СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ

Полезная модель относится к амфибийным транспортным средствам, в частности к судам на воздушной подушке.
Известен аппарат на воздушной подушке и гибкое ограждение для него по патенту РФ на изобретение №2256568, B60V 1/16, 2003, содержащий корпус, двигатель, соединенный посредством трансмиссии с одним воздушным движителем для создания тяги и с двумя нагнетателями для создания воздушной подушки. Воздушный движитель выполнен в виде винта в кольце. Нагнетатели выполнены в виде осевых вентиляторов. Трансмиссия передачи крутящего момента на валы воздушных движителей и нагнетателей содержит ременную передачу. В струе воздушного движителя расположены горизонтальные и вертикальные воздушные рули. Недостатком является разнесение нагнетателей к бортам судна, что вызывает сложность конструкции трансмиссии из-за большого количества ее звеньев. Наличие в трансмиссии ременной передачи, снижает надежность судна, работающего в сложных природных условиях. Узел крепления воздушных рулей, выполненный за движителем утяжеляет конструкцию, вкупе с разнесенными нагнетателями снижает аэродинамические качества аппарата.
Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке по патенту РФ на изобретение №2164481, B60V 1/00, 2001 содержит двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль. Выходной вал двигателя и вал вентилятора размещены горизонтально, соосно, соединены между собой упругой муфтой. Оси воздушного винта и редуктора расположены выше осей двигателя и вентилятора и соединены с валом вентилятора карданным валом, проходящим через нишу багажного отсека. Двигательный отсек изолирован от вентиляторного. Недостатком является горизонтальное размещение трансмиссии, наличие карданного вала, проходящего через багажный отсек, что увеличивает размеры конструкции и ее массу. Наличие вертикального воздушного руля, установленного за воздушным винтом загромождает конструкцию, снижает аэродинамические качества. Указанные недостатки снижают КПД устройства.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано амфибийное транспортное средство на воздушной подушке по патенту РФ на изобретение №2328390, B60V 1/00, 2008, содержащее двигатели, вентиляторы, трансмиссию, воздушные винты в аэродинамических кольцах, воздушные рули. Оси двигателей и вентиляторов расположены соосно и максимально приближены к днищу корпуса. Воздушные винты размещены выше осей вентиляторов и соединены с их валами упругими муфтами и редукторами. Недостатком является последовательное, горизонтальное расположение двигателя и вентиляторов, большая длина трансмиссии и количество составляющих ее деталей, что удлиняет и утяжеляет судно. Размещение воздушного руля и рулей стабилизаторов снаружи за воздушным винтом также увеличивает массу транспортного средства, снижает КПД, и аэродинамические нагрузки.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение КПД устройства.
Технический результат заключается в снижении массы конструкции за счет компактной компоновки узлов судна, оптимизации связи силовой части с воздушным и нагнетательным винтами, в улучшении управляемости судном.
Технический результат обеспечивается тем, что в судне на воздушной подушке, содержащем корпус, двигатель, маршевый винт, аэродинамическое кольцо, нагнетательный винт, трансмиссию, содержащую вертикальный вал, который является осью нагнетательного винта и соединен с горизонтальной осью маршевого винта, на осях маршевого и нагнетательного винтов установлены механизмы управления поворотом их лопастей, аэродинамическое кольцо с размещенным в нем маршевым винтом установлено с возможностью поворота на 360° на вертикальной оси, которой является пилон, установленный коаксиально вертикальному валу трансмиссии, на днище судна размещен центральный надувной киль. Выхлопное отверстие двигателя соединено с полостью надувного киля, воздуховод нагнетательного винта соединен с полостью воздушной подушки.
Технический результат достигается за счет того, что вертикальный вал трансмиссии является осью нагнетательного винта и соединен с горизонтальной осью маршевого винта, что позволяет значительно сократить размеры места размещения трансмиссии. Размещение на осях маршевого и нагнетательного винтов механизмов управления поворотом их лопастей так же способствует сокращению размеров судна, снижению его массы. Установка аэродинамического кольца с размещенным в нем маршевым винтом с возможностью поворота на 360° позволяет управлять вектором тяги, меняя направление движения судна, что уменьшает массу конструкции на величину массы воздушного руля, выполняющего в вышеприведенных аналогах ту же функцию. Использование в качестве оси поворота аэродинамического кольца пилон, установленный коаксиально относительно вертикального вала трансмиссии так же позволяет оптимально использовать внутреннее пространство судна, уменьшив при этом массу корпуса. Кроме того, размещение нагнетательного винта на вертикальной оси, в горизонтальной плоскости позволяет улучшить аэродинамические показатели конструкции за счет исключения парусности, повышения обтекаемости. Размещение на днище судна, вдоль продольной оси надувного киля обеспечивает его сцепление с поверхностью, делая судно более управляемым, предотвращая его снос во время движения при боковом ветре. В результате снижается усилие, необходимое для удержания судна на выбранном курсе и затрачиваемая для этого мощность двигателя. Снижение массы судна за счет уменьшения массы узлов и корпуса, повышения аэродинамических характеристик и повышение маневренности за счет лучшего сцепления с поверхностью приводит к повышению КПД судна.
На фигуре 1 представлена схема судна на воздушной подушке.
На фигуре 2 представлена схема соединения силовой части с воздушными винтами.
На фигуре 3 представлена схема расположения киля на днище судна.
Судно на воздушной подушке содержит корпус 1, воздушную подушку 2, двигатель 3, трансмиссию с вертикальным валом 4, нагнетательный винт 5 нагнетателя, горизонтальную ось 6 маршевого винта 7, аэродинамическое кольцо 8, пилон 9, являющийся осью вращения аэродинамического кольца 8, механизм управления поворотом лопастей 10 нагнетательного винта 5, механизм управления поворотом лопастей 11 маршевого винта 7, центральный надувной киль 13.
Судно на воздушной подушке работает следующим образом.
При запуске двигателя 3 происходит передача вращения от выходного вала двигателя 3 на вертикальный вал 4 трансмиссии и на ось нагнетательного винта 5. Нагнетательный винт 5 вращаясь, производит забор воздуха и направляет его в полость воздушной подушки 2 для надувания. На маршевый винт 7 так же передается вращение через вертикальный вал 4 трансмиссии, происходит движение судна. Управление поворотными узлами лопастей маршевого винта 7 осуществляют с помощью механизма управления поворота лопастей 11, нагнетательного винта 5 - с помощью механизма поворота лопастей 10. Поворотом лопастей маршевого винта 7 регулируется скорость движения. Направление движения регулируется поворотом аэродинамического кольца 8 с установленным в нем маршевым винтом 7. При повороте аэродинамического кольца на 180° осуществляют реверсивное движение судна. Осью вращения аэродинамического кольца служит шарнирно установленный на корпусе редуктора трансмиссии пилон 9. Вращение пилона происходит от собственного привода. Пилон 9 расположен коаксиально относительно вертикального вала трансмиссии 4. При необходимости выхлопными газами от двигателя 3 надувают полость центрального надувного киля 13, улучшая сцепление с поверхностью и повышая маневренность судна.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет повысить КПД устройства за счет оптимальной компоновки узлов трансмиссии и винтов, за счет снижения массы узлов судна и его корпуса, за счет снижения усилий, затрачиваемых на управление судном.