аэродинамическое судно

Формула изобретения

Аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, крылья, закрепленные на корпусе, двигатель, установленный в кормовой части и кинематически связанный с воздушным винтом изменяемого шага, размещенным в кольце, руль направления, размещенный позади воздушного винта, механизмы управления, отличающееся тем, что три пары реактивных полукрыльев, одинаковых по конструкции, закреплены по бокам корпуса и установлены на одной линии на некотором расстоянии одно от другого, каждое из которых выполнено в форме прямоугольного короба, имеющего продольные и поперечные внутренние перегородки, делящие внутренний объем реактивного полукрыла на отдельные изолированные друг от друга воздухопроводы, каждый из которых имеет воздухозаборник, поворотную часть и выходной вертикальный канал, кроме того верхняя часть каждого реактивного полукрыла отклонена назад в сторону кормовой части судна таким образом, что передняя кромка прямоугольного короба образует с вертикальной плоскостью угол в 45°, кроме того в верхней части реактивные полукрылья имеют горизонтальные стабилизаторы, на средней паре которых установлены элероны, а на передней и задней парах установлены рули высоты, причем и те и другие кинематически связаны с механизмом управления устойчивостью судна в пространстве.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится и области судостроения и может найти применение в качестве морского или речного судна с динамическим поддержанием корпуса над поверхностью воды.

Известно аэродинамическое судно, содержащее корпус со сквозными вертикальными каналами, по два в носовой и кормовой частях, движители горизонтального перемещения с рулями направления, движители вертикального подъема, размещенные в вертикальных каналах, двигатель внутреннего сгорания, установленный внутри корпуса и кинематически связанный с движителями вертикального подъема и через вариатор с воздушными винтами изменяемого шага, установленными в кольцах. Каждый движитель вертикального подъема выполнен в виде винта с двумя парами лопастей крыльчатого профиля, установленных с возможностью вращения в противоположном направлении. Каждая лопасть снабжена предкрылом. Механическая связь двигателя с движителями вертикального подъема выполнена через управляемые дифференциалы с тормозными устройствами. Система управления устойчивостью судна связана электрически с упомянутыми тормозными устройствами.

/Патент РФ № 2163203, кл. В60V 1/14, опубл. 20.02.2001, бюл. № 5/.

Недостатками известного аэродинамического судна являются недостаточная подъемная сила, сложность конструкций, расход мощности двигателя на приведение во вращение движителей вертикального подъема.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией аэродинамического судна.

Известно также аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого размещен двигатель, который через главный и бортовые редукторы связан с воздушными винтами изменяемого шага, размещенными в кольцах. Судно имеет руль направления и механизмы управления. Сверху корпуса на стойках установлены один над другим на некотором расстоянии друг от друга два пластинчатых крыла, каждое из которых выполнено в форме прямоугольной пластины постоянного профиля, заостренной спереди. На верхней поверхности пластины установлены продольные ребра, образующие горизонтальные волнообразные каналы, ширина каждого из которых равна радиусу окружности, образующей кривизну волны канала. Верхнее пластинчатое крыло выполнено заодно с двумя передними и двумя задними стабилизаторами, каждый из которых имеет по два элерона, четыре из которых кинематически связаны с механизмом управления судном в продольном направлении, а четыре другие кинематически связаны с механизмом управления судном в поперечном направлении.

/Патент РФ № 2190546, кл. В60V 1/08, В60V 3/06, опубликован 10.10.2002, бюл. № 28/.

Аэродинамическое судно по патенту РФ № 2190546, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.

Недостатками известного аэродинамического судна, принятого за прототип, являются сложность конструкции, недостаточная подъемная сила пластинчатого крыла.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией аэродинамического судна.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств аэродинамического судна.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что два пластинчатых крыла с элеронами заменены тремя парами реактивных полукрыльев, одинаковых по конструкции, закрепленных по бокам корпуса и установленных на одной линии на некотором расстоянии одно от другого, каждое из которых выполнено в форме прямоугольного короба, имеющего продольные и поперечные внутренние перегородки, делящие внутренний объем реактивного полукрыла на отдельные изолированные друг от друга воздухопроводы, каждый из которых имеет воздухозаборник, поворотную часть и выходной вертикальный канал, кроме того, верхняя часть каждого реактивного полукрыла отклонена назад в сторону кормовой части судна таким образом, что передняя кромка прямоугольного короба образует с вертикальной плоскостью угол в 45 градусов, кроме того, в верхней части реактивные полукрылья имеют горизонтальные стабилизаторы, на средней паре которых установлены элероны, а на передней и задней парах установлены рули высоты, причем и те и другие кинематически связаны с механизмом управления устойчивостью судна в пространстве.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид аэродинамического судна, на фигуре 2 - вид на аэродинамическое судно спереди, на фигуре 3 - вид на аэродинамическое судно сзади, на фигуре 4 - вид на аэродинамическое судно сверху, на фигуре 5 - общий вид реактивного полукрыла, на фигуре 6 - разрез по А-А фигуры 5, на фигуре 7 - разрез по Б-Б фигуры 5, на фигуре 8 - вид на реактивное полукрыло сбоку в разрезе, на фигуре 9 - схема образования подъемной силы на реактивном полукрыле, на фигуре 10 - схема привода воздушного винта изменяемого шага, на фигуре 11 - устройство редуктора привода воздушного винта изменяемого шага, на фигуре 12 - схема путевого управления аэродинамическим судном, на фигуре 13 - схема механизма управления аэродинамическим судном в продольной и поперечной плоскостях.

Предлагаемое аэродинамическое судно содержит корпус 1 с водительским и пассажирским отделениями. Три пары реактивных полукрыльев 2, 3, 4, 5, 6, 7, одинаковых по конструкции, закреплены по бокам корпуса и установлены на одной линии на некотором расстоянии одно от другого. Каждое реактивное полукрыло выполнено в форме прямоугольного короба 8, имеющего продольные 9 и поперечные 10 внутренние перегородки, делящие внутренний объем реактивного полукрыла на отдельные изолированные друг от друга воздухопроводы, каждый из которых имеет воздухозаборник 11, поворотную часть12 и вертикальный канал 13. Верхняя часть каждого реактивного полукрыла отклонена назад в сторону кормовой части судна таким образом, что передняя кромка прямоугольного короба образует с вертикальной плоскостью угол , равный 45 градусов. В верхней части реактивные полукрылья имеют горизонтальные стабилизаторы 14, 15, 16, 17, 18, 19, на средних из которых установлены элероны 20, 21, а на передних и задних стабилизаторах установлены рули высоты 22, 23 и 24, 25. Элероны и рули высоты кинематически связаны с механизмом управления судном в продольном и поперечном направлениях. В кормовой части судна установлен двигатель 26, который посредством карданных валов 27, 28 через муфту сцепления 29 и редуктор 30 соединен с воздушным винтом изменяемого шага 31, установленного в кольце 32. К кольцу прикреплен руль направления 33. Редуктор привода воздушного винта изменяемого шага содержит корпус 34, закрытый передней 35 и 36 крышками. В подшипнике передней крышки установлен ведущий вал 37, на котором закреплена ведущая коническая шестерня 38, входящая в зацепление с ведомой конической шестерней 39, закрепленной на ведомом валу 40, установленном в подшипнике корпуса редуктора.

Механизм путевого управления аэродинамическим судном содержит коромысло 41, установленное шарнирно на неподвижной оси, имеет левую 42 и правую 43 педали и выполнено заодно о рычагом 44, который посредством тяг 45, 46, 47 и Г-образных рычагов 48, 49 соединен с рычагом 50 руля направления.

Механизм управления аэродинамическим судном в продольном и поперечном направлениях содержит вал 51, установленный в подшипниках и имеющий рычаги продольного управления 52, 53, а также соединенный в средней части с четырехгранником 54. На вал надета втулка 55, соединенная с ручкой управления 56, имеющей снаружи кольца 57, входящие в зацепление с шестерней 58, соединенной с рычагом поперечного управления 59. Оба рычага продольного управления посредством продольных тяг 60, 61 соединены с рычагами привода передних рулей высоты, а один из них посредством продольной тяги 62 соединен с рычагом 63 промежуточного вала 64, установленного в подшипниках, второй рычаг 65 которого посредством продольной тяги 66 соединен с рычагом 67 привода задних рулей высоты. Рычаг поперечного управления посредством поперечной тяги 68 соединен с концами Г-образных рычагов 69, 70, вторые концы которых посредством продольных тяг 71, 72 соединены с элеронами средних реактивных полукрыльев.

Работа аэродинамического судна.

После запуска двигателя 26 и включения муфты сцепления 29 вращающийся момент передается карданным валом 27 на ведущий вал 37 редуктора 30, который через конические шестерни 38, 39 приводит во вращение ведомый вал 40, а он через карданный вал 28 приводит в движение воздушный винт изменяемого шага 31, под действием тяги которого аэродинамическое судно отходит от причала, набирает скорость и взлетает. При этом подъемная сила создается следующим образом. Воздушный поток, двигаясь со скоростью V, набегает на реактивные полукрылья 2, 3, 4, 5, 6, 7, попадает в воздухозаборники 11 и далее проходит поворотные части 12 воздуховодов, а затем с силой выбрасывается вниз, проходя по вертикальным каналам 13. В результате возникает реактивный момент направленный вверх и приложенный к коробам 8 реактивных полукрыльев и ,соответственно, к корпусу судна. Этот реактивный момент и является той подъемной силой Ру, которая уравновешивает вес аэродинамического судна, поднимает его и удерживает его на некоторой высоте над поверхностью воды (фиг.9). Управление положением аэродинамического судна в пространстве осуществляется следующим образом. Для перевода корпуса 1 аэродинамического судна для набора высоты необходимо ручку управления 56 передвинуть в положение "На себя". При этом вал 51 с втулкой 55 повернутся в ту же сторону и посредством рычагов 52, 53 и тяг 60, 61, 62, рычагов 63, 65 промежуточного вала 64, продольной тяги 66 и рычага 67 повернут передние рули высоты 22, 23 вниз, а задние рули высоты 24, 25 вверх. В результате подъемная сила в носовой части увеличится, а в кормовой части уменьшится. Носовая часть станет подниматься, а кормовая часть станет опускаться и корпус 1 аэродинамического судна станет производить набор высоты. При перемещении ручки управления 56 в положение "от себя" вал 51 повернется и через рычаги 52, 53, тяги 60, 61, 62, рычаги 63, 65 промежуточного вала 64, тяги 66 и рычага 67 повернет передние рули высоты 22, 23 вверх, а задние рули высоты 24, 25 вниз. В результате подъемная сила в носовой части уменьшится, а в кормовой части увеличится. Носовая часть корпуса 1 опустится, а кормовая часть поднимется и аэродинамическое судно станет производить снижение. Для создания крена "вправо" необходимо ручку управления 56 переместить вправо. В ту же сторону переместится втулка 55 и кольца 57, которые повернут по часовой стрелке шестерню 58, а с ней и рычаг 59, который передвинет поперечную тягу 68 и повернет Г-образные рычаги 69, 70. Последние через продольные тяги 71, 72 повернут элерон 20 вниз, а элерон 21 вверх. В результате подъемная сила по левому борту увеличится, а по правому борту уменьшится и корпус 1 аэродинамического судна повернется вокруг продольной оси вправо. Для создания крена "влево" ручку управления 56 необходимо передвинуть влево. Втулка 55 передвинется в ту же сторону и вместе с ней кольца 57, которые повернут шестерню 58 и рычаг 59 против часовой стрелки. Поперечная тяга 68 передвинется вправо и повернет Г-образные рычаги 69, 70, которые через продольные тяги 71, 72 повернут элерон 20 левого борта вверх, а элерон 21 правого борта вниз. В результате подъемная сила по левому борту уменьшится, а по правому борту увеличится и корпус 1 аэродинамического судна повернется вокруг продольной оси влево. Путевое управление аэродинамическим судном осуществляется педалями 42, 43. При нажатии на правую педаль 43 рычаг 44 поворачивается против часовой стрелки и через тяги 45, 46, 47, Г-образные рычаги 48, 49 и рычаг 50 поворачивает руль направления 33 вправо. При нажатий на левую педель 42 рычаг 44 поворачивается по часовой стрелке и через тяги 45, 46, 47, Г-образные рычаги 48, 49 и рычаг 50 поворачивает руль направления 33 влево, после чего корпус аэродинамического судна начнет поворачиваться вокруг вертикальной оси влево. Торможение аэродинамического судна осуществляется изменением направления тяги воздушного винта. После прибытия и месту назначения частота вращения вала двигателя 26 уменьшается. Вследствие этого уменьшается тяга и скорость движения аэродинамического судна. Корпус 1 ввиду уменьшения подъемной силы плавно опускается на воду и движение аэродинамического судна к причалу осуществляется в водоизмещающем режиме.

Положительный эффект - получение более высокой подъемной силы, уменьшение индуктивного сопротивления, большее количество людей и грузов может быть перевезено за единицу времени.