PL229211B1 - Pływak do statku powietrznego - Google Patents

Description

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	JEUTE PIOTR, Warszawa, PL
24.11.2014 BUP 24/14	(72) Twórca(y) wynalazku:
	PIOTR JEUTE, Warszawa, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
29.06.2018 WUP 06/18	(74) Pełnomocnik:
	rzecz, pat. Adam Pawłowski

CM σ>

CM

CM

Ω.

PL 229 211 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest pływak do statku powietrznego, zwłaszcza do wodnosamolotu lub łodzi latającej.

Znane są ze stanu techniki pływaki do wodnosamolotów lub łodzi latających wyposażone w koła do lądowania na twardym podłożu oraz do startowania z twardego podłoża. Z reguły koła te cho wane są z wykorzystaniem specjalnego mechanizmu, będącego pod kontrolą pilota. W momencie, gdy koła podwozia są niechowane i bezpośrednio stanowią opór dla wody czy powietrza, znacznie pogarszają się własności aero- i hydrodynamiczne, co istotnie utrudnia start i lądowanie na wodzie, a także pogarsza doskonałość w locie. Dodatkowo, łodzie latające wyposażone są zazwyczaj w kadłub w znacznej części zanurzony w wodzie, celem zapewnienia stabilności oraz odpowiedniego profilu hydrodynamicznego. Wiąże się to z koniecznością uszczelnienia tego kadłuba do kontaktu z wodą szczególnie w miejscach, gdzie mocowane są elementy ruchomego zwykle podwozia, co podnosi ciężar i stopień komplikacji, a także ogólne koszty wykonania oraz konserwacji takiej konstrukcji.

Amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US2006/0144999 ujawnia skrzydło montowane na rozpórce pomiędzy pływakami. Skrzydło nie posiada znaczących właściwości wyporowych. Ponadto, pływaki nie są wyposażone w koła umożliwiające lądowanie i start z twardego terenu. Skrzydło pomiędzy pływakami służy wyłącznie poprawie właściwości aerodynamicznych podczas lotu.

Amerykański patent nr US6464168 ujawnia konstrukcję chowanego podwozia do samolotów. Konstrukcja taka umożliwia chowanie i wyjmowanie kół przy lądowaniu i startowaniu z twardego podłoża. Rozwiązanie to wiąże się ze zwiększeniem wagi całkowitej statku powietrznego oraz koniecznością operowania podwoziem przy startowaniu i lądowaniu. Dopuszcza się więc możliwość zapomnienia przez pilota o wysunięciu, bądź schowaniu podwozia przy lądowaniu czy startowaniu, co może stanowić zagrożenie dla statku powietrznego, a przez to dla pilota i pasażerów. Złożona konstrukcja chowanego podwozia wprowadza dodatkowe, potencjalnie zawodne elementy do konstrukcji statku powietrznego, obniżające poziom jego ogólnej niezawodności oraz wymagające okresowej konserwacji i ewentualnych napraw.

Amerykański patent nr US3159364 ujawnia pływaki amfibijne zawierające środki do wycofywania tych pływaków względem niechowanych kół. Pozwala to na ekspozycję kół względem podłoża przy lądowaniu na twardym podłożu i lądowanie na wodzie bez ekspozycji tychże kół. Rozwiązanie to, podobnie jak przy rozwiązaniu dotyczącym chowania kół w pływakach czy kadłubie, wiąże się z wprowadzeniem dodatkowego, potencjalnie zawodnego mechanizmu podnoszącego wagę statku powietrznego.

Celowym byłoby opracowanie konstrukcji pływaka redukującego powyższe niedogodności, przy jednoczesnym uproszczeniu konstrukcji, poprawieniu właściwości aero- i hydrodynamicznych. Dodatkowo korzystne byłoby opracowanie takiego pływaka amfibijnego, który umożliwiałby lądowania, w tym lądowania awaryjne, nie tylko na wodzie albo na przygotowanych pasach startowych, jak to się dzieje w przypadku istniejących konstrukcji amfibijnych wyposażonych zwykle w koła i elementy podwozia, które nie pozwalają na wykorzystywanie innych, w tym przygodnych, miejsc lądowania i startu. Korzystne zatem byłoby opracowanie jednej konstrukcji pływaka amfibijnego, która zawsze umożliwia lądowania nie tylko na pasach startowych lub wodzie, ale także piasku, śniegu, podmokłej łące, w tym pasach startowych trawiastych w okresie jesienno-zimowym, lub też w wypadku lądowań awaryjnych także np. na trzcinach czy wysokim zbożu - bez ryzyka kapotażu lub uszkodzenia samolotu.

Przedmiotem wynalazku jest pływak statku powietrznego zawierający dwie wyporowe części boczne, wyporową część środkową, oraz niechowane koła główne, których górny fragment (a) wynoszący co najmniej 80% średnicy (D) kół zawarty jest w pływaku patrząc od przodu, charakteryzujący się tym, że wyporowa część środkowa tworzy wraz z częściami bocznymi najdalej wysuniętą w przód krawędź natarcia pływaka i krawędź spływu pomiędzy częściami bocznymi, przy czym krawędź spływu jest oddalona od tylnego końca części bocznych w kierunku krawędzi natarcia o odległość (b), wynoszącą co najmniej jedną trzecią długości (L) części bocznych.

Korzystnie, pływak zawiera poprzeczny uskok na powierzchni dolnej.

Korzystnie, poprzeczny uskok znajduje się w obrysie kół głównych, patrząc od boku.

Korzystnie, część środkowa ma profil aerodynamiczny wytwarzający siłę nośną działającą ku górze.

Korzystnie, środek ciężkości konstrukcji wraz ze statkiem powietrznym znajduje się za uskokiem poprzecznym patrząc od przodu w odległości (c) wynoszącej od 2% do 20% długości (L) całego pływaka.

PL 229 211 B1

Przedmiotem wynalazku jest również łódź latająca zawierająca pływak według wynalazku.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto wodnosamolot zawierający pływak według wynalazku.

Korzystnie, wyporność pierwszej części pływaka między krawędzią natarcia a uskokiem poprzecznym wynosi co najmniej 140% maksymalnego ciężaru wodnosamolotu, korzystnie co najmniej 200%, a wyporność pozostałej części pływaka wynosi o co najmniej 50% maksymalnego ciężaru mniej niż części pierwszej pływaka.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia pływak w pierwszym przykładzie wykonania w widoku izometrycznym z góry.

Fig. 2 przedstawia pływak w pierwszym przykładzie wykonania w widoku izometrycznym od dołu.

Fig. 3 przedstawia fragment pływaka z kołem głównym w widoku z boku.

Fig. 4 przedstawia przekrój wzdłużny pływaka w 1/3 szerokości.

Fig. 5 przedstawia pływak wraz z wodnosamolotem w widoku z boku, w pierwszym przykładzie wykonania.

Fig. 6 przedstawia pływak w drugim przykładzie wykonania, dla łodzi latającej, w widoku izometrycznym z góry.

Fig. 7 przedstawia pływak w drugim przykładzie wykonania, dla łodzi latającej, w widoku od dołu.

Fig. 1 przedstawia pływak 100 w widoku izometrycznym z góry, według pierwszego przykładu wykonania. Zawiera on dwie wyporowe części boczne 101, prowadzone wzdłużnie względem kadłuba wodnosamolotu. Pomiędzy nimi znajduje się wyporowa część środkowa 104, która jest integralnie połączona z częściami bocznymi 101. Część środkowa 104 umieszczona jest względem części bocznych 101 tak, że tworzy wraz z nimi jedną krawędź natarcia 105 pływaka 100. Środek krawędzi natarcia 105 stanowi najdalej wysunięty w przód punkt pływaka 100. Po bokach pływaka 100 znajdują się koła główne 102, umieszczone zasadniczo w jego środkowej części, oraz koła tylne 103 umieszczone zasadniczo w końcowym odcinku części bocznych 101, do startowania z podłoża twardego i lądowania na nim. Zarówno koła główne 102 oraz koła tylne 103 są niechowane, o osiach ustalonych względem pływaków i kadłuba. Koła tylne 103 są zawarte w statecznikach kierunku 109 w co najmniej 60% swojej średnicy.

Fig. 2 przedstawia pływak 100 w widoku izometrycznym od dołu. Widoczny jest poprzeczny uskok 107, tzn. redan. Zawarty jest on w obrysie kół głównych 102, patrząc od boku pływaka 100. Poprzeczny uskok 107 ułatwia oderwanie pływaka 100 od wody podczas startowania, szczególnie podczas startowania z wody o stosunkowo gładkiej powierzchni. Widoczne są również wzdłużne uskoki 112. Korzystnie, wzdłużne uskoki 112 rozmieszczone są tak, że centralna część powierzchni ślizgowej środkowej części 104 znajduje się wyżej niż sąsiadujące części ślizgowe powierzchni środkowej części 104, co ułatwia odrywanie się ich od powierzchni wody w miarę nabierania prędkości.

Gdy pływak jest stosowany do wodnosamolotu, korzystnym jest gdy przednia część pływaka 100, tzn. część od krawędzi natarcia 105 do poprzecznego uskoku 107 ma korzystnie wyporność wynoszącą co najmniej 140% ciężaru całej maszyny latającej w konfiguracji MTOW (ang. Maximum Take Off Weight), a korzystniej co najmniej 200%. Zapas wyporności w części przedniej pływaka zabezpiecza wodnosamolot przed kapotażem w trakcie lądowania na wodzie w przypadku, kiedy akwen jest zafalowany lub pilot popełni niewielki choćby błąd w fazie wyrównania i wytrzymania, zarówno kiedy kontakt z wodą nastąpi zbyt szybko, przy dużej prędkości postępowej (wyrównanie zbyt późno lub wytrzymanie zbyt krótko) jak i wówczas, kiedy dojdzie do utraty siły nośnej nieco wyżej nad wodą w wypadku wyrównania i wytrzymania zbyt wysoko. Lądowania na wodzie ze względu na trudność wzrokowej oceny dystansu do powierzchni wody obarczone są większym ryzykiem błędów w zakresie optymalnego poziomu wyrównania. W wyniku ewentualnego błędu w fazie wyrównania lub wytrzymania podczas lądowania na wodzie możliwe uderzenie w wodę oraz opór częściowo wysuniętych kół spowoduje gwałtowne hamowanie wodnosamolotu z wektorem siły ciężkości odchylonym mocno do przodu i siłą składową w granicach 1.3-1,4G. Wyporność przedniej części pływaka na poziomie co najmniej 140% MTOW zapewni wówczas minimum bezpieczeństwa przy bardzo małym zafalowaniu. Wyporność na poziomie co najmniej 200% zapewni możliwość bezpiecznego lądowania na bardziej zafalowanym akwenie. Możliwe jest więc wykonanie pływaka w różnych odmianach, w zależności od jego przeznaczenia. Z kolei część znajdująca się pomiędzy uskokiem poprzecznym 107, a tylnym końcem części bocznych 101 ma wyporność co najmniej o 50% ciężaru maszyny MTOW mniejszą niż część przednia.

Ponadto, uskok poprzeczny 107 wraz z osią kół głównych 102 znajduje się zawsze przed środkiem ciężkości maszyny. Korzystnie, środek ciężkości konstrukcji wraz ze statkiem powietrznym znajduje się za uskokiem poprzecznym (107) patrząc od przodu w odległości (c), przy czym (c) wynosi od 2% do 20% długości (L) całego pływaka. Dzięki powyższym cechom statek powietrzny, wyposażony

PL 229 211 B1 w pływak według wynalazku, podczas rozpędzania się przy startowaniu z powierzchni wody i odpowiedniej sile aerodynamicznej na sterze wysokości, będzie mógł wejść w ślizg na przedniej części pływaka 100, zmniejszając ekspozycję kół głównych 102 od przodu. Pozwala to na zmniejszenie oporu hydrodynamicznego wynikającego z obecności niechowanych kół 102 i w efekcie szybsze i pewniejsze poruszanie się pływaka w wodzie. Z kolei przy podchodzeniu do lądowania na twardym podłożu konstrukcja pływaka 100 pozwala na takie ustawienie go względem tego podłoża, by lądowanie odbyło się bezpośrednio na koła główne 101 oraz koła tylne 103.

Fig. 3 przedstawia fragment pływaka z kołami głównymi 102, w widoku z boku. Patrząc od przodu, koła główne 102 zawarte są w górnym fragmencie (a) swojej średnicy (D) w pływaku 100 patrząc od przodu, przy czym fragment (a) wynosi co najmniej 80% średnicy (D). Osiągnięte zostało to poprzez ukształtowanie części bocznej 101 przed kołem w postaci deflektora 111. Przy pozycji górnej płaszczyzny pływaka 100 zasadniczo poziomej, podczas ślizgu lub podczas lotu, ekspozycja kół głównych 102 od przodu jest mniejsza niż podczas stacjonowania na wodzie lub terenie czy podczas początkowego rozpędzania się po terenie, kiedy to pozycja górnej płaszczyzny pływaka 100 jest pod kątem w stosunku do poziomu, co wynika z mniejszej średnicy kół tylnych 103 oraz umieszczenia ich osi powyżej osi kół głównych 102 względem górnej płaszczyzny pływaka 100. Umieszczenie osi kół tylnych 103 powyżej osi kół głównych 102 skutkuje przez to różną grubością pływaka przy kołach głównych 102 i przy kołach tylnych 103.

Fig. 4 przedstawia przekrój wzdłużny pływaka 100. Część środkowa 104 tworzy w przekroju wzdłużnym zarówno w 1/3 jak i w 2/3 swojej szerokości profil aerodynamiczny 110, który powoduje wytworzenie się siły nośnej skierowanej ku górze. Korzystnie, cięciwa tego profilu jest równoległa, bądź lekko - w granicach 5 stopni, korzystnie 2 stopnie - unosząca się w kierunku przednim w stosunku do cięciwy głównego płata nośnego statku powietrznego. Ponadto, opływ tego profilu pomiędzy częściami bocznymi 101 (z wyłączeniem ewentualnej owiewki kabiny w wersji dla łodzi latającej) jest nie krótszy w części górnej, niż w części dolnej. Dzięki temu siła nośna będzie skierowana ku górze. Widoczna jest również odległość (b) między krawędzią spływu 106, a tylnym końcem części bocznych 101, wynosząca co najmniej jedną trzecią długości (L) części bocznych 101.

Fig. 5 przedstawia pływak w drugim przykładzie wykonania, w wersji dla łodzi latającej. Kabina 214 jest tutaj zawarta w części środkowej 204 i stanowi z nią integralną całość. Ponadto, na końcu części bocznych 201 pływaka 200 umieszczony jest ster wysokości 213. Pozostałe części konstrukcji pływaka 200 są rozmieszczone analogicznie do pierwszego przykładu wykonania.

Fig. 6 przedstawia pływak 200 dla łodzi latającej w widoku od dołu, z uwidocznioną krawędzią spływu 206 oraz uskokiem poprzecznym 207.

Pływak według wynalazku mieć zastosowanie w wodnosamolotach bezzałogowych, przykładowo militarnych, gdzie pilot nie znajdujący się w statku latającym ma ograniczone możliwości sterowania maszyną. Dzięki wszechstronnemu zastosowaniu pływaka do lądowania na większości możliwych rodzajów terenów, możliwa jest większa swoboda w korzystaniu z maszyny bezzałogowej, z uwzględnieniem możliwości startu oraz lądowania w nieprzewidzianych warunkach, przy niespodziewanym rodzaju podłoża, co pozwala na uniknięcie zniszczenia kosztownej maszyny, a przede wszystkim umożliwia jej operowanie z praktycznie dowolnego miejsca niezależnie od dostępności niezniszczonych pasów startowych. Byłoby to szczególnie korzystne w wypadku cięższych, bojowych bezzałogowców wyposażonych w uzbrojenie i w związku z tym wymagających - dotychczas - korzystania z pasów startowych.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pływak do statku powietrznego zawierający dwie wyporowe części boczne, wyporową część środkową, oraz niechowane koła główne, których górny fragment (a) wynoszący co najmniej 80% średnicy (D) kół zawarty jest w pływaku patrząc od przodu, znamienny tym, że wyporowa część środkowa (104, 204) tworzy wraz z częściami bocznymi (101,201) najdalej wysuniętą w przód krawędź natarcia (105, 205) pływaka (100, 200) i krawędź spływu (106, pomiędzy częściami bocznymi (101, 201), przy czym krawędź spływu (106, 206) jest oddalona od tylnego końca części bocznych (101,201) w kierunku krawędzi natarcia (105, 205) o odległość (b), wynoszącą co najmniej jedną trzecią długości (L) części bocznych (101,201).
2. 2. Pływak według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera poprzeczny uskok (107, 207) na powierzchni dolnej.

   PL 229 211 Β1
3. 3. Pływak według zastrz. 2, znamienny tym, że poprzeczny uskok (107, znajduje się w obrysie kół głównych (102, 202), patrząc od boku.
4. 4. Pływak według zastrz. 1, znamienny tym, że część środkowa (104) ma profil aerodynamiczny (110) wytwarzający siłę nośną działającą ku górze.
5. 5. Pływak według zastrz. 2 lub 3, znamienny tym, że środek ciężkości konstrukcji wraz ze statkiem powietrznym znajduje się za uskokiem poprzecznym (107, 207) patrząc od przodu w odległości (c) wynoszącej od 2% do 20% długości (L) całego pływaka.
6. 6. Łódź latająca zawierająca pływak (200) według dowolnego z zastrz. 1-5.
7. 7. Wodnosamolot zawierający pływak (100) według dowolnego z zastrz. 1-5.
8. 8. Wodnosamolot według zastrz. 7, znamienny tym, że wyporność pierwszej części pływaka (100) między krawędzią natarcia (105) a uskokiem poprzecznym (107) wynosi co najmniej 140% maksymalnego ciężaru wodnosamolotu, korzystnie co najmniej 200%, a wyporność pozostałej części pływaka wynosi o co najmniej 50% maksymalnego ciężaru mniej niż części pierwszej pływaka (100).