Корпус несамоходной платформы на воздушной подушке
BODY OF A NON-SELF-PROPELLED PLATFORM ON AN AIR CUSHION

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам на воздушной подушке и их корпусам.
Известен (RU, патент 2191712, опубл. 27.10.2002) корпус судна на воздушной подушке, включающий понтон и надстройку и содержащий по внешнему периметру поперечного сечения корпуса шпангоутные рамки, образованные ребрами жесткости, часть из которых выполнена незамкнутыми под палубой, другая часть - замкнутой, а также продольные ребра жесткости по палубе надстройки между продольными переборками, причем днище понтона в районе диаметральной плоскости имеет продольный ряд отверстий, окантованных вертикальными стенками воздуховодов и двутавровыми поперечными балками, незамкнутые шпангоутные рамки выполнены из двух внешних полурамок, заканчивающихся вверху на продольных переборках, внизу -на стенках воздуховода, а замкнутые рамки в районе отверстий включают в себя двутавровые поперечные балки, причем продольные ребра жесткости установлены также по палубе понтона, и система замкнутых рамок и незамкнутых полурамок распространяется на внешний периметр понтона, при этом на всех поперечных ребрах жесткости установлены навесные стрингеры и карлингсы, а двутавровые поперечные балки выполнены с двухсторонними фланцами на нижней полке, которая плавно расширяется в местах соединения со стенкой воздуховода.
Недостатком известного корпуса следует признать сложность его изготовления.
Известно также (RU, патент 126295, опубл. 27.03.2013) комфортабельное спасательное судно на воздушной подушке для мобильной доставки пострадавших и грузов из районов чрезвычайных ситуаций в пункты временного размещения, представляющее собой конструкцию смонтированной на платформе надстройки, состоящей из носовой, центральной и кормовой частей, являющихся соответственно кабиной управления, транспортным отсеком и машинным отделением, переходящим в нагнетательно-движительную секцию с задним комплексом горизонтальных и вертикальных поворотных рулей, при этом транспортный отсек выполнен для обеспечения его трансформирования под различные специальные транспортные задачи судна в виде проема в корпусе надстройки между задней стенкой кабины управления и передней стенкой машинного отделения с возможностью его заполнения съемными корпусными элементами и транспортным оборудованием, оперативно прикрепляемыми к указанным стенкам и платформе с помощью средств фиксации, причем в комбинированном исполнении, например, для водной эвакуации при проведении спасательных работ или оказания скорой медицинской помощи, транспортный отсек снабжен съемными крышей, боковой стенкой с окнами и боковым тентом с окном со стороны погрузки, а также набором транспортного оборудования для размещения спасательного и/или медицинского персонала и пострадавших или больных и соответствующего спецоборудования, а также малошумной судовой каютой с подвесным акустическим потолком для пассажиров и обслуживающего персонала.
Недостатком известного технического решения следует признать сложность конструкции.
Известен также (SU, авторское свидетельство 1513804, опубл. 09.02.1995) корпус платформы на воздушной подушке, содержащий объемный центральный блок, который выполнен из модулей, и связанные с ним побортно посредством соединительных узлов объемные расширители, которые расположены симметричными относительно диаметральной плоскости корпуса парами, причем расширители со стороны каждого борта центрального блока состыкованы между собой, причем каждый соединительный узел выполнен с двумя гибкими тягами и стягивающим их устройством, которое установлено внутри корпуса в районе его диаметральной плоскости, при этом концы каждой гибкой тяги соединены изнутри с одним из пары вышеуказанных симметричных расширителей и разнесены между собой на расстояние, не превышающее длины этой гибкой тяги, причем каждая гибкая тяга размещена в горизонтальной плоскости.
Недостатком известного технического решения следует признать узкую область применения.
Техническая проблема, решаемая с использованием разработанной конструкции, состоит в создание грузовой платформы на воздушной подушке, представляющей собой несамоходное судно с динамическим принципом поддержания для перевозки грузов и пассажиров по различным поверхностям: земля, песок, вода, болото, асфальт, гравий, вечная мерзлота и т.п.
Технический результат, достигаемый с использованием разработанной конструкции, состоит в расширение области применения грузовой платформу на воздушной подушке.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать корпус несамоходной платформы на воздушной подушке. Корпус выполнен стеклопластиковым и разделен на секции: силового агрегата, расположенную в носовой оконечности, и грузовую, в состав которой входят открытая часть грузовой палубы и набора под ней, корпус платформы состоит из набора, обшивки, палубы, днища, имеющего плоскую форму продольных и поперечных водонепроницаемых переборок и шпангоутов, листы обшивки совместно с балками набора образуют клееную прочную конструкцию с соответствующими бортовыми, палубными, переборочными, днищевыми перекрытиями, система набора корпуса поперечная, набор корпуса состоит из взаимно пересекающихся днищевых стрингеров и поперечных связей (флоры), основной продольной связью днищевого набора являются днищевые стрингеры, которые проходят по всей длине платформы, равноудаленные от диаметральной плоскости, причем оконечностях платформы стрингеры соединены со штевнями: с форштевнем - в носовой оконечности и с ахтерштевнем - в кормовой, на верхней палубе размещены средства крепления грузов и/или средства размещения эвакуируемых пострадавших, и/или средства размещения пассажиров, листы обшивки состоят из армирующих слоев с промежуточными слоями из полимерной смолы, на торцевых поверхностях корпуса установлены сцепные устройства представляющего собой механизм, имеющий 2 степени свободы для демпфирования высоты зацепа относительно тягача, быстроразъемного механического типа с устройством ручного расцепления, внешняя поверхность корпуса покрыта защитным слоем гелькоута, по верхнему периметру корпуса, по крайней мере, частично установлены надувные жесткие баллоны.
Корпус платформы выполнен с возможностью буксировки с использованием судна на воздушной подушке, снегохода или катера и является универсальным средством доставки грузов за любым движущимся транспортным средством.
Для буксировки грузовой платформы подойдут судно на воздушной подушке, катер с подвесным мотором, снегоход, вездеход и т.п.
Корпус грузовой платформы рассчитан для перемещения грузов до 300 кг существующими транспортными средствами в труднодоступные регионы с наибольшей топливной эффективностью, также может быть использован со снегоходами, взамен лыжного прицепа (сани волокуши) и гидроциклами.
Для обеспечения работы в сцепке с буксирующим транспортным средством конструкцией корпуса платформы предусмотрены сцепные устройства в носовой и кормовой частях для совместной работы как в тянущем (снегоход, гидроцикл, катер), так и в толкающем (судно на воздушной подушке) режиме.
Для обеспечения общей прочности корпуса грузовой платформы использовали поперечную систему рамного набора, при этом местная прочность корпуса обеспечивается жесткостью стеклопластиковых конструкций за счет их трехмерной геометрической формы.
Изготовление оснастки для корпуса опытных образцов выполняют по методу штампования.
В состав оснастки для корпуса опытных образцов входят матрицы, постели, стапели и прочие технологические приспособления.
Корпусы образцов платформы изготовлены из стеклопластика путем формования.
Армирующий материал для изготовления корпуса формируют из стекломатов и рогожи в несколько слоев, в зависимости от назначения и прочности стеклопластиковой детали.
В таблице 1 представлены порядок формирования слоев стеклопластиковых изделий в зависимости от несущей нагрузки.
На каждый армирующий слой наносят полимерную смолу и прокатывают гладилками до состояния полного прилегания.
Толщину слоев смолы тщательно контролируют путем предварительного взвешивания и сравнения с расчетными объемами остатков или перерасходов.
Защитное покрытие элементов корпуса - гелькоут (полиэфирная смола с добавлением красителя) - наносят первым слоем на матрицу, после его отверждения поверх гелькоута наносят армирующие слои, упомянутые выше.
Сборку корпуса из отдельных элементов производят путем склеивания той же полимерной смолой, которая применялась для проклеивания армирующих слоев, но более густой консистенции и меньшего периода высыхания с применением дополнительной технологической оснастки в виде стапелей, зажимов и струбцин.
Изготовление корпусов из стеклопластика, осуществляют по отработанному технологическому алгоритму контактного формования. Наносят полиэфирную смолу с определенным красителем - гелькоут на поверхность готовой матрицы. Это необходимо для защиты будущей пластиковой детали от воздействия агрессивных сред, ультрафиолетового излучения. Использование красителя формирует цвет будущего изделия.
После того, как гелькоут затвердеет, на поверхности матрицы расстилают стекловолокно, которое плотно пропитывают полиэфирной смолой той же марки. Тип стеклоткани и последовательность нанесения слоев выбирают по техническому заданию, приложенному к детали, в котором прописан на каком слою какой тип стеклоткани, направление волокон и необходимое количество наполнителя (смолы).
Каждый слой прикатывают валиками, распределяя равномерно и убирая лишнюю смолу. Застывание происходит при создании определенных условий, диктуемые производителем смолы. Обычно это удерживание температуры окружающей среды 25°С. После полного застывания и усадки, как правило - через сутки, осуществляют финишную механическую обработку для придания внешнему виду стеклопластиковой детали заданных в чертеже форм и размеров.
Результат использования платформы на воздушной подушке по разным типам подстилающей поверхности оказался неоднозначным, ввиду того что для передвижения платформы необходимо не только избыточное давление, но и воздушная смазка между подстилающей поверхностью и гибким ограждением. Как результат, выявлены благоприятные поверхности и неблагоприятные, а конкретно - вода, песок, лед, снежный наст - можно отнести к благоприятным поверхностям, а бурьян, глубокий снег - к неблагоприятным. Проблему неблагополучных поверхностей решают изменением площади контактирующей с подстилающей поверхностью поверхности воздушной подушки и увеличения воздушной смазки, что позволило перемещаться и по неблагоприятным ранее поверхностям.
Следует отметить особенность поведения разработанной платформы на воздушной подушке как прицепа. Из-за того что платформа, поднимаясь над подстилающей поверхностью, теряет сопротивление, инерция массы будет сопротивляться любым маневрам буксира. Для парирования этого эффекта необходимо сбрасывать давления подушной подушки платформы при прохождении поворотов.
Результаты испытания платформы показали, что платформа на воздушной подушке решает задачу обеспечения беспрепятственного перемещения платформ на воздушной подушке в условиях прибрежной и приливной зоны, предельного мелководья как на открытой воде, так и в межсезонье, а также исключение серьезного травматического воздействия техники на окружающую среду.