RU192132U1

RU192132U1 - SCREEN PLAN

Info

Publication number: RU192132U1
Application number: RU2019106366U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Баранов
Original assignee: Сергей Александрович Баранов
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2019-09-04

Abstract

Взяв за основу свое техническое решение по патенту RU №2561530, автор этого изобретения предлагает полезную модель, введя в узел стабилизации по тангажу стабилизирующее воздушное крыло, подъемная сила которого управляется углом атаки посредством поплавков, которые постоянно контактируют с экраном. Через упругие тяги поплавки шарнирно соединяются с носком стабилизирующего воздушного крыла, управляя аэродинамической силой.При таком способе стабилизации по тангажу отпадает необходимость в больших и тяжелых «балластных» поплавках, что улучшает мореходность и технико-экономические показатели эксплуатации экраноплана.Предложенный экраноплан может эксплуатироваться и в зимнее время года по относительно ровной поверхности.Based on his technical solution for patent RU No. 2561530, the author of this invention proposes a utility model by introducing a stabilizing air wing into the pitch stabilization unit, the lifting force of which is controlled by the angle of attack by means of floats that are constantly in contact with the screen. Through elastic rods, the floats are pivotally connected to the toe of the stabilizing air wing, controlling aerodynamic force. With this pitch stabilization method, there is no need for large and heavy "ballast" floats, which improves seaworthiness and technical and economic performance of the ekranoplan. The proposed ekranoplan can be operated even in winter season on a relatively flat surface.

Description

Полезная модель относится к судостроению, а именно к экранопланам, летящим на динамической воздушной подушке.The utility model relates to shipbuilding, namely to ekranoplanes flying on a dynamic air cushion.

Наиболее грузоподъемные экранопланы разработаны в свое время в КБ Алексеева Р.Е., но они требуют для перехода из режима плавания в режим полета над экраном (водой) значительных избыточных мощностей воздушных двигателей и высокой квалификации пилотов, обеспечивающих заданную высоту полета экраноплана над водой, надежную и безопасную устойчивость по тангажу и разворота по курсу.The most load-carrying ekranoplanes were developed at the time in the R. Alekseev’s Design Bureau, but they require significant excess power of air engines and highly qualified pilots providing a given altitude of the ekranoplane above water, which is reliable to switch from navigation to flight mode above the screen (water) and safe pitch and heading stability.

Известны попытки облегчить управление экранопланом в различных стадиях движения (разгон, полет над водой и снова переход к глиссирующему и водоизмещающему режиму), например, через постоянную связь с водой вспомогательных поплавков.Attempts are known to facilitate the control of the ekranoplan in various stages of movement (acceleration, flight over water and again the transition to the planing and displacement modes), for example, through a constant connection with the water of auxiliary floats.

Техническое решение по патенту RU №2474515 кл. B60V1/08 оказалось слишком сложным и малоэффективным по конструкции.Technical solution according to patent RU No. 2474515 class. B60V1 / 08 turned out to be too complex and inefficient in design.

Не имела успеха и попытка управления через моторный вариант воздушного змея по патенту RU 2299822 кл. B60V 1/08.The attempt to control through the motor version of the kite according to patent RU 2299822 cl. B60V 1/08.

По патенту SU №1763291А1 кл. В64С 39/00 была предложена глиссирующая пластина, расположенная под центром тяжести экраноплана. Этот вариант требовал идеальных условий по погоде и по этой причине оказался неприемлемым на практике.According to patent SU No. 1763291A1 cl. B64C 39/00 proposed a planing plate located under the center of gravity of the ekranoplan. This option required ideal weather conditions and for this reason proved to be unacceptable in practice.

По патенту RU №2140370 кл. B60V 1/08 задача надежной управляемости на всех стадиях движения (и маневрирования) экраноплана решалась за счет применения выносной мотогондолы и подводных антикрыльев, но при этом на высоких скоростях полета (100-300 км/ч) вибрационные нагрузки и исходный угол атаки крыла до 30 градусов мешали на этой стадии преодолевать «горб» сопротивления из-за срыва потока на крыле.According to patent RU No. 2140370 class. B60V 1/08, the task of reliable controllability at all stages of movement (and maneuvering) of the ekranoplan was solved by using an external engine nacelle and underwater wing, but at the same time, at high flight speeds (100-300 km / h), vibration loads and an initial angle of attack of up to 30 degrees prevented at this stage to overcome the "hump" of resistance due to stall flow on the wing.

У известных названных экранопланов управляемость по курсу неудовлетворительна, так как они вынуждены осуществлять поворот практически без крена («блинчиком»), что приводит к неприемлемо большому радиусу поворота при эксплуатации таких экранопланов на малых и средних реках.For the known named ekranoplanes, the course controllability is unsatisfactory, since they are forced to turn almost without a roll (“pancake”), which leads to an unacceptably large turning radius when operating such ekranoplanes on small and medium rivers.

За ближайший аналог предлагаемому экраноплану выбрано техническое решение по патенту RU №2561530.For the closest analogue to the proposed ekranoplane, the technical solution according to patent RU No. 2561530 was selected.

При движении экраноплана, выполненного по указанному патенту, могут возникнуть дестабилизирующие моменты из-за изменения высоты полета, отклонений по центровке, неровности экрана (волн), порывы ветра и т.д. Для гарантированной стабилизации по тангажу поплавки должны прижиматься к экрану с усилием 5-10% от веса экраноплана, что на скоростях околоэкранного полета приводит к существенному гидродинамическому сопротивлению. Кроме этого, увеличение высоты полета приводит к уменьшению стабилизирующего момента из-за большого отклонения штанг от горизонтали, приводящего к уменьшению расстояния между центром тяжести экраноплана и центром давления опорного поплавка, что при сложении неблагоприятных факторов может снизить надежность стабилизации.During the movement of an ekranoplane made according to the specified patent, destabilizing moments can occur due to changes in flight altitude, deviations in centering, unevenness of the screen (waves), gusts of wind, etc. For guaranteed stabilization by pitch, the floats must be pressed against the screen with a force of 5-10% of the weight of the winged craft, which at near-screen speeds leads to significant hydrodynamic resistance. In addition, an increase in flight altitude leads to a decrease in the stabilizing moment due to the large deviation of the rods from the horizontal, which leads to a decrease in the distance between the center of gravity of the winged wing and the center of pressure of the reference float, which, if adverse factors are added, can reduce the reliability of stabilization.

Конструктивное решение экраноплана по патенту RU №2561530 обеспечивает легкость управления для пилота на всех режимах движения, в том числе при энергичном маневрировании.The design solution of the ekranoplan according to patent RU No. 2561530 provides ease of control for the pilot in all driving modes, including during vigorous maneuvering.

Однако при движении экраноплана, оснащенного опорными поплавками, возникают дестабилизирующие моменты из-за изменения высоты полета, отклонений по центровке, неровности экрана (волн), порывы ветра и т.д. Для надежной стабилизации по тангажу поплавки должны обладать балластным весом 5-10% от веса экраноплана, что на скоростях околоэкранного полета приводит к существенному гидродинамическому сопротивлению. Кроме этого, увеличение высоты экрана приводит к уменьшению стабилизирующего момента из-за большого отклонения штанг от горизонтали, приводящего к уменьшению расстояния между центром тяжести экраноплана и центром давления опорных поплавков, что при сложении неблагоприятных факторов может снизить надежность стабилизации.However, during the movement of an ekranoplane equipped with supporting floats, destabilizing moments arise due to changes in flight altitude, deviations in centering, unevenness of the screen (waves), gusts of wind, etc. For reliable stabilization by pitch, the floats must have a ballast weight of 5-10% of the weight of the ekranoplan, which at near-screen speeds leads to significant hydrodynamic resistance. In addition, an increase in the height of the screen leads to a decrease in the stabilizing moment due to the large deviation of the rods from the horizontal, which leads to a decrease in the distance between the center of gravity of the winged craft and the center of pressure of the support floats, which, if adverse factors are added, can reduce the stability of stabilization.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение вышеперечисленных недостатков экранопланов, оснащенных опорными управляющими поплавками, обеспечение автоматического поддержания высоты полета экраноплана над экраном.The purpose of the proposed utility model is to eliminate the above disadvantages of ekranoplanes equipped with supporting control floats, ensuring the automatic maintenance of the ekranoplan flight altitude above the screen.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый экраноплан выполнен в виде водонепроницаемого крыла-корпуса, вмещающего отсеки для пилота с системой управления, для пассажиров, для топлива, по бокам которого смонтированы торцевые аэродинамические шайбы, переходящие в кормовой части в воздушные кили с расположенными между ними силовым агрегатом с воздушным винтом, а с нижней стороны крыла-корпуса выполнены продольные каналы глубиной не более 10% его модифицированного профиля; эти каналы обрамлены гидродинамическими шайбами, а также к носовой части крыла-корпуса по его бокам шарнирно присоединены две штанги, к которым также шарнирно присоединены два опорных поплавка, управляемых по тангажу и курсу синхронно путем их поворота вокруг вертикальных осей и в горизонтальной плоскости, причем поплавки расположены впереди центра тяжести крыла-корпуса не менее, чем на 5% его хорды, и отличается тем, что в системе управления опорными поплавками штанги выполнены в виде параллелограммных механизмов, перемещающихся в вертикальных плоскостях, шарнирно связанных с носовой частью экраноплана и через амортизаторы (являющиеся короткой вертикальной стороной параллелограмма) - с опорными поплавками, а к верхней части амортизаторов шарнирно прикреплено стабилизирующее воздушное крыло, которое своей передней частью шарнирно соединено через тяги с опорными поплавками, причем передняя и задняя части стабилизирующего воздушного крыла разделены в пропорции 30% и 70% (плюс/минус 5%) хорды его профиля.This goal is achieved by the fact that the proposed ekranoplane is made in the form of a waterproof wing-hull accommodating compartments for the pilot with a control system, for passengers, for fuel, on the sides of which end aerodynamic washers are mounted, passing in the stern into air keels with the power between them an assembly with a propeller, and longitudinal channels with a depth of not more than 10% of its modified profile are made on the lower side of the wing-hull; these channels are framed by hydrodynamic washers, and two rods are pivotally attached to the nose of the wing-hull along its sides, to which are also pivotally attached two supporting floats, controlled in pitch and course synchronously by turning them around the vertical axes and in the horizontal plane, and the floats located in front of the center of gravity of the wing-hull by no less than 5% of its chord, and differs in that in the control system of the support floats, the rods are made in the form of parallelogram mechanisms moving in a vert planes articulated to the bow of the winged wing and through the shock absorbers (which are the short vertical side of the parallelogram) with support floats, and to the upper part of the shock absorbers a stabilizing air wing is attached pivotally with its front part pivotally connected through traction to the support floats, the front and the rear parts of the stabilizing air wing are divided in the proportion of 30% and 70% (plus / minus 5%) of the chord of its profile.

Предлагаемый экраноплан, а именно конструкция системы управления его поплавками по тангажу представлен на чертеже, где на фиг. 1 показан вид сверху, а на фиг. 2 вид сбоку названной конструкции.The proposed ekranoplan, namely the design of the pitch control system for its floats, is shown in the drawing, where in FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a side view of the named structure.

Экраноплан состоит из корпуса 1 (на чертеже показан фрагмент носовой части), штанг 2, представляющих собой параллелограммные механизмы, обеспечивающие перемещение узлов и деталей, смонтированных на них, в строго вертикальном положении, опорных поплавков (ОП) 3, стабилизирующего воздушного крыла (СВК) 4, амортизаторов 5, упругих тяг 6, шарниров параллелограммных механизмов 7.The ekranoplan consists of a hull 1 (a fragment of the bow is shown in the drawing), rods 2, which are parallelogram mechanisms that ensure the movement of nodes and parts mounted on them in a strictly vertical position, supporting floats (OP) 3, a stabilizing air wing (ICS) 4, shock absorbers 5, elastic rods 6, hinges of parallelogram mechanisms 7.

Предлагаемая конструкция позволяет осуществлять надежную автоматическую стабилизацию экраноплана по тангажу с минимальным опорным воздействием на экран за счет перенесения основного стабилизирующего воздействия с ОП 3 на СВК 4.The proposed design allows reliable automatic stabilization of the ekranopan on pitch with minimal support impact on the screen due to the transfer of the main stabilizing effect from OP 3 to ICS 4.

Предлагаемый экраноплан функционирует следующим образом: в начале разгона экраноплан 1 движется в водоизмещающем, а затем в глиссирующем, режимах, при этом штанги 2, с размещенными на них ОП 3 и СВК 4, находятся в положении, близком к горизонтальному, благодаря подъемной силе от водоизмещения ОП 3, которые занимая крайнее верхнее положение (позиция А), через упругие тяги 6 поднимают носок СВК 4 на угол атаки, соответствующей максимальному коэффициенту подъемной силы (Сушах). На расстоянии 30% (плюс/минус 5%) от носка по хорде профиля СВК 4 шарнирно прикреплен к верхним частям амортизаторов 5, которые в свою очередь шарнирами 7 прикреплены к штангам 2, воспринимающим усилия от ОП 3 и СВК 4. При достижении значительной скорости и существенного увеличения аэродинамической подъемной силы (выход экраноплана в режим полета и крейсерский полет), СВК 4 принимает на себя основную нагрузку, разгружая ОП 3, которые под действием амортизаторов 5 и собственного веса выходят из крайнего верхнего положения и через тяги 6 опускают носок СВК 4, уменьшая угол атаки, а следовательно, и подъемную силу СВК 4, до наступления силового равновесия между СВК 4 и ОП 3. Аналогичным образом эта система работает при встрече с фронтом волны или при нисходящем порыве ветра в крейсерском режиме полета над экраном.The proposed ekranoplan operates as follows: at the beginning of acceleration, the ekranoplan 1 moves in displacement, and then in planing modes, while the rods 2, with the OP 3 and ICS 4 placed on them, are in a position close to horizontal, due to the lifting force from the displacement OP 3, which occupy the highest position (position A), through the elastic rods 6 lift the tip of the ICS 4 at an angle of attack corresponding to the maximum lifting force coefficient (Sushakh). At a distance of 30% (plus / minus 5%) from the toe along the chord of the SVK 4 profile, it is pivotally attached to the upper parts of the shock absorbers 5, which, in turn, are attached by hinges 7 to the rods 2, which absorb the forces from the OP 3 and SVK 4. Upon reaching a significant speed and a significant increase in aerodynamic lift (ekranoplan flight mode and cruise flight), the ICS 4 assumes the main load, unloading the OP 3, which, under the action of shock absorbers 5 and their own weight, leave their extreme upper position and lower their nose through thrust 6 CRS to 4, reducing the angle of attack and consequently the lift CRS 4, until the force equilibrium between the CRS and 4 OP 3. Likewise, the system operates at a meeting with the wave front or downward gust of wind over the screen in cruising flight mode.

При тенденции к кабрированию нагрузка на ОП 3 уменьшается и он, опускаясь вниз, через упругие тяги 6 опускает носок СВК 4, уменьшая угол атаки, тем самым уменьшая подъемную силу СВК 4 вплоть до смены ее вектора (позиция Б).With a tendency toward cabling, the load on the OP 3 decreases and, dropping down, through the elastic rods 6 lowers the tip of the ICS 4, reducing the angle of attack, thereby reducing the lifting force of the ICS 4 until its vector changes (position B).

В крейсерском околоэкранном полете СВК 4 создает основное стабилизирующее усилие, а ОП 3 работает в большей мере как датчик управления СВК 4, автоматически парируя отклонения по тангажу, тем самым обеспечивая устойчивый экономичный режим движения на оптимальной высоте без вмешательства пилота.In cruising near-screen flight, SVK 4 creates the main stabilizing force, and OP 3 works to a greater extent as a SVK 4 control sensor, automatically parrying pitch deviations, thereby ensuring a stable economical driving mode at the optimum height without pilot intervention.

При движении экраноплана 1 в режиме полета ОП 3 работают в трех режимах:When the ekranoplan 1 moves in flight mode, the OP 3 operate in three modes:

- глиссирующем - в постоянном контакте с водой своей нижней частью;- gliding - in constant contact with water with its lower part;

- рикошетирующем - в ударном контакте с гребнями волн;- ricochet - in shock contact with wave crests;

- погруженном в водную среду - при прохождении высоких и крутых волн. Для этого ОП 3 выполнен как фрагмент подводного крыла, что существенно увеличивает его подъемную силу в водной среде. Сложение подъемных сил в этом режиме ОП 3 и СКВ 4 позволяет энергично и плавно проходить достаточно большие волны без контакта с ними экранопланом 1. Возникающие на всех режимах движения вибрационные и ударные нагрузки смягчаются амортизаторами 5 и упругой деформацией штанг 2.- immersed in the aquatic environment - with the passage of high and steep waves. For this, OP 3 is made as a fragment of a hydrofoil, which significantly increases its lift in the aquatic environment. The addition of lifting forces in this mode of OP 3 and SLE 4 allows sufficiently large waves to pass energetically and smoothly without contact with an ekranoplane 1. The vibration and shock loads arising at all driving modes are mitigated by shock absorbers 5 and elastic deformation of the rods 2.

Claims

An ekranoplan, made in the form of a waterproof wing-hull, containing compartments for the pilot with a control system, for passengers, for fuel, on the sides of which end aerodynamic washers are mounted, passing in the stern into air keels with a power unit located between them with a propeller, and longitudinal channels with a depth of not more than 10% of its modified profile are made on the underside of the wing-hull; these channels are framed by hydrodynamic washers, and two rods are pivotally attached to the nose of the wing-hull, to which are also pivotally attached two supporting floats, controlled in pitch and course synchronously by turning them around the vertical axes and in the horizontal plane, the floats being located in front of the center the weight of the wing-wing is not less than 5% of its chord, characterized in that in the control system of the supporting floats, the rods are made in the form of parallelogram mechanisms moving in vertical planes bones pivotally connected to the bow of the winged wing and through the shock absorbers, which are the short vertical side of the parallelogram, with support floats, and to the upper part of the shock absorbers a stabilizing air wing is attached pivotally, which is connected articulately through the elastic rods to the support floats, the front and the rear parts of the stabilizing air wing are divided in proportion to 30% and 70%, respectively, plus / minus 5% of its profile.