Высокоскоростное судно-экраноплан с вертикальным взлетом и посадкой (варианты)
Изобретение относится к области транспортных средств, а именно к реактивным аппаратам с использованием реактивного водного движителя. Реактивный аппарат с использованием реактивного водного движителя включает корпус-фюзеляж, крылья для создания аэродинамической подъемной силы, водопроводящую систему, соединяющую водозаборное устройство с силовой водометной установкой и с системой водовыпускных каналов, кабину управления, интегрированную систему управления реактивным аппаратом, при этом в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки, для возможности создания устойчивого суммарного уравновешивающего вертикального реактивного момента относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата от истечения водяных струй из подъемных водовыпускных сопел, подъемные водовыпускные сопла расположены на периметре несущих круговых сегментных консолей, расположенных вдоль боковых сторон протяженного корпуса-фюзеляжа, выполненного в виде тримарана либо катамарана, при этом маршевый водомет с водозаборным устройством выполнен погружным и закреплен к корпусу-фюзеляжу при помощи трансформируемой телескопической конструкции. Предложены варианты выполнения реактивного аппарата. Технический результат заключается в обеспечении надежной управляемости высокоскоростного судна-летательного аппарата над поверхностью воды на всех режимах полета. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 20 ил.
Изобретение относится к области транспортных средств, а именно к реактивным аппаратам с использованием реактивного водного движителя.
Известно техническое решение экраноплана с водометным движителем, включающий фюзеляж, крылья, оперение крыльев, водометный движитель с водозаборным устройством в хвостовой части фюзеляжа (патент РФ на изобретение N 2582505 С1, автор Гарафутдинов А.А., опубликовано 27.04.2016 г.). К недостаткам данной конструкции летательного аппарата следует отнести сложность осуществления взлета и посадки при волнениях на водной поверхности, кроме этого отсутствует возможность изменения высоты полета из за фиксированного погружного водозаборного устройства. Известно также техническое решение летательного аппарата над поверхностью воды, включающего один или большее количество водометов с одним или большим числом раздельных или объединенных между собой входных и выходных частей водометов, систему управления, при этом выходная часть водомета образована множеством лопаточных каналов, расположенных по окружности соосной оси вращения рабочего органа водомета. При этом вода из лопаточных каналов отбрасывается вниз в сторону поверхности воды под небольшим углом к вертикальной оси летательного аппарата, при этом для уменьшения угла предусмотрены четыре руля установленные снаружи выходных лопаточных каналов - спереди, сзади, справа и слева относительно рабочего места пилота (патент РФ на изобретение N 2534094 С1, автор Гарафутдинов А.А., опубликовано 27.11.2014 г.). К недостаткам данной конструкции летательного аппарата следует отнести слабую управляемость, а также слабая горизонтальная составляющая тяги для горизонтального перемещения летательного аппарата. Известно техническое решение реактивного водного движителя, включающего водометную силовую установку, водозаборные устройства, выпускные сопла, систему каналов-трубопроводов соединяющих водозаборные устройства с силовой водометной установкой и с выпускными соплами, при этом для варианта высокоскоростного водоизмещающего надводного либо подводного судна выпускные сопла расположены на участках смоченной поверхности корпуса судна в виде двумерного массива в зависимости от гидродинамического сопротивления участков корпуса судна, при этом истекание струй из выпускных сопел направлено вдоль поверхности корпуса судна, либо под острым углом к поверхности корпуса судна. (патент РФ 2651949, автор Сушенцев Б.Н., публикация 24.04.2018 г.). Следует отметить рациональность использования потока испускаемой жидкости от силовой водометной установки вдоль всей либо большей части поверхности корпуса судна соприкасающейся с водой для минимизации гидродинамического сопротивления движущегося судна и как следствие увеличение скорости движения судна. Известно также устройство для создания подъемной силы, принятое за прототип, включающее фюзеляж, крылья аэродинамического сечения, при этом полость крыльев разделена перегородками с образованием сегмента с радиально-щелевыми соплами, насосом с водозаборным устройством для подачи жидкости в полость крыльев (патент РФ на полезную модель N 103093 U1, автор Андреев Ю.П., опубликовано 27.03.2011 г.). К недостаткам данного технического решения следует отнести отсутствие взможности изменения высоты погружного водозаборного устройства, кроме этого конструкция крыльев имеет слишком большое аэродинамическое сопротивление, что не позволяет их использование для высоких скоростей. Целью настоящего изобретения является создание универсального высокоскоростного реактивного аппарата для передвижения по поверхности воды и над поверхностью воды при обеспечении надежной управляемости на всех режимах передвижения. В первом варианте заявленная цель достигается за счет того, что реактивный аппарат с использованием реактивного водного движителя включает корпус-фюзеляж, крылья для создания аэродинамической подъемной силы, водопроводящую систему соединяющую водозаборное устройство с силовой водометной установкой и с системой водовыпускных каналов, кабину управления, интегрированную систему управления реактивным аппаратом, при этом в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки, для возможности создания устойчивого суммарного уравновешивающего вертикального реактивного момента относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата от истечения водяных струй из подъемных водовыпускных сопел, подъемные водовыпускные сопла расположены на периметре несущих круговых сегментных консолей расположенных вдоль боковых сторон протяженного корпуса-фюзеляжа, выполненного в виде тримарана либо катамарана, при этом маршевый водомет с водозаборным устройством выполнен погружным и закреплен к корпусу-фюзеляжу при помощи трансформируемой телескопической конструкции. Во втором варианте заявленная цель достигается за счет того, что реактивный аппарат с использованием реактивного водного движителя включающий корпус-фюзеляж, крылья для создания аэродинамической подъемной силы, водопроводящую систему соединяющую водозаборное устройство с силовой водометной установкой и с системой водовыпускных каналов, кабину управления, интегрированную систему управления реактивным аппаратом, при этом в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки для возможности создания устойчивого суммарного уравновешивающего вертикального реактивного момента относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата от истечения водяных струй из подъемных водовьшускных сопел, подъемные водовыпускные сопла расположены на периметре несущих круговых сегментных консолей расположенных вдоль боковых сторон протяженного корпуса-фюзеляжа, выполненного в виде катамарана либо тримарана, при этом один либо несколько маршевых водометов с водозаборным устройством используемым при движении реактивного аппарата над поверхностью воды выполнены погружными и закреплены к корпусу-фюзеляжу при помощи трансформируемых телескопических конструкций, при этом крылья для создания аэродинамической подъемной силы выполнены с изменяемыми аэродинамическими характеристиками, при этом крылья включают основной профиль крыла, элементы механизации и дополнительные выдвигаемые профильные элементы крыла, при этом, при различных режимах полета реактивного аппарата связанных со взлетом, разгоном, набором высоты, снижением и посадкой для изменения аэродинамических характеристик крыла летательного аппарата дополнительные выдвигаемые профильные элементы крыла выполнены либо в виде одного или нескольких надкрылков, выдвигаемых над верхней поверхностью основного профиля крыла, либо в виде одного или нескольких подкрылков, выдвигаемых под нижней поверхностью основного профиля крыла, либо совместно в виде одного или нескольких надкрылков и подкрылков, при этом профиль надкрылков выполнен в виде плоско-выпуклого либо вогнуто-выпуклого сегментного профиля каплеобразной формы, при этом профиль подкрылков выполнен в виде плосковыпуклого либо двояко-выпуклого сегментного профиля каплеобразной формы, при этом основной профиль крыла при выдвинутых надкрылках и подкрылках имеет обтекаемую форму профиля.
На представленных чертежах использованы обозначения:
поз. 1 - основной центральный модуль протяженного корпуса-фюзеляжа судна-тримарана;
поз. 2 - боковые модули корпуса-фюзеляжа судна-тримарана;
поз. 3 - вертикальная консоль для выдвижной телескопической конструкции для крепления погружного водозаборного устройства;
поз. 4 - трансформируемая телескопическая конструкция для крепления погружного водозаборного устройства;
поз. 5 - погружное водозаборное устройство реактивного аппарата с силовой маршевой водометной установкой;
поз. 6 - несущая круговая сегментная консоль;
поз. 7 - подъемные водовыпускные сопла;
поз. 8 - маршевое водовыпускное сопло;
поз. 9 - переднее крыло с элементами механизации;
поз. 10- вертикальная консоль для крепления крыла в хвостовой части протяженного корпуса-фюзеляжа судна-тримарана;
поз. 11 - крыло с элементами механизаии на вертикальной консоли в хвостовой части корпуса-фюзеляжа;
поз. 12 - первый выдвигаемый надкрылок;
поз. 13 - второй выдвигаемый надкрылок;
поз. 14 - основной профиль крыла-многоплана;
поз. 15 - первый выдвигаемый подкрылок;
поз. 16- второй выдвигаемый подкрылок;
поз. 17 - водовыпускные сопла для формирования активного силового пока жидкости вдоль обтекаемой поверхности погружного водозаборного устройства;
вертикальный реактивный момент от истекающих водных струй из подъемных водовыпускных сопел расположенных на периметре несущих круговых сегментных консолей по боковым сторонам протяженного корпуса-фюзеляжа судна-тримарана, относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата;
На чертежах изображено:
на фиг. 1 - вид с хвостовой части компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды;
на фиг. 2 - вид с хвостовой части компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки;
на фиг. 3 - вид с хвостовой части компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в режиме крейсерского горизонтального полета над поверхностью воды;
на фиг. 4 - компоновочная схема судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в плане по по поверхности воды, либо в режиме горизонтального крейсерского полета;
на фиг. 5 - компоновочная схема судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в плане в режиме вертикального подъема, зависания и посадки;
на фиг. 6 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков;
на фиг. 7 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме вертикального подъема, набора скорости, торможения, зависания и посадки, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков;
на фиг. 8 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме горизонтального крейсерского полета над поверхностью воды, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков;
на фиг. 9 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых одноярусных надкрылков;
на фиг. 10 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме вертикального подъема, набора скорости, торможения, зависания и посадки, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых одноярусных надкрылков;
на фиг. 11 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме горизонтального крейсерского полета, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых одноярусных надкрылков;
на фиг. 12 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых двухярусных надкрылков;
на фиг. 13 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в режиме вертикального подъема, набора скорости, торможения, зависания и посадки, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых двухярусных надкрылков;
на фиг. 14 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя в режиме горизонтального крейсерского полета, для варианта исполнения крыльев с элементами механизации в виде закрылков и дополнительно выдвигаемых двухярусных надкрылков;
на фиг. 15 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми первым и вторым подкрылками;
на фиг. 16 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме вертикального подъема, набора скорости, торможения, зависания и посадки, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми первым и вторым подкрылками;
на фиг. 17 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме горизонтального крейсерского полета, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми первым и вторым подкрылками;
на фиг. 18 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного движителя при движении по поверхности воды, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми одноярусным надкрылком и одноярусным подкрылком;
на фиг. 19 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме вертикального подъема, набора скорости, торможения, зависания и посадки, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми одноярусным надкрылком и одноярусным подкрылком;
на фиг. 20 - вид сбоку компоновочной схемы судна-экраноплана с использованием реактивного водного в режиме горизонтального крейсерского полета, для варианта исполнения крыльев в виде многоплана с выдвигаемыми одноярусным надкрылком и одноярусным подкрылком.
1. Реактивный аппарат с использованием реактивного водного движителя, включающий корпус-фюзеляж, крылья для создания аэродинамической подъемной силы, водопроводящую систему, соединяющую водозаборное устройство с силовой водометной установкой и с системой водовыпускных каналов, кабину управления, интегрированную систему управления реактивным аппаратом, отличающийся тем, что в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки, для возможности создания устойчивого суммарного уравновешивающего вертикального реактивного момента относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата от истечения водяных струй из подъемных водовыпускных сопел, подъемные водовыпускные сопла расположены на периметре несущих круговых сегментных консолей, расположенных вдоль боковых сторон протяженного корпуса-фюзеляжа, выполненного в виде катамарана либо тримарана, при этом один либо несколько маршевых водометов с водозаборным устройством, используемым при движении реактивного аппарата над поверхностью воды, выполнены погружными и закреплены к корпусу-фюзеляжу при помощи трансформируемых телескопических конструкций.
2. Реактивный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что на водовыпускных соплах от силовой водометной установки установлены насадки с ускорителем потока истекающей жидкости.
3. Реактивный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что на корпусе погружного водозаборного устройства, используемого при движении реактивного аппарата над поверхностью воды, установлены выпускные сопла от силовой водометной установки для формирования активного силового потока жидкости вдоль поверхности обтекаемого корпуса погружного водозаборного устройства.
4. Реактивный аппарат с использованием реактивного водного движителя, включающий корпус-фюзеляж, крылья для создания аэродинамической подъемной силы, водопроводящую систему, соединяющую водозаборное устройство с силовой водометной установкой и с системой водовыпускных каналов, кабину управления, интегрированную систему управления реактивным аппаратом, отличающийся тем, что в режиме вертикального подъема, зависания, разгона, торможения и посадки, для возможности создания устойчивого суммарного уравновешивающего вертикального реактивного момента относительно центра тяжести поднимаемой части реактивного аппарата от истечения водяных струй из подъемных водовыпускных сопел, подъемные водовыпускные сопла расположены на периметре несущих круговых сегментных консолей, расположенных вдоль боковых сторон протяженного корпуса-фюзеляжа, выполненного в виде катамарана либо тримарана, при этом один либо несколько маршевых водометов с водозаборным устройством, используемым при движении реактивного аппарата над поверхностью воды, выполнены погружными и закреплены к корпусу-фюзеляжу при помощи трансформируемых телескопических конструкций, при этом крылья для создания аэродинамической подъемной силы выполнены с изменяемыми аэродинамическими характеристиками, при этом крылья включают основной профиль крыла, элементы механизации и дополнительные выдвигаемые профильные элементы крыла, при этом при различных режимах полета реактивного аппарата, связанных со взлетом, разгоном, набором высоты, снижением и посадкой, для изменения аэродинамических характеристик крыла летательного аппарата дополнительные выдвигаемые профильные элементы крыла выполнены либо в виде одного или нескольких надкрылков, выдвигаемых над верхней поверхностью основного профиля крыла, либо в виде одного или нескольких подкрылков, выдвигаемых под нижней поверхностью основного профиля крыла, либо совместно в виде одного или нескольких надкрылков и подкрылков, при этом профиль надкрылков выполнен в виде плосковыпуклого либо вогнуто-выпуклого сегментного профиля каплеобразной формы, при этом профиль подкрылков выполнен в виде плосковыпуклого либо двояковыпуклого сегментного профиля каплеобразной формы, при этом основной профиль крыла при выдвинутых надкрылках и подкрылках имеет обтекаемую форму профиля.
