PL248847B1

PL248847B1 - Układ i sposób sterowania poduszkowcem jednosilnikowym

Info

Publication number: PL248847B1
Application number: PL441167A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Szafran; Wiesław Zalewski; Marcin Janiszewski; Konrad Kozaczuk
Original assignee: Sieć Badawcza Łukasiewicz-Instytut Lotnictwa; Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Lotnictwa
Priority date: 2022-05-13
Filing date: 2022-05-13
Publication date: 2026-02-02
Also published as: PL441167A1; US20230365114A1; CN117048578A; EP4275975B1; EP4275975A1; CA3199262A1

Abstract

Przedmiotem rozwiązania jest układ sterowania poduszkowcem zawierającym jeden silnik oraz jeden wentylator napędowy (1) obudowany tunelem (2), w którym usytuowane są uchylne klapy boczne, przy czym wymieniony układ sterowania charakteryzuje się tym, że za tunelem (2) usytuowane są co najmniej trzy stery kierunku (5), przy czym każdy ze sterów kierunku (5) pracuje w pełnym zakresie położenia kątowego niezależnie od położenia uchylnych klap bocznych. Ponadto przedmiotem rozwiązania jest sposób sterowania wymienionym poduszkowcem.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ i sposób niezależnej regulacji ciągu napędowego oraz przepływu masowego powietrza przez poduszkę powietrzną poduszkowca wyposażonego w jeden silnik napędowy.

Poduszkowce są pojazdami poruszającymi się na poduszce powietrznej nad powierzchnią wody lub lądu. Poduszkowce mają zastosowanie np. w ratownictwie lub patrolowaniu na obszarach zamarzniętych rzek i jezior, wód śródlądowych o niskim stanie oraz terenów bagiennych.

W poduszkowcach jednosilnikowych wentylator napędowy obraca się wewnątrz otunelowania zamontowanego w kadłubie poduszkowca, a kieszeń rozdziela strumień powietrza na ciąg generujący ruch postępowy oraz przepływ powietrza do fartucha poduszkowca, generując poduszkę powietrzną. Istotnym jest fakt, że w zależności od terenu i warunków pogodowych wymagana wartość i proporcja mocy układu napędowego rozdzielonej pomiędzy moc generującą ciąg postępowy oraz poduszkę powietrzną jest zróżnicowana. Z punktu widzenia bezpieczeństwa lotu bardzo istotne są przypadki takie jak lot po wodzie lub lodzie z wiatrem lub lot w dół rwącej rzeki. Dla takich stanów lotu pilot musi utrzymać odpowiednio wysokie ciśnienie w poduszce powietrznej, natomiast ciąg generujący ruch postępowy do przodu powinien być na małym poziomie tak aby poduszkowiec nie rozpędzał się do niebezpiecznych prędkości. Bardzo istotne też jest utrzymanie możliwości sterowania kierunkowego w takim stanie lotu.

Rozwiązaniem znanym w technice zapewniającym regulację podziału mocy pomiędzy moc generującą ciąg postępowy oraz moc generująca poduszkę powietrzną jest zastosowanie dwóch silników i dwóch wentylatorów napędowych. Wymienione rozwiązanie zwiększa komplikację układu napędowego, podnosząc koszty produkcji poduszkowca. Użycie oddzielnego wentylatora do pompowania poduszki powietrznej znacząco podnosi generowany hałas z uwagi na wysoką prędkość obrotową takich wentylatorów.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P.430204 znany jest układ kierowania poduszkowcem, zawierający co najmniej jeden wentylator, co najmniej jeden ster kierunku, człon sterujący sprzęgnięty ze sterem kierunku oraz co najmniej dwa boczne elementy rewersowe, ruchome wychylnie niezależnie względem siebie, mające położenie spoczynkowe, w którym nie zakłócają przepływu powietrza, oraz co najmniej jedno położenie robocze, w którym odchylają część strumienia powietrza. Każdy element rewersowy jest sprzężony ze sterem kierunku za pośrednictwem co najmniej jednego zespołu wspomagania, przy czym zespół wspomagania jest skonfigurowany do przemieszczania elementu rewersowego pomiędzy jego położeniami roboczymi i spoczynkowym w zależności od wartości kąta wychylenia steru kierunku. Rozwiązanie opisane w wymienionym opisie zgłoszeniowym podczas badań wykazało, że zastosowanie tylko dwóch sterów kierunku powodowało niedostateczną sterowność kierunkową podczas lotu do przodu. Włączenie odwracacza ciągu wymagało ustawienia dwóch sterów kierunku w kształt litery V i uniemożliwiało korygowanie kierunku lotu podczas manewru hamowania co jest szczególnie ważne dla bezpieczeństwa lotu.

Celem wynalazku jest opracowanie rozwiązania układu napędowego oraz układu sterowania poduszkowca, wyposażonego w jeden silnik napędowy, pozwalającego na zmniejszenie generowanego przez wentylator napędowy ciągu generującego ruch postępowy, przy zachowaniu stałego przepływu masowego powietrza przez poduszkę powietrzą oraz zapewniającego pełną możliwość sterowania kierunkowego.

Układ sterowania poduszkowcem zawierającym jeden silnik oraz jeden wentylator napędowy obudowany tunelem, w którym usytuowane są uchylne klapy boczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że za tunelem usytuowane są co najmniej trzy stery kierunku, przy czym każdy ze sterów kierunku pracuje w pełnym zakresie położenia kątowego niezależnie od położenia uchylnych klap bocznych.

Korzystnie, uchylne klapy boczne obracają się symetrycznie względem osi podłużnej poduszkowca.

Korzystnie, w tunelu za wentylatorem napędowym i równolegle do podłoża usytuowana jest co najmniej jedna płyta dolna tworząca kieszeń przekierowującą część strumienia powietrza do fartucha poduszki powietrznej i co najmniej jedna płyta górna, które to płyty stanowią zamocowanie osi obrotu sterów kierunku, uchylnych klap bocznych oraz sterów poziomych.

Sposób sterowania poduszkowcem zawierającym jeden silnik oraz jeden wentylator napędowy obudowany tunelem, w którym usytuowane są uchylne klapy boczne, według wynalazku charakteryzuje się tym, że ciąg generujący ruch postępowy poduszkowca reguluje się przez zmianę kąta wychylenia uchylnych klap bocznych oraz kierunek lotu poduszkowca reguluje się niezależnie przez zmianę kąta wychylenia co najmniej trzech sterów kierunku, które pracują w pełnym zakresie położenia kątowego niezależnie od położenia uchylnych klap bocznych.

Korzystnie, w sposobie sterowania poduszkowcem według wynalazku, uchylne klapy boczne obracają się symetrycznie względem osi podłużnej poduszkowca.

Korzystnie, w sposobie sterowania poduszkowcem według wynalazku, kąt wychylenia wszystkich sterów kierunku jest jednakowy.

Niniejszy wynalazek jest objaśniony w przykładzie wykonania zilustrowanym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat układu sterowania poduszkowcem w przekroju przez płaszczyznę jego symetrii w widoku z boku, fig. 2 przedstawia schemat układu sterowania poduszkowcem w przekroju przez płaszczyznę poziomą przez oś obrotu wentylatora napędowego w widoku z góry, fig. 3 przedstawia schemat układu napędowego poduszkowca z uchylnymi klapami bocznymi w pozycji roboczej w przekroju przez płaszczyznę poziomą przez oś obrotu wentylatora napędowego w widoku z góry.

W przykładzie wykonania zilustrowanym na fig. 1 i 2, w układzie sterowania poduszkowcem zawierającym jeden wentylator napędowy 1 obudowany tunelem 2. W tunelu 2 za wentylatorem napędowym 1 i równolegle do podłoża usytuowana jest płyta dolna 4 tworząca kieszeń przekierowującą strumień powietrza na część generującą ciąg napędowy i część do fartucha poduszki powietrznej 6. Tunel 2 wyposażony jest po obu stronach w uchylne klapy boczne 3, które w położeniu spoczynkowym tworzą powierzchnię wewnętrzną tunelu 2 i nie zaburzają przepływu powietrza. Za klapami bocznymi 3 w strumieniu za wentylatorem zamontowane są trzy aerodynamiczne stery kierunku 5. W tunelu 2 usytuowana jest również płyta górna 7, która razem z płytą dolną 4 stanowi zamocowanie osi obrotu sterów kierunku 5, uchylnych klap bocznych 3 oraz sterów poziomych 8. Klapy boczne 3 posiadają dwa położenia spoczynkowe i robocze. W położeniu spoczynkowym klapy boczne 3 tworzą obrys tunelu 2 wentylatora napędowego 1. Pilot zwiększając moc silnika zwiększa obroty wentylatora napędowego 1 co zwiększa zarówno wartość ciągu jak i ilość powietrza tłoczonego do poduszki powietrznej 6. Dla warunków lotu wymagających zmniejszenia wartości ciągu bez zmiany ilości powietrza tłoczonej do poduszki powietrznej 6, pilot poprzez naciśnięcie odpowiednich przycisków przestawia klapy boczne 3 w położenie robocze, jak zilustrowano na fig. 3. W położeniu roboczym klapy boczne 3 obracają się względem własnej osi krawędzią natarcia na zewnątrz przepływu powietrza, którego kierunek zaznaczono poglądowo strzałkami, przekierowując część strumienia napędowego w kierunku do przodu co zmniejsza wypadkową ciągu wentylatora napędowego 1. Pozostała część przepływu powietrza kierowana jest na trzy stery kierunku 5 zapewniając możliwość sterowania kierunkowego poduszkowcem.

Rozwiązanie według przykładu wykonania, obejmujące trzy stery kierunku zwiększa sterowność kierunkową o 50% podczas lotu do przodu w porównaniu do rozwiązania opisanego w opisie zgłoszeniowym nr P.430204 obejmującego dwa stery kierunku. Możliwość wychylenia klap bocznych bez zamykania sterów kierunku pozwala korzystnie zmniejszyć ciąg wentylatora napędowego przy zapewnieniu pełnej sterowności kierunkowej. Jest to szczególnie istotne podczas lotu po lodzie z wiatrem tak aby utrzymać poduszkę powietrzną oraz pełną sterowność kierunkową i równolegle wyeliminować rozpędzanie poduszkowca do niebezpiecznych prędkości.

Claims

1. Układ sterowania poduszkowcem zawierającym jeden silnik oraz jeden wentylator napędowy (1) obudowany tunelem (2), w którym usytuowane są uchylne klapy boczne (3), znamienny tym, że za tunelem (2) usytuowane są co najmniej trzy stery kierunku (5), przy czym każdy ze sterów kierunku (5) pracuje w pełnym zakresie położenia kątowego niezależnie od położenia uchylnych klap bocznych (3).

2. Układ sterowania poduszkowcem według zastrz. 1, znamienny tym, że uchylne klapy boczne (3) obracają się symetrycznie względem osi podłużnej poduszkowca.

3. Układ sterowania poduszkowcem według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w tunelu za wentylatorem napędowym (1) i równolegle do podłoża usytuowana jest co najmniej jedna płyta dolna (4) tworząca kieszeń przekierowującą część strumienia powietrza do fartucha poduszki powietrznej (6) i co najmniej jedna płyta górna (7), które to płyty stanowią zamocowanie osi obrotu sterów kierunku (5), uchylnych klap bocznych (3) oraz sterów poziomych (8).

PL 248847 Β1

4. Sposób sterowania poduszkowcem zawierającym jeden silnik oraz jeden wentylator napędowy (1) obudowany tunelem (2), w którym usytuowane są uchylne klapy boczne, znamienny tym, że ciąg generujący ruch postępowy poduszkowca reguluje się przez zmianę kąta wychylenia uchylnych klap bocznych (3) oraz kierunek lotu poduszkowca reguluje się niezależnie przez zmianę kąta wychylenia co najmniej trzech sterów kierunku (5), które pracują w pełnym zakresie położenia kątowego niezależnie od położenia uchylnych klap bocznych (3).

5. Sposób sterowania poduszkowcem według zastrz. 4, znamienny tym, że uchylne klapy boczne (3) obracają się symetrycznie względem osi podłużnej poduszkowca.

6. Sposób sterowania poduszkowcem według zastrz. 4 albo 5, znamienny tym, że kąt wychylenia wszystkich sterów kierunku (5) jest jednakowy.