RU2577504C1

RU2577504C1 - Amphibious vehicle

Info

Publication number: RU2577504C1
Application number: RU2014151168/11A
Authority: RU
Inventors: Борис Васильевич Овсянников; Константин Викторович Долотов; Сергей Дмитриевич Попов; Дмитрий Сергеевич Комиссаров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр технического сотрудничества" при МГТУ им. Н.Э. Баумана"
Priority date: 2014-12-17
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2016-03-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to amphibious vehicles and concerns nautical speed amphibians with variable gliding surface. Amphibious vehicle comprises displacement hull, power plant, transmission, land-based and water-jet propulsors arranged at sides power cylinders connected with control means. Amphibious vehicle also includes two side shield at sides of housing, made with possibility of changing its position relative to machine body, and two controlled hydrodynamic surfaces on feeding ends of side boards, which can change its position relative to main surface.

EFFECT: reduced hydrodynamic resistance, better power to gliding, control assembly and bank.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к амфибийным транспортным средствам, а именно к созданию мореходных скоростных амфибий с изменяемой поверхностью глиссирования, и может быть использовано для многоцелевого применения на водных бассейнах и прилегающих к ним территориях суши в условиях круглогодичной эксплуатации.The invention relates to amphibious vehicles, and in particular to the creation of seaworthy high-speed amphibians with a variable planing surface, and can be used for multi-use in water basins and adjacent land areas under year-round operation.

Из уровня техники известна полезная модель RU 81464 (дата публикации 20.03.2009 г., B60V 1/18), направленная на увеличение устойчивости и управляемости на больших скоростях движения, в частности устранения такого явления как «зарывания» носовой части судна, вследствие увеличивающегося момента тангажа. С этой целью амфибийное судно на воздушной подушке, содержащее корпус с гибким ограждением, закрепленным по периметру судна, и надстройку, носовая часть которой выполнена обтекаемой формы, дополнительно снабжено подъемным аэродинамическим крылом, закрепленным на несущих элементах корпуса судна в носовой его части под углом атаки 4-5°. Основным недостатком технического решения является его невысокие демпфирующие свойства, а конструктивное выполнение судна не решает задачу увеличения скорости транспортного средства.The utility model RU 81464 (publication date 03/20/2009, B60V 1/18) is known from the prior art, aimed at increasing stability and controllability at high speeds, in particular, eliminating the phenomenon of “burying" of the bow of a vessel due to an increasing moment pitch. To this end, an amphibious hovercraft, comprising a hull with a flexible guard fixed around the perimeter of the vessel, and a superstructure, the bow of which is streamlined, is additionally equipped with a lifting aerodynamic wing, mounted on the supporting elements of the hull in the bow at an angle of attack of 4 -5 °. The main disadvantage of the technical solution is its low damping properties, and the structural design of the vessel does not solve the problem of increasing the speed of the vehicle.

Аналогичными недостатками обладает судно на воздушной подушке, в котором с целью увеличения скорости и экономичности, а также преодоления высоких волн и неровностей суши оно снабжено по бокам крыльями с элеронами, а стабилизатор снабжен рулем высоты (см. RU 17905, опубл. 10.05.2001, B60V 1/18).The hovercraft has similar disadvantages, in which, with the aim of increasing speed and economy, as well as overcoming high waves and land irregularities, it is equipped with wings with ailerons on the sides, and the stabilizer is equipped with a elevator (see RU 17905, publ. 05.10.2001, B60V 1/18).

Из уровня техники известно амфибийное транспортное средство, которое содержит корпус, соединенный с ним двигатель, кинематически связанный с воздушным движителем и днище, выполненное с плоской частью и прилегающими к нему участками днища с поперечной килеватостью, равным не менее 12 градусов. Участки днища соединены с бортами корпуса амфибийного транспортного средства с большим углом килеватости (см. RU 134856 опубл. 27.11.2013, B60F 3/00). Указанное техническое решение обладает низкими демпфирующими свойствами на режиме глиссирования.An amphibious vehicle is known from the prior art, which comprises a housing, an engine connected to it, kinematically connected to an air propulsion device and a bottom made with a flat part and adjacent sections of the bottom with a transverse pitching of at least 12 degrees. The bottom sections are connected to the sides of the hull of an amphibious vehicle with a high pitching angle (see RU 134856 publ. November 27, 2013, B60F 3/00). The specified technical solution has low damping properties in planing mode.

Также известно судно на воздушной подушке, содержащее надувной борт с гибким ограждением, закрепленный по периметру судна, и надстройку (собственно корпус судна), носовая часть которой выполнена обтекаемой формы, а корпус судна сочленен с гибким ограждением воздушной подушки посредством надувного баллона из аналогичных гибкому ограждению материалов (RU 68998, опубл. 10.12.2007 г, B60V 1/18). Недостатком известного решения является неустойчивость судна при увеличенной скорости, а также высокие показатели потребляемой мощности при выходе на режим глиссирования. Данное решение является наиболее близким по совокупности существенных признаков и принято в качестве ближайшего аналога.A hovercraft is also known, comprising an inflatable board with a flexible guard fixed around the perimeter of the ship and a superstructure (the hull itself), the bow of which is streamlined and the hull is articulated with a flexible air cushion guard by means of an inflatable balloon made of a similar to a flexible enclosure materials (RU 68998, publ. 10.12.2007, B60V 1/18). A disadvantage of the known solution is the instability of the vessel at an increased speed, as well as high rates of power consumption when entering the planing mode. This decision is the closest in the set of essential features and is taken as the closest analogue.

Задача, решаемая изобретением, заключается в создании амфибийной машины с увеличенной скоростью движения на плаву.The problem solved by the invention is to create an amphibious machine with an increased speed of movement afloat.

Технический результат заключается в уменьшении гидродинамического сопротивления машины при движении на плаву, возможности обеспечения коррекции дифферента и крена машины в процессе ее эксплуатации на водных участках местности за счет использования управляемых гидродинамических поверхностей.The technical result is to reduce the hydrodynamic resistance of the machine when moving afloat, the ability to provide correction of the trim and roll of the machine during its operation in water areas due to the use of controlled hydrodynamic surfaces.

Технический результат достигается тем, что амфибийное транспортное средство, содержащее водоизмещающий корпус, силовую установку, трансмиссию, сухопутный и водоходный движители и средства управления, согласно изобретению включаетThe technical result is achieved in that the amphibious vehicle containing a displacement body, power plant, transmission, land and naval propulsion and control means, according to the invention includes

- два боковых щитка по бортам водоизмещающего корпуса и выполненных с возможностью изменения своего положения относительно корпуса машины с помощью силовых цилиндров, установленных по бортам и связанных со средствами управления,- two side flaps on the sides of the displacement housing and made with the possibility of changing their position relative to the machine using power cylinders installed on the sides and associated with controls

- и две управляемые гидродинамические поверхности на кормовых оконечностях боковых щитков, которые могут изменять свое положение относительно основной поверхности.- and two controlled hydrodynamic surfaces at the aft ends of the side flaps, which can change their position relative to the main surface.

Преимущество предлагаемого изобретения в том, что оно создает возможность уменьшения гидродинамического сопротивления машины и выходить на режим глиссирования при меньшей потребной мощности, достигать более высоких скоростей движения на плаву, а также обеспечивает коррекцию дифферента и крена машины при ее эксплуатации за счет использования управляемых гидродинамических поверхностей.The advantage of the present invention is that it makes it possible to reduce the hydrodynamic resistance of the machine and enter the planing mode at a lower power requirement, achieve higher speeds afloat, and also provides correction of the trim and roll of the machine during its operation through the use of controlled hydrodynamic surfaces.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 - общий вид амфибийного транспортного средства.In FIG. 1 is a general view of an amphibious vehicle.

На фиг. 2 - амфибийное транспортное средство на суше, гидродинамические поверхности располагаются по бортам водоизмещающего корпуса и прижаты к ним.In FIG. 2 - an amphibious vehicle on land, hydrodynamic surfaces are located on the sides of the displacement hull and pressed to them.

На фиг. 3 - амфибийное транспортное средство на плаву в статическом положении. Гидродинамические поверхности располагаются по бортам водоизмещающего корпуса и находятся в рабочем положении.In FIG. 3 - amphibious vehicle afloat in a static position. Hydrodynamic surfaces are located on the sides of the displacement hull and are in working position.

На фиг. 4 - амфибийное транспортное средство на плаву в движении. Гидродинамические поверхности в рабочем положении. При поступательном движении на гидродинамических поверхностях создается подъемная сила, уменьшающая осадку и гидродинамическое сопротивление амфибийного транспортного средства.In FIG. 4 - amphibious vehicle afloat in motion. Hydrodynamic surfaces in working position. During translational motion on hydrodynamic surfaces, a lifting force is created, which reduces draft and hydrodynamic resistance of an amphibious vehicle.

На фиг. 5 - вид А - пределы изменения положения управляемых гидродинамических поверхностейIn FIG. 5 - view A - limits of change in position of controlled hydrodynamic surfaces

Заявляемое изобретение представляет собой скоростное амфибийное транспортное средство с гидродинамической разгрузкой, которое имеет водоизмещающий корпус 1, силовую установку 2, трансмиссию 3, сухопутный 4 и водоходный 5 движители, средства управления, две основные гидродинамические поверхности в виде боковых щитков 6, изготовленные из металла или композиционного материала и имеющие внутренние полости для облегчения конструкции и увеличения статического запаса плавучести, и две управляемые гидродинамические поверхности 7. Боковые щитки 6 подвижно закреплены посредством шарниров 8 по бортам водоизмещающего корпуса 1. Средства управления дополнительно включают силовые цилиндры 9, установленные по бортам и связаны с соответствующими управляющими элементами. Силовые цилиндры 9 в рабочем состоянии изменяют угол отклонения боковых щитков 6 относительно корпуса амфибии 1 путем их раскрытия под углом вверх. За счет раскрытия боковых щитков 6 увеличивается поверхность глиссирования.The claimed invention is a high-speed amphibious vehicle with hydrodynamic unloading, which has a displacement body 1, a power plant 2, a transmission 3, a land 4 and a navigable 5 propulsion, control means, two main hydrodynamic surfaces in the form of side shields 6, made of metal or composite material and having internal cavities to facilitate construction and increase the static buoyancy margin, and two controllable hydrodynamic surfaces 7. Side shield 6 and adjustably fixed by hinges 8 to the sides of the housing 1. The displacement-control means further comprise actuating cylinders 9 mounted on the sides and are connected with the respective control elements. The power cylinders 9 in working condition change the deflection angle of the side flaps 6 relative to the amphibian body 1 by opening them upward. Due to the opening of the side flaps 6 increases the surface gliding.

На внешних поверхностях боковых щитков возможно размещение продольных реданов. Эффект от продольных реданов складывается из отсекания воды от поверхности и создания дополнительной подъемной силы, уменьшающей осадку корпуса, а следовательно, уменьшающей смоченную поверхность и сопротивление трения. При этом «работает» на реданах та часть потока воды, которая растекается в поперечном направлении, к бортам и попадает на реданы под углом, близким к прямому.On the outer surfaces of the side flaps, longitudinal redans can be placed. The effect of longitudinal redans consists of cutting off water from the surface and creating additional lifting force, which reduces the draft of the casing, and therefore, reduces the wetted surface and friction resistance. At the same time, the part of the water flow that spreads in the transverse direction to the sides and gets onto the redans at an angle close to the straight line “works” on the redans.

На кормовых оконечностях основных гидродинамических плоскостей 6 имеются две управляемые гидродинамические поверхности 7, которые могут изменять свое положение относительно основных поверхностей. На фиг. 5 показаны пределы изменения положения управляемых гидродинамических поверхностей в рабочем положении. Управляемые гидродинамические поверхности 7 позволяют управлять креном и дифферентом амфибийного транспортного средства за счет создаваемых на их поверхностях гидродинамических сил, которые зависят от положения управляемых гидродинамических поверхностей относительно основных гидродинамических поверхностей. Если положения управляемых гидродинамических поверхностей меняется синхронно (одинаково) на обоих бортах, то идет управление по дифференту (углу тангажа), если асинхронно (не одинаково), то по крену амфибийного транспортного средства.At the aft ends of the main hydrodynamic planes 6 there are two controllable hydrodynamic surfaces 7, which can change their position relative to the main surfaces. In FIG. 5 shows the limits of the change in the position of the controlled hydrodynamic surfaces in the working position. The controlled hydrodynamic surfaces 7 make it possible to control the roll and trim of the amphibious vehicle due to the hydrodynamic forces created on their surfaces, which depend on the position of the controlled hydrodynamic surfaces relative to the main hydrodynamic surfaces. If the position of the controlled hydrodynamic surfaces changes synchronously (the same) on both sides, then control is performed by the trim (pitch angle), if asynchronously (not the same), then by the roll of the amphibious vehicle.

В отличие от классических подводных крыльев, которые находятся на достаточной глубине в толще воды, предлагаемая конструкция скользит по поверхности воды и преодолевает мелководье, являющееся препятствием для водоизмещающих транспортных средств, а также транспортных средств на подводных крыльях.Unlike classical hydrofoils, which are at a sufficient depth in the water column, the proposed design glides over the surface of the water and overcomes shallow water, which is an obstacle for displacement vehicles, as well as hydrofoil vehicles.

Эксплуатация амфибийного транспортного средства осуществляется следующим образом.The operation of an amphibious vehicle is as follows.

При движении на суше гидродинамические поверхности - боковые щитки 6 прижаты к боковым бортам корпуса 1 и обеспечивают дополнительную защиту бортовой проекции корпуса. При входе в воду под действием силовых цилиндров 9 боковые щитки 6 раскрываются. Благодаря подъемной силе, возникающей на гидродинамических поверхностях при поступательном движении, амфибийное транспортное средство приподнимается над поверхностью воды, уменьшает свою осадку, гидродинамическое сопротивление уменьшается и машина выходит на режим глиссирования при меньшей потребной мощности.When moving on land hydrodynamic surfaces - the side flaps 6 are pressed against the side walls of the hull 1 and provide additional protection for the side projection of the hull. When entering the water under the action of the power cylinders 9, the side flaps 6 open. Due to the lifting force arising on hydrodynamic surfaces during translational motion, an amphibious vehicle rises above the surface of the water, reduces its draft, hydrodynamic resistance decreases and the machine enters the planing mode at a lower power requirement.

Claims

An amphibious vehicle containing a displacement hull, a power plant, a transmission, land and naval propulsion devices, power cylinders mounted on the sides, connected with control means, characterized in that it contains two side shields on the sides of the displacement body, made with the possibility of changing its position relative to the body machines, and two controlled hydrodynamic surfaces at the aft ends of the side flaps, which can change their position relative to the main surface nosti.