СУДНО НА ВОЗДУШНОЙ ПОДУШКЕ
AIR CUSHION VEHICLE

Изобретение относится к судостроению и касается создания судов на воздушной подушке, предназначенных для работы в заболоченных местах в условиях Крайнего Севера.
Известно судно на воздушной подушке, содержащее корпус, движительную и нагнетательную установки, а также ограждение области воздушной подушки с носовыми и кормовыми подвижными элементами, с бортовыми скегами и средним скегом, секционирующим область воздушной подушки на левую и правую отдельные камеры (Сб. Судостроение за рубежом. N3 (135), Л. Судостроение, 1978, с.12, рис.7 [1]). Однако известное судно обладает недостаточной управляемостью, в связи с чем понижена безопасность его эксплуатации.
Известны также суда на воздушной подушке (патент RU №2154586 С1, 20.08.2000 [2], патент US №3106260 А, 08.10.1963 [3]), которые имеют несущий корпус с размещенным вокруг него гибким ограждением воздушной подушки, установленный на бортовых кринолинах, прикрепленных к корпусу, нагнетательный комплекс с двигателем, приводом и центробежными нагнетателями воздушной подушки, рубку с постом управления нагнетательным комплексом.
Аналогичную конструкцию имеет самоходная платформа на воздушной подушке для эксплуатации в арктических условиях (патент RU №2302354 С1, 10.07.2007 [4], в которой несущий корпус платформы на воздушной подушке (ПВП) выполнен в виде понтона. Его верхняя поверхность является грузовой палубой со сквозным проездом. ПВП оснащена дополнительным нагнетательным комплексом, движительными комплексами, имеющими главные двигатели с приводами и авиационные воздушные винты изменяемого шага в насадках, и вспомогательными газотурбинными двигателями для запуска главных двигателей, а также системой управления главными двигателями движительных и нагнетательных комплексов воздушной подушки, топливной системой, пожарной системой и системой управления в целом, посты управления которых размещены в рубке. Движительные комплексы расположены на грузовой палубе в кормовой части ПВП побортно и представляют собой систему центробежных нагнетателей воздуха, расположенных на одной оси, и имеют тот же привод, что и движительные комплексы. Рулевой комплекс ПВП состоит из вертикально расположенных за воздушными винтовыми движителями аэродинамических рулей и установленных побортно в носовой части ПВП воздушных подруливающих устройств, сообщенных с ресивером гибкого ограждения. В приводах движительных и нагнетательных комплексов использованы авиационные газотурбинные двигатели типа ТВЗ. Техническим результатом данного технического решения является создание экологически безопасной ПВП упрощенной конструкции при сниженных затратах на ее изготовление и эксплуатацию. Однако известное устройство, также обладает недостаточной управляемостью, в связи с чем понижена безопасность его эксплуатации.
Известно также техническое решение, в котором технический результат от его реализации заключается в повышении безопасности эксплуатации судна на воздушной подушке посредством обеспечения его достаточной управляемости (патент RU №2097231 С1, 27.11.1997 [5]).
При этом технический результат достигается тем, что у судна на воздушной подушке, содержащего корпус, движительную и нагнетательную установки, а также ограждение области воздушной подушки с носовыми и кормовым подвижными элементами, с бортовыми скегами и средним скегом, секционирующим область воздушной подушки на левую и правую отдельные камеры, нагнетательная установка выполнена с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в упомянутые камеры. Кроме того, у такого судна рулевое устройство может быть выполнено с управляемыми заслонками, размещенными в нагнетательной установке. Наряду с этим у такого судна целесообразно нагнетательную установку с управляемыми заслонками располагать в носовой части корпуса судна впереди центра масс судна.
Однако наряду с достоинством известного судна на воздушной подушке, заключающемся в повышении безопасности эксплуатации судна на воздушной подушке посредством обеспечения его достаточной управляемости, известное судно на воздушной подушке имеет ограничения по его использованию. Действительно, при движении такого судна над водной или ровной твердой поверхностью, например льдом, сохраняются все его достоинства: скорость движения, маневренность, амфибийность. Однако использование такого судна в болотистой местности с выступающими из воды высокими кочками, в местности с зарослями кустарника или над торосистыми льдами и снежными сплоченными наносами, а также песчаными и земляными холмами практически невозможно.
Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей известного судна на воздушной подушке.
Поставленная задача решается за счет того, что судно на воздушной подушке, содержащее корпус, движительную и нагнетательную установки, а также ограждение области воздушной подушки с носовыми и кормовыми подвижными элементами, с бортовыми скегами и средним скегом, секционирующим область воздушной подушки на левую и правую отдельные камеры, нагнетательная установка выполнена с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в упомянутые камеры, в отличие от прототипа [5], бортовые скеги и средний скег выполнены из двух корпусов каждый, в каждой полости между двух корпусов установлены выдвижные роторные движители.
Схема предлагаемого судна на воздушной подушке представлена чертежами (фиг.1-4).
Фиг.1 - схема судна на воздушной подушке, вид сбоку;
Фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;
Фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1;
Фиг.4 - разрез В-В на фиг.1.
Судно на воздушной подушке содержит корпус 1, а также движительную 2 и нагнетательную 3 установки (фиг.1).
Как и в прототипе [5], к корпусу 1 прикреплены носовые 4 и кормовые 5 подвижные элементы ограждения, а также его два бортовых скега 6 и средний скег 7, секционирующий область воздушной подушки на левую и правую отдельные камеры 8 (фиг.2-3).
Нагнетательная установка 3 выполнена с рулевым устройством, регулирующим нагнетание воздуха в эти камеры 8. Рулевое устройство снабжено управляемыми заслонками 9, размещенными внутри нагнетательной установки 3 (фиг.4).
Установка 3 с заслонками 9 может быть расположена в носовой оконечности судна впереди его центра масс (ц.м.).
Эксплуатация судна на воздушной подушке осуществляется следующим образом.
На стоянке это судно опирается на скеги 6 и скег 7. Для поступательного движения судна в действие приводятся установки 2 и 3. При работе нагнетательной установки 3 внутри объема, ограниченного подвижными элементами 4 и 5, бортовыми скегами 6 и опорной поверхностью экрана, создается избыточное статическое давление воздушной подушки, и судно зависает над опорной поверхностью. Движительная установка 2 приводит судно в поступательное движение путем создания силы тяги.
Управление судном на воздушной подушке осуществляется с помощью рулевого устройства, позволяющего регулировать нагнетание воздуха в камеры воздушной подушки таким образом, что при левом повороте уменьшается нагнетание в левую камеру 8, а при повороте направо уменьшается нагнетание в правую камеру 8. Такое управление приводит к накренению судна с касанием опорной поверхности бортовым скегом 6. Сила сопротивления, действующая на скег 6, контактирующий с опорной поверхностью, создает момент, разворачивающий судно относительно вертикальной оси. Боковая сила, вызванная углом дрейфа и наклоном на внутренний борт при повороте, позволяет осуществлять управление курсом судна. Одновременно с уменьшением нагнетания воздуха в камеру 8, расположенную на стороне поворота, увеличивается нагнетание воздуха в противоположную камеру 8. При этом достигается повышенный угол крена и возрастает величина бокового усилия от разницы в нагнетании воздуха в обе камеры 8, действующей на судно при управлении им.
В процессе эксплуатации рулевого устройства регулирование нагнетания воздуха в камеры 8 производится отклонением заслонок 9 рулевого устройства, перекрывающих поступление воздуха в камеру 8 одного борта и позволяющих увеличивать подачу воздуха в камеру 8 другого борта. В результате поворота потока воздуха, подаваемого в область воздушной подушки, на заслонках и на части внутренней поверхности установки 3 реализуется боковая управляющая сила. Нагнетательная установка 3 размещена в носовой оконечности, и точка приложения этой силы находится впереди центра масс судна, что обеспечивает создание соответствующего разворачивающего момента.
При управлении судном на воздушной подушке комплекс перечисленных сил и моментов, обусловленных работой рулевого устройства судна, обеспечивает эффективность и безопасность маневрирования его в режиме движения на воздушной подушке.
Торможение такого судна осуществляется посредством увеличения силы сопротивления движению судна, действующей на скеги 6 и 7, при уменьшении подачи воздуха в обе камеры 8 и реверсом силы тяги движительной установки 2.
В отличие от прототипа [5], бортовые скеги 6 и средний скег 7 выполнены из двух корпусов 10 и 11 каждый, в каждой полости 12 образованной корпусами 10 и 11 установлены выдвижные роторные движители 13.
Внутри роторов находится воздух или пенопласт, что обеспечивает частичную или даже полную (в зависимости от конструкции) плавучесть, в труднопроходимых заболоченных местах.
Предлагаемое судно на воздушной подушке, снабженное роторным движителем, сможет передвигаться и по глубокому снегу, и по льду, и по болотистым грунтам. Такое транспортное средство можно использовать как для доставки грузов и людей в труднодоступные районы по бездорожью, так и в качестве несущей платформы для рабочего оборудования, к примеру ледорезной установки.
Изобретение может быть использовано при создании судов на воздушной подушке, предназначенных для движения по водной поверхности акватории, а также обладающих амфибийными качествами и способных двигаться по снегу, льду и грунтовым поверхностям.
Источники информации
1. Сб. Судостроение за рубежом. №3 (135), Л., Судостроение, 1978, с.12, рис.7.
2. Патент RU №2154586 С1, 20.08.2000.
3. Патент US №3106260 А, 08.10.1963.
4. Патент RU №2302354 C1, 10.07.2007.
5. Патент RU №2097231 C1, 27.11.1997.