наземно-воздушная амфибия

Формула изобретения

1. Наземно-воздушная амфибия, содержащая корпус в виде несущего крыла с грузовыми отсеками и пропульсивной установкой с приводами движителей, а также с вентиляторной установкой для формирования стартовой воздушной подушки, отличающаяся тем, что несущее крыло выполнено составным со съемными навесными грузовыми бортовыми модульными секциями, жестко состыкованными между собой, причем вентиляторная установка выполнена с силовыми энергетическими газогенераторами.

2. Амфибия по п.1, отличающаяся тем, что газогенераторы пневматически сообщены непосредственно с приводами движителей и размещены в герметизированном ресивере, которым снабжен корпус амфибии, и которые пневматически сообщены через сепарирующий фильтр с областью повышенного давления за вентиляторами установки.

3. Амфибия по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что ее несущее крыло выполнено с предкрылками, закрылками и баллонетно-скеговым ограждением, формирующим стартовую воздушную подушку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту, в частности к амфибийным летательным аппаратам на воздушной подушке и может быть использовано для перевозки грузов, пассажиров, для осуществления технологий на местах первичной переработки сырьевых ресурсов, а также специальных назначений в труднодоступных районах и районах с особо ранимой природой в экологическом аспекте, например, в Арктике.

Известна наземно-воздушная амфибия, содержащая корпус в виде несущего крыла с грузовыми отсеками и пропульсивной установкой с приводами движителей, а также с вентиляторной установкой для формирования стартовой воздушной подушки (Соколов В. В. Новое поколение крылатых судов. В журн. "Судостроение", N 1, с.3 7).

Недостатком известных амфибий является малое аэродинамическое качество их несущих корпусов.

Цель изобретения повышение аэродинамического качества амфибии.

Wель достигается тем, что несущее крыло выполнено составным со съемными навесными грузовыми бортовыми модульными секциями, жестко состыкованными между собой, причем упомянутая вентиляторная установка выполнена с силовыми энергетическими газогенераторами.

Кроме того, упомянутые газогенераторы пневматически сообщены непосредственно с упомянутыми приводами движителей и размещены в герметизированном ресивере, которым снабжен корпус амфибии и которые пневматически сообщены через сепарирующий фильтр с областью повышенного давления за вентиляторами упомянутой установки.

Кроме того, ее несущее крыло выполнено с предкрылками, закрылками и баллонетно-скеговым ограждением, формирующим стартовую воздушную подушку.

На фиг. 1 показана аксонометрическая проекция предлагаемой амфибии; на фиг. 2 амфибия, продольный разрез; на фиг. 3 вид по стрелке А на фиг. 2; на фиг. 4 вид по стрелке Б на фиг. 2.

Наземно-воздушная амфибия содержит корпус 1, к боковым поверхностям 2 которого жестко присоединены две съемные навесные грузовые бортовые модульные секции 3. В нижней части корпуса 1 имеется известное старто-посадочное устройство, состоящее из баллонетно-скеговой системы боковых ограждений 4 воздушной подушки и убирающихся эластичных законцовок в виде предкрылков и закрылков 5. На верхней поверхности корпуса 1 имеются газотурбинные движители 6, вентиляторы-нагнетатели 7 для формирования стартовой воздушной подушки, рули высоты 8 и направления 9. В состав корпуса 1 входит силовой энергетический газогенератор 10, выполненный на базе газотурбинного двигателя, герметичный звукоизолированный блок-ресивер 11 и сепарирующее устройство с фильтром 12.

Пример конкретного выполнения изобретения представлен на базе промышленного образца второго типоразмера амфибии полной массой 130 т. В статическом состоянии корпус 1 жестко соединен плоскими боковыми поверхностями 2 с двумя съемными навесными грузовыми бортовыми модульными секциями 3 и покоится в равновесном состоянии на баллонетно-скеговой системе боковых ограждений 4 стартовой воздушной подушки. Убирающиеся эластичные законцовки в виде предкрылков и закрылков 5 убраны. Толстый профиль крыла заменяет фюзеляж, что способствует как улучшению аэродинамического качества К, так и уменьшению размеров оперения, обеспечивающего устойчивый полет, в сравнении с фюзеляжными схемами экранопланов.

Конструктивно-силовая схема крыла предусматривает запас на динамичность нагрузок, на концентрацию напряжений и усталостную прочность от этих нагрузок, воспринимаемых корпусом 1. При этом приведенная толщина обшивки с силовым набором обеспечивает продольную и поперечную прочность. Таким образом, конструктивно-силовая схема амфибии представляет собой центральный корпус 1 крыла с усиленной грузовой палубой, опирающейся на скеги боковых ограждений 4 и силовым набором вдоль крыла. Надежность конструкции определяется в основном обеспечением местной прочности в районах пристыковки двух плоскостей съемных навесных бортовых секций 3, а также в районах расположения сосредоточенных грузов на грузовой палубе.

Баллонетно-скеговая система боковых ограждений 4 выполнена из металлических корпусов скегов с присоединенными к ним герметичными воздушными баллонами. Благодаря малой осадке НВА легко управляется в режиме плавания. Так как нижняя часть баллонов армируется износостойким покрытием из полиуретана, то они обеспечивают режим старта и посадки с воды, грунта, льда и снега, а также режимы плавания и движения на воздушной подушке с возможностью маневрирования на малой скорости (подлет через препятствия и др.).

Тяговые усилия для наземно-воздушной амфибии создаются с помощью движителей 6, пропульсивной установки, расположенных в корме и приводимых в движение, как и вентиляторы 7 для формирования стартовой воздушной подушки через газодинамическую связь от двух силовых энергетических газогенераторов 10, выполненных на базе газотурбинных двигателей.

На режиме разбега мощность избыточна и может использоваться либо на ускорение старта, либо на образование воздушной подушки. Боковые винты пропульсивных движителей 6 выполнены поворотными, что обеспечивает хорошую управляемость амфибией на малой скорости. Для обеспечения устойчивости и управляемости амфибий в полете на корпусе 1 установлено хвостовое оперение с рулями высоты 8 и поворота (направления) 9. Совокупный эффект от профиля крыла, угла атаки, размещения на крыле движительного комплекса, и хвостового оперения позволит получить высокий уровень аэродинамического качества.

Старт амфибии осуществляется следующим образом.

Закрывают сепарирующее устройство с фильтром 12 и герметичный блок 11, приводя их этим в рабочее положение. Освобождают от стопоров рули высоты 8 и направления 9. Запускают газогенератор 10 и от него подают разогретый газ на турбопривод стартового вентилятора-нагнетателя 7. Одновременно выдвигают эластичные предкрылки и закрылки 5, образуя под днищем корпуса 1, совместно с боковым эластичным ограждением 4 замкнутый объем, удерживающий воздушную подушку во время старта (торможения) и обеспечивая режим парения. От вращения рабочего колеса стартового вентилятора 7 создается отсос воздуха с выпуклой поверхностью корпуса 1 и нагнетание под днище корпуса 1. В связи с увеличением скорости потока воздуха на выпуклой поверхности корпуса 1 давление на ней будет меньше, чем на днище, и в результате создается подъемная сила, отрывающая корпус 1 от опорной поверхности, обеспечивая режим парения. Для перемещения амфибии над Землей требуется незначительное усилие, так как трение скольжения можно считать отсутствующим. Разбег на воздушной подушке начинается, когда тяга винтов 6 становится равной аэродинамическому сопротивлению амфибии. Это перемещение осуществляют включением движителей 6, обеспечивающих тягу в направлении движения. За счет аэродинамического профиля корпуса 1 и размещения вентиляторов 7 обеспечивается безотрывное обтекание корпуса (отсос пограничного слоя с верхней поверхности профиля) и снижение аэродинамического сопротивления при движении. В результате известного эффекта от концевых шайб в виде баллонетно-скеговых ограждений 4 на крыле малого удлинения уменьшается аэродинамическое сопротивления движению и отпадает необходимость поддержания воздушной подушки с помощью вентиляторов 7. С этого момента вентиляторы 7 используют как нагнетатели для газогенераторов 10, что позволит увеличить тягу, создаваемую движителями 6 и, как следствие, увеличить скорость амфибии. В режиме полета на крейсерской скорости имеет место увеличение подъемной силы посредством угла атаки набегающим потоком и обеспечивается минимальное аэродинамическое сопротивление. Учитывая большой расход воздуха, содержащего ледяные включения, песок, органику и т.п. через вентиляторы 7 на выходе установлены сепарирующее устройство с фильтром 12, которые обеспечивают очистку воздуха перед подачей его в блок ресивер 11. Блок-ресивер 11 герметичен и выполняет функции ресивера для газогенератора 10 и звукопоглотителя энергетического комплекса амфибии в режиме резонатора, что обеспечивает не только независимость работы газогенератора 10 от быстроменяющихся внешних возмущений (снежный заряд и т. п.), но и улучшает комфортные условия экипажа и пассажиров за счет снижения звукового излучения.

Корпус амфибии может использоваться как самостоятельный модуль, так и в различных сочетаниях со съемными грузовыми навесными модульными секциями. Навесные модульные секции имеют профиль корпуса 1, изготовлены из легкого металла и выполняют функции емкостей и аэродинамического элемента, увеличивающего подъемную силу грузового состава. При перевозке легких и объемных грузов используется состав, показанный на фиг. 1. Для грузов среднего объемного веса состав состоит из двух навесных модульных секций, размещенных между двумя корпусами. При перевозке грузов тяжелой объемной массы состав состоит из трех корпусов, между которыми размещены две навесные модульные секции. Могут быть и другие варианты составов, позволяющие перевозить длинномерные агрегаты, например, ректификационные колонны для нефтеперерабатывающей промышленности.

Грузоподъемность такой амфибии находится в пределах от 25 до 94 т, при крейсерской скорости от 170 до 250 км/ч и максимальной дальности полета от 1200 до 3600 км без дозаправки топливом. Большой разброс в показателях связан с тем, что амфибия будет формироваться в зависимости от трасс, груза и т. д. в необходимый состав из модулей. От числа этих модулей и их энергетики зависят величины приведенных выше характеристик. Сопоставляя технико-экономические характеристики амфибии с известными транспортными средствами, нетрудно заключить, что новые отличительные свойства амфибии дают ей очевидные преимущества в техническом и экономическом аспекте, даже без учета местных условий, в которых работа сравниваемых транспортных средств с амфибией - невозможна.

Преимущества амфибии определяются главным образом воплощением в конструкции оптимального сочетания способов поддержания такого летательного аппарата, таких, как статическая воздушная подушка, динамическая воздушная подушка и аэродинамическая подъемная сила.

Использование амфибии в деятельности человека многообразно, например, как средство спасения на море и для подъема затонувших объектов, транспорт для межконтинентальных грузопассажирских перевозок, передвижная база для работ в труднодоступных районах, доставка грузов в ледовых условиях Арктики, перевозка свежей рыбы с рыболовецких судов на перерабатывающие предприятия, обслуживание кооперативных и других объединений, занимающихся сбором даров природы в сезоны, передвижные заводы по переработке мяса, пушнины, грибов, леса, металлолома и др. обеспечение геологоразведывательных работ, отдыха туристов, при тушении пожаров на торфяниках и на море, обслуживании нефтегазопроводов и т. п.