RU2538484C1

RU2538484C1 - Streamlined ship

Info

Publication number: RU2538484C1
Application number: RU2013157443/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Григорчук
Original assignee: Владимир Степанович Григорчук
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: proposed ship comprises hull with lengthwise lateral compartments accommodating vertical lift propulsors. Primary engine is arranged at ship hull fore-part and engaged with said vertical lift propulsors. Sustainer propulsor is arranged at hull stern part and engaged with horizontal motion propulsors. Ship incorporates navigation control system and course-keeping ability control system. Vertical lift propulsors feature identical design and comprise round case wherein rotor runs in bearings composed of the solid of revolution consisting of three integral parts separated by thin discs.

EFFECT: enhanced performances.

29 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве аэродинамического судна.The present invention relates to the field of shipbuilding and may find application as an aerodynamic vessel.

Известно судно, содержащее корпус с водительским отделением, установленный на поплавки, внутри которого расположен двигатель с муфтой сцепления, механически соединенный с несущими винтами самолетного типа большого диаметра, установленными по два спереди и сзади под углом 25 градусов к корпусу. /Авт. свид. СССР №312788, 1971./A ship is known that comprises a hull with a driver’s compartment mounted on floats, inside of which there is an engine with a clutch, mechanically connected to large-diameter aircraft rotors installed two in front and behind at an angle of 25 degrees to the hull. / Aut. testimonial. USSR No. 312788, 1971./

Недостатками известного судна являются большая энерговооруженность, повышенная опасность при эксплуатации, большие переменные нагрузки на лопасти винтов, работающих на границе двух сред, небольшая высота подъема корпуса судна над поверхностью воды.The disadvantages of the known vessel are its high power-to-weight ratio, increased danger during operation, large variable loads on the propeller blades operating on the border of two media, and a small height of the hull of the vessel above the water surface.

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

Известно также аэродинамическое судно, содержащее корпус с продольными боковыми отсеками, в которых размещены движители вертикального подъема. Главный двигатель размещен в передней части корпуса и кинематически связан с движителями вертикального подъема. Маршевый двигатель расположен в задней части корпуса и кинематически связан с движителями горизонтального перемещения. Судно имеет систему путевого управления и систему управления устойчивостью движения судна. Движители вертикального подъема одинаковы по конструкции и каждый из них содержит корпус прямоугольного типа, внутри которого размещены один над другим два одинаковых подъемных момента, каждый из которых содержит прямоугольный ящик, установленный открытой частью вверх. В верхней части установлены на подшипниках горизонтально и параллельно друг другу несколько пар пустотелых барабанов цилиндрической формы. На валу каждого барабана закреплена шестерня, а между шестернями размещены промежуточные шестерни, каждая из которых входит в зацепление с двумя шестернями двух рядом стоящих барабанов. Посредством конических шестерен и вертикальных валов барабаны нижнего подъемного элемента связаны с барабанами верхнего подъемного элемента. Направление вращения барабанов в одну и ту же сторону. Внутрь ящика вставлена упругая и стойкая к истиранию подушка, контактирующая с нижними поверхностями барабанов и дном ящика. / Патент РФ №2470808, опубл. 27.12.2012, Бюл. №36 /.Also known is an aerodynamic vessel comprising a hull with longitudinal side compartments in which vertical lift propulsion devices are located. The main engine is located in the front of the housing and is kinematically connected with the vertical propulsion engines. The mid-flight engine is located at the rear of the hull and is kinematically connected with the thrusters of horizontal movement. The ship has a track control system and a ship traffic stability control system. The vertical lift movers are the same in design and each of them contains a rectangular type case, inside of which two identical lifting moments are placed one above the other, each of which contains a rectangular box mounted with the open part up. In the upper part, several pairs of cylindrical hollow drums are mounted horizontally and parallel to each other on bearings. A gear is fixed on the shaft of each drum, and intermediate gears are placed between the gears, each of which engages with two gears of two adjacent drums. By means of bevel gears and vertical shafts, the drums of the lower lifting element are connected to the drums of the upper lifting element. The direction of rotation of the drums in the same direction. An elastic and abrasion-resistant pillow is inserted inside the box, in contact with the lower surfaces of the drums and the bottom of the box. / RF patent No. 2470808, publ. 12/27/2012, Bull. No. 36 /.

Известное аэродинамическое судно по патенту РФ №2470808, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.The famous aerodynamic vessel according to the patent of the Russian Federation No. 2470808, as the closest in technical essence and achieved useful result, is taken as a prototype.

Недостатками известного аэродинамического судна, принятого за прототип, являются большой вес и недостаточная подъемная сила движителей вертикального подъема, большой расход энергии на вращение.The disadvantages of the known aerodynamic vessel adopted for the prototype are the large weight and insufficient lifting force of the vertical propulsion engines, high energy consumption for rotation.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией движителей вертикального подъема.These shortcomings are due to the design of vertical lift propulsors.

Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик аэродинамического судна.The objective of the present invention is to improve the technical characteristics of an aerodynamic vessel.

Технический результат обеспечивается тем, что в аэродинамическом судне, содержащем корпус с продольными отсеками, закрытыми сверху и снизу решетками, движители вертикального подъема, установленные в продольных отсеках, главный двигатель, расположенный в передней части корпуса, механически через муфту сцепления посредством карданных валов, переднего и заднего редукторов и двойного конического дифференциала продольного наклона соединен с четырьмя передними и четырьмя задними движителями вертикального подъема, причем он же посредством карданных валов через бортовые редукторы и двойной конический дифференциал поперечного наклона соединен с четырьмя средними движителями вертикального подъема левого и правого бортов, причем тормоза обоих дифференциалов посредством гидромеханизмов связаны с ручкой управления положением корпуса судна в пространстве, движители горизонтального перемещения, установленные в задней части корпуса, маршевый двигатель, размещенный в задней части корпуса, механически через муфту сцепления посредством карданных валов, трехвального редуктора и бортовых редукторов связан с движителями горизонтального перемещения, водно-воздушные рули, установленные за движителями горизонтального перемещения, посредством гидромеханизмов связаны с педалями путевого управления, механизмы управления, согласно изобретению движители вертикального подъема, одинаковые по конструкции, выполнены в форме роторов, установленных в круглых цилиндрических корпусах, один конец вала каждого из которых установлен в подшипниках корпуса, а второй конец является ведомым валом бортового редуктора, причем каждый ротор представляет собой тело вращения, состоящее из трех частей, выполненных как одно целое и отделенных друг от друга тонкими дисками, причем верхняя и средняя части ротора одинаковы по конструкции и каждая из них выполнена в форме цилиндрического тела, переходящего в нижней части в перевернутый усеченный конус, кроме того, на верхней торцевой части цилиндрического тела выполнен круговой вертикальный бортик с боковыми каналами, открывающимися на верхнюю торцевую поверхность, наружные отверстия которых оканчиваются воздухозаборниками, кроме того, внутри верхней и средней частей ротора выполнены полости, образованные горизонтальными и наклонными поверхностями, имеющими на боковых поверхностях впускные и одновременно выпускные каналы в четном количестве, оканчивающиеся воздухозаборниками, причем противоположные наклонные поверхности в каждой полости параллельны, равны по размерам и по площади друг другу, кроме того третья нижняя часть ротора выполнена цилиндрической и на ее верхней торцевой поверхности выполнен круговой вертикальный бортик с боковыми каналами, открывающимися на верхнюю торцевую поверхность, наружные отверстия которых оканчиваются воздухозаборниками, кроме того, на нижней торцевой поверхности третьей нижней части ротора выполнены глухие трапецевидные радиальные каналы в четном количестве, продольная вертикальная ось каждого из которых наклонена в противоположную сторону от направления вращения, причем противоположные радиальные стороны каждого канала равны по площади, а дно каждого из них параллельно нижней торцевой поверхности ротора.The technical result is ensured by the fact that in an aerodynamic vessel comprising a hull with longitudinal compartments closed with gratings above and below, vertical lift movers installed in the longitudinal compartments, a main engine located in the front of the hull mechanically through a clutch via cardan shafts, front and the rear gearboxes and the double conical differential of the longitudinal inclination are connected to the four front and four rear propulsion vertical lift, and he also m of cardan shafts through final drives and a double bevel differential of transverse inclination connected to the four middle drivers of vertical lift of the left and right sides, and the brakes of both differentials are connected via a hydraulic mechanism to the handle for controlling the position of the ship’s hull in space, horizontal thrusters installed in the rear of the hull, main engine, located in the rear of the housing, mechanically through a clutch by means of cardan shafts, three-shaft gearbox RA and final drives connected with the horizontal displacement drivers, the air-water rudders installed behind the horizontal displacement drivers, by means of hydromechanisms are connected with the directional pedals, the control mechanisms according to the invention, the vertical lifting motors, identical in design, are made in the form of rotors mounted in round cylindrical housings, one end of the shaft of each of which is installed in the bearings of the housing, and the second end is the driven shaft of the final drive, each rotor is a body of revolution, consisting of three parts, made as a whole and separated by thin disks, the upper and middle parts of the rotor being the same in design and each of them made in the form of a cylindrical body, turning in the lower part into an inverted truncated a cone, in addition, on the upper end part of the cylindrical body, a circular vertical rim is made with side channels opening onto the upper end surface, the outer holes of which end with air intake casing, in addition, inside the upper and middle parts of the rotor are cavities formed by horizontal and inclined surfaces having even and inlet channels on the side surfaces in even numbers ending in air intakes, the opposite inclined surfaces in each cavity being parallel, equal in size and in size square to each other, in addition, the third lower part of the rotor is made cylindrical and on its upper end surface is made a circular vertical side with side channels Alami, opening to the upper end surface, the outer holes of which end with air intakes, in addition, on the lower end surface of the third lower part of the rotor are made deaf trapezoidal radial channels in an even number, the longitudinal vertical axis of each of which is inclined in the opposite direction from the direction of rotation, and the opposite the radial sides of each channel are equal in area, and the bottom of each of them is parallel to the lower end surface of the rotor.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

на фигуре 1 изображен общий вид аэродинамического судна;the figure 1 shows a General view of an aerodynamic vessel;

на фигуре 2 - вид на аэродинамическое судно сверху;figure 2 is a view of the aerodynamic vessel from above;

на фигуре 3 - вид на аэродинамическое судно снизу;figure 3 is a view of the aerodynamic vessel from below;

на фигуре 4 - разрез по миделю;figure 4 is a section along the midsection;

на фигуре 5 - общий вид движителя вертикального подъема;figure 5 is a General view of the mover of a vertical lift;

на фигуре 6 - общий вид ротора движителя вертикального подъема;figure 6 is a General view of the rotor of the mover of vertical lift;

на фигуре 7 - разрез по А-А на фигуре 6;figure 7 is a section along aa in figure 6;

на фигуре 8 - разрез по Б-Б на фигуре 6;figure 8 is a section along BB in figure 6;

на фигуре 9 - разрез по В-В на фигуре 6;figure 9 is a section along bb in figure 6;

на фигуре 10 - разрез по Г-Г на фигуре 6;figure 10 is a section along the G-D in figure 6;

на фигуре 11 - продольный разрез ротора движителя вертикального подъема;figure 11 is a longitudinal section of a rotor of a vertical propulsion mover;

на фигуре 12 - вид на нижнюю торцевую поверхность ротора;figure 12 is a view of the lower end surface of the rotor;

на фигуре 13 - продольный разрез радиальных каналов ротора;figure 13 is a longitudinal section of the radial channels of the rotor;

на фигуре 14 - силы, действующие на дно и продольные стойки радиальных каналов ротора;in figure 14 - the forces acting on the bottom and longitudinal racks of the radial channels of the rotor;

на фигуре 15 - кинематическая схема привода движителей вертикального подъема;figure 15 is a kinematic diagram of the drive of vertical lift propulsion;

на фигуре 16 - кинематическая схема привода движителей горизонтального перемещения;in figure 16 is a kinematic diagram of a drive of horizontal displacement engines;

на фигуре 17 - гидравлическая схема привода рулей путевого управления;figure 17 is a hydraulic circuit drive rudders track control;

на фигуре 18 - гидравлическая схема управления устойчивостью судна в пространстве;figure 18 is a hydraulic diagram of the stability control of the vessel in space;

на фигуре 19 - устройство двухвального редуктора в разреза;figure 19 - the device of a two-shaft gearbox in the section;

на фигуре 20 - устройство трехвального редуктора в разрезе;in figure 20 - the device is a three-shaft gearbox in section;

на фигуре 21 - устройство двойного конического дифференциала;in figure 21 is a double conical differential device;

на фигуре 22 - соотношение размеров горизонтальных и наклонных поверхностей специальных полостей ротора;in figure 22 - the ratio of the horizontal and inclined surfaces of the special cavities of the rotor;

на фигуре 23 - движение воздушных потоков при вращении ротора;figure 23 - the movement of air flow during rotation of the rotor;

на фигуре 24 - схема сил, действующих на наружные и внутренние поверхности ротора при его вращении;figure 24 is a diagram of the forces acting on the outer and inner surfaces of the rotor during its rotation;

на фигуре 25 - схема движения судна над поверхностью водоема;figure 25 is a diagram of the movement of the vessel above the surface of the reservoir;

на фигуре 26 - схема набора высоты аэродинамическим судном;figure 26 is a diagram of the climb of an aerodynamic vessel;

на фигуре 27 - схема снижения аэродинамического судна;figure 27 is a diagram of the reduction of the aerodynamic vessel;

на фигуре 28 - схема наклона аэродинамического судна на правый борт;figure 28 is a diagram of the tilt of the aerodynamic vessel on the starboard side;

на фигуре 29 - схема наклона аэродинамического судна на левый борт.figure 29 is a diagram of the tilt of the aerodynamic vessel on the port side.

Аэродинамическое судно содержит корпус 1 с водительским и пассажирским отделениями. По бокам корпуса выполнены продольные отсеки 2, имеющие сверху и снизу решетки 3 для прохода воздуха. Внутри продольных отсеков закреплены движители вертикального подъема 4, которые посредством карданных валов 5 через двухвальные 6, трехвальные 7 редукторы, двойной конический дифференциал продольного наклона 8 с тормозами, работающими в масле, двойной конический дифференциал поперечного наклона 9 с тормозами, работающими в масле, муфту сцепления 10 соединены с главным двигателем 11, установленным в передней части корпуса. В задней части корпуса установлены движители горизонтального перемещений 12, содержащие воздушные винты изменяемого шага 13, размещенные в каналах 14, которые посредством карданных валов, трехвального редуктора, муфты сцепления соединены с маршевым двигателем 15, размещенным в кормовой части корпуса. Движители вертикального подъема, одинаковые по конструкции, выполнены в форме роторов 16, установленных в круглых цилиндрических корпусах 17, один конец вала каждого из которых установлен в подшипнике 18, а второй конец является ведомым валом редуктора. Каждый ротор представляет собой тело вращения, состоящее из трех частей, выполненных как одно целое и отделенных друг от друга тонкими дисками 19. Верхняя и средняя части ротора одинаковые по конструкции и каждая из них выполнена в форме цилиндрического тела 20, переходящего в нижней части в перевернутый усеченый конус 21. На верхней торцевой части цилиндрического тела выполнен круговой вертикальный бортик 22 с боковыми каналами 23, открывающимися на верхнюю торцевую поверхность, наружные отверстия которых оканчиваются воздухозаборниками 24. Внутри верхней и средней частей ротора выполнены полости 25, образованные горизонтальными 26 и наклонными 27 поверхностями. Полости имеют на боковых поверхностях ротора впускные и одновременно выпускные каналы 28 в четном количестве, оканчивающиеся воздухозаборниками 29. Третья нижняя часть ротора выполнена цилиндрической и на ее верхней торцевой поверхности выполнен круговой вертикальный бортик с боковыми каналами, открывающимися на верхнюю торцевую поверхность, наружные отверстия которых оканчиваются воздухозаборниками. На нижней торцевой поверхности третьей части ротора выполнены глухие трапецевидные радиальные каналы 30 в четном количестве, продольная вертикальная ось каждого из которых наклонена в противоположную от направления сторону вращения на угол α. Противоположные радиальные стороны каждого канала равны по площади, а дно каждого из них параллельно торцевой поверхности ротора. В задней части корпуса судна в потоке воздуха за движителями горизонтального перемещения установлены водно-воздушные рули 31, которые посредством гидросистемы соединены с педалями путевого управления 32, которые установлены на неподвижной оси 33 и имеют рычаг 34. Гидросистема содержит масляный бак 35, масляный насос 36, два гидравлических крана 37, которые взаимодействуют с рычагом педалей путевого управления, гидроцилиндр 38, который посредством тяги 39 и рычагов 40 соединен с водно-воздушными рулями. Все агрегаты соединены между собой трубопроводами 41. Гидравлическая система управления устойчивостью судна в полете содержит ручку управления 43, которая установлена на валу 43 с возможностью поворота в продольном и поперечном направлениях и имеет полукруглый сектор 44, масляный бак, масляный насос, два гидравлических крана 45 продольного наклона, взаимодействующие с рычагом 46, закрепленным на валу, два гидравлических крана 47 поперечного наклона, взаимодействующие с полукруглым сектором, гидроцилиндры 48 привода тормозов дифференциала продольного наклона, гидроцилиндры 49 привода тормозов дифференциала поперечного наклона. Все агрегаты связаны между собой трубопроводами. Двухвальный редуктор содержит корпус 50, закрытый крышкой 51. В подшипниках корпуса и крышки установлены ведущий 52 и ведомый 53 валы, на которых закреплены ведущая 54 и ведомая 55 шестерни. На свободных концах валов закреплены фланцы 56. Трехвальный редуктор содержит корпус, закрытый крышкой. В подшипниках корпуса и крышки установлены ведущий и ведомые валы, имеющие шестерни, входящие друг с другом в зацепление. На свободные концы валов надеты фланцы. Оба двойных конических дифференциала одинаковые по конструкции и каждый из них содержит корпус 57 с ведомой шестерней 58, входящей в зацепление с ведущей шестерней 59, закрепленной на валу 60. В подшипниках корпуса установлены двойные сателлиты 61. Малые шестерни 62 закреплены на осевых валах 63, а большие шестерни 64 закреплены на трубчатых валах 65, на свободных концах которых закреплены тормозные барабаны 66, причем тормозные барабаны с тормозами 67 работают в масле для того, чтобы не допустить при торможении полной остановки тормозных барабанов.The aerodynamic vessel contains a hull 1 with a driver and passenger compartments. On the sides of the casing, longitudinal compartments 2 are made, having gratings 3 for the passage of air above and below. Inside the longitudinal compartments, there are fixed vertical propulsion motors 4, which, via cardan shafts 5, through two-shaft 6, three-shaft 7 gearboxes, a double conical differential of longitudinal inclination 8 with brakes working in oil, a double conical differential of transverse inclination 9 with brakes working in oil, a clutch 10 are connected to a main engine 11 mounted in front of the housing. In the rear part of the hull, horizontal displacements 12 are installed, containing variable pitch propellers 13 located in the channels 14, which are connected to the main engine 15 located in the rear of the hull by means of cardan shafts, a three-shaft gearbox, and clutch. The vertical lift movers, identical in design, are made in the form of rotors 16 mounted in round cylindrical housings 17, one end of the shaft of each of which is mounted in the bearing 18, and the other end is the driven shaft of the gearbox. Each rotor is a body of revolution, consisting of three parts, made as a whole and separated from each other by thin disks 19. The upper and middle parts of the rotor are the same in design and each of them is made in the form of a cylindrical body 20, turning in the lower part inverted truncated cone 21. On the upper end part of the cylindrical body, a circular vertical rim 22 is made with side channels 23 opening onto the upper end surface, the outer holes of which end with air intakes 24. Cavities 25 are formed inside the upper and middle parts of the rotor, formed by horizontal 26 and inclined 27 surfaces. The cavities have inlet and at the same time exhaust channels 28 on the side surfaces of the rotor ending in air intakes 29. The third lower part of the rotor is cylindrical and on its upper end surface there is a circular vertical side with side channels opening onto the upper end surface, the outer holes of which end air intakes. On the lower end surface of the third part of the rotor there are made even trapezoidal radial channels 30 in an even amount, the longitudinal vertical axis of each of which is inclined in the opposite direction from the direction of rotation by an angle α. Opposite radial sides of each channel are equal in area, and the bottom of each of them is parallel to the end surface of the rotor. In the rear part of the ship’s hull, in the air stream behind the horizontal propulsion engines, water-air rudders 31 are installed, which are connected via the hydraulic system to the directional pedals 32, which are mounted on the fixed axis 33 and have a lever 34. The hydraulic system contains an oil tank 35, an oil pump 36, two hydraulic cranes 37, which interact with the lever of the directional pedals, a hydraulic cylinder 38, which is connected to the air-water rudders by means of a rod 39 and levers 40. All units are interconnected by pipelines 41. The hydraulic system for controlling the stability of the vessel in flight contains a control handle 43, which is mounted on the shaft 43 with the possibility of rotation in the longitudinal and transverse directions and has a semicircular sector 44, an oil tank, an oil pump, two hydraulic cranes 45 longitudinal tilt, interacting with the lever 46 mounted on the shaft, two hydraulic cranes 47 of lateral tilt, interacting with the semicircular sector, hydraulic cylinders 48 of the differential brake drive longitudinal tilt, hydraulic cylinders 49 of the differential brake differential drive. All units are interconnected by pipelines. The twin-shaft gearbox comprises a housing 50 closed by a cover 51. A drive 52 and a driven 53 shafts are mounted in the bearings of the housing and the cover, onto which the drive 54 and the driven gear 55 are mounted. Flanges 56 are fixed at the free ends of the shafts. The three-shaft gearbox comprises a housing closed by a cover. In the bearings of the housing and the cover there are drive and driven shafts having gears engaged with each other. The free ends of the shafts are fitted with flanges. Both double conical differential gears are identical in design and each of them contains a housing 57 with a driven gear 58, which engages with a pinion gear 59 mounted on the shaft 60. Double satellites 61 are installed in the bearings of the housing. Small gears 62 are mounted on the axial shafts 63, and large gears 64 are fixed to the tubular shafts 65, at the free ends of which brake drums 66 are fixed, and brake drums with brakes 67 work in oil in order to prevent the brake drums from stopping completely when braking.

Работает аэродинамическое судно следующим образом.Works aerodynamic vessel as follows.

После запуска главного 11 и маршевого 15 двигателей включается муфта сцепления 10 главного двигателя. Вращающийся момент от главного двигателя 11 через муфту сцепления 10 посредством карданных валов 5 через редукторы 7 и дифференциалы продольного 8 и поперечного 9 наклона, редукторы 6 передается на движители вертикального подъема 4 правого и левого бортов. Роторы 16 приходят во вращение и создают подъемную силу F, которая уравновешивает силу веса судна P и поднимает его над поверхностью воды (фиг. 25). Возникновение подъемной силы на роторах движителей вертикального подъема происходит тремя способами. Во-первых, при вращении ротора 16 воздухозаборники 24 захватывают воздух и направляют его через каналы 23 на все три торцевые поверхности ротора, создавая на них вращающийся воздушный поток, отходящий вбок под тонкими дисками 19, а в верхней части ротора идет вверх в форме вращающегося вихря (фиг. 23). Вращающиеся потоки воздуха создают на этих поверхностях силы разрежения F₁₀, F₁₁, F₁₃ (фиг. 24), сильно уменьшая давление атмосферного воздуха на эти поверхности. Во-вторых, воздухозаборники 29 подают воздух во впускные-выпускные каналы 28 внутрь обеих полостей 25. Поступающие воздушные потоки циркулируют, как показано на фиг. 23, создавая в этих полостях высокое давление. Тонкие диски 19 препятствуют движению воздушных потоков из полостей 25 на торцевые поверхности роторов, разделяя те и другие. На фиг. 22 видно, что противоположные наклонные поверхности равны по размерам l=l₁,l₂=l₃,l₄=l₅l₆=l₇ и по площади. Силы давления воздуха на них равны и взаимно уравновешивают друг друга - F=F₁, F2=F₃, F₄=F₅, F₆=F₇ (фиг.24). Горизонтальные поверхности 26 тоже равны по размерам и по площади l₈=l₉ и S=S₁, но силы F₈ и F₉ ничем не уравновешены и создают подъемную силу, складываясь при этом.After starting the main 11 and marching 15 engines, the clutch 10 of the main engine is turned on. The rotating moment from the main engine 11 through the clutch 10 through the driveshafts 5 through the gearboxes 7 and the differentials of the longitudinal 8 and transverse 9 inclination, gearboxes 6 is transmitted to the vertical lift engines 4 of the right and left sides. The rotors 16 come into rotation and create a lifting force F, which balances the weight of the vessel P and raises it above the surface of the water (Fig. 25). The emergence of lifting force on the rotors of the vertical lift propulsion occurs in three ways. First, when the rotor 16 rotates, the air intakes 24 capture air and direct it through the channels 23 to all three end surfaces of the rotor, creating a rotating air stream on them, extending sideways under the thin disks 19, and in the upper part of the rotor goes upward in the form of a rotating vortex (Fig. 23). Rotating air flows create rarefaction forces F ₁₀ , F ₁₁ , F ₁₃ on these surfaces (Fig. 24), greatly reducing the pressure of atmospheric air on these surfaces. Secondly, the air intakes 29 supply air to the inlet-outlet channels 28 inside both cavities 25. The incoming air flows circulate as shown in FIG. 23, creating high pressure in these cavities. Thin disks 19 impede the movement of air flows from the cavities 25 to the end surfaces of the rotors, separating both. In FIG. 22 it is seen that the opposite inclined surfaces are equal in size l = l ₁ , l ₂ = l ₃ , l ₄ = l ₅ l ₆ = l ₇ and in area. The air pressure forces on them are equal and mutually balancing each other - F = F ₁ , F2 = F ₃ , F ₄ = F ₅ , F ₆ = F ₇ (Fig.24). The horizontal surfaces 26 are also equal in size and in area l ₈ = l ₉ and S = S ₁ , but the forces F ₈ and F ₉ are not balanced in any way and create a lifting force, folding at the same time.

В-третьих, подъемная сила создается на нижней торцевой поверхности третьей части ротора 16. При вращении ротора движущийся пограничный слой воздуха поступает внутрь радиальных трапецевидных каналов 30 и производит давление на дно и стенки этих каналов. Противоположные радиальные поверхности этих каналов равны по размерам l=l₁и по площади. Силы, действующие на них, уравновешивают друг друга и равны по величине F=F₁. Малая и большая стенки канала не равны между собой, и силы, действующие на них, разные, но они не создают подъемной силы. Силы F₂, действующие на дно каждого радиального трапецевидного канала 30, ничем не уравновешены, складываются и создают подъемную силу (фиг.13, 14). В результате вращения ротора 16 возникают силы F₈, F₉, F₁₀, F₁₁, F₁₂, F₁₃, создающие подъемную силу (фиг.24). Аналогично возникает подъемная сила и на других роторах движителей вертикального подъема. Указанные выше силы движителей вертикального подъема уравновешивают вес судна Р и поднимают его над поверхностью воды. Величина подъемной силы регулируется путем изменения частоты вращения вала главного двигателя 11. Далее включается муфта сцепления 10 и маршевый двигатель 15 через карданные валы 5, редуктор 7 приводит во вращение воздушные винты изменяемого шага 13 и судно начинает движение вперед. При установившемся движении сила, перемещающая судно со скоростью υ, уравновешивается силой сопротивления Су (фиг.25). Скорость движения судна над поверхностью воды регулируется частотой вращения вала маршевого двигателя 15. Управление судном по курсу осуществляется ножными педалями 32. При нажатии на правую или левую педаль 32 она поворачивается вокруг оси 33 и своим рычагом 34 нажимает на левый или правый гидравлический кран 37. Масло из масляного бака 35 масляным насосом 36 по трубопроводам 41 подается в ту или иную полость гидроцилиндра 38. Под действием давления масла шток гидроцилиндра 38 вдвигается внутрь корпуса или выдвигается наружу и посредством тяги 39 и рычагов 40 поворачивает в нужную сторону водно-воздушные рули 31, обеспечивая поворот судна в нужную сторону (фиг.17). Управление устойчивостью судна в пространстве при движении над поверхностью воды осуществляется следующим образом. Чтобы осуществить набор высоты, необходимо повернуть ручку управления 42 в положение "на себя". Рычаг 46 повернется и нажмет на золотник переднего гидравлического крана 45. Масло из масляного бака 35 масляным насосом 36 подается в задний гидроцилиндр 48. Шток выдвигается и тормоз 67 нажимает на задний тормозной барабан 66 двойного конического дифференциала продольного наклона 8. Частота вращения переднего осевого вала 63 увеличится, а заднего осевого вала уменьшится (фиг.18). В результате частота вращения роторов 16 четырех передних движителей вертикального подъема 4 увеличится, а четырех задних движителей вертикального подъема уменьшится. Подъемная сила в передней части корпуса судна увеличится, а в задней части корпуса уменьшится. Передняя часть корпуса судна поднимется, а задняя опустится и судно займет положение, показанное на фиг. 26. Для снижения судна необходимо ручку управления 42 повернуть в положение "от себя". Рычаг 46 повернется и нажмет на золотник заднего гидравлического крана 45. Масло из масляного бака 35 масляным насосом 36 станет подаваться в передний гидроцилиндр 48. Тормоз 67 нажмет на передний тормозной барабан 66 двойного конического дифференциала продольного наклона 8. В результате частота вращения четырех передних движителей вертикального подъема 4 уменьшится, а частота вращения четырех задних движителей вертикального подъема 4 увеличится. Подъемная сила в передней части корпуса 1 уменьшится, а в задней части увеличится и судно займет положение, показанное на фиг. 27. Для создания крена на правый борт необходимо ручку управления 42 повернуть вокруг своей оси вправо. Полукруглый сектор 44 нажмет на золотник левого гидравлического крана 47. Масло из масляного бака 35 масляным насосом 36 станет подаваться в правый гидроцилиндр 47 и тормоз 67 нажмет на правый тормозной барабан 66 двойного конического дифференциала поперечного наклона 9. Правый осевой вал 63 уменьшит частоту вращения, а левый увеличит. В результате частота вращения роторов 16 двух средних движителей вертикального подъема левого борта увеличится, а частота вращения двух средних движителей вертикального подъема 4 правого борта уменьшится. Подъемная сила F правого борта уменьшится, а левого борта возрастет. Корпус судна повернется вокруг продольной оси вправо и займет положение, показанное на фиг. 28. Для создания крена на левый борт необходимо ручку управления 42 повернуть вокруг своей оси влево. Полукруглый сектор нажмет на золотник правого гидравлического крана 47. Масло из масляного бака 35 масляным насосом 36 станет подаваться в левый гидроцилиндр 49, тормоз 67 нажмет на левый тормозной барабан 66 двойного конического дифференциала поперечного наклона 9. Левый осевой вал 63 уменьшит частоту вращения, а правый осевой вал на столько же увеличит. Частота вращения двух средних движителей вертикального подъема 4 левого борта уменьшится, а частота вращения двух средних движителей вертикального подъема 4 правого борта возрастет. Подъемная сила F по левому борту уменьшится, а по правому борту возрастет. Корпус судна повернется вокруг продольной оси и сделает крен на левый борт (фиг.29). После прибытия на место назначения обороты главного двигателя 11 уменьшаются, подъемная сила движителей вертикального подъема 4 плавно уменьшается и судно опускается на поверхность воды. Главный двигатель 11 останавливается. Дальнейшее маневрирование на воде осуществляется движителями горизонтального перемещения 12 и водно-воздушными рулями 31. Движение судна назад и торможение в водоизмещающем режиме и в полете осуществляется изменением тяги движителей горизонтального перемещения 12 путем установки лопастей воздушных винтов 13 в соответствующее положение.Thirdly, the lifting force is created on the lower end surface of the third part of the rotor 16. When the rotor rotates, the moving boundary layer of air enters the radial trapezoidal channels 30 and exerts pressure on the bottom and walls of these channels. Opposite radial surfaces of these channels are equal in size l = l ₁ and in area. The forces acting on them balance each other and are equal in magnitude F = F ₁ . The small and large walls of the channel are not equal to each other, and the forces acting on them are different, but they do not create a lifting force. The forces F ₂ acting on the bottom of each radial trapezoidal channel 30 are not balanced in any way, they add up and create a lifting force (Figs. 13, 14). As a result of the rotation of the rotor 16, forces F ₈ , F ₉ , F ₁₀ , F ₁₁ , F ₁₂ , F ₁₃ arise, creating a lifting force (Fig. 24). Similarly, a lifting force arises on other rotors of vertical lift propulsors. The aforementioned forces of the vertical lift movers balance the weight of the vessel P and lift it above the water surface. The magnitude of the lifting force is controlled by changing the rotational speed of the shaft of the main engine 11. Next, the clutch 10 and the main engine 15 are turned on through the cardan shafts 5, the gearbox 7 rotates the propellers of the variable step 13 and the vessel starts moving forward. With steady motion, the force moving the vessel at a speed υ is balanced by the resistance force Su (Fig. 25). The speed of the vessel’s movement above the surface of the water is controlled by the rotational speed of the main engine’s shaft 15. The vessel is controlled in the course by foot pedals 32. When the right or left pedal 32 is pressed, it rotates around axis 33 and presses the left or right hydraulic valve 37 with its lever 34. Oil from the oil tank 35, the oil pump 36 is fed through pipelines 41 to one or another cavity of the hydraulic cylinder 38. Under the influence of the oil pressure, the hydraulic cylinder rod 38 is moved into the housing or extends out and through the rod 39 and levers 40 rotates in the desired direction of the water-air rudders 31, ensuring the rotation of the vessel in the desired direction (Fig.17). Management of the stability of the vessel in space when moving above the surface of the water is as follows. To climb, it is necessary to turn the control knob 42 to the "on" position. The lever 46 will turn and press on the spool of the front hydraulic valve 45. The oil from the oil tank 35 is supplied to the rear hydraulic cylinder 48 by the oil pump 36. The stem extends and the brake 67 presses the rear brake drum 66 of the double conical longitudinal differential 8. The speed of the front axle shaft 63 will increase, and the rear axial shaft will decrease (Fig. 18). As a result, the rotational speed of the rotors 16 of the four front vertical lift movers 4 will increase, and the four rear vertical lift movers will decrease. The lifting force in the front of the hull will increase, and in the rear of the hull will decrease. The front of the hull will rise and the back will lower and the ship will take the position shown in FIG. 26. To lower the vessel, it is necessary to turn the control knob 42 to the "away from you" position. The lever 46 will turn and press on the spool of the rear hydraulic valve 45. Oil from the oil tank 35 will be supplied to the front hydraulic cylinder 48 by the oil pump 36. Brake 67 will press the front brake drum 66 of the double taper differential of longitudinal inclination 8. As a result, the rotational speed of the four front vertical thrusters lift 4 will decrease, and the speed of the four rear movers of vertical lift 4 will increase. The lifting force in the front of the hull 1 will decrease, and in the rear it will increase and the ship will take the position shown in FIG. 27. To create a roll to the starboard side, it is necessary to turn the control knob 42 around its axis to the right. The semicircular sector 44 will press the spool of the left hydraulic valve 47. The oil from the oil tank 35 will be fed into the right hydraulic cylinder 47 by the oil pump 36 and the brake 67 will press the right brake drum 66 of the double transverse differential of the transverse tilt 9. The right axial shaft 63 will reduce the speed, and left will increase. As a result, the rotational speed of the rotors 16 of the two middle propellers of the vertical rise of the left side will increase, and the frequency of rotation of the two middle propulsion of the vertical lift 4 of the starboard will decrease. The lift on the starboard side will decrease and the port side will increase. The hull of the vessel will turn around the longitudinal axis to the right and take the position shown in FIG. 28. To create a roll to the left side, it is necessary to turn the control knob 42 around its axis to the left. The semicircular sector will press on the spool of the right hydraulic valve 47. Oil from the oil tank 35 will be pumped to the left hydraulic cylinder 49 by the oil pump 36, the brake 67 will press the left brake drum 66 of the double transverse differential of the transverse tilt 9. The left axial shaft 63 will reduce the speed, and the right the axial shaft will increase by the same amount. The rotational speed of the two middle propellers of the vertical lift 4 of the starboard side will decrease, and the frequency of rotation of the two middle propulsors of the vertical lift of 4 starboard side will increase. The lift F on the port side will decrease, and on the starboard side it will increase. The hull of the vessel will rotate around the longitudinal axis and make a roll to the left side (Fig.29). After arriving at the destination, the revolutions of the main engine 11 are reduced, the lifting force of the vertical lift movers 4 gradually decreases, and the ship descends to the surface of the water. The main engine 11 is stopped. Further maneuvering on the water is carried out by the horizontal displacement drivers 12 and water-air rudders 31. The ship is moved backward and braked in the displacement mode and in flight by changing the thrust of the horizontal displacement engines 12 by setting the propeller blades 13 in the corresponding position.

Изобретение позволяет повысить технические характеристики аэродинамического судна.The invention improves the technical characteristics of an aerodynamic vessel.

Claims

An aerodynamic vessel comprising a hull with longitudinal compartments closed with gratings above and below, vertical lift movers installed in the longitudinal compartments, a main engine located in the front of the hull mechanically through a clutch via cardan shafts, front and rear gearboxes and a double bevel differential of the longitudinal tilt is connected to four front and four rear propulsion vertical lift, and it is by means of driveshafts through final drives and two a transverse tilt differential differential is connected to the four middle vertical lift engines of the left and right sides, and the brakes of both differentials are connected via a hydromechanism to the handle for controlling the position of the ship's hull in space, horizontal thrusters installed in the rear of the hull, the main engine located in the rear housing, mechanically through a clutch by means of cardan shafts, a three-shaft gearbox and final drives, is connected to th horizontal displacement, water-air rudders installed behind the horizontal displacement drivers, by means of hydromechanisms are connected to the directional pedals, control mechanisms, characterized in that the vertical-lifting engines, identical in design, are made in the form of rotors installed in round housings, one shaft end each of which is installed in the bearing of the housing, and the second end is the driven shaft of the final drive, and each rotor is a rotation body consisting of three parts made as a whole and separated from each other by thin disks, the upper and middle parts of the rotor being the same in design and each of them made in the form of a cylindrical body, turning in the lower part into an inverted truncated cone, in addition, on the upper end part of the cylindrical the body is made of a circular vertical side with side channels opening to the upper end surface, the outer holes of which end with air intakes, in addition, inside the upper and middle parts of the rotor the cavities formed by horizontal and inclined surfaces having even and inlet channels on the lateral surfaces in even numbers ending in the air intakes, the opposite inclined surfaces in each cavity being parallel, equal in size and area to each other, in addition, the third lower part of the rotor made cylindrical and on its upper end surface made circular vertical rim with side channels that open to the upper end surface, the outer the apertures of which end with air intakes, in addition, on the lower end surface of the third lower part of the rotor there are made even trapezoidal radial channels in an even amount, the longitudinal vertical axis of each of which is inclined in the opposite direction from the direction of rotation, and the opposite radial sides of each channel are equal in area, and the bottom of each of them parallel to the lower end surface of the rotor.