Система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке (варианты)
Изобретение относится к транспортным средствам на сжатом пневмопотоке. Предложена система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке, днище которого выполняют из частей под различными углами, в кормовой части корпуса расположены рулевые устройства со щитками, установленными на заданном расстоянии друг от друга, и непосредственно над рулевыми устройствами выполняют горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенный над поворотными щитками, с горизонтальными осями вращения, с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещают наклонно в сторону поворотных щитков, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают на уровне дна пневмоканала, в котором создают давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера и дифференцированного выпуска воздушного потока из дополнительно созданного канала на выходе между рулевыми устройствами, при этом в открытом участке пневмоканала в конце конфузор-сопла на некотором расстоянии в днище выполняют нишу с криволинейной по форме поверхностью с вогнутостью и закрепляют в нише поворотный ковш реверса, прикрепленный к горизонтальной оси вращения с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом задний ход и/или торможение осуществляют за счет управляемого вращения поворотного ковша реверса с помощью вертикальной тяги с выдвижением его вниз из ниши, а создаваемую реактивную газовую смесь из конфузор-сопла направляют под плоское днище с аэрационными отверстиями в сторону открытой носовой части судна. Описаны варианты выполнения системы управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке. Технический результат реализации изобретения заключается в улучшении управляемости судна на сжатом пневмопотоке. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к судостроению, в частности к легким судам на сжатом пневмопотоке (ЛССП).
Уровень техники
Известны системы управления судном, основанное на использование сжатого пневмопотока, создающем давление воздуха под днищем, рулевых устройств различного типа. Основными недостатками вышеуказанных систем являются: их недостаточная эффективность при выполнении циркуляции (поворота, торможения, движение задним ходом, крутой разворот, маневрирование, в том числе на малых и близких к нулевым скоростям) судна, значительное сопротивление, оказывающее выступающими частями рулевых устройств, находящихся на пути водного потока, образуемого движителем и др.
Известен способ амфибийного судна на сжатом пневмопотоке, основанный на использовании руля - размещенного под днищем судна створки и щитка в виде независимо поворачивающихся заслонок, смонтированных на общей оси по центру днища и в зоне сопла импеллера (Патент RU №2644496, B60V 1/04, B60V 3/06, B60V 3/00, В63В 1/32 от 12.02.2018). Торможение такого судна осуществляется посредством увеличения силы сопротивления движению судна, действующей на выдвижные заслонки при их расхождении в сторону каждого из бортовых скегов посредством увеличения силы сопротивления движению судна, действующей на скеги, при уменьшении подачи воздуха в обе камеры импеллером и для поворота створки на малой скорости судна, которая расположена непосредственно в толще воды перед соплом импеллера.
Известен способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке, где под днищем судна для требуемого тягового усилия для маневрирования и перемещения створок, предусмотрены гидроцилиндры, конфузоры с соплом, привод рассчитывается в привязке к конкретному судну, включающему и тип створок. Особенность этого судна, что оно касается маломерных судов на воздушной подушке.
Известен также способ обеспечения управления судном на сжатом пневмопотоке, когда на выходе воздушного канала устанавливают рулевое устройство в виде поперечного напорного патрубка, клапаны, кинематически связанные с возможностью поворота их рукояткой вокруг соответствующей оси вращения тяги, обеспечивая совместное перемещение двух клапанов, перекрывающих и открывающих выпускные патрубки, имеются диффузоры, а также имеются независимо поворачивающиеся отдельно друг от друга створки (Патент RU №2675744, B60V 3/06, B60V 1/04, В63В 1/38 от 24.ю12.2018).
Следует при этом отметить, что при дальнейшем рассмотрении предложенного изобретения необходимо будет учитывать коэффициент обратной тяги реверсивных устройств, которая хорошо изучена в авиации. Для классических авиационных двигателей он не превышает 0,4, даже при тщательной инженерной проработке (для применения на них специальных двигателей самолета - 0,35). Для «коротких» устройств, подобных в известных он может равняться нулю. Так же в литературе известно, что попытка комплексного решения вопроса управления и реверсирования тяги в решении еще не до конца решены. Здесь остается теоретическая возможность управления направлением движения судна на сжатом пневмопотоке при полном реверсировании тяги в положении заслонок реверса, где их открытие может снизить реверсную тягу и очень вероятно приведет к появлению боковой силы под днищем или сверху корпуса судна, противоположной желаемому результату из-за эффекта появления аэродинамической «кривизны» профиля надстройки, что особенно опасно может проявиться на значительной скорости движения, при этом зависимость будет нелинейной.
Наиболее близким по технической сущности решением, является, реверсивно-рулевое устройство по способу обеспечения управления судном на сжатом пневмопотоке (Патент RU №2671117, B60V 1/04 от 09.11.2018). При перекладке (повороте руля и торможение подвижной горизонтальной полки) руля на некоторый угол, создает устройство управления и остановки за счет поворота подвижной горизонтальной полки и изменения направления выбрасываемого из открытого пневмоканала под днищем корпуса судна воздуха. Недостатком прототипа является отсутствие качественного решения вопроса управления тягой давления воздуха импеллера (от максимальной возможности положительной до максимальной реверсивной). Кроме того, предложение известного не содержит решения вопроса качественного управления положением судна на режиме заднего хода и крутого поворота при движении с разной скоростью с одновременным выполнением требования по достаточной тяговооруженности и работы КПД движителя.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание способа и конструкции ЛССП, позволяющей устранить указанные выше недостатки известных судов на сжатом пневмопотоке, особенно в части их управляемости.
Характерной особенностью ЛССП является конфузор-сопло с плоским дном, движение вдоль опорной поверхности с минимальным (близким к нулю) сопротивлением, как в желательном направлении, так и в любом другом.
Единственным источником для создания управляющего воздействия является тяга комплекса ЛССП (включает в себя как тяговый, так и подъемный контур судна). Это положение особенно жестко при нулевых и близких к нулю скоростях аэродинамических сил на корпус в целом судна и специальные аэродинамические поверхности незначительно. На крупных судах с воздушной подушкой вопросы управления направлением движения и положением судна (что в общем случае далеко не одно и то же) решаются применением поворотных движительных комплексов, а также реверсированием тяги водных или воздушных створок (заслонок).
Каждое из этих решений по экономическим соображениям может быть неприемлемо хотя бы для массового производимых бытовых, спортивных и др. ЛССП, источником тяги и подъемной силы для которых, как правило, является единый импеллер (движитель), приводимый двигателем внутреннего сгорания. Помимо задач, связанных с управлением скоростью и направлением движения для ЛССП стоят также задачи получения конкретных динамических характеристик движения, скорости и ускорения углового движения (движения вращения на оси лопастей импеллера), а также максимального прямого изменения под днищем корпуса судна при изменении поворота сжатого воздуха выше ватерлинии, которая образуется в рабочем состоянии движения судна на опорной поверхности. Комплексное решение всех задач динамического движения легкого ЛССП связано также с необходимостью получения максимальной массы судна на сжатом пневмопотоке и приемлемых характеристик пропульсивного КПД транспортно средства.
Система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха од днищем, характеризующая тем, что днище выполняют из частей под различными углами, в кормовой части корпуса расположены рулевые устройства со щитками, которые устанавливают на заданном расстоянии друг от друга, и непосредственно над рулевыми устройствами выполняют горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенный над поворотными щитками, с горизонтальными осями вращения, с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещают наклонно в сторону поворотных щитов, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают на уровне дна пневмоканала, в котором создают давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера и дифференцированного выпуска воздушного потока из дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами, согласно изобретения, в открытом участке пневмоканала в конце конфузор-сопла на некотором расстоянии в днище выполняют нишу с криволинейной по форме поверхностью с вогнутостью и закрепляют в нише поворотный ковш реверс, прикрепленный жестко к горизонтальной оси вращения с крепежными шарнирами посредством упоров, находящихся внутри боковых стенок скегов под днищем открытого пневмоканала, с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом задний ход и/или торможение осуществляют за счет управляемого вращения поворотного ковша реверса с помощью вертикальной тяги с выдвижением его вниз из ниши, а создаваемую реактивную газовую смесь из конфузор-сопла направляют
под плоское днище с аэрационными отверстиями в сторону открытой носовой части судна.
Кроме того, высоту поворотного ковша реверса выбирают равной или больше высоты выходного отверстия конфузор-сопла.
Кроме того, конфузор-сопло выполняют тяговым плоским соплом.
Кроме того, основание скегов по длине со стороны опорной поверхности выполняют в форме закрепленных лыж, предпочтительно с загнутым носком вверх в сторону носовой передней части и загнутой задней пяткой вверх со стороны конца кормы.
Система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке, по варианту выполнения, с импеллером, обеспечивающим сжатым воздухом пневмоканал под днищем судна в процессе движения, характеризующаяся тем, что поворот и/или торможение судна при его движении обеспечивают создаваемым давлением газоводяного потока в кормовой части корпуса судна за счет управления подъемным механизмом, выполненным с поперечной горизонтальной створкой по всей ширине открытого пневмоканала в сторону кормы, закрепленной на оси вращения выше ватерлинии, образующимися в результате воздействия потока воздуха повышенного давления на опорную поверхность воды с отгоном потока воды в сторону кормы, когда судно совершает существенное скоростное движение, указанная горизонтальная створка совершает вертикальный подъем свободного конца вверх для обеспечения поворота воздуха повышенного давления от границы ватерлинии вверх посредством механического привода по краям створки в сторону выполненного в кормовой части палубы выпускного воздушного отверстия, перекрываемого сверху двумя поворотными ковшами реверса, которые обеспечивают забор и поворот воздуха вправо или влево в кормовой части при плотном упоре конца поперечной горизонтальной створки в уступ П-образного козырька и с возможностью тем самым закрытия воздушного кала над рулевым устройством, по меньшей мере, не доходя до верхних краев поворотных щитков, для того, чтобы закрыть выпуск воздуха повышенного давления пи работе импеллера в сторону дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в верхней его воздушной зоне.
Кроме того, поворотные ковши реверса выполняют независимо поворачивающимися, смонтированными каждый на отдельной своей оси.
Целесообразность выполнения переходного участка в виде конфузор-сопла нагнетателя сжатого воздуха от импеллера, боковые стенки конфузор-сопла выполняют криволинейными по вертикали, а днище его выполняют плоским профилем в плане с аэрационными отверстиями со стороны носовой части корпуса судна, образующее подъемную силу (висящее положение) и предназначенную тягу поворотом потока для заднего хода или торможении, осуществляют установленным на выходе диффузор-сопла ковша реверса тяги, систему управления ковшом реверса тяги и систему управления ковшом реверса и систему управления через рули направления, и ковш реверс тяги закрепляют в нише днища открытого пневмоканала по поверхности с вогнутой частью поворотного ковша (описывающего поверхность ковша) на горизонтальной оси вращения и выдвижением его из ниши, захватывая весь газовый поток смеси, направляет в сторону открытой носовой части корпуса.
Цилиндрическая поверхность ковша реверса на кормовой части корпуса судна позволяет защитить экипаж и палубу от возвратного действия реактивной струи с возможностью поворота относительно вертикальной оси, при этом рули установлены с возможностью поворота каждого ковша реверса относительно горизонтальной оси с тягой, то здесь может вступать в работу и непосредственно по варианту поперечная
горизонтальная створка на оси вращения, закрепленная выше ватерлинии над опорной поверхностью открытого пневмоканала со стороны кормы, т.е. закрепляют выше ватерлинии, образующейся в результате прохождения сжатого потока воздуха и под давлением его на опорную поверхность при движении судна вперед, может менять направление сжатого воздуха вверх в сторону направления выпускного воздушного отверстия на корме палубы, перекрываемого сверху двумя поворотными ковшами реверса. В результате ее подъема свободного конца вверх, верхняя часть воздуха (под днищем открытого пневмоканала) направляется в выпускное отверстие на палубе кормы, расположенное соосно щелевому отверстию ковша с возможностью его поворота, соответственно, поворота выброса воздуха для разворота на заданный угол судна в движении.
Кроме того, по варианту выполнения возможно присутствия двух поворотных ковшов реверсов на грани крепления торца кормы над поворотными щитками, таким образом, что их располагают ниже горизонтального потоконаправляющего элемента в виде П-образного козырька в зоне кормовой части, чтобы для торможения перерывать максимальную воздушную ширину пневмоканала выше поворотных щитков, а при повороте судна в рабочем положении используют каждый в отдельности ковш реверса для поворота судна.
Новым по сравнению с прототипом также является то, что разворачивающийся поток воздуха из конфузора-сопла с помощью поворотного ковша реверса с большой скоростью давления, создает статический и динамический эффект как подъему (висящее состояние) носовой части в начальный период движения судна назад, так и его движению задним ходом на курсе управления поворотом ковша реверса в ту или иную сторону со стороны расположения ниши криволинейного участка днища в открытом пневмоканале перед конфузором-сопла в закрытом переходном участке, как и другие варианты, которые определяются приложенной формулой изобретения, не известны из уровня техники, так как аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам изобретения в ходе исследований не обнаружен, что можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения «новизна».
Предлагаемое техническое решение не следует для специалиста явным образом для известного уровня техники, так как использование на судах на сжатом пневмопотоке от движителя с созданием сжатой струи воздуха и управление судна при помощи воздуха и воды, выбрасываемых через кормовую часть канала, перекрываемое поворотными щитками с наклонным козырьком не может быть представлено как влияние, выявленное из известных решений, реализованное в виде других отличительных признаков и направленное на достижение технического результата - новых свойств заявленного объекта. Учитывая это, можно сделать вывод о соответствии предложенного изобретения критерию «изобретательский уровень».
В связи с тем, что в описании предложенного изобретения в формуле совокупность признаков и варианты выполнения достаточно подробно раскрыты в описании предложения и, что эта система способна обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, может занять широкого промышленного внедрения, можно сделать вывод о соответствии изобретения требованию промышленной применимости (автор рассматривает вопрос изготовления опытного образца одного из вариантов выполнения).
Краткое описание чертежей:
на фиг. 1 показан вид сбоку в разрезе судна на сжатом пневмопотоке с системой управления по настоящему изобретению; на фиг. 2 показан вид сверху; на фиг. 3 показан вид сверху варианта выполнения судна на сжатом пневмопотоке, согласно изобретению; на фиг. 4 показа фрагмент вид сбоку со стороны кормы судна на сжатом пневмопотоке с системой управления горизонтальной створки на фиг. 3; на фиг. 5 - вид сверху управления ковшами реверса с тягами на палубе корпуса судна с вариантами на фиг. 3; на фиг. 6 показан вид сверху варианта выполнения судна на сжатом пневмопотоке с системой управления сзади ковша реверса, согласно изобретения; на фиг. 7 показан вид сбоку на фиг. 7, согласно изобретения.
Заявленная система управления маломерным судом на сжатом пневмопотоке, представленный на прилагаемых чертежах не является ограничивающим, он служит лишь для демонстрации основных принципов данного изобретения, объем которого определяется приложенной формулой изобретения.
Осуществление изобретения легкое (маломерное) судно на сжатом пневмопотоке со схемой реализации способа обеспечения системы управления судном на сжатом пневмопотоке включает импеллер 1, расположенный в нише носовой части судна, где движение происходит в закрытом пространстве, корпус крепления 2 и переходного участка, который снабжают конфузором-соплом 3. Напротив конфузора-сопла 3 устанавливают и закрепляют на некотором расстоянии ковш реверса 4 с возможностью поворота относительно поперечной оси 5 судна на угол, достаточный для полного поворота воздушного сжатого потока тягового контура для создания необходимой обратной тяги (заднего хода или торможения, т.е. реверсированием тяги).
Поток поворотом ковша направляется в сторону передней (носовой) части. Избыточное давление в передней части за счет торможения потока ковшом обеспечивает подъем и парение судна, когда ковш отклоняется назад. Отклонение ковша осуществляется экипажем синхронно с помощью рулевого устройства 9 и вращения относительно оси вращения 5. Ковш реверса может находиться другом промежуточном положение, когда тяга воздушного потока отклоненного ковшом в этом положении уравновесит понятие передней части и одновременно направит тягу потока тягового контура в сторону открытого пневмоканала 8.
Ковш реверсивный 4 с поперечной осью вращения 5 помещают внутри выемки в виде ниши 6, которую выполняют вогнутостью в корпусе днища 7 открытого пневмоканала 8 по форме поверхности изогнутой стенки ковша 4 и при его верхнем положении крепления, он не влияет своим расположением в этом случае на сопротивление и на скоростной ход движения судна вперед. Вращение ковша реверса 4 связывают с рукояткой управления экипажем с помощью рулевого устройства 9.
Ковш реверса работает следующим образом. Поток воздуха в передней (носовой) части управляющим ковшом 4 направляется в сторону заданного экипажем направления в противоположное по знаку усилия выходу воздуха из конфузора-сопла 3, что позволяет судну тормозить или создавать задний ход, в том числе на малых и близких к нулевым скоростям, управление которое обеспечивается рулевым устройством 9 на любом режиме работы двигателя.
Днище закрытого кофузора-сопла 3 выполняют из нескольких рядов аэрационных воздушный отверстий 10, расположенных преимущественно в шахматном порядке в сторону опорной поверхности воды. Часть потока воздуха под давлением (избыточного давления) в конфузоре-сопла 3 направляется вниз, в сторону опорной поверхности для создания зависания судна. Судну в передней части в движении также фактически создает воздушную прослойку из газового потока в открытой части под днищем, увеличивает его подъемную силу, особенно носовой его части, еще на старте на нулевой скорости (известно, что на старте и при малых скоростях, любого судна, носовая часть постоянно испытывает большое сопротивление, когда находится в воде, а значит, оно создает торможение в режиме начального движения судна. Ковш реверса 4 в это время находится в верхнем положении в нише 6, когда основная часть тяги с высоким давлением выхода из конфузора-сопла 3 направляется в открытый пневмоканал 8, и расширяется между ограждения скегами в движении и направляется далее в сторону кормой части судна, судно начинает ускоренное движение. Процесс движения судна на сжатом пнемопотоке также связан в определенной степени с размещением и поворота в корпусе днищевой выемки в виде ниши 6 с ковшом 4, сжатый воздух который также поступает во внутрь его, описывает криволинейную плоскость ковша, форма которого способствует формированию закручиванию воздушного потока и активному эжектированию потока воздуха под нишей 6, т.е. начинает образовываться вакуумная вихревая зона, и вращение потока с пограничным слоем в виде воздушной смазки.
Сочетание работы аэрационных отверстий (перфорации) днища в передней части закрытого конфузора-сопла 3 и нахождение ковша реверса 4 в верхнем (открытом) положении, практически с началом движения, из положения «зависания» носовой части (передней) на месте с началом работы импеллера 1, судно выходит быстрее на глиссирование, по сравнению с прототипом. Поток воздуха далее создает давление под днищем открытого пневмоканала 8, и направляется далее в сторону кормовой части с ускорением движения, и связано с рулевыми устройствами 11 и 12 со щитками 13 и 14, расположенных ниже П-образного козырька 15 в кормовой части судна. При этом вертикальную ось вращения рулей 11 и 12 соединяют сверху на палубе с регулируемыми тягами в одном узле тягой 17 с рулем 9 на палубе судна.
Режим движения судна на сжатом пневмопотоке, описанный выше, таким образом, состоит из: старт и маневрирование на нулевой скорости и связано с ковшом реверсом 5 находящегося под днищем со стороны передней части судна, в ниши 6, когда тяга воздушного потока отклоняется в обратную сторону, и связано непосредственно с конфузором-сопла 3.
Следующий этап начинается для прямолинейного движения вперед, когда происходит разгон и движение на заданной скорости, что также в работе уже описано выше. Скорость также будет зависеть от режима работы импеллера 1 соединенного с двигателем внутреннего сгорания (не показан), который изменяется от минимального необходимого для зависания до максимального, соответствующему максимального ускорения и максимальной скорости.
Следующий этап это управление направлением движения
Управление по данному варианту производится отключением рулевого устройства 9 для ковша реверса 4, расположенным в передней части судна (в средней части). Усилие рулей 11 и 12 со щитками 13 и 14 приводит на одной из фаз движения к некоторому повороту движения судна по курсу (это отличается от работы ковша реверса 4 для заднего хода или торможение на первой фазе к отключению его вплоть до открытия и поднятия вверх в нишу б) в целом, что вызывает поворот вектора тяги в сторону поворота с соответствующим уменьшением радиуса поворота.
Следует отметить, что угловые скорости и ускорение судна сохраняются при любом положении рулей 11 и 12 со щитками 13 и 14, так как работа ковша реверса 4 имеет несколько иное управление, в части торможения и заднего хода судна. Кроме того, следует учитывать саму форму ковша реверса 4 с размещением его в нише 6 в верхнем положении для образования вакуумной вихревой зоны, сохраняя на передней части (носовой) с учетом аэрационных отверстий 10 (воздушных-напорных) для соответствующего увеличения подъемной силы в рабочем положении движения скоростного судна, образуя поджатый воздушной смазывающий слой, образуя поджатый воздушной смазывающий слой, где создается общая тяга по всей длине под днищем в сторону кормовой части судна.
Таким образом, при любой скорости судна на сжатом пневмопотоке торможение осуществляется двумя способами:
а) уменьшением режима работы двигателя с импеллером (вплоть до нуля), что соответствует 2 грубому» или аварийному торможению;
б) отклонение ковша реверса в положение «реверс». При этом торможение будет тем интенсивнее, чем выше режим работы импеллера с двигателем.
Следует отметить, что при уменьшении режима работы импеллера с двигателем вплоть до нуля, ковш реверса в нижнем положении будет захватывать часть воды, и также будет дополнительно, происходит торможение судна.
Кроме того, следует отметить, что при активном торможении эффективное замедленное будет тем выше, чем больше сжатого воздуха будет поступать в открытое пространство в сторону передней (носовой) части судна, корпус носа начнет подниматься от поверхности воды (зависать) в движении, а кормовая часть, наоборот начнет прижиматься к поверхности движения и тормозится за счет создаваемых совместных сил трения и дополнительного «индуктивного» сопротивления.
В отношение движение «задним ходом», то здесь следует отметить, что предложенная схема варианта позволяет ориентироваться на высокий коэффициент реверсирования ковша вниз в сторону опорной поверхности воды, захватывая и поворачивая при этом весь воздух в обратную сторону передней (носовой) части судна, и позволит судно не только двигаться «задним ходом», но и взбираться при этом на уклон 3-4°, однако это не основной режим для малоразмерного судна в движении вперед.
В связи с тем, что в первом варианте описания предлагаемого изобретения указанная в формуле изобретения совокупность признаков достаточно подробно раскрыта в виде его технической реализации маломерного судна, и то, что эта система управления достижение усматриваемого заявителем технического решения, необходимо рассмотреть и другие, как дополнительные варианты исполнения к вышеизложенному поворота и торможения гозоводяного потока, например, при размещении не менее одного (двух) ковша реверса, закрепленных со стороны кормовой части судна, так как принцип работы в управлении ими аналогичен вышеизложенному в описании изобретения.
По второму варианту исполнения система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке содержит в кормовой нижней своей части открытого днища пневмоканала 8 выше ватерлинии, когда при движении опорная поверхность воды под днищем отжимается вниз создающим высоким давлением воздуха из конфузора-сопла 3 в сторону кормовой части судна (в движении), дополнительно содержит поперечную горизонтальную створку 18 по всей ширине открытого пневмоканала 8 в сторону кормы, и шарнирно соединенную с осью вращения, прикрепленную к упорам 19 к боковым стенкам скегов выше ватерлинии, образующейся в результате прохождения сжатого газового потока (воздуха), повышающего давление на опорную поверхность воды с отгоном потока воды в сторону кормы при скоростном движении по курсу имеющей возможность соединение плавно изменять ее вертикальное угловое отклонение вверх управления экипажем синхронно с помощью рулевого устройства 9 посредством закрепления на палубе тяг 20 и 21 (возможно управление в виде тросо-блочной системы со шкивами), т.е. кинематическая связь с рулевым устройством 9 экипажа. При этом на палубе в кормовой части по всей ее ширине выполняют выпускное воздушное отверстие 22, которое сверху перерывают двумя ковшами реверсами 23 и 24. Управление по отдельности или вместе каждого ковша реверса 23 и 24 обеспечивается тяговой передачей (или тросовой со шкивами) с двумя тягами 25 и 26, размещенных на палубе корпуса, при этом тяги 25 и 26 закреплены к рулевому устройству 9 (конструкция крепления их может быть любой при проектировании).
Ковши реверса 23 и 24 работают следующим образом. Эффект поверхности ковша реверса хорошо известен в авиации и заключается в том, что струя газа, истекающая в нашем случае из выпускного воздушного отверстия 22 под углом, направленной горизонтальной створкой 18 вверх из пневмоканала 8 к поверхности, близкой к нулю, «прилипает» к выпуклой стороне ковша реверса и отклоняется вместе с ней на значительный угол. Теряя кинетическую энергию на трение, струя газа, пройдя некоторый путь вдоль поверхности, отрывается от нее. Для создания непрерывного обтекания для поворота струи газа надо пополнять энергию поверхностного слоя газа, выполнив огибаемую поверхность ковша реверса 23 или 24 (это в виде, что - то с выполнением двух и более закрылок самолетов).
Выполненная таким образом поверхность ковша реверса 23 и 24 позволяет произвести центробежную сепарацию из выпускного воздушного отверстия 22, воздуха и капель жидкости во избежание их попадания в зону размещения экипажа, а также снижения запыленности (заснеженности) в этой зоне при торможении реверсом. При этом перед ковшами реверсами 23 и 24 необходимо закрепить на палубе также вертикальную криволинейную Y-образную пластину 27 с козырьками 28 сверху, причем пластину 27 выполняют по форме вогнутости каждого при повороте ковша реверса 23 и 24, также во избежание попадания воздуха и капель жидкости в зону размещения экипажа.
Горизонтальное положение створки 18 внутри пневмоканала 8 выше ватерлинии при движении судна на большой скорости обеспечивает эффективную работу стабилизации движения описываемого второго варианта судна при волнении воды внутри между скегами и прохождения сжатого воздуха (примерно, по линии их раздела), а значит повышение его мореходных качеств в целом. Таким образом, ковш реверс 23 или 24 может быть повернут вправо или влево относительно поперечного воздушного отверстия 22 по ширине палубы в кормовой части судна, т.е. закрывая или открывая воздушное отверстие 22, в зависимости от управления тягами 25 и 26 устройством руля 9 экипажем (на угол до 180°), что позволяет плавно регулировать тягу от полной положительной до полной отрицательной на любом режиме работы импеллера с двигателем.
Таким образом, поток воздуха подъемный в кормовой части открытого пневмоканала 8 судна за счет горизонтальной створки 18, ограниченной боковыми скегами направляется вверх в воздушное отверстие 22, а затем в полость заданного поворотного ковша реверса, причем сразу за их поворотами закреплена, жестко вертикальная криволинейная пластина 27 с козырьком 28 изогнутой по форме выпуклости ковша реверса 23 и 24, что ограничивает распространений воздуха и капель жидкости в сторону расположения экипажа.
Следует отметить, что в таком исполнении ковша реверса 23 и 24 вместе с установкой криволинейной пластины 27 с козырьком 28 обеспечивают, не только позволяют судну разворот, но и производить точное маневрирование, в том числе на малых оборотах и близких к нулевым скоростям, а также и возможное торможение судна, и вызывает поворот вектора тяги в сторону поворота с соответствующим уменьшением радиуса поворота в сравнение с прототипом.
Следует отметить, что выходное воздушное отверстие 22 на палубе кормы располагают до крепления потоконаправляющего элемента в виде П-образного козырька 29 в кормовой части судна над вертикальным рулями 11 и 12 со щитками 13 и 14.
По третьему варианту выполнения ковш реверс 29 закрепляют на поперечной оси 30 кормы судна на угол, достаточный для полного перекрытия воздушного потока тягового контура пневмоканала и создания торможения судна выше над щитками 13 и 14, так, чтобы он имел свободный поворот в вертикальной плоскости с зазором посредством механического привода 31 и 32 подъема и опускания ковша реверса 29, который обеспечивает возможность подъема, и открытия воздушного канала сверху над щитками 13 и 14 или наоборот опускания и его закрытия для торможения исполнительным рулевым устройством 9 экипажа (подъем или опускание ковша реверса 29 может быть реализован с применением гидроцилиндров, не показаны). При необходимости с помощью тяг привода 31 и 32 можно производить регулировку глубины опускания ковша реверса 29 для перекрытия воздушного пространства над щитками 13 и 14. Возможен вариант создания двух ковшов реверсов при необходимости использовать их в качестве создания поворота судна вправо или влево (не показано для упрощения).
При движении по твердой поверхности, либо по водной поверхности, подъем ковша реверса 29 вверх на палубе кормы с помощью рулевых тяг, не создает сопротивления движению судна за счет его криволинейной аэродинамической поверхности формы для обтекаемости воздухом. Все это в целом вызывает управление судном не только при остановке, но и управление судном на больших скоростях, обеспечивающих струенаправляющую систему водной струи сзади кормы судна, и не мешают свободному управлению рулей со щитками. Важно лишь отметить, чтобы крепление рулей обеспечивало получение кинематической цепи, позволяющей совместно перемещать поворотные устройства с тягами при приложении к любой их из них некоторого усилия, не превышающего заранее заданное значение, т.е. поворот связи должен приводит к такому повороту, когда судно необходимо будет двигаться или ему остановиться при максимальной тормозной силы.
Здесь же следует отметить, что и в данном варианте выполнения, как и в первом варианте выполнения, при любой скорости судна торможение осуществляется двумя способами:
а) уменьшением режима работы импеллера с двигателем (вплоть до нуля), что соответствует «грубому» или аварийному торможению;
б) отклонением ковша реверса в положение «реверс». При этом торможение будет тем интенсивнее, чем выше режим работы импеллера с двигателем, так как создается обратная тяговая сила.
Следует отметить, что при таком торможении эффективнее замедление будет тем выше, чем выше скорость, так как струя реверса создает на корме судна эффект «струйного закрылка», корпус прижимается к поверхности движения и тормозится за счет сил трения и дополнительного «индуктивного» сопротивления.
Следует отметить важность того, что во всех вариант нижнее основание скегов должно быть выполнено поверхностями скольжения в виде закрепленных по форме лыж по длине, предпочтительно загнутым носком вверх в сторону носовой части и загнутой задней пяткой вверх со стороны конца кормы. Это позволяет не зарываться судну на суше, снег, болота, травяному покрову, т.е. в экстремальных условиях труднодоступных районов. Это позволяет улучшить эксплуатационные качества судна, двигаться вперед, делать задний ход, переходить из воды на сушу (и наоборот).
Таким образом, предложенная система управления является достаточно универсальной для всех типов маломерных судов на сжатом пневмопотоке и для ее установки необходимо изменение поворотных рулей, простой при монтаже на судне, что снижает затраты на производство и эксплуатацию судов на сжатом пневмопотоке, а значит повысить маневренности, амфибийности, мореходности и скорость судна. Технологичность и простота конструкции позволяет быстро освоить выпуск данной системы управления судном в промышленных условиях и ее широкое использование для установки на маломерных судах различного назначения, способностью без предварительной подготовки во всем скоростном диапазоне переходить из воды на сушу (и на оборот), а также использования в экстремальных условиях труднодоступных районов.
1. Система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке, создающем давление воздуха под днищем, характеризующаяся тем, что днище выполняют из частей под различными углами, в кормовой части корпуса расположены рулевые устройства со щитками, которые устанавливают на заданном расстоянии друг от друга, и непосредственно над рулевыми устройствами выполняют горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенный над поворотными щитками, с горизонтальными осями вращения, с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещают наклонно в сторону поворотных щитков, которые закрепляют к задней стенке кормы и располагают на уровне дна пневмоканала, в котором создают давление воздуха за счет нагнетательного устройства в виде импеллера и дифференцированного выпуска воздушного потока из дополнительно созданного канала на выходе между рулевыми устройствами, отличающаяся тем, что в открытом участке пневмоканала в конце конфузор-сопла на некотором расстоянии в днище выполняют нишу с криволинейной по форме поверхностью с вогнутостью и закрепляют в нише поворотный ковш реверса, прикрепленный жестко к горизонтальной оси вращения с крепежными шарнирами посредством упоров, находящихся внутри боковых стенок скегов под днищем открытого пневмоканала, с возможностью поворота в вертикальной плоскости, при этом задний ход и/или торможение осуществляют за счет управляемого вращения поворотного ковша реверса с помощью вертикальной тяги с выдвижением его вниз из ниши, а создаваемую реактивную газовую смесь из конфузор-сопла направляют под плоское днище с аэрационными отверстиями в сторону открытой носовой части судна.
2. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что высоту поворотного ковша реверса выбирают равной или больше высоты выходного отверстия конфузор-сопла.
3. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что конфузор-сопло выполняют тяговым плоским соплом.
4. Система управления по п. 1, отличающаяся тем, что основание скегов по длине со стороны опорной поверхности выполняют в форме закрепленных лыж предпочтительно с загнутым носком вверх в сторону носовой передней части и загнутой задней пяткой вверх со стороны конца кормы.
5. Система управления маломерным судном на сжатом пневмопотоке с импеллером, обеспечивающим сжатым воздухом пневмоканал под днищем судна в процессе движения, характеризующаяся тем, что поворот и/или торможение судна при его движении обеспечивают создаваемым давлением газоводяного потока в кормовой части корпуса судна за счет управления подъемным механизмом, выполненным с поперечной горизонтальной створкой по всей ширине открытого пневмоканала в сторону кормы, закрепленной на оси вращения выше ватерлинии, образующимся в результате воздействия потока воздуха повышенного давления на опорную поверхность воды с отгоном потока воды в сторону кормы, когда судно совершает существенное скоростное движение, указанная горизонтальная створка совершает вертикальный подъем свободного конца вверх для обеспечения поворота воздуха повышенного давления от границы ватерлинии вверх посредством механического привода по краям створки в сторону выполненного в кормовой части палубы выпускного воздушного отверстия, перекрываемого сверху двумя поворотными ковшами реверса, которые обеспечивают забор и поворот воздуха вправо или влево в кормовой части при плотном упоре конца поперечной горизонтальной створки в уступ П-образного козырька и с возможностью тем самым закрытия воздушного канала над рулевым устройством, по меньшей мере, не доходя до верхних краев поворотных щитков, для того, чтобы закрыть выпуск воздуха повышенного давления при работе импеллера в сторону дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в верхней его воздушной зоне.
6. Система управления по п. 5, отличающаяся тем, что поворотные ковши реверса выполняют независимо поворачивающимися, смонтированными каждый на отдельной своей оси.
