RU2328391C1

RU2328391C1 - Aerodynamic craft

Info

Publication number: RU2328391C1
Application number: RU2007104655/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук (RU); Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-07-10

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: aerodynamic craft has a body, wings, a motor connected kinematically to an adjustable-pinch propeller, a rudder and controls. Also the craft features three pairs of identical jet half-wings fixed at the sides of the body along the same line at some distance from each other. Each jet half-wing comprises a rectangular duct with lengthwise and transverse internal partitions dividing inner volume of the jet half-wing into separate insulated air ducts, each of which has an air inlet, hinged section and vertical outlet. Upper part of the jet half-wing is tilted back in the direction of the aft, so that an angle between the front edge of rectangular duct and vertical plane is 45°. Jet half-wings have also horizontal stabilisers in the upper part, and the middle pair of the stabilisers features ailerons, while the front and the rear pairs have elevators. Ailerons and elevators are linked kinematically to the stability controls of the craft.

EFFECT: better operation characteristics of an aerodynamic craft.

13 dwg

Description

Настоящее изобретение относится и области судостроения и может найти применение в качестве морского или речного судна с динамическим поддержанием корпуса над поверхностью воды.The present invention relates to the field of shipbuilding and may find application as a sea or river vessel with dynamic support of the hull above the surface of the water.

Известно аэродинамическое судно, содержащее корпус со сквозными вертикальными каналами, по два в носовой и кормовой частях, движители горизонтального перемещения с рулями направления, движители вертикального подъема, размещенные в вертикальных каналах, двигатель внутреннего сгорания, установленный внутри корпуса и кинематически связанный с движителями вертикального подъема и через вариатор с воздушными винтами изменяемого шага, установленными в кольцах. Каждый движитель вертикального подъема выполнен в виде винта с двумя парами лопастей крыльчатого профиля, установленных с возможностью вращения в противоположном направлении. Каждая лопасть снабжена предкрылом. Механическая связь двигателя с движителями вертикального подъема выполнена через управляемые дифференциалы с тормозными устройствами. Система управления устойчивостью судна связана электрически с упомянутыми тормозными устройствами.It is known an aerodynamic vessel comprising a hull with through vertical channels, two in the fore and aft parts, horizontal displacement engines with rudders, vertical lift engines located in vertical channels, an internal combustion engine installed inside the hull and kinematically connected with vertical lift engines and through a variator with variable pitch propellers mounted in rings. Each vertical lift mover is made in the form of a screw with two pairs of wing profile blades mounted for rotation in the opposite direction. Each blade is equipped with a slat. The mechanical connection of the engine with vertical lift engines is made through controlled differentials with braking devices. The ship stability control system is electrically connected to said braking devices.

/Патент РФ № 2163203, кл. В60V 1/14, опубл. 20.02.2001, бюл. № 5/./ RF patent No. 2163203, cl. B60V 1/14, publ. 02/20/2001, bull. No. 5 /.

Недостатками известного аэродинамического судна являются недостаточная подъемная сила, сложность конструкций, расход мощности двигателя на приведение во вращение движителей вертикального подъема.The disadvantages of the known aerodynamic vessel are insufficient lifting force, structural complexity, engine power consumption for bringing the vertical propulsion engines into rotation.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией аэродинамического судна.These shortcomings are due to the design of the aerodynamic vessel.

Известно также аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого размещен двигатель, который через главный и бортовые редукторы связан с воздушными винтами изменяемого шага, размещенными в кольцах. Судно имеет руль направления и механизмы управления. Сверху корпуса на стойках установлены один над другим на некотором расстоянии друг от друга два пластинчатых крыла, каждое из которых выполнено в форме прямоугольной пластины постоянного профиля, заостренной спереди. На верхней поверхности пластины установлены продольные ребра, образующие горизонтальные волнообразные каналы, ширина каждого из которых равна радиусу окружности, образующей кривизну волны канала. Верхнее пластинчатое крыло выполнено заодно с двумя передними и двумя задними стабилизаторами, каждый из которых имеет по два элерона, четыре из которых кинематически связаны с механизмом управления судном в продольном направлении, а четыре другие кинематически связаны с механизмом управления судном в поперечном направлении.Also known is an aerodynamic vessel containing a hull with driver and passenger compartments, inside of which there is an engine that is connected through the main and final gears to variable pitch propellers located in the rings. The vessel has a rudder and control mechanisms. On top of the hull on the racks are installed one above the other at a certain distance from each other two lamellar wings, each of which is made in the form of a rectangular plate of a constant profile, pointed at the front. On the upper surface of the plate there are longitudinal ribs forming horizontal wave-like channels, the width of each of which is equal to the radius of the circle forming the curvature of the channel wave. The upper plate wing is made integral with two front and two rear stabilizers, each of which has two ailerons, four of which are kinematically connected with the control mechanism of the vessel in the longitudinal direction, and four others are kinematically connected with the control mechanism of the vessel in the transverse direction.

/Патент РФ № 2190546, кл. В60V 1/08, В60V 3/06, опубликован 10.10.2002, бюл. № 28/./ RF patent No. 2190546, cl. B60V 1/08, B60V 3/06, published 10/10/2002, bull. No. 28 /.

Аэродинамическое судно по патенту РФ № 2190546, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.The aerodynamic vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2190546, as the closest in technical essence and achieved useful result, is taken as a prototype.

Недостатками известного аэродинамического судна, принятого за прототип, являются сложность конструкции, недостаточная подъемная сила пластинчатого крыла.The disadvantages of the known aerodynamic vessel, adopted as a prototype, are the complexity of the design, insufficient lifting force of the wing plate.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств аэродинамического судна.The aim of the present invention is to improve the performance of an aerodynamic vessel.

Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что два пластинчатых крыла с элеронами заменены тремя парами реактивных полукрыльев, одинаковых по конструкции, закрепленных по бокам корпуса и установленных на одной линии на некотором расстоянии одно от другого, каждое из которых выполнено в форме прямоугольного короба, имеющего продольные и поперечные внутренние перегородки, делящие внутренний объем реактивного полукрыла на отдельные изолированные друг от друга воздухопроводы, каждый из которых имеет воздухозаборник, поворотную часть и выходной вертикальный канал, кроме того, верхняя часть каждого реактивного полукрыла отклонена назад в сторону кормовой части судна таким образом, что передняя кромка прямоугольного короба образует с вертикальной плоскостью угол в 45 градусов, кроме того, в верхней части реактивные полукрылья имеют горизонтальные стабилизаторы, на средней паре которых установлены элероны, а на передней и задней парах установлены рули высоты, причем и те и другие кинематически связаны с механизмом управления устойчивостью судна в пространстве.The specified purpose according to the invention is ensured by the fact that two plate wings with ailerons are replaced by three pairs of reactive half wings, identical in design, fixed on the sides of the hull and mounted on one line at a certain distance from one another, each of which is made in the form of a rectangular box having longitudinal and transverse internal partitions dividing the internal volume of the reactive half wing into separate air ducts isolated from each other, each of which has an air intake, the upper part and the output vertical channel, in addition, the upper part of each jet half wing is tilted back towards the stern of the vessel so that the front edge of the rectangular box forms a 45-degree angle with the vertical plane, in addition, the horizontal half wings have horizontal stabilizers in the upper part , on the middle pair of which ailerons are installed, and elevators are installed on the front and rear pairs, both of which are kinematically connected with the mechanism for controlling the stability of the ship in space e.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид аэродинамического судна, на фигуре 2 - вид на аэродинамическое судно спереди, на фигуре 3 - вид на аэродинамическое судно сзади, на фигуре 4 - вид на аэродинамическое судно сверху, на фигуре 5 - общий вид реактивного полукрыла, на фигуре 6 - разрез по А-А фигуры 5, на фигуре 7 - разрез по Б-Б фигуры 5, на фигуре 8 - вид на реактивное полукрыло сбоку в разрезе, на фигуре 9 - схема образования подъемной силы на реактивном полукрыле, на фигуре 10 - схема привода воздушного винта изменяемого шага, на фигуре 11 - устройство редуктора привода воздушного винта изменяемого шага, на фигуре 12 - схема путевого управления аэродинамическим судном, на фигуре 13 - схема механизма управления аэродинамическим судном в продольной и поперечной плоскостях.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of an aerodynamic vessel, Figure 2 - view of an aerodynamic vessel from the front, Figure 3 - view of an aerodynamic vessel from the rear, Figure 4 - view of an aerodynamic vessel from above, Figure 5 - general view of the reactive half wing, in figure 6 is a section along aa of figure 5, in figure 7 is a section along bb of figure 5, in figure 8 is a side view of the reactive half wing in section, in figure 9 is a diagram of the formation of lift on the reactive half wing, figure 10 is a diagram of the drive of the propeller changes step, in figure 11 - the device of the gear drive of the propeller of a variable pitch, in figure 12 is a diagram of the directional control of the aerodynamic vessel, in figure 13 is a diagram of the control mechanism of the aerodynamic vessel in the longitudinal and transverse planes.

Предлагаемое аэродинамическое судно содержит корпус 1 с водительским и пассажирским отделениями. Три пары реактивных полукрыльев 2, 3, 4, 5, 6, 7, одинаковых по конструкции, закреплены по бокам корпуса и установлены на одной линии на некотором расстоянии одно от другого. Каждое реактивное полукрыло выполнено в форме прямоугольного короба 8, имеющего продольные 9 и поперечные 10 внутренние перегородки, делящие внутренний объем реактивного полукрыла на отдельные изолированные друг от друга воздухопроводы, каждый из которых имеет воздухозаборник 11, поворотную часть12 и вертикальный канал 13. Верхняя часть каждого реактивного полукрыла отклонена назад в сторону кормовой части судна таким образом, что передняя кромка прямоугольного короба образует с вертикальной плоскостью угол α, равный 45 градусов. В верхней части реактивные полукрылья имеют горизонтальные стабилизаторы 14, 15, 16, 17, 18, 19, на средних из которых установлены элероны 20, 21, а на передних и задних стабилизаторах установлены рули высоты 22, 23 и 24, 25. Элероны и рули высоты кинематически связаны с механизмом управления судном в продольном и поперечном направлениях. В кормовой части судна установлен двигатель 26, который посредством карданных валов 27, 28 через муфту сцепления 29 и редуктор 30 соединен с воздушным винтом изменяемого шага 31, установленного в кольце 32. К кольцу прикреплен руль направления 33. Редуктор привода воздушного винта изменяемого шага содержит корпус 34, закрытый передней 35 и 36 крышками. В подшипнике передней крышки установлен ведущий вал 37, на котором закреплена ведущая коническая шестерня 38, входящая в зацепление с ведомой конической шестерней 39, закрепленной на ведомом валу 40, установленном в подшипнике корпуса редуктора.The proposed aerodynamic vessel comprises a hull 1 with a driver and passenger compartments. Three pairs of reactive half-wings 2, 3, 4, 5, 6, 7, identical in design, are fixed on the sides of the hull and mounted on one line at a certain distance from one another. Each reactive half-wing is made in the form of a rectangular box 8, having longitudinal 9 and transverse 10 internal partitions, dividing the internal volume of the reactive half-wing into separate air ducts isolated from each other, each of which has an air intake 11, a rotary part 12 and a vertical channel 13. The upper part of each reactive the half-wing is tilted back towards the stern of the vessel so that the leading edge of the rectangular box forms an angle α equal to 45 degrees with the vertical plane. In the upper part, the reactive half wings have horizontal stabilizers 14, 15, 16, 17, 18, 19, on the middle of which ailerons 20, 21 are installed, and elevators 22, 23 and 24, 25 are installed on the front and rear stabilizers. Ailerons and rudders heights are kinematically connected with the ship control mechanism in the longitudinal and transverse directions. In the aft part of the vessel, an engine 26 is installed, which is connected to the variable-pitch propeller 31 installed in the ring 32 through the clutch shafts 27 and gearbox 30. The rudder 33 is attached to the ring. The variable-pitch propeller drive reducer contains a housing 34, closed front 35 and 36 covers. A drive shaft 37 is mounted in the front cover bearing, on which a drive bevel gear 38 is fixed, which engages with a driven bevel gear 39, mounted on a driven shaft 40 installed in the bearing of the gear housing.

Механизм путевого управления аэродинамическим судном содержит коромысло 41, установленное шарнирно на неподвижной оси, имеет левую 42 и правую 43 педали и выполнено заодно о рычагом 44, который посредством тяг 45, 46, 47 и Г-образных рычагов 48, 49 соединен с рычагом 50 руля направления.The track control mechanism of the aerodynamic vessel comprises a beam 41 mounted pivotally on a fixed axis, has a left 42 and right 43 pedals and is made integral with a lever 44, which is connected to the steering lever 50 by means of rods 45, 46, 47 and L-shaped levers 48, 49 directions.

Механизм управления аэродинамическим судном в продольном и поперечном направлениях содержит вал 51, установленный в подшипниках и имеющий рычаги продольного управления 52, 53, а также соединенный в средней части с четырехгранником 54. На вал надета втулка 55, соединенная с ручкой управления 56, имеющей снаружи кольца 57, входящие в зацепление с шестерней 58, соединенной с рычагом поперечного управления 59. Оба рычага продольного управления посредством продольных тяг 60, 61 соединены с рычагами привода передних рулей высоты, а один из них посредством продольной тяги 62 соединен с рычагом 63 промежуточного вала 64, установленного в подшипниках, второй рычаг 65 которого посредством продольной тяги 66 соединен с рычагом 67 привода задних рулей высоты. Рычаг поперечного управления посредством поперечной тяги 68 соединен с концами Г-образных рычагов 69, 70, вторые концы которых посредством продольных тяг 71, 72 соединены с элеронами средних реактивных полукрыльев.The control mechanism of the aerodynamic vessel in the longitudinal and transverse directions contains a shaft 51 mounted in bearings and having longitudinal control levers 52, 53, and also connected in the middle part with a tetrahedron 54. A sleeve 55 is attached to the shaft and connected to a control handle 56 having an outer ring 57 engaged with a gear 58 connected to the transverse control lever 59. Both longitudinal control levers are connected via longitudinal rods 60, 61 to the front elevator drive levers, and one of them is the longitudinal link 62 is connected to a lever 63 of the intermediate shaft 64 mounted in the bearings, the second link 65 of which is connected via a longitudinal link 66 to the lever 67 for driving the rear elevators. The lateral control lever by means of the transverse link 68 is connected to the ends of the L-shaped levers 69, 70, the second ends of which are connected to the ailerons of the middle reactive half-wings by means of the longitudinal links 71, 72.

Работа аэродинамического судна.The work of an aerodynamic vessel.

После запуска двигателя 26 и включения муфты сцепления 29 вращающийся момент передается карданным валом 27 на ведущий вал 37 редуктора 30, который через конические шестерни 38, 39 приводит во вращение ведомый вал 40, а он через карданный вал 28 приводит в движение воздушный винт изменяемого шага 31, под действием тяги которого аэродинамическое судно отходит от причала, набирает скорость и взлетает. При этом подъемная сила создается следующим образом. Воздушный поток, двигаясь со скоростью V, набегает на реактивные полукрылья 2, 3, 4, 5, 6, 7, попадает в воздухозаборники 11 и далее проходит поворотные части 12 воздуховодов, а затем с силой выбрасывается вниз, проходя по вертикальным каналам 13. В результате возникает реактивный момент направленный вверх и приложенный к коробам 8 реактивных полукрыльев и ,соответственно, к корпусу судна. Этот реактивный момент и является той подъемной силой Ру, которая уравновешивает вес аэродинамического судна, поднимает его и удерживает его на некоторой высоте над поверхностью воды (фиг.9). Управление положением аэродинамического судна в пространстве осуществляется следующим образом. Для перевода корпуса 1 аэродинамического судна для набора высоты необходимо ручку управления 56 передвинуть в положение "На себя". При этом вал 51 с втулкой 55 повернутся в ту же сторону и посредством рычагов 52, 53 и тяг 60, 61, 62, рычагов 63, 65 промежуточного вала 64, продольной тяги 66 и рычага 67 повернут передние рули высоты 22, 23 вниз, а задние рули высоты 24, 25 вверх. В результате подъемная сила в носовой части увеличится, а в кормовой части уменьшится. Носовая часть станет подниматься, а кормовая часть станет опускаться и корпус 1 аэродинамического судна станет производить набор высоты. При перемещении ручки управления 56 в положение "от себя" вал 51 повернется и через рычаги 52, 53, тяги 60, 61, 62, рычаги 63, 65 промежуточного вала 64, тяги 66 и рычага 67 повернет передние рули высоты 22, 23 вверх, а задние рули высоты 24, 25 вниз. В результате подъемная сила в носовой части уменьшится, а в кормовой части увеличится. Носовая часть корпуса 1 опустится, а кормовая часть поднимется и аэродинамическое судно станет производить снижение. Для создания крена "вправо" необходимо ручку управления 56 переместить вправо. В ту же сторону переместится втулка 55 и кольца 57, которые повернут по часовой стрелке шестерню 58, а с ней и рычаг 59, который передвинет поперечную тягу 68 и повернет Г-образные рычаги 69, 70. Последние через продольные тяги 71, 72 повернут элерон 20 вниз, а элерон 21 вверх. В результате подъемная сила по левому борту увеличится, а по правому борту уменьшится и корпус 1 аэродинамического судна повернется вокруг продольной оси вправо. Для создания крена "влево" ручку управления 56 необходимо передвинуть влево. Втулка 55 передвинется в ту же сторону и вместе с ней кольца 57, которые повернут шестерню 58 и рычаг 59 против часовой стрелки. Поперечная тяга 68 передвинется вправо и повернет Г-образные рычаги 69, 70, которые через продольные тяги 71, 72 повернут элерон 20 левого борта вверх, а элерон 21 правого борта вниз. В результате подъемная сила по левому борту уменьшится, а по правому борту увеличится и корпус 1 аэродинамического судна повернется вокруг продольной оси влево. Путевое управление аэродинамическим судном осуществляется педалями 42, 43. При нажатии на правую педаль 43 рычаг 44 поворачивается против часовой стрелки и через тяги 45, 46, 47, Г-образные рычаги 48, 49 и рычаг 50 поворачивает руль направления 33 вправо. При нажатий на левую педель 42 рычаг 44 поворачивается по часовой стрелке и через тяги 45, 46, 47, Г-образные рычаги 48, 49 и рычаг 50 поворачивает руль направления 33 влево, после чего корпус аэродинамического судна начнет поворачиваться вокруг вертикальной оси влево. Торможение аэродинамического судна осуществляется изменением направления тяги воздушного винта. После прибытия и месту назначения частота вращения вала двигателя 26 уменьшается. Вследствие этого уменьшается тяга и скорость движения аэродинамического судна. Корпус 1 ввиду уменьшения подъемной силы плавно опускается на воду и движение аэродинамического судна к причалу осуществляется в водоизмещающем режиме.After starting the engine 26 and turning on the clutch 29, the torque is transmitted by the driveshaft 27 to the drive shaft 37 of the gearbox 30, which drives the driven shaft 40 through the bevel gears 38, 39 and drives the variable-pitch propeller 31 through the driveshaft 28 under the influence of traction of which the aerodynamic vessel departs from the berth, picks up speed and takes off. In this case, the lifting force is created as follows. The air flow, moving at a speed of V, runs onto the reactive half-wings 2, 3, 4, 5, 6, 7, enters the air intakes 11 and then passes the rotary parts 12 of the air ducts, and then is thrown down with force, passing through the vertical channels 13. B The result is a reactive moment directed upward and applied to the boxes 8 of the reactive half-wings and, accordingly, to the hull of the vessel. This reactive moment is the lifting force of Ru, which balances the weight of the aerodynamic vessel, raises it and holds it at a certain height above the surface of the water (Fig. 9). Management of the position of the aerodynamic vessel in space is as follows. To translate the hull 1 of the aerodynamic vessel for climb, you must move the control handle 56 to the "On" position. In this case, the shaft 51 with the sleeve 55 will turn in the same direction and by means of the levers 52, 53 and the rods 60, 61, 62, the levers 63, 65 of the intermediate shaft 64, the longitudinal rod 66 and the lever 67, the front rudders of height 22, 23 are turned down, and rear rudders 24, 25 up. As a result, the lift in the bow will increase, and in the stern it will decrease. The bow will begin to rise, and the stern will fall and the hull 1 of the aerodynamic vessel will begin to climb. When moving the control knob 56 to the position "away", the shaft 51 will rotate and through the levers 52, 53, the thrust 60, 61, 62, the levers 63, 65 of the intermediate shaft 64, the thrust 66 and the lever 67 will turn the front rudders 22, 23 up, and the rear rudders 24, 25 heights down. As a result, the lift in the bow will decrease, and in the stern will increase. The bow of the hull 1 will lower, and the stern will rise and the aerodynamic vessel will begin to reduce. To create a roll to the right, you must move the control handle 56 to the right. The sleeve 55 and the rings 57 will move in the same direction, which will rotate the gear 58 clockwise, and with it the lever 59, which will move the transverse link 68 and turn the L-shaped levers 69, 70. The aileron will rotate through the longitudinal links 71, 72 20 down, and aileron 21 up. As a result, the lifting force on the port side will increase, and on the port side, it will decrease and the hull 1 of the aerodynamic vessel will turn to the right around the longitudinal axis. To create a roll to the left, the control handle 56 must be moved to the left. The sleeve 55 will move in the same direction and with it the rings 57, which rotate the gear 58 and the lever 59 counterclockwise. The lateral link 68 moves to the right and rotates the L-shaped levers 69, 70, which, through the longitudinal links 71, 72, rotate the aileron 20 of the port side up and the aileron 21 of the port side down. As a result, the lifting force on the port side will decrease, and on the starboard side, it will increase and the hull 1 of the aerodynamic vessel will turn around the longitudinal axis to the left. The directional control of the aerodynamic vessel is carried out by pedals 42, 43. When the right pedal 43 is pressed, the lever 44 is rotated counterclockwise and through the rods 45, 46, 47, the L-shaped levers 48, 49 and the lever 50 rotates the rudder 33 to the right. When you press the left pedal 42, the lever 44 rotates clockwise and through the rods 45, 46, 47, the L-shaped levers 48, 49 and the lever 50 rotates the rudder 33 to the left, after which the hull of the aerodynamic vessel will begin to rotate around the vertical axis to the left. Braking of an aerodynamic vessel is carried out by changing the direction of propeller thrust. Upon arrival and destination, the rotational speed of the motor shaft 26 decreases. As a result of this, the thrust and speed of the aerodynamic vessel are reduced. The hull 1, due to the decrease in the lifting force, smoothly sinks into the water and the movement of the aerodynamic vessel to the berth is carried out in a displacement mode.

Положительный эффект - получение более высокой подъемной силы, уменьшение индуктивного сопротивления, большее количество людей и грузов может быть перевезено за единицу времени.The positive effect is to obtain a higher lifting force, a decrease in inductive resistance, more people and goods can be transported per unit of time.

Claims

An aerodynamic vessel comprising a hull with driver and passenger compartments, wings mounted on the hull, an engine mounted in the aft and kinematically connected with a variable-pitch propeller located in the ring, a rudder located behind the propeller, control mechanisms, characterized in that that three pairs of reactive half-wings, identical in design, are fixed on the sides of the hull and mounted on one line at a certain distance from one another, each of which is made in the form of a straight a corrugated box having longitudinal and transverse internal partitions, dividing the internal volume of the half-wing of the jet into separate air ducts isolated from each other, each of which has an air intake, a rotary part and an output vertical channel, in addition, the upper part of each half-wing is tilted back towards the stern of the vessel so that the front edge of the rectangular box forms an angle of 45 ° with the vertical plane, in addition, in the upper part of the reactive half-wings have a horizontal tal stabilizers, on the middle pair of which ailerons are installed, and elevators are installed on the front and rear pairs, both of which are kinematically connected with the ship stability control mechanism in space.