RU2600555C1 - Amphibious ship on compressed pneumatic flow - Google Patents
Amphibious ship on compressed pneumatic flow Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600555C1 RU2600555C1 RU2015140210/11A RU2015140210A RU2600555C1 RU 2600555 C1 RU2600555 C1 RU 2600555C1 RU 2015140210/11 A RU2015140210/11 A RU 2015140210/11A RU 2015140210 A RU2015140210 A RU 2015140210A RU 2600555 C1 RU2600555 C1 RU 2600555C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- stern
- air
- amphibious
- steering
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V1/00—Air-cushion
- B60V1/04—Air-cushion wherein the cushion is contained at least in part by walls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60V—AIR-CUSHION VEHICLES
- B60V3/00—Land vehicles, waterborne vessels, or aircraft, adapted or modified to travel on air cushions
- B60V3/06—Waterborne vessels
Abstract
Description
Изобретение относится к области создания транспортных средств, использующих динамическую воздушную подушку, обладающим высокопроизводительным свойством компрессора на использование импеллера, реактивная струя которого направлена для пневмоканала в виде сжатого воздуха под днищем для создания подъемной и тяговой силы, и может быть использовано при создании транспортных средств (ТСВП) для перемещения по воде, снегу и земле, в особенности маломерных судов на воздушной подушке.The invention relates to the field of creating vehicles using a dynamic air cushion, having a high-performance compressor for the use of an impeller, the jet of which is directed to the pneumatic channel in the form of compressed air under the bottom to create lifting and traction, and can be used to create vehicles (TSVP ) for movement on water, snow and land, in particular small size hovercraft.
Известен летательный аппарат - экраноплан, содержащий фюзеляж, крыло, горизонтальное и вертикальное оперение и воздушно-реактивную силовую установку. Под крылом экраноплана размещено устройство создания воздушной разгрузки и тяги, выполненное в виде проточной камеры, образованной крылом и боковыми ограждениями, причем боковые ограждения камеры установлены на консолях крыла (см. заявку ФРГ №3319127, B60V 1/08, 1983), а также летательный аппарат - экраноплан (см. заявку ФРГ №4010877, В64С 35/00, 1991), кроме того, известны судна (США №5370197, B60V 1/043, 1994; №2004065772, В64С 21/04, В64С 23/08, 2004) на маломерных судах на воздушной подушке.Known aircraft - ekranoplan, containing the fuselage, wing, horizontal and vertical plumage and an air-reactive power plant. Under the wing of the winged wing there is a device for creating air discharge and thrust, made in the form of a flow chamber formed by the wing and side rails, the side rails of the chamber mounted on the wing consoles (see the application of Germany No. 3319127, B60V 1/08, 1983), as well as flying the device is an ekranoplan (see the application of Germany No. 4010877, B64C 35/00, 1991), in addition, ships are known (US No. 5370197, B60V 1/043, 1994; No. 2004-065772, B64C 21/04, B64C 23/08, 2004 ) on small hovercraft.
Все эти средства достаточно сложны, в особенности при использовании на маломерных судах на воздушной подушке. Кроме того, описанные суда обладают невысокой амфибийностью и мореходностью, при этом возможности движительных установок реализуются не полностью. При этом создание воздушной подушки и тяги недостаточно эффективны при стартовой или малой поступательной скорости транспортного средства, так как установка таких движителей не может реализовать под днищем судна образование сжатого пневмопотока в виде общей струи, которая могла бы стараться обеспечить тем самым судно на старте движения. То есть известные технические решения с поддувом воздуха под днище или крыло не обеспечивают полного высокого давления и сжатия при использовании всего сжатого воздуха от силовой установки, в частности от импеллера, работающего в режиме компрессора, что ухудшает его силовую установку, а также невозможно в конце канала получить максимальное давление сжатого воздуха для работы пневмоканала в режиме надува воздуха высокого давления для тяговой силы, обеспечивающей поступательное движение судна. Устройства вставок и качающейся створки не приспособлены для создания мощных струй и поступления их в пневмоканал, выход воздуха которого связан под днищем, и поток, расширяясь, ударяется непосредственно в толщу водного потока (опорная поверхность). Коэффициент удельной тяги и подъемная сила низки, а затрачивать приходится большую мощность. Кроме того, это связано с применением двигателей, воздушного винта, которые могут создавать достаточно реактивной силы тяги для заполнения сжатым воздухом свободного пространства пневмоканала. Другим основным недостатком является то, что судно обладает недостаточной управляемостью на выходе под днищем расположением рулевого устройства, в связи с чем понижена безопасность его эксплуатации, а также то, что расположение рулей под днищем испытывает большие динамические нагрузки от воды при его поворотах под различными углами для поворота (разворота) судна. При этом появляются значительные тяговые усилия горизонтальной составляющей тяги, появляются большие явления волнового характера, особенно это заметно на поворотах судна, волны (выплески) которых выходят из-под боковых сторон бортов судна (скегов). Эти совокупно действующие факторы ведут к почти постоянному раскачиванию судна по вертикали и горизонтали, что влияет на изменение крена, дифферента и курса, создает частые и большие перегрузки на конструкцию судна. Борьба с перегрузками приводит к увеличению собственного веса судна и уменьшению его весовой отдачи и уменьшению скорости движения. Отсюда такое рулевой устройство не может быть размещено в кормовой части судна с управляющим устройством в целом. Существенным недостатком таких судов является поперечная форма днища с касанием и обтеканием с опорной поверхностью, например с водой, а также форма самих боковых стенок скегов, которые имеют большое сопротивление движению и сложность в управление курсом судна.All of these tools are quite complicated, especially when used on small hovercraft. In addition, the described vessels have low amphibiousness and seaworthiness, while the capabilities of propulsion systems are not fully realized. At the same time, the creation of an air cushion and thrust is not effective enough at the starting or low translational speed of the vehicle, since the installation of such propulsors cannot realize the formation of a compressed air stream in the form of a common jet under the bottom of the vessel, which could try to provide the vessel at the start of movement. That is, well-known technical solutions with air injection under the bottom or wing do not provide full high pressure and compression when using all compressed air from the power plant, in particular from the impeller operating in the compressor mode, which worsens its power plant and is also impossible at the end of the channel to obtain the maximum pressure of compressed air for the operation of the pneumatic channel in the mode of pressurization of high-pressure air for the traction force, which ensures the forward movement of the vessel. The devices of the inserts and the swinging leaf are not adapted to create powerful jets and enter them into the pneumatic channel, the air outlet of which is connected under the bottom, and the flow, expanding, strikes directly into the thickness of the water flow (supporting surface). The specific thrust coefficient and lifting force are low, and it takes a lot of power to spend. In addition, this is due to the use of engines, a propeller, which can create enough reactive thrust to fill the free space of the pneumatic channel with compressed air. Another main disadvantage is that the vessel has insufficient controllability at the exit under the bottom of the steering device, which reduces the safety of its operation, as well as the fact that the location of the rudders under the bottom experiences large dynamic loads from water when it turns at different angles for turn (turn) of the vessel. In this case, significant traction forces of the horizontal component of the thrust appear, large wave-like phenomena appear, this is especially noticeable at the turns of the vessel, the waves (splashes) of which extend from under the sides of the sides of the vessel (skegs). These combined factors lead to an almost constant rocking of the ship vertically and horizontally, which affects the change in heel, trim and course, creates frequent and large loads on the structure of the ship. The fight against overloads leads to an increase in the dead weight of the vessel and a decrease in its weight return and a decrease in the speed of movement. Hence, such a steering device cannot be placed in the stern of the vessel with the control device as a whole. A significant drawback of such vessels is the transverse shape of the bottom with touching and flowing around with a supporting surface, for example with water, as well as the shape of the side walls of the skegs themselves, which have great resistance to movement and difficulty in controlling the course of the vessel.
Известно техническое решение, выбранное в качестве одного из аналогов, амфибийное судно на сжатом пневмопотоке, создающее давление воздуха под днищем, последнее выполнено из частей под различными углами, створка расположена на передней части корпуса, руль поворота, при этом в кормовой нижней части корпуса непосредственно перед рулевым устройством днище выполнено с продольным уступом со срезом в сторону носовой части, с воздухозаборным каналом нагнетательного устройства в виде импеллера, воздух из сопла которого подается под углом под днище судна, уступ размещен в нижней средней части кормы по центру днища и образует два пневмоканала с двух сторон между уступом, при этом за соплом импеллера дополнительно закреплена подвижная горизонтальная перегородка на оси вращения для продолжения воздушного канала в сторону уступа со срезом, кроме того, к днищу в зоне уступа с пневмоканалами закреплен поворотный щиток на горизонтальной оси вращения с возможностью его примыкания в зарытом положении к дну уступа, при этом на внешней стороне бортов судна закреплены направляющие в виде выступов - открылок из двух соединенных между собой вертикальных пластин, одна из которых жестко закреплена к борту и является ограничителем против опрокидывания второй пластины на внешнюю сторону, причем вторая пластина имеет ось вращения с возможностью ее поворота и примыкания к скошенному участку нижней части борта судна в сторону днища и подпружинена относительно первой пластины. Кроме того, руль поворота со щитком дополнительно содержит второй щиток, закрепленный шарнирно к первому, и подпружинен относительно первого щитка с возможность его поворота в вертикальной плоскости (Патент RU №2552581, B60V 3/06 от 10.06.2015).A technical solution is known, chosen as one of the analogues, an amphibious vessel with compressed air flow that creates air pressure under the bottom, the latter is made of parts at different angles, the sash is located on the front of the hull, steering wheel, while in the aft lower part of the hull immediately before the steering device has a bottom with a longitudinal ledge with a cut towards the bow, with an air intake channel of the discharge device in the form of an impeller, the air from the nozzle of which is supplied at an angle the beggar of the vessel, the ledge is located in the lower middle part of the stern in the center of the bottom and forms two pneumatic channels on two sides between the ledge, while the movable horizontal partition on the axis of rotation is additionally fixed to the impeller nozzle to continue the air channel towards the ledge with a cut, in addition to a rotary shield is fixed to the bottom in the ledge with pneumatic channels on the horizontal axis of rotation with the possibility of its abutment in the buried position to the bottom of the ledge, while on the outside of the sides of the vessel guides are fixed in the form protrusions - an opener of two interconnected vertical plates, one of which is rigidly fixed to the side and is a limiter against tipping the second plate to the outside, and the second plate has an axis of rotation with the possibility of rotation and adjoining to the beveled portion of the lower part of the ship's side bottoms and spring-loaded relative to the first plate. In addition, the steering wheel with the flap further comprises a second flap pivotally mounted to the first, and is spring loaded relative to the first flap with the possibility of rotation in the vertical plane (Patent RU No. 2552581,
Однако, не смотря на его широкие возможности, при управлении этого транспортного средства узкие многоканальные пневмоканалы разделены уступом с наклоном по центру днища судна в кормовой части, дают возможность разделять воздушный поток от импеллера и поступать в два закрытых пневмоканала. При этом руль поворота закреплен со стороны глухой части уступа сзади кормы и к вертикальной оси вращения закреплен вертикальный щиток, отклоняющий как воздушный поток, так и одновременно погружен в воду, которая сопровождает большое динамическое воздействие на его боковую плоскость и сложность составного руля в виде двух соединенных механически между собой пластин руля. При этом в движении и, особенно при поворотах судна вправо или влево, скоростной водновоздушный поток ударяется о плоскость щитков и его вертикальную ось, происходят восходящие потоки воды и воздуха (смешанные) вверх непосредственно сзади кормы, что вызывает фонтанирование и залив части палубы судна сзади. Кроме того, наличие уступа под дном судна резко снижает поступление большого объема сжатого воздуха при скоростном режиме судна, поступающего от импеллера, а также и его расширение в пневмоканалы, так как поперечное сечение на выходе из пневмоканалов ограничено наличием уступа сзади кормы, что вызывает выход его излишков в стороны боковых стенок (скегов), что снижает несколько скоростные характеристики судна, так как часть полезного сжатого воздуха теряется на преодоление сопротивления о стенки судна, а сам уступ оказывает большое сопротивление выходящему воздуху под днищем судна, т.е. снижается КПД судна, дополнительно образуются и боковые брызги. Кроме того, при вертикальном управлении руля поворота появляется, снижается вертикальная устойчивость и недостаточная безопасность управления, так как руль по своей конструкции сложен и требует некоторого его усовершенствования (модификации), в частности ограничения угла отклонения вправо или влево при повороте на большой скорости движения судна, создаваемой работой мощностью двигателя, особенно, когда судно в движении достигает крейсерской скорости, что подтвердили натурные испытания построенного опытного образца (натурные испытания - это тот фактор, который указывает на дополнительные разработки устройства, и их необходимо учитывать для широкой области внедрения в производство). При этом, чтобы получить и сохранить наибольший КПД и объем использования сжатого воздуха для мощных двигателей, необходимо уменьшить большое сопротивление для такого судна и убрать уступ между пневмоканалами, чтобы также уменьшить и размеры судна по ширине, соответственно, при том же возможном его назначении судна, таким образом, по совокупности признаков к предлагаемому, принять необходимо будет два руля, и разнести их по одному раздельному щитку в разные стороны; закрепить каждый сзади для каждого отдельного бокового скега со стороны кормы, в этом случае образуется один общий пневмоканал (отсутствует разделительный уступ). Иначе говоря, устранения фонтанов и брызг, после действия таких возмущений водновоздушных потоков при крейсерской скорости, повышение КПД; такие скоростные характеристики могут быть реализованы лишь путем закрытия сверху, выходящий поток в кормовой части, выполнением и закреплением жестко П-образного потоконаправляющего элемента от парирования внешних возмущающих факторов (или следствием его действия) экипажем за счет коррекции при отклонении под ним рулей поворота вручную. Другим недостатком такого прямоугольного днища в поперечном сечении днища судна, образующего пневмоканал, является то, что его углы внутри создают завихрения воздушного потока по всей длине пневмоканала, соответственно, снижается полезная площадь объема использования пневмоканала для прохождения сжатого воздуха в сторону кормовой части судна. Кроме того, основание скегов, соприкасающихся с касанием опорной поверхностью воды, земли, льда и снега приводят к большим сопротивлениям в движении, соответственно, к потерям мощности самого движителя (например, винта, импеллера). При этом на управление судна при повороте направо или налево боковые стенки скегов с касанием по высоте погружения судна уменьшают угол крена и создают также большие сопротивления в движении и на поворотах судна. Другим недостатком такого прямоугольного в поперечном сечении днища судна, образующего пневмоканал, является то, что его углы создают завихрения воздушного потока по длине пневмоканала, соответственно снижается полезная площадь объема использования пневмоканала для прохождения сжатого воздуха в сторону кормовой части судна. Кроме того, основание скег, соприкасающихся с касанием опорной поверхность воды, земли, льда и снега приводят к большим сопротивлениям и потерь мощности движителя (например, импеллера). При этом на управление судна при повороте направо или налево боковые стенки скегов с касанием воды по высоте погружения уменьшают угол крена и создают также большие сопротивления в движении и на поворотах суднаHowever, despite its wide capabilities, when driving this vehicle, narrow multi-channel pneumatic channels are separated by a step with an inclination in the center of the bottom of the vessel in the aft part, which makes it possible to separate the air flow from the impeller and enter two closed pneumatic channels. In this case, the steering wheel is fixed on the side of the blind part of the ledge behind the stern and a vertical flap is fixed to the vertical axis of rotation, deflecting both the air flow and simultaneously immersed in water, which accompanies a large dynamic effect on its lateral plane and the complexity of the composite steering wheel in the form of two connected mechanically between each other steering wheel plates. At the same time, in movement and, especially when turning the vessel to the right or left, the high-speed air-water stream hits the plane of the shields and its vertical axis, upward flows of water and air (mixed) occur directly upstream of the stern, which causes gushing and flooding of the deck of the vessel at the rear. In addition, the presence of a ledge under the bottom of the vessel drastically reduces the flow of a large volume of compressed air at the speed of the vessel coming from the impeller, as well as its expansion into the pneumatic channels, since the cross section at the outlet of the pneumatic channels is limited by the presence of the ledge behind the stern, which causes it to exit surplus in the direction of the side walls (skegs), which reduces the speed characteristics of the vessel, as part of the useful compressed air is lost to overcome the resistance to the walls of the vessel, and the ledge itself has a large resistance ivlenie exhaust air under the bottom of the vessel, ie the vessel's efficiency decreases, and side sprays are additionally formed. In addition, with vertical control of the rudder, vertical stability and insufficient control safety are reduced, since the rudder is complex in its construction and requires some improvement (modification), in particular, limiting the angle of deviation to the right or left when turning at high speed of the vessel, engine power created by the work, especially when the vessel in motion reaches cruising speed, which was confirmed by field tests of the constructed prototype (full-scale tests ia - this is the factor that indicates additional development of the device, and they must be taken into account for a wide area of implementation in production). At the same time, in order to obtain and maintain the highest efficiency and volume of use of compressed air for powerful engines, it is necessary to reduce the high resistance for such a vessel and remove the ledge between the pneumatic channels in order to also reduce the size of the vessel in width, respectively, with the same possible purpose of the vessel, Thus, according to the totality of the features proposed, it will be necessary to take two rudders, and spread them one separate shield in different directions; fix each in the back for each individual lateral skeg on the stern side, in this case one common pneumatic channel is formed (there is no dividing ledge). In other words, the elimination of fountains and splashes, after the action of such disturbances of air-water flows at cruising speed, an increase in efficiency; such speed characteristics can be realized only by closing from above, the outgoing flow in the stern, by performing and securing a rigidly U-shaped flow-guiding element from parrying external disturbing factors (or as a result of its action) by the crew due to correction when manually turning the steering wheel under it. Another disadvantage of such a rectangular bottom in the cross section of the bottom of the vessel forming the pneumatic channel is that its angles inside create turbulence in the air flow along the entire length of the pneumatic channel, respectively, the useful area of the use of the pneumatic channel for the passage of compressed air towards the stern of the vessel is reduced. In addition, the base of the skegs in contact with the contact surface of water, earth, ice and snow leads to high resistance to movement, respectively, to power losses of the propulsion device itself (for example, a screw, an impeller). At the same time, to control the vessel when turning to the right or left, the side walls of the skegs with a touch on the height of the ship's immersion reduce the angle of heel and also create great resistance in movement and on the turns of the vessel. Another disadvantage of such a bottom of a vessel forming a pneumatic channel, which is rectangular in cross section, is that its angles create turbulence in the air flow along the length of the pneumatic channel, and the useful area of the volume of using the pneumatic channel for the passage of compressed air toward the stern of the vessel decreases accordingly. In addition, the base of the skeg in contact with the supporting surface of water, earth, ice and snow leads to high resistances and power losses of the mover (for example, an impeller). At the same time, to control the vessel when turning to the right or left, the side walls of the skegs with the touch of water along the immersion height reduce the angle of heel and also create greater resistance to movement and cornering of the vessel
Кроме того, необходимо иметь устройство простого и надежного способа амфибийного судна из-за наличия воздействия динамических усилий на плоскость поворотного щитка и создать переход положения руля для разных его угловых перемещений для того, чтобы амфибийное судно перешло в контролируемое в движении при достижении крейсерской скорости. Рост объема воздуха от мощности двигателя увеличивается для одного прохода в кормовой части и выход его в атмосферу. Это в свою очередь влияет также для маневренности судна, в общем случае для изобретения. Иначе говоря, решается задача по обеспечению подавления изменений траектории установившегося водновоздушного потока при возникновении до крейсерской скорости судна в движении и на поворотах при управлении экипажа, а также обеспечению безопасности и простоты управления такими скоростными характеристиками. Кроме того, при наличии дополнительного воздуха создается большая реактивная тяга, обеспечивается устойчивость в продольном и поперечном направлениях, уменьшается утечка воздуха из-под днища судна и уменьшения сопротивления через пневмоканал в один обособленный отсек (опыты показали, что отсутствует опрокидывание даже для крутых поворотов судна вправо или влево).In addition, it is necessary to have a device for a simple and reliable method of an amphibious vessel due to the presence of dynamic forces on the plane of the turntable and create a transition of the rudder position for its different angular movements in order for the amphibious vessel to become controlled in movement when cruising speed is reached. The increase in air volume from engine power increases for one pass in the aft and its release into the atmosphere. This in turn also affects the maneuverability of the vessel, in general for the invention. In other words, the problem is being solved to ensure the suppression of changes in the trajectory of the steady-state air-water flow when the ship emerges before cruising speed in movement and cornering when controlling the crew, as well as ensuring the safety and ease of controlling such speed characteristics. In addition, in the presence of additional air, a large jet thrust is created, stability in the longitudinal and transverse directions is ensured, air leakage from under the bottom of the vessel and resistance through the air channel to one separate compartment are reduced (experiments showed that there is no tipping even for sharp turns to the right or left).
В результате проведенного патентного поиска из уровня техники известны воздушные сани, а именно транспорт с воздушными винтами, создающими давление воздуха под днищем и двигающими транспорт, с юбкой, удерживающей воздух под плоским днищем и поплавками, поддерживающими транспорт на воде, днище выполнено из частей под различными углами для расположения под днищем поворачивающихся колец с крыловидными вставками, создающими реактивную тягу транспорта вперед при обтекании воздушным потоком, создающим динамическое давление на профильную часть днища с экранопланным эффектом и реактивное давление на качающиеся створки, расположенные на передней части транспорта (Патент RU №2478502, B60V 1/04, В62В 15/00, от 10.04.2013).As a result of a patent search, the air sledges are known from the prior art, namely, transport with propellers creating air pressure under the bottom and moving the transport, with a skirt holding air under the flat bottom and floats supporting transport on water, the bottom is made of parts under various angles for the location under the bottom of the rotating rings with pterygoid inserts that create reactive thrust of the vehicle forward when flowing around with an air stream, creating dynamic pressure on the profile h there are bottoms with an ekranoplan effect and reactive pressure on swinging flaps located on the front of the vehicle (Patent RU No. 2478502, B60V 1/04,
Недостатками известного транспортного средства на динамической воздушной подушке с воздушными винтами и управления им является низкая продольная устойчивость и недостаточная безопасность движения судна, в частности, на поворотах при больших скоростях движения судна.The disadvantages of the known vehicle on a dynamic air cushion with propellers and its control is the low longitudinal stability and insufficient safety of the vessel, in particular when cornering at high speeds of the vessel.
Это объясняется следующим.This is explained by the following.
1. Присутствует прогрессирующая неустойчивость, во-первых, закрепленных и качающих створок для пропуска под днище воды, во-вторых, при ручном управлении на выходе под днищем рулей, отклоняющих воздушный поток для поворота устройства, большое динамическое воздействие на плоскость руля вызывает его трудность в управлении и удержания для заданного угла поворота судна в движении.1. There is a progressive instability, firstly, of fixed and swinging flaps for skipping under the bottom of the water, and secondly, when manually controlled at the exit under the bottom of the rudders, deflecting the air flow to rotate the device, a large dynamic effect on the plane of the steering wheel makes it difficult to control and holding for a given angle of rotation of the vessel in motion.
2. Разделенные водновоздушные потоки под днищем, еще не доходя до конца кормовой части, стремятся выйти через боковые стенки (скеги) в атмосферу, что обеспечивает потери скоростных характеристик судна в движении, снижается КПД, возникает раскачка судна и его неустойчивость, происходит большой выброс накопившейся энергии, т.е. фонтанирование водновоздушного потока с боковых сторон судна, соответственно, происходит залив части палубы его при скоростном движении судна, особенно это будет заметно на поворотах вправо или влево. Таким образом, поворотный руль создает отрицательные явления гидродинамики сил давления на плоскость поворота руля непосредственно под днищем, в свою очередь это может послужить причиной возникновения аварийной ситуации, если еще учитывать и рост объема воздуха от мощности, создаваемого двигателем.2. Separated water-air flows under the bottom, not yet reaching the end of the stern, tend to escape through the side walls (skegs) into the atmosphere, which ensures the loss of speed characteristics of the vessel in motion, efficiency decreases, the vessel builds up and its instability, a large discharge of accumulated energy i.e. gushing of the air-water flow from the sides of the vessel, respectively, a part of its deck is poured during high-speed movement of the vessel, this will be especially noticeable when turning right or left. Thus, the steering wheel creates negative phenomena of the hydrodynamics of pressure forces on the steering plane of the steering wheel directly under the bottom, in turn, this can cause an emergency situation, if we take into account the increase in air volume from the power generated by the engine.
3. Эксплуатация такого судна приводит к снижению мощности движителя в связи с тем, что прямоугольное в поперечном сечении днище судна, и образующего обтекание профильной поверхности днища, создает в углах пневмоканала вращающиеся вихри, увеличивающие сопротивление выходу сжатого воздуха в сторону кормовой части судна, погружаемого в воду, а это потеря мощности движителя, снижение полезной площади объема использования пневмоканала для прохождения через него сжатого воздуха. При этом основание скегов, соприкасающихся с касанием с опорной поверхностью воды, земли, льда и снега приводят к большим сопротивлениям, соответственно, увеличиваются и потери мощности движителя (например, винта или импеллера). Боковые стенки скегов с касанием воды по высоте погружения судна уменьшают угол крена и создают также большие сопротивления в движении и на поворотах судна.3. The operation of such a vessel leads to a decrease in the power of the propulsion device due to the fact that the bottom of the vessel, rectangular in cross section, and which forms a wrap around the profile surface of the bottom, creates rotating vortices in the corners of the pneumatic channel, increasing the resistance to the exit of compressed air towards the stern of the vessel, immersed in water, and this is the loss of power of the propulsion device, a decrease in the usable area of the pneumatic channel's use for the passage of compressed air through it. At the same time, the base of the skegs in contact with the supporting surface of water, earth, ice and snow leads to high resistances, respectively, and the power losses of the propulsion device (for example, a screw or impeller) increase. The side walls of the skegs with the touch of water along the height of the ship's immersion reduce the angle of heel and also create great resistance in movement and on the turns of the vessel.
Иначе говоря, изменения траектории установившегося водновоздушного потока при возникновении до крейсерской скорости судна в движении и на поворотах при управлении экипажа, нарушится безопасность судна в движении, возникают сложности в управлении судном с большими скоростными характеристиками и их динамических воздействий на устройство рулей, т.е. известное устройство требует серьезного подхода к конструированию, при этом оно труднодоступно для обслуживания рулевого устройства. Кроме того, техническая задача предложенного решения дополнительно увеличит тягу в движении судна, а это в свою очередь при совместной работе импеллера и воздушного винта повышает скоростные характеристики в движении судна. Таким образом, известное устройство требует усовершенствования конструкции, создает трудности и имеет ухудшенную эффективность, низкий КПД и недостаточную динамику тяговой силы в различных условиях применения.In other words, changes in the trajectory of the steady-state water-air flow when the vessel occurs at cruising speed in motion and at bends when the crew controls, the safety of the vessel in movement is violated, difficulties arise in controlling the vessel with high speed characteristics and their dynamic effects on the rudder device, i.e. The known device requires a serious approach to design, while it is difficult to maintain the steering device. In addition, the technical problem of the proposed solution will additionally increase the thrust in the movement of the vessel, and this, in turn, when the impeller and the propeller work together increases the speed characteristics in the movement of the vessel. Thus, the known device requires design improvements, creates difficulties and has poor performance, low efficiency and insufficient dynamics of traction force in various application conditions.
Задачей заявляемого изобретения является устранение упомянутых недостатков; обеспечение подавления изменений траектории установившегося водновоздушного потока, безопасность и простота управления при скоростных характеристиках для амфибийного судна, его практической реализации и устройства тяговой силы, а также увеличение скоростных характеристик в движении судна, кроме того, обладающим высоким КПД и лучшей управляемостью, уменьшения сопротивления движению.The task of the invention is to remedy the aforementioned disadvantages; providing suppression of changes in the trajectory of the steady-state air-water flow, safety and ease of control at high-speed characteristics for an amphibious vessel, its practical implementation and traction force device, as well as an increase in speed characteristics in the vessel's movement, in addition, having high efficiency and better controllability, and reducing resistance to movement.
Технический результат - повышение получения большего объема сжатого воздуха через пневмоканал в атмосферу и управление водновоздушными потоками, включающего дросселирование на выходе из подкормовой части и дополнительное прикрытие сверху в воздушном тракте атмосферы в концевой части кормы, кроме того, увеличение скорости в движении.The technical result is an increase in the production of a greater volume of compressed air through a pneumatic channel into the atmosphere and control of water-air flows, including throttling at the exit of the feed section and additional cover from above in the air path of the atmosphere in the end part of the stern, in addition, an increase in speed in movement.
Указанный технический результат достигается тем, что амфибийное судно на сжатом пневмопотоке, создающее давление воздуха под днищем, днище выполнено из частей под различными углами, руль поворота со щитками, в кормовой в верхней части корпуса непосредственно над рулевым устройством выполнен дополнительный горизонтальный потоконаправляющий элемент в виде П-образного козырька, расположенного над поворотным щитком с горизонтальной осью вращения с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещен наклонно в сторону поворотного щитка, который закреплен к задней стенке кормы и расположен на одном уровне дна пневмоканала и дифференцированного выпуска из дополнительного созданного канала на выходе между рулевыми устройствами в атмосферу водовоздушного потока, относительно задней части кормы, при этом днище судна, в виде пневмоканала в поперечном сечении выполнено в форме перевернутого полукруга, а боковые скеги с внешней стороны выполнены под углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, при этом дополнительно боковые скеги по всей длине с внутренней стороны выполнены прикрепленными тонкими выдвижными вертикальными боковыми стенками с возможностью согласованного управления ими в режиме прямолинейного движения судна.The specified technical result is achieved by the fact that the amphibious vessel with compressed air flow, creating air pressure under the bottom, the bottom is made of parts at different angles, the steering wheel with shields, in the stern in the upper part of the hull directly above the steering gear an additional horizontal flow guide element is made in the form of П -shaped visor located above the rotary flap with a horizontal axis of rotation with the formation of a slit hole between the edge of the visor and two steering devices, etc. than the end of the visor is placed obliquely in the direction of the rotary flap, which is fixed to the rear wall of the stern and is located at the same level as the bottom of the pneumatic channel and the differential release from the additional created channel at the outlet between the steering devices into the atmosphere of air-water flow, relative to the rear of the stern, while the bottom of the vessel, in the form of a pneumatic channel in the cross section is made in the form of an inverted semicircle, and the lateral skegs on the outside are made at an angle with a decreasing base in the direction of touching the support overhnosti, wherein further the side skegs on the entire length of the inner side are made thin sliding attached vertical sidewalls with the possibility of a coordinated management mode rectilinear movement of the vessel.
Кроме того, у такого судна водовоздушный поток дополнительно дифференцированно дросселируют в зоне его расширения сзади кормовой части превышающим заданное стартовое давление на выходе из кормовой части судна, и сформированный под днищем судна.In addition, in such a vessel, the water-air flow is additionally throttled differentially in the expansion zone behind the stern, exceeding the set starting pressure at the outlet of the stern of the vessel, and formed under the bottom of the vessel.
Кроме того, импеллер может быть выполнен поворачивающимся и закреплен под углом 20-30° в носовой части судна.In addition, the impeller can be made rotatable and fixed at an angle of 20-30 ° in the bow of the vessel.
Кроме того, рулевое устройство, размещенное на палубе кормы, выполнено с ограничителями его поворота с углом 20-35° от вертикальной оси поворота.In addition, the steering device, located on the aft deck, is made with limiters of its rotation with an angle of 20-35 ° from the vertical axis of rotation.
Кроме того, по варианту выполнения, рулевая колонка может иметь узел конструкции управления с горизонтальной рейкой, выполненной поверху в виде зубчатых выступов, а сам узел связан тягами с каждым отдельным поворотным щитком руля.In addition, according to an embodiment, the steering column may have a control structure unit with a horizontal rail made on top in the form of gear protrusions, and the unit itself is connected by rods to each individual steering wheel shield.
Кроме того, с целью улучшения технических характеристик и увеличения скорости при движении, согласно предложенному решению, дополнительно сзади кормовой части судна устанавливают движитель выполненным в виде воздушного винта.In addition, in order to improve technical characteristics and increase speed when moving, according to the proposed solution, an additional propulsion unit is installed in the form of a propeller in the rear of the aft part of the vessel.
Указанные отличия являются существенными, так как за счет дополнительного потокоформирующего элемента в верхней кормовой части корпуса непосредственно над рулевым устройством водовоздушный поток продолжает прямолинейное свое движение в атмосферу, а продолжение проточной части пневмоканала в виде регулируемого канала между регулируемыми двумя рулями осуществляет также дополнительное дросселирование водовоздушного потока, который выходит сзади кормы по определенному закону, где весь поток прижимается вниз к водной поверхности и изменяет площадь на выходе из пневмоканала сзади кормы в атмосферу.These differences are significant, because due to the additional flow-forming element in the upper aft part of the hull directly above the steering gear, the air-water flow continues its straightforward movement into the atmosphere, and the continuation of the flow part of the pneumatic channel in the form of an adjustable channel between the adjustable two rudders also carries out additional throttling of the air-air flow, which goes behind the stern according to a certain law, where the entire stream is pressed down to the water surface and and changing area at the exit of pnevmokanala behind the stern into the atmosphere.
В этом случае амфибийное судно становится устойчивым при скоростном движении и на поворотах. Более того, кроме устранения фонтанов и брызг сзади кормы, одновременно происходит дросселирование водовоздушного потока в зоне открытого участка за кормой, т.е. в конце кромки кормовой части судна, что позволяет реализовать процесс динамического давления на рулевые щитки, закрепленные к вертикальным осям, последние соединены с помощью регулируемых тяг в одно общее рулевое устройство, управляемое экипажем. Кроме того, динамически устойчивыми рулями по вертикали сзади кормы также следует считать и назначения угла их поворота 20-35° в ту или иную сторону поворота щитков по вертикали. При этом импеллер может быть выполнен поворачивающимся и закреплен под углом 20-30° в носовой части судна. Наличие же узла из зубчатой горизонтальной рейки резко снижает усилия для управления рулями в движении судна на больших скоростях. Кроме того, выполнение под углом (скоса) с внешней стороны боковых стенок скегов позволит судну выходить по воде, земле и другому твердому покрытию с минимальными сопротивлениями. При этом при движении судна по прямому ходу для крейсерских скоростей за счет выполнения с внутренней стороны скегов (со стороны пневмоканала) по всей их длине тонких выдвижных вертикальных боковых стенок в режиме прямолинейного движения судна по воде происходит увеличение управления тяговой силы при движении по воде, и позволяет одновременно сохранить высоконапорное давление сжатого воздуха по длине пневмоканала для большой скоростью судна, что обеспечивает возможность также поддержания устойчивости движения судна (отсутствует его раскачка), даже при волновых явлениях самой водной поверхности воды. Сохраняется высоконапорное давление сжатого воздуха в пневмоканале на всем протяжении пути движения судна, что дает возможность снизить потребность мощности импеллера, используемого для создания формирующего газодинамическую струю воздуха высокого давления и сохранения его, когда движение судна происходит по прямолинейному пути движения. В отношении того, что касается при поворотах судна, то здесь наступает момент, когда тонкие выдвижные вертикальные боковые стенки необходимо будет убирать заподлицо с основанием скегов (отсутствует на поворотах возможность торможения судна и его возможность опрокидывания).In this case, the amphibious vessel becomes stable during high-speed movement and cornering. Moreover, in addition to eliminating fountains and spray behind the stern, at the same time there is a throttling of the water-air flow in the open area behind the stern, i.e. at the end of the stern of the stern of the vessel, which allows the process of dynamic pressure on the steering shields attached to the vertical axles, the latter are connected using adjustable rods to one common steering device controlled by the crew. In addition, dynamically stable rudders vertically behind the stern should also be considered the destination angle of their rotation of 20-35 ° in one direction or another of turning the shields vertically. In this case, the impeller can be made rotating and fixed at an angle of 20-30 ° in the bow of the vessel. The presence of a node from the horizontal horizontal gear sharply reduces the effort to control the rudders in the movement of the vessel at high speeds. In addition, the execution at an angle (bevel) from the outside of the side walls of the skegs will allow the vessel to exit on water, land and other hard surfaces with minimal resistance. In this case, when the vessel moves in forward motion for cruising speeds due to the execution of thin internal vertical side walls on the inside of the skegs (from the pneumatic channel) along the entire length of the vessel in the rectilinear motion of the vessel, there is an increase in the control of the traction force when moving along water, and allows you to simultaneously save high-pressure compressed air along the length of the pneumatic channel for a high speed vessel, which also provides the ability to maintain the stability of the movement of the vessel (it is absent buildup), even with wave phenomena of the water surface itself. The high-pressure compressed air pressure in the pneumatic channel is maintained throughout the entire path of the vessel, which makes it possible to reduce the power requirement of the impeller used to create a high-pressure gas-dynamic jet of air and save it when the vessel moves along a straight path. As for the turns of the vessel, there comes a moment when thin vertical retractable side walls will need to be cleaned flush with the base of the skegs (there is no possibility of braking the vessel and its possibility of capsizing at turns).
Таким образом, судно можно с высокой степенью надежности управлять поворачивающими щитками, закрепленными на вертикальной оси руля как на большом ходу движения, так на поворотах вправо или влево, а также подавления внешних возмущающих факторов сзади кормы и/или следствия их действия на траекторию установившегося устойчивого движения амфибийного судна. Это в свою очередь обеспечивает надежность движения по воде, повышает КПД, а также обеспечивает безопасность маневров амфибийного судна на сжатом пневмопотоке.Thus, the vessel can be controlled with a high degree of reliability by turning flaps fixed on the vertical axis of the rudder both in the long course of movement and in turns to the right or left, as well as suppressing external disturbing factors behind the stern and / or their effect on the trajectory of steady steady movement amphibious ship. This, in turn, ensures the reliability of movement on water, increases efficiency, and also ensures the safety of maneuvers of an amphibious vessel in compressed air flow.
В задней кормовой части судна дополнительно находится движитель в виде толкающего воздушного винта, который используется как для увеличения скорости в движении судна при работающем движителе в виде импеллера. При этом это дает возможность сохранить при движении судна в стабилизирующем горизонтальном положении на высоких скоростях, что не дает также судну перевернуться, так как в этом случае возникает сила противодавления на корму, имеющая возможность подниматься в движении при работающем импеллере в максимальном режиме при создании увеличения объема воздушного давления под днищем судна. Таким образом, это также придает судну горизонтальное устойчивое движение и не дает в определенной части корме опускаться в низ в толщу воды, а позволяет судну плавно скользить при движении по воде, снегу и болотистой местности, за счет уменьшения давления днища корпуса на поверхности при условии соблюдения скоростного режима.In the rear aft part of the vessel there is an additional propulsion device in the form of a pusher propeller, which is used to increase the speed in the movement of the vessel when the propulsion system is in the form of an impeller. At the same time, this makes it possible to keep the vessel in a stabilizing horizontal position at high speeds, which also prevents the vessel from turning over, since in this case there is a back pressure force at the stern, which can rise in motion with the impeller operating at maximum speed while creating an increase in volume air pressure under the bottom of the vessel. Thus, this also gives the vessel horizontal steady movement and does not allow the feed to sink to the bottom in a certain part of the water column, and allows the vessel to glide smoothly when moving on water, snow and marshy terrain, by reducing the pressure of the hull bottom on the surface, subject to speed mode.
На фиг. 1 дан вид сбоку предложенного амфибийного судна на сжатом пневмопотоке (в разрезе на динамической плоскости); на фиг. 2 показан вид сверху (толкающий воздушный винт не показан для упрощения чертежа); на фиг. 3 - вид на кормовую часть судна сзади (оба руля одновременно повернуты).In FIG. 1 shows a side view of the proposed amphibious vessel in compressed air flow (in section on a dynamic plane); in FIG. 2 is a plan view (a pushing propeller is not shown to simplify the drawing); in FIG. 3 is a rear view of the stern of the vessel (both rudders are simultaneously rotated).
Амфибийное судно на сжатом пневмопотоке содержит импеллер 1, расположенный в носовой части судна, где движение происходит в закрытом пространстве, корпус крепления 2 и переходного участка 3. Кроме того, по периферии вала импеллера имеется сопло 4, через которое свободно проходит воздушный поток. В результате этого увеличивается давление воздуха на выходе. Сопло 4 по длине соединено с основанием дна воздухозаборного канала нагнетательного устройства в виде импеллера 1 с соплом 4. Импеллер 1 может быть выполнен поворачивающимся и закреплен под углом, например, 20-30° для забора воздушного атмосферного потока под днище судна с фиксированием в заданном угловом положении в носовой части судна. Рулевая колонка может быть выполнена с помощью применения конструкции с горизонтальной рейкой (не показано), выполненной поверху в виде зубчатых выступов, узел который связан тягами с каждым поворотным щитком руля. Таким образом, плоское днище в поперечном сечении выполнено в форме перевернутого полукруга, и ограниченное с боков скегами, которые с внешней стороны выполнены углом с уменьшающимся основанием в сторону касания опорной поверхности, образует один прямолинейный пневмоканал 5, совпадающий с направлением воздухозаборного канала импеллера 1, который дает своим положением возможность для свободного и сжатого прохода большей части воздушного потока воздуха и выхода его из пневмоканала в виде водовоздушного потока сзади кормовой части судна между двумя рулевыми устройствами, последние образуют дополнительный канал для выхода пневмопотока в атмосферу. При этом также дополнительно боковые скеги с внутренней стороны снабжены выполненными в виде тонких выдвижных вертикальных боковых стенок 6, расположенных продольно скегам, выполнены с возможностью погружения в толщу воды или наоборот поднятия их вверх заподлицо с основанием скегов, в частности при поворотах в движении судна (на чертеже не показано крепление выдвижных вертикальных боковых стенок 6). Данная форма днища пневмоканала 5 и боковых стенок 6 обладают хорошей остойчивостью судна, что позволяет себя уверенно чувствовать при волнениях поверхности воды (на волнах).An amphibious vessel in compressed air flow contains an impeller 1 located in the bow of the vessel, where the movement occurs in an enclosed space, a mounting
В кормовой в верхней части корпуса закреплен в продолжение его горизонтальный потоконаправляющий элемент 7, в виде П-образного козырька. Потоконаправляющий элемент 7 в виде П-образного козырька образует защитный экран сверху и частично с боков в кормовой части судна, с образованием щелевого отверстия и шириной, равной расстоянию между кромкой кормы и двумя рулевыми устройствами 8 и 9. Оси вращения рулей 8 и 9 с двумя щитками 10 и 11 закреплены со стороны скегов, ограничивающих пневмоканалом 5 с боков, а также образуют один проточный симметричный относительно продольной оси судна, дополнительный водновоздушный канал 12 сзади кормовой оконечности между рулевыми устройствами 8 и 9, при этом перед рулевыми устройства 8 и 9 закреплена на оси вращения управляемая створка 13 для регулирования площади выходного сечения канала 12. Оси вращения рулей 8 и 9 соединены сверху на палубе с регулируемыми тягами 14 и 15 и соединены далее в одном узле 16, например, через тягу с рулем экипажа на палубе судна (аналогично рулю автомобиля).In the stern in the upper part of the hull, its horizontal flow-guiding
В открытом положении створка 13 расположена заподлицо и в одном направлении дна пневмоканала 5 и располагается в торце кормовой части судна по ширине в сторону рулевых устройств 8 и 9 со щелью (с зазором), не доходя вертикальных (не касаясь их) осей вращения рулевых устройств 8 и 9, что обеспечивает отсутствие ее заклинивания кромкой при вращении, причем незначительное смещение осей от кромки створки 13 и щитков 10 и 11 удлиняет рычаги управления сзади кормы, что в целом на работу движения и поворотов судна не отражается, однако управляемость самого судна в этом случае облегчается.In the open position, the
В вертикальном положении щитки 10 и 11 на осях крепления могут быть выполнены с амортизаторами (не показано), чтобы обеспечить свободный вертикальный ход их при встрече с препятствиями в воде, по льду, снегу и на земле. Рулевые устройства 8 и 9 при транспортировке на автотранспорте до места назначения могут занимать различные положения от крайних, убранных до крайних выпущенных (не показано), включая множество сочетаний промежуточных положений, которые нужны для каждого конкретного случая.In the vertical position, the
Нижнее основание скегов выполнено узкими (полозья) с целью лучших условий эксплуатации в зимних условий при движении по земле, льду или снегу, а также и на воде, что также не дает судну погружаться на большую глубину в воде, а возможность уменьшить сопротивление и скользить по воде.The lower base of the skegs is made narrow (runners) with the aim of better operating conditions in winter conditions when moving on the ground, ice or snow, as well as on water, which also prevents the vessel from diving to a greater depth in water, and the ability to reduce drag and slide along water.
Следует также отметить, что нижнее основание скегов может быть выполнено из алюминиевого уголкового сплава или из профильных труб квадратного сечения, что уменьшает давление днища корпуса на опорную поверхность, т.е. легко позволяет выходить на глассирование в воде и легко набирать скорость в глубоком снегу, по льду, а также избегать столкновения с подводными предметами под водой, и, двигаясь по пухлому, мягкому снегу, не зарываться в нем и не нагребать в носовой части снег во время движения, при этом этому положительному эффекту соответствует и сама конструкция формы днища пневмоканала. Кроме того, днище может быть выполнено с защитным амортизационным слоем.It should also be noted that the lower base of the skegs can be made of aluminum corner alloy or of square-shaped profile tubes, which reduces the pressure of the bottom of the body on the supporting surface, i.e. it allows you to go out to the glassing in water and easily pick up speed in deep snow, on ice, as well as avoid collisions with underwater objects under water, and, moving in chubby, soft snow, do not bury in it and do not rake snow in the bow during movement, while this positive effect corresponds to the very design of the shape of the bottom of the pneumatic channel. In addition, the bottom can be made with a protective cushioning layer.
При крейсерских скоростях (больших скоростей) судна на прямом участке хода движения внутренние тонкие вертикальные стенки 6 со стороны днища пневмоканала 5. выдвигаются вниз в толщу воды (с помощью, например, настройки гидроцилиндров, не показано), предотвращают боковую утечку сжатого воздуха из пневмоканала 5, в частности при больших скоростях движения судна на прямолинейном тракте движения судна, давление и скорость в пневмоканале 5 соответственно увеличивается, это следует из-за выдвижения в воду тонких вертикальных боковых стенок 6. Применение гидропривода дает возможность эти стенки 6 убирать заподлицо с основанием скегов на поворотах судна, и тем самым обеспечивает отсутствие торможения и возможность его опрокидывания (отсутствует поперечное давление воды на повороте).At cruising speeds (high speeds) of the vessel in a straight section of the course of movement, the internal thin
Во время движения судна для обеспечения поворотов обычно используют рулевые устройства судна, которые связаны со штурвалом экипажа на палубе (аналогично рулю автомобиля).During the movement of the vessel, steering devices of the vessel, which are connected with the helm of the crew on the deck (similar to the steering wheel of a car), are usually used to provide turns.
Форма конструкции рулевых устройств 8 и 9, положение щитков 10 и 11, их конструктивные размеры одинаковой конструкции позволяют обеспечить устойчиво повороты судна при развороте щитков на угол 20-35° относительно вертикальной их оси крепления в кормовой части судна, а поворачивающийся импеллер может быть выполнен поворачивающимся и закреплен под углом, например, 20-30° в носовой части судна. В задней кормовой части судна находится дополнительно движитель в виде толкающего воздушного винта 17 (типа авиационной пропеллерной установки) с целью повышения дополни тельной тяги, что повышает скоростные характеристики в движении судна.The design form of the
Задача состояла в проверке натурного образца и в поиске такого технического решения на работе водовоздушного потока, выходящего из пневмоканала в атмосферу, которое наиболее оптимально применимо и могло повысить КПД использования сжатого воздуха под днищем судна, далее его выход сзади кормы, простоту изготовления и эксплуатацию судна на больших скоростях движения и поворотов. Все это в целом вызывает экономичность амфибийного судна в сравнении с известным техническим решением и обеспечивает надежность судна.The task was to verify the full-scale sample and to search for such a technical solution for the operation of the air-air stream leaving the pneumatic channel into the atmosphere, which is most optimally applicable and could increase the efficiency of using compressed air under the bottom of the vessel, then its exit behind the stern, the simplicity of manufacture and operation of the vessel high speeds of movement and turns. All this in general causes the amphibian vessel to be economical in comparison with the known technical solution and ensures the reliability of the vessel.
Естественно, что взаимосвязь всех элементов со стороны кормовой части судна, а также форма пневмоканала с выдвижными вертикальными боковыми продольными стенками, наличие дополнительно движителя в виде толкающего воздушного винта, позволяет существенно учитывать режим динамически стабилизированного выпуска пневмопотока, устойчивого по продольному и в продолжении основному каналам, управления сзади кормы судна, испытанного на воде, что показало положительный результат.Naturally, the interconnection of all elements from the side of the aft part of the vessel, as well as the shape of the pneumatic channel with retractable vertical lateral longitudinal walls, the presence of an additional propulsion device in the form of a pushing propeller, allows us to significantly take into account the dynamically stabilized release of the air flow, which is stable along the longitudinal and in the continuation of the main channels, control behind the stern of the vessel, tested on water, which showed a positive result.
Амфибийное судно на сжатом пневмопотоке работает следующим образом.Amphibious vessel in compressed air flow operates as follows.
На стоянке это судно опирается на бортовые скеги и дно судно. Для поступательного движения судна в действие приводится импеллер 1. При работе импеллер (движитель) создает горизонтальную тягу, пневмоканал 5 заполняется объемом сжатого воздуха, и судно начинает стартовое движение, так как весь начальный объем воздуха продолжает, проходит через пневмоканал 5, ограниченный бортовыми скегами и опорной нижней поверхностью в виде днища пневмоканала сверху, а снизу водной поверхностью, и под днищем поток воздуха создает давление (напор) и направляется далее в кормовую часть судна, тем самым большая часть воздушного потока на выходе из-под кормовой части повышает КПД его использования и снижает шумность нагнетателя. Таким образом, беспрепятственно создается продольная воздушная тяга одним созданным пневмоканалом 5 для выхода водовоздушного потока в атмосферу, при этом в этот момент все днище соприкасается с водной поверхностью. Импеллер 1 крепится под углом, например, 20-30° в носовой части судна и приводит его в поступательное движение, судно набирает скорость путем создания силы тяги до заданной крейсерской скорости. Объем сжатого воздуха высокого давления, поступающий через пневмоканал 5 в виде водовоздушного потока, старается в основном пройти в дополнительный канал 7 между двумя рулями 8 и 9 с управляемыми щитками 10 и 11, рули, которые закреплены к корпусу сзади кормы судна, и связаны с регулируемыми и управляемыми тягами 14 и 15.When docked, this vessel rests on the side skegs and the bottom of the vessel. For translational movement of the vessel, impeller 1 is driven. During operation, the impeller (mover) creates horizontal thrust, the
Управление амфибийным судном на сжатом пневмопотоке осуществляется с помощью двух рулевых устройств 8 и 9 одновременно, позволяющих обеспечивать повороты на угол 20-35°, создавая лучшую маневренность судна, что является немаловажным для поддержания его устойчивости и легкости управления с помощью горизонтальных тяг 14 и 15, соединенных на палубе в один общий узел 16 управления тягой для экипажа.The amphibious vessel is controlled with compressed air flow using two
Оси вращения рулей 8 и 9 и щитки 10 и 11 создают силу сопротивления, действующую на них водовоздушным потоком, происходит фонтанирование части струй вверх, в частности, сзади кормовой части водовоздушного потока при больших скоростях движения и поворота вследствие восходящих струй, однако, они не выходят за пределы самой кромки сзади кормы, так как прикрыты сверху горизонтальным потокоформирующим элементом 7, выполненным в виде П-образного козырька, расположенного над поворотным щитком с горизонтальной осью вращения с образованием щелевого отверстия между кромкой козырька и двумя рулевыми устройствами, причем конец козырька размещен наклонно в сторону поворотного щитка 13. Данный конструктивный элемент 7, в виде возникающих гидравлических и воздушных явлений, вновь направляет их вниз и соединяет с основной струей фронта основного потока в сторону от задней части кормы, т.е. смешивает струи с основным водновоздушным потоком. При увеличении подачи импеллером 1 сжатого объема воздуха и скорости истечения под днищем пневмоканала 5 створка 13 находится вначале в горизонтальном положении с некоторым зазором к вертикальным осям рулей 8 и 9, и судно выходит на заданное скоростное движение, при котором отсутствует поднятие вверх водовоздушной струи сзади кормы, так как дополнительно сверху закреплен жестко потоконаправляющий элемент 7 в виде П-образного козырька. Для перехода с максимального режима движения на движение на малый ход судна уменьшают обороты двигателя импеллера 1, и одновременно створка 13 поворачивается вниз, происходит дросселирование потока, изменяя сопротивление движению или увеличению хода судна, тем самым совокупность этих приемов изменения движения давления и скорости, или наоборот, вплоть до полного выключения импеллера и остановки судна делает надежность его в работе. Такое конструктивное выполнение створки 13 сзади кормы и одном уровне дна пневмоканала 5 с дополнительным каналом 12 создает и дополнительное дросселирование в зоне свободного выхода водовоздушного потока в атмосферу, причем может менять его скорость движения, создавая дополнительное сжатие выходящей струи водовоздушного потока при наличии горизонтального козырька, закрепленного стационарно к верхней кромке кормы, что обеспечивает также и отсутствие фонтанирующего прыжкового явления за судном в районе выхода водовоздушного потока в атмосферу (наличие преград в виде рулей и щитков не влияет на работу в движении судна), при этом отсутствует поступление воды сверху на кормовую часть палубы судна.The axis of rotation of the
Следует отметить, что установка дополнительно движителя в виде толкающего воздушного винта 17, огороженного сеткой 18, позволяет легко выходить на глассирование по водной поверхности и двигаться с большой скоростью при полной мощности основного движителя в виде импеллера как по мелководью, так и по глубоководью с полной нагрузкой, а также быстро передвигаться по льду и снегу. Данная совокупность предлагаемого технического решения обладает хорошей остойчивостью, не дает судну перевернуться, стабилизирует горизонтальное положение в движении судна на высоких скоростях, при этом возникает сила, приводящая к опусканию кормы от работы импеллера, т.е. придания задней части кормы не опускаться в глубину воды, а придания судну горизонтального устойчивого положения при высоких скоростях движения судна. В свою очередь это позволяет также избегать столкновения с подводными предметами под водой, и, двигаясь по пухлому, мягкому снегу, не зарываться в нем и не нагребать в носовой части снег во время движения. Фактически судно имеет малый угол разворота в движении при полном отклонении рулей. Кроме того, воздушный сжатый поток, обтекая профиль поверхности пневмоканала при движении, создает эффект экраноплана. увеличивающий подъемную силу, т.е. в общем случае создается большая реактивная тяга.It should be noted that the installation of an additional propulsion device in the form of a
Амфибийное судно на сжатом пневмопотоке позволяет свободно передвигаться по снегу любой плотности, льду, отмелям и перекатам, не снижая скорости, переходя из воды на лед. При этом скорость судна может быть выше, чем известное устройство при равной мощности и весе, что ведет к экономии топлива не менее чем на 20%.An amphibious vessel with compressed air flow allows you to freely move through snow of any density, ice, shallows and rifts, without slowing down, moving from water to ice. In this case, the speed of the vessel can be higher than the known device with equal power and weight, which leads to fuel economy of at least 20%.
Таким образом, совокупность этих приемов уменьшения фонтанов сзади кормы амфибийного судна и изменения за ним направления возникающих явлений при движении и поворотах приводит к улучшению характеристик распределения равнодействующих сил от давления на преграды в зоне расположения рулевых устройств в целом и их отклонением на заданный угол поворота со щитками, вихри которых давят снизу на горизонтальный потокоформирующий элемент, то есть испытания показали, что амфибийное судно находится в режиме динамически стабилизированного устойчивого по продольным каналам управления в сторону размещения двух щитков с рулями в движении и на поворотах. Совокупность признаков и степень раскрытия сущности изобретения достаточны для его практической реализации при разработке изготовления амфибийного судна на сжатом пневмопотоке.Thus, the combination of these techniques for reducing fountains behind the stern of an amphibian vessel and changing the direction of occurring phenomena during movement and turns leads to an improvement in the characteristics of the distribution of the resultant forces from pressure on obstacles in the area of the steering devices in general and their deviation by a given angle of rotation with shields whose vortices press from below on the horizontal flow-forming element, i.e., tests have shown that the amphibious vessel is in a dynamically stabilized mode chivogo the longitudinal control channels in the direction of placing two boards with rudders moving and cornering. The combination of features and the degree of disclosure of the essence of the invention are sufficient for its practical implementation in the development of the manufacture of an amphibious vessel with compressed air flow.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140210/11A RU2600555C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Amphibious ship on compressed pneumatic flow |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015140210/11A RU2600555C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Amphibious ship on compressed pneumatic flow |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2600555C1 true RU2600555C1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015140210/11A RU2600555C1 (en) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | Amphibious ship on compressed pneumatic flow |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2600555C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641345C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom in compressed air flow |
| RU2671117C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-10-29 | Вадим Михайлович Голубенко | Method of providing ship control for compressed pneumatic flow |
| RU2686569C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Stabilizing device for air-cushion vehicles |
| RU2720754C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-05-13 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow |
| RU2729314C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-08-06 | Михаил Иванович Голубенко | Amphibious vessel on compressed airflow with submerged screw propulsor |
| RU2739087C1 (en) * | 2020-04-13 | 2020-12-21 | Михаил Иванович Голубенко | Inflatable universal speed boat with small impeller on compressed airflow |
| CN116853408A (en) * | 2020-03-07 | 2023-10-10 | 茂名高新技术产业开发区嘉舟创新科技有限公司 | Water airship |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3027860A (en) * | 1959-10-15 | 1962-04-03 | Anti Friction Hull Corp | Anti-friction hull |
| SU1695824A3 (en) * | 1986-07-31 | 1991-11-30 | Франко Солари (IT) | Air cushion boat |
| US5273127A (en) * | 1990-02-06 | 1993-12-28 | Burg Donald E | Air cushion vehicle ride control system |
| US6450111B1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-09-17 | Graham G. Cocksedge | Fan-based propulsion and pressure flow system |
| RU2007143544A (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-27 | Михаил Михайлович Лесковский (RU) | AIRCRAFT SHIP |
| CN102069913A (en) * | 2010-12-10 | 2011-05-25 | 于芳昊 | Method for improving power of propeller and jet engine by increasing number of extra water molecules |
| RU2541588C1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-02-20 | Леонид Константинович Матросов | Method to increase thrust of whatever hovercraft |
-
2015
- 2015-09-21 RU RU2015140210/11A patent/RU2600555C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3027860A (en) * | 1959-10-15 | 1962-04-03 | Anti Friction Hull Corp | Anti-friction hull |
| SU1695824A3 (en) * | 1986-07-31 | 1991-11-30 | Франко Солари (IT) | Air cushion boat |
| US5273127A (en) * | 1990-02-06 | 1993-12-28 | Burg Donald E | Air cushion vehicle ride control system |
| US6450111B1 (en) * | 2000-08-10 | 2002-09-17 | Graham G. Cocksedge | Fan-based propulsion and pressure flow system |
| RU2007143544A (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-27 | Михаил Михайлович Лесковский (RU) | AIRCRAFT SHIP |
| CN102069913A (en) * | 2010-12-10 | 2011-05-25 | 于芳昊 | Method for improving power of propeller and jet engine by increasing number of extra water molecules |
| RU2541588C1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-02-20 | Леонид Константинович Матросов | Method to increase thrust of whatever hovercraft |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641345C1 (en) * | 2017-05-02 | 2018-01-17 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom in compressed air flow |
| RU2671117C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-10-29 | Вадим Михайлович Голубенко | Method of providing ship control for compressed pneumatic flow |
| RU2686569C1 (en) * | 2018-01-09 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Stabilizing device for air-cushion vehicles |
| RU2720754C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-05-13 | Михаил Иванович Голубенко | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull on compressed airflow |
| RU2729314C1 (en) * | 2020-01-10 | 2020-08-06 | Михаил Иванович Голубенко | Amphibious vessel on compressed airflow with submerged screw propulsor |
| CN116853408A (en) * | 2020-03-07 | 2023-10-10 | 茂名高新技术产业开发区嘉舟创新科技有限公司 | Water airship |
| RU2739087C1 (en) * | 2020-04-13 | 2020-12-21 | Михаил Иванович Голубенко | Inflatable universal speed boat with small impeller on compressed airflow |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2600555C1 (en) | Amphibious ship on compressed pneumatic flow | |
| RU2675279C1 (en) | Device for reducing hydrodynamic resistance of bottom of vessel on compressed pneumatic air flow | |
| US6167829B1 (en) | Low-drag, high-speed ship | |
| US7143710B2 (en) | Low drag ship hull | |
| RU2614367C1 (en) | Device for implementation of hovercraft travel and control mode | |
| US10532812B2 (en) | Multi-hull seaplane | |
| RU2552581C1 (en) | Amphibious ship running on compressed air flow | |
| US7631609B1 (en) | Versatile watercraft | |
| US3390655A (en) | Patrol craft | |
| RU2641345C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom in compressed air flow | |
| RU2644496C1 (en) | Amphibious ship on compressed air flow | |
| US3726246A (en) | Ground effect craft with divergent channel | |
| US20070245943A1 (en) | Wing In Ground Effect Hydrofoil Vessel | |
| RU2675744C1 (en) | Vessel on compressed pneumatic flow control provision method | |
| RU2211773C1 (en) | Wing-in-ground-effect craft-amphibia on air cushion | |
| US7063291B2 (en) | Amphibian delta wing jet aircraft | |
| US7055450B2 (en) | Transportation vehicle and method operable with improved drag and lift | |
| RU2532658C2 (en) | Ram wing sea plane | |
| CA2956884A1 (en) | High speed triangular shaped hydroplaning monohull craft with aircraft-like control surfaces having surface adhesion hull characteristics | |
| RU2711129C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom on compressed airflow | |
| RU2434778C1 (en) | Foilcraft | |
| RU2721365C1 (en) | Control system of small vessel on compressed airflow (versions) | |
| RU2592755C2 (en) | Hydro-aerodynamic propulsor, principle for aero-gliding on water | |
| RU2582196C1 (en) | Amphibious aircraft | |
| RU2713320C1 (en) | Device for reduction of hydrodynamic resistance of ship hull bottom on compressed airflow |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180922 |