства на воздушной подушке на длине от кормы, меньшей половины длины баллона верхнего яруса скег, баллон нижнего яруса скег выполнен расширяющимся
к корме. При этом ширина d баллона нижнего яруса в кормовой оконечности находится к ширине D баллона верхнего яруса скега в следующем отношении: 0,8<d/D<1,0, а высота Н баллона нижнего яруса в кормовой оконечности равна или больше высоты h баллона нижнего яруса на миделе (средняя часть) на такую величину, что кормовая оконечность баллона нижнего яруса образует с плоскостью опоры (грунт и т.д.) транспортного средства (основной плоскостью) угол, величина которого лежит в диапазоне от 0 до 6 градусов.
На расширяющейся части баллона нижнего яруса скег могут быть установлены продольные, поперечные или смешанные (совмещенные: поперечные и продольные) реданы.
Сущность технического решения поясняется рисунками, где изображено: на фиг.1 - общий вид ГО (вид снизу); на фиг.2 - общий вид ГО (поперечное сечение); на фиг.3 - общий вид ГО с тремя баллонами в нижнем ярусе (поперечное сечение); на фиг.4 - вид А на фиг.3; на фиг.5 - вид носовой оконечности внутреннего баллона нижнего яруса скег, выполненной в виде конуса (поперечное сечение); на фиг.6 - вид носовой оконечности внутреннего баллона нижнего яруса скег, выполненной в виде усеченного конуса (поперечное сечение); на фиг.7 - расположение реданов на баллонах нижнего яруса скег при четном числе баллонов; на фиг.8 - расположение реданов на баллонах нижнего яруса скег при нечетном числе баллонов; на фиг.9 - расположение концов реданов на баллонах нижнего яруса скег; на
фиг 10 - вид с кормы на ГО с баллоном нижнего яруса, расширяющимся к корме; на фиг.11 - вид Б на фиг.10; на фиг.12 - вид В на фиг.10.
Гибкое ограждении транспортного средства на воздушной подушке состоит (фиг.1) из переднего ГО 1, заднего ГО 2 и бортовых двухярусных скег (фиг.2), каждый из которых выполнен (например, из капроновой ткани с поливинилхлоридовым покрытием) в виде гибких продольных килеватых цилиндрических газонепроницаемых баллонов 3 (верхний ярус бортовых скег) и 4 (нижний ярус бортовых скег). Ширина баллона 4 равна ~ 250 мм, ширина баллона 3 составляет ~ 500 мм, то есть поперечное сечения баллона нижнего яруса меньше поперечного сечения баллона верхнего яруса скег. Баллон 4 жестко закрепляется на баллоне 3, который, в свою очередь, крепится к жесткому корпусу 5 судна. Баллоны 4 закреплены на баллонах 3 со смещением к внешнему краю воздушной подушки (фиг.2). Смещение l (расстояние между центрами поперечных сечений баллонов 3 и 4) составляет 140 мм, что составляет 0,28 от ширины баллона 3 верхнего скега (наиболее эффективно, когда это соотношение ограничивается величинами от 0,2 до 0,5).
Нижний ярус скег ГО (фиг.3) воздушной подушки на длине 2,5 м от кормы, меньшей половины длины цилиндрической части баллона 3 верхнего яруса скег, которая составляет 7 м, выполнен в виде трех параллельно расположенных и примыкающих друг к другу баллонов 4, 6, 7.
Длина баллонов 4, 6, 7 нижнего яруса скег разная и уменьшается от внешнего баллона 4 длиной 7 м (он всегда расположен по всей длине борта, как и баллон 3) к среднему баллону 6 длиной 2,5 м и к внутреннему баллону 7 длиной 1,5 м (фиг.4).
Носовая оконечность внутреннего баллона 6 нижнего яруса скег, расположенного за внешним баллоном 4, выполнена в виде конуса (фиг.5), вершина которого сходится в одну вершину (точка 8) и крепятся этой вершиной к баллону 3 верхнего яруса скег.
Носовая оконечность внутреннего баллона 6 нижнего яруса скег, расположенного за внешним баллоном 4, выполнена в виде усеченного конуса (фиг.6), открытый конец (торцевое сечение) которого закрывается для геметизации по дуге (линии) 9, примыкающей и закрепляющейся на баллоне 3 верхнего яруса скег
Взаимное расположение баллона 3 верхнего яруса скег и баллонов нижнего яруса скег таково (фиг.3), что плоскость (линия 10 плоскости), касательная к боковым образующим баллонов 3 и 7 расположена вертикально или отклонена (как на фиг.3) от вертикального положения 11 поверхностью баллонов 3, 7 на угол α~12° влево от вертикального положения, то есть не более 15 градусов в ту или другую сторону (выбор угла обеспечивается взаимным расположением и размерами баллонов 3, 7).
Баллоны 4, 6, 7 нижнего яруса скег выполнены с поперечными редами 12, расположенными вдоль нижней поверхности скег (фиг.7, 8), каждый редан
охватывает нижнюю опорную часть (фиг.9) соответствующего баллона. При четном числе баллонов 4, 7 нижнего яруса (фиг.7) реданы 12 на соседних баллонах расположены под углом 45 градусов к продольной оси баллона и навстречу друг другу, при нечетном числе баллонов 4, 6, 7 нижнего яруса (фиг.8) реданы 12 на среднем баллоне 6 расположены под углом 90 градусов к продольной оси баллона, а на соседних баллонах 4 и 7 реданы 12 расположены под углом 45 градусов к продольной оси баллона и навстречу друг другу.
Концы 13 реданов 12, наиболее всего подверженные отрывающему воздействию грунта (опоры), расположены на баллоннах 4, 6 нижнего яруса скег выше плоскости их соприкосновения с опорной (основной) 14 поверхностью (фиг.9), что позволяет сохранить их целостность.
к
В варианте выполнения гибкого ограждение транспортного средства на воздушной подушке (фиг.10) на длине L=2,5 м от кормы, меньшей половины цилиндрической части длины скега верхнего яруса (длина цилиндрической части баллона 3 составляет 7 м), баллон 4 нижнего яруса скег выполнен расширяющимся к корме (фиг.11). При этом ширина d баллона 4 нижнего яруса в кормовой оконечности составляет 400 мм и находится к ширине D баллона 3 верхнего яруса скег, которая составляет 500 мм, в соотношении d/D=0,8, то есть удовлетворяет границам условия 0,8<d/D<1,0. Высота Н баллона 4 нижнего яруса в кормовой оконечности равна 205 мм, его высота h на миделе (средняя часть баллона) составляет
125 мм (фиг.11), кормовая оконечность баллона образует с плоскостью опоры судна угол β, величина которого составляет 2 градуса, то есть лежит в диапазоне от 0 до 6 градусов (фиг.12).
На расширяющейся части баллона нижнего яруса скег установлены поперечные реданы 12 (фиг.11).
Работает гибкое ограждение ВП, например, на амфибийном судне, следующим образом.
На стоянке судно опирается на скеги. Для поступательного движения судна в действие приводятся его движительная и нагнетательная установки. При работе нагнетательной установки внутри объема, ограниченного подвижными элементами 1, 2, боковыми (бортовыми) скегами 3, 4 и опорной поверхностью экрана, создается избыточное статическое давление ВП и судно зависает над опорной поверхностью. Движительная установка приводит судно в поступательное движение за счет силы тяги. Интенсивное торможение судна осуществляется увеличением силы сопротивления движению при уменьшении подачи воздуха в ВП. Конструкция гибкого ограждения ВП такого судна должна эффективно работать, позволяя без дополнительной затраты мощности увеличивать высоту "висения" транспортного средства, увеличивая за счет этого его проходимость.
Так смещение нижнего яруса скег к внешней стороне ВП (п.1 формулы полезной модели) позволяет увеличить ширину В (следовательно и площадь) ВП при заданной ширине судна, уменьшая затраты мощности на
создание ВП. При этом увеличивается плечо приложения вертикальной силы воздействия на скег со стороны грунта (опорной поверхности), относительно заделки скега. Этим достигается большая деформация (большая податливость) баллона скега при движении по неровному грунту, что, в свою очередь, снижает вертикальную перегрузку. Конструкция задней (кормовой) оконечности нижнего яруса скег в виде нескольких реданированных параллельных цилиндрических баллонов или расширения (п.п.2, 6, 7, 8, 9, 11 формулы полезной модели) обеспечивает плотное примыкание кормового (заднего) гибкого элемента 2 к боковым скегам, создавая площадку контакта глиссирующего бокового скега с водой, протяженную поперек движения и обладающую хорошим гидродинамическим качеством.
Конструкция задней (кормовой) оконечности нижнего яруса скег в виде расширения, образующего с основной плоскостью некоторый угол (п.10 формулы полезной модели) позволяет при движении на ровном киле иметь угол глиссирования скег наилучший, с точки зрения гидродинамического качества.
Полезная модель может быть использована при конструировании гибкого ограждения транспортного средства, например, в классе амфибийных судов на ВП для круглогодичной эксплуатации на внутренних водоемах и в прибрежных морских районах для перемещения грузов, людей в экстремальных условиях весны, осени, обводненных участков суши, по глубокому снегу и т.д.