Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке
Изобретение относится к транспортным средствам на воздушной подушке и касается создания амфибийных транспортных средств с гибким ограждением воздушной подушки. Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке (АТСВП) имеет платформу со встроенным ресивером, имеющим отсеки, корпус с отсеками, двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно связанные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру АТСВП, которое выполнено с двумя тормозными щитками с системой правления, направляющими ножами и тормозными шипами. Ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, имеющего привод от пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и имеют привод от пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер. АТСВП выполнено с управляемой реактивной решеткой - компенсатором с горизонтальными лопастями, находящейся за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса. Тормозной щиток может быть разделен в плане на две части, симметрично расположенные относительно продольной оси АТСВП на расстоянии, равном 0,3-0,5 высоты воздушной подушки друг от друга, и соединенные между собой упругой рессорой. Технический результат реализации состоит в повышении эксплуатационных качеств АТСВП. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к транспортным средствам высокой проходимости, в частности к амфибийным, имеющим в своем составе гибкое ограждение, способное образовать воздушную подушку, и средства, позволяющие обеспечить плавучесть на воде и передвижение транспортного средства по суше и воде.
Известно транспортное средство на воздушной подушке, содержащее периферийное гибкое ограждение области повышенного давления и платформу с установленными на ней обтекаемым корпусом, оборудованной кабиной управления, пассажирским салоном и машинной установкой с вентилятором, включающей в себя турбину с топливными баками и трубопроводами (Патент СССР № 457205).
К недостаткам этого транспортного средства можно отнести большие габариты несущей платформы, затрудняющие передвижение по пересеченной местности и малым рекам, большое лобовое сопротивление, боковую парусность, сложную конструкцию силовой установки и трансмиссии. Конструкция несущей платформы и корпуса не позволяет перевозить транспортное средство автомобильным и железнодорожным транспортом.
Известен катер на воздушной подушке, содержащий несущий корпус, на котором установлены воздуходувные установки, включающие нагнетатели с подъемными и пропульсивными воздуховодами в виде двух спиральных каналов с поворотными стенками для формирования и перераспределения потока воздуха, создающего воздушную подушку и формирующего посредством сопел на торцах пропульсивных воздуховодов воздухопропульсивную тягу, причем снизу к несущему корпусу прикреплено гибкое надувное ограждение: подъемные воздуховоды выполнены с концевыми диффузорами (Патент Великобритании № 1381806, кл. В 7 К).
Следует отметить, что маневренность такого катера недостаточна, т.к. реверс и маневрирования осуществляются внутренними заслонками воздуходувок.
Известно амфибийное транспортное средство на воздушной подушке, содержащее в своем составе платформу, на которой смонтированы: воздушный ресивер, управляемое пневматическое колесное шасси, управляемое тормозное устройство, герметичный корпус, разделенный на отсеки, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушные рули, блоки плавучести, закрепленные шарнирно с правой и левой сторон корпуса, гибкое ограждение зоны повышенного давления, закрепленное по периметру корпуса и блоков плавучести (Патент РФ № 2164481).
К недостаткам этого транспортного средства можно отнести:
1. Недостаточную эффективность тормозных щитков, оборудованных направляющими ножами, в особенности при движении над твердой поверхностью (лед, наледь, мерзлые грунты). Это обусловлено тем, что направляющие ножи или ролики не могут глубоко врезаться в поверхность льда или мерзлого (обледенелого) грунта и скользят по его поверхности, не оказывая необходимого для торможения сопротивления движению, т.е. необходимого тормозного эффекта.
2. Недостаточная эффективность системы охлаждения двигателя воздушного охлаждения из-за большой длины эжекционного воздушного канала, проходяшего под вентиляторным и багажным отсеками.
3. Недостаточная продольная устойчивость транспортного средства в особенности при движении над водой на большой скорости.
Это обусловлено тем, что транспортное средство не имеет устройства, противодействующего опрокидывающему моменту воздушного винта, вызывающего при большой скорости движения прижатие носовой части транспортного средства к поверхности воды, затягивание под днище передней части гибкого ограждения воздушной подушки и зарывание носовой части корпуса в воду.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого амфибийного транспортного средства (АТС) на воздушной подушке, заключается в повышении характеристик весовой отдачи, топливной эффективности, мореходности и безопасности движения над водой и сушей.
Технический результат достигается тем, что амфибийное транспортное средство содержит в своем составе платформу, на которой смонтированы: ресивер повышенного давления, тормозное управляемое устройство, герметизированный корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), воздушный винт в ограничительном кольце, воздушные рули.
С правой и левой стороны платформы шарнирно прикреплены блоки плавучести с гибким ограждением зоны повышенного давления воздушной подушки.
С целью уменьшения лобового сопротивления и равномерного распределения воздуха по площади воздушной подушки и равномерного распределения воздуха по секциям зоны повышенного давления, несущая платформа, корпус и гибкое ограждение выполнены обтекаемой формы, подъемно-двигательная установка размещена в средней части корпуса между пассажирским салоном и багажным отсеком.
С целью повышения моневренности и безопасности движения АТС над водой и сушей, особенно в условиях пересеченной местности, транспортное средство оборудовано управляемыми из кабины двумя упругими тормозными щитками с направляющими ножами и тормозными шипами.
При этом направляющие ножи жестко прикреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, тормозные шипы упруго прикреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер.
Такая система обеспечивает кратковременную связь транспортного средства с опорной поверхностью, удержание его от заносов на поворотах и косогорах, при использовании одних направляющих ножей и обеспечивает эффективное торможение АТС даже на чистом льду при одновременном использовании направляющих ножей и тормозных шипов.
С целью повышения эффективности и живучести тормозных щитков при движении над жесткой и неровной поверхностью (ледяные торосы, кочковатое болото) они разнесены в плане друг от друга на расстояние «В», равное 0,3-0,5 высоты воздушной подушки, и соединены между собой в верхней части упругой рессорой.
С целью повышения безопасности, управление тормозными щитками производится от двух раздельных органов:
1. «Направление», от которого приводятся в действие направляющие ножи.
2. «Торможение», от которого приводятся в действие направляющие ножи и тормозные шипы.
С целью повышения эффективности системы охлаждения двигателя и понижения центра тяжести транспортного средства, двигатель установлен соосно с валом вентилятора и максимально опущен к днищу корпуса и расположен в интенсивном потоке воздуха, поступающего на вход вентилятора, создающего воздушную подушку.
Для уменьшения попадания снега и пыли забор воздуха, охлаждающего двигатель, осуществляется через отверстия и фильтры, расположенные в верхней части (крыше) корпуса.
С целью повышения продольной устойчивости и безопасности, в особенности на воде, АТС оборудовано управляемой реактивной решеткой-компенсатором, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком крена, расположенного в носовой части корпуса.
На фиг.1 схематично показан боковой вид описываемого транспортного средства.
На фиг.2 - вид в плане.
На фиг.3 - вид по стрелке А.
На фиг.4 - компоновка подъемно-двигательной установки.
На фиг.5 - установка тормозных щитков и контактного датчика крена.
На фиг.6 схематично показаны тормозные щитки, боковой вид.
На фиг.7 схематично показаны тормозные щитки, вид в плане.
Амфибийное транспортное средство (АТС) содержит платформу-днище корпуса 1, блоки плавучести 2, двигатель 3, вентилятор 4, трансмиссию 5, воздушный винт 6 в аэродинамическом кольце 7, воздушные рули 8, тормозные щитки 9, реактивную решетку- компенсатор 10, расположенную между воздушным винтом и рулями, гибкое ограждение зоны повышенного давления 11, пояс безопасности 12.
Движение АТС по воде и суше осуществляется на воздушной подушке при помощи подъемно-двигательной установки, состоящей из двигателя воздушного охлаждения, вентилятора, воздушного винта и воздушных рулей.
Воздушная подушка создается путем нагнетания вентилятором воздуха в зону повышенного давления, ограниченную гибким ограждением.
Плавучесть, устойчивость и безопасность движения АТС на воде обеспечивается при помощи герметичного корпуса и блоков плавучести, которые выполнены в виде двух поплавков, размещенных по бокам корпуса.
К внешнему обводу блоков плавучести на съемных кронштейнах прикреплены гибкое ограждение и пояс безопасности.
Для улучшения управляемости и повышения безопасности на АТС применены управляемые из кабины водителя тормозные щитки 9, состоящие из набора гибких пластин переменного сечения 13, направляющих ножей 14, жестко закрепленных на концах нижних пластин, тормозных шипов 15, упруго закрепленных на концах верхних пластин 16 с помощью упругих элементов 17, пневматических цилиндров 18, приводящих в действие тормозные щитки, и пневматических гофрированных камер 19 с гибкими воздушными шлангами 20, приводящих в действие (выпуск) тормозные шипы.
При взаимодействии с поверхностью земли, воды, снега, льда направляющие ножи обеспечивают необходимую путевую устойчивость, удерживают АТС от заноса на поворотах, косогорах, обеспечивают разворот на месте.
Однако тормозной эффект направляющих ножей в особенности на льду и мерзлых грунтах недостаточен.
Для усиления тормозного эффекта по команде водителя одновременно приводятся в действие привод тормозных щитков и привод выпуска тормозных шипов, что обеспечивает необходимое удержание АТС на курсе и эффективное торможение.
Для лучшей приспосабливаемости к рельефу опорной поверхности и для повышения их живучести тормозные щитки разнесены в плане симметрично относительно продольной оси АТС на расстоянии «В», равном 0,3-...0,5 высоты воздушной подушки, и соединены между собой упругой рессорой 21. Расстояние между тормозными щитками выбирается из условия прокладки по центру корпуса гибкого киля секционирования воздушной подушки 22.
Воздушный винт 6 соединен трансмиссией 5 с валом двигателя 3 и для безопасности помещен в кольцо 7, имеющее в сечении аэродинамическую форму для повышения КПД движителя (винта).
В потоке воздуха в зоне воздушного винта для управления движением АТС в горизонтальной плоскости установлены воздушные рули 8, имеющие для повышения эффективности несколько вертикально расположенных лопастей.
Между воздушным винтом 6 и воздушными рулями 8 установлены горизонтальные лопасти 10 реактивной решетки, отклоняющей поток воздуха за винтом вверх и создающей реактивный момент относительно центра тяжести АТС, направленный в обратную сторону опрокидывающего момента винта.
Привод управления положением (углом наклона) лопастей реактивной решетки и, как следствие, величина выравнивающего продольный крен корпуса реактивного момента кинематически связан с контактным датчиком крена 23, установленным в носовой части корпуса под днищем.
При опускании носовой части корпуса АТС на величину свыше допустимой по условиям безопасности движения и касания опорной пятой датчика крена поверхности воды, снега или льда автоматически выдается сигнал на увеличение угла наклона лопастей реактивной решетки, увеличивается реактивный момент и происходит выравнивание корпуса АТС.
Для снижения энергетических затрат и повышения эффективности амфибийного транспортного средства, в особенности на больших скоростях, корпус, блоки плавучести и гибкое ограждение имеют обтекаемые аэродинамические обводы в плане и продольных сечениях.
Эксплуатация амфибийного транспортного средства осуществляется следующим способом: запускается силовая установка, включается наддув воздушной подушки и воздушный винт, АТС поднимается на рабочую высоту и начинается движение по суше или по воде. При этом тормозные щитки в зависимости от условий движения или убираются в соответствующую нишу платформы (фиг.5), или используются в процессе движения:
- для удержания АТС на месте с работающим двигателем на уклонах, косогорах, при сильном ветре;
- для разворота АТС на месте;
- для торможения;
- для удержания АТС от заносов при крутых поворотах, при движении в лесистой и сильно пересеченной местности, при движении по извилистым дорогам и узким извилистым рекам.
Усилие нажатия тормозных щитков на опорную поверхность (землю, снег, воду, лед) и их удерживающая способность регулируется водителем в процессе движения путем изменения усилия нажатия на орган управления (тормозную педаль).
Проведенные натурные испытания заявляемого амфибийного транспортного средства на воздушной подушке показали хорошую устойчивость АТС на воде и суше, хорошие маневренные характеристики на больших и малых скоростях, достаточную защиту винта.
1. Амфибийное транспортное средство на воздушной подушке, содержащее платформу со встроенным ресивером, разделенным на отсеки, корпус, разделенный на отсеки (кабина управления, пассажирский салон, двигательный, вентиляторный, багажный), двигатель, вентилятор, трансмиссию, воздушный винт в аэродинамическом кольце, воздушный руль, гибкое ограждение области повышенного давления, управляемое колесное пневматическое шасси, блоки плавучести, шарнирно закрепленные с корпусом платформы и гибким ограждением, пояс безопасности, размещенный по периметру амфибийного транспортного средства, отличающееся тем, что амфибийное транспортное средство оборудовано двумя тормозными щитками, имеющими систему управления, направляющие ножи и тормозные шипы, при этом направляющие ножи жестко закреплены к нижним упругим пластинам тормозного щитка, приводимого в действие с помощью пневмоцилиндров, а тормозные шипы упруго закреплены к верхним пластинам тормозного щитка и приводятся в действие при помощи пневмоцилиндров и гофрированных воздушных камер, амфибийное транспортное средство оборудовано управляемой реактивной решеткой - компенсатором с горизонтальными лопастями, расположенной за воздушным винтом, противодействующей опрокидывающему моменту воздушного винта и кинематически связанной с контактным датчиком тангажа, расположенным в носовой части корпуса.
2. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что тормозной щиток разделен в плане на две части, симметрично расположенные относительно продольной оси амфибийного транспортного средства на расстоянии, равном 0,3-0,5 высоты воздушной подушки друг от друга, и соединенные между собой упругой рессорой.
3. Амфибийное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что тормозной щиток выполнен с возможностью управления по «направлению» действием направляющих ножей и с возможностью управления «по торможению» действием направляющих ножей и тормозных шипов.
