RU2743310C1

RU2743310C1 - Three-medium vehicle

Info

Publication number: RU2743310C1
Application number: RU2020116958A
Authority: RU
Inventors: Сергей Васильевич Григорьев
Original assignee: Сергей Васильевич Григорьев
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-02-17

Abstract

FIELD: transportation.SUBSTANCE: invention relates to amphibious vehicles that are capable of being transformed into flight vehicle of type aircraft. Three-medium vehicle comprises cockpit cabin and passenger cabin, rear propeller unit, retractable front and rear chassis wheels, folding right and left wing planes with tail part by means of rope mechanisms to form ground vehicle. Main chassis is located in fuselage centre and consists of two retractable legs with pairs of wheels. Wing planes are equipped with front and rear struts, propeller units located in front part of central sections of wing on elongated brackets and capable of receiving horizontal or vertical position. Two-keel tail part on lateral sides on rotary brackets has a screw-type unit configured to receive vertical or horizontal position.EFFECT: possibility of movement along ground, water and air with vertical take-off and landing, as well as on roads and territories of settlements.1 cl, 7 dwg

Description

ТРЕХСРЕДНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО предназначено для перевозки пассажиров и багажа по воздуху. Способно производить вертикальный взлет и посадку, а также передвигаться по грунту, воде, автомобильным дорогам и прилегающим к ним территориям, что дает возможность подъезжать или подплывать к необходимым объектам, посадка и взлет возле которых не безопасны. Может использоваться гражданами в личных целях, для работы в санитарной авиации, при чрезвычайных ситуациях, на местных воздушных линиях, выполнять авиационно-химические работы и быть летательным аппаратом корабельного базирования. В уменьшенном в несколько раз от полноразмерной величины варианте, может использоваться как беспилотный летательный аппарат в различных целях. Представляет собой самолет-амфибию со способностью вертикального взлета, посадки и автоматического преобразования в наземное транспортное средство.THREE-MEDIUM VEHICLE is designed to carry passengers and baggage by air. It is capable of vertical take-off and landing, as well as moving on the ground, water, highways and adjacent territories, which makes it possible to approach or swim to the necessary objects, landing and takeoff near which are not safe. It can be used by citizens for personal purposes, to work in medical aviation, in emergency situations, on local air lines, to carry out aviation chemical work and be a ship-based aircraft. Reduced several times from the full-size version, it can be used as an unmanned aerial vehicle for various purposes. It is an amphibious aircraft with the capability of vertical take-off, landing and automatic transformation into a ground vehicle.

В результате проведенного патентного поиска выделен ближайший аналог (патент РФ №2662311 C1 B60F 5/02 от 11.07.2017 г.) из которого известен ТРАНСФОРМИРУЕМЫЙ САМОЛЕТ-АМФИБИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ, содержащий фюзеляж с пассажирской кабиной и кабиной летчика. Убирающиеся передние и задние колеса шасси с лыжами. Убирающееся основное шасси с лыжами, состоящее из двух ног с парами колес, направляющими рамами и механизмами их уборки и выпуска, расположенными в боковых отсеках фюзеляжа, между пассажирской кабиной и кабиной летчика. Содержит складывающиеся правую и левую плоскости крыла и двухкилевую хвостовую часть, разъемно соединенную с фюзеляжем при помощи шарниров. Два окна над пилотской кабиной для перископического наблюдения впереди лежащей местности. Имеет четыре винтомоторных установки, способных принимать горизонтальное или вертикальное положение и дающие возможность вертикального взлета и посадки, а также горизонтального полета самолетным способом. Две винтомоторные установки расположены впереди плоскостей крыла на пилонах и две на концах поворотных кронштейнов в хвостовой части. С винтомоторной установкой в верхней задней части фюзеляжа и с днищем, приспособленным для движения по водной поверхности. Плоскости крыла снабжены передними и задними подкосами и совместно с хвостовой частью с управляемым отклоняющимся стабилизатором и поворачивающимися кронштейнами задних винтомоторных установок, выполнены с возможностью складывания при помощи тросовых механизмов для образования наземного транспортного средства. Передние и задние колеса шасси в выпущенном положении способны поворачиваться в горизонтальной плоскости на триста шестьдесят градусов. Основные колеса шасси имеют электрический привод и вместе с передними и задними колесами дают возможность конструкции разворачиваться на месте, вокруг своей вертикальной оси на триста шестьдесят градусов на твердой поверхности.As a result of the conducted patent search, the closest analogue (RF patent No. 2662311 C1 B60F 5/02 dated July 11, 2017) was selected from which the TRANSFORMABLE AMPHIBIAN AIRCRAFT OF VERTICAL TAKE-OFF AND LANDING is known, containing a fuselage with a passenger cabin and a pilot's cabin. Retractable front and rear chassis wheels with skis. Retractable main landing gear with skis, consisting of two legs with pairs of wheels, guide frames and mechanisms for their retraction and release, located in the side compartments of the fuselage, between the passenger cabin and the pilot's cabin. Contains folding right and left wing planes and a two-keel tail section, detachably connected to the fuselage by means of hinges. Two windows above the cockpit for periscopic observation of the terrain ahead. It has four propeller-driven installations capable of taking a horizontal or vertical position and enabling vertical take-off and landing, as well as horizontal flight by aircraft. Two propeller-driven installations are located in front of the wing planes on pylons and two at the ends of the swing arms in the tail section. With a propeller-driven installation in the upper rear part of the fuselage and with a bottom adapted for movement on the water surface. The wing planes are equipped with front and rear struts and together with the tail section with a controlled deflecting stabilizer and pivoting brackets of the rear propeller units, are made with the possibility of folding using cable mechanisms to form a land vehicle. The front and rear wheels of the chassis in the extended position are capable of turning in the horizontal plane by three hundred and sixty degrees. The main wheels of the chassis are electrically driven and together with the front and rear wheels enable the structure to turn in place, around its vertical axis by three hundred and sixty degrees on a solid surface.

Целью изобретения является создание транспортного средства с улучшенными эксплуатационными характеристиками объединенных возможностей самолета-амфибии, квадрокоптера и автомобиля, что ускоряет процесс перемещения пассажиров, багажа и груза из одной точки в другую, не зависимо от местных условий, за исключением чрезвычайных случаев.The aim of the invention is to create a vehicle with improved operational characteristics of the combined capabilities of an amphibious aircraft, a quadcopter and a car, which accelerates the process of moving passengers, baggage and cargo from one point to another, regardless of local conditions, except in emergency cases.

Поставленная задача достигается тем, что оно выполнено:The task is achieved by the fact that it is completed:

1. С четырьмя, квадратно расположенными винтомоторными установками, способными принимать вертикальное или горизонтальное положения, дающими возможность горизонтального полета самолетным способом и вертикального взлета и посадки. Квадратное расположение несущих винтомоторных установок обеспечивает лучшую устойчивость и управляемость при вертикальном взлете и посадке, а также возможность выполнения вертикальной вынужденной посадки в случае отказа одного из двигателей.1.With four, square-located propeller-driven installations, capable of taking a vertical or horizontal position, enabling horizontal flight by airplane and vertical take-off and landing. The square arrangement of the rotor propulsion systems provides better stability and controllability during vertical takeoff and landing, as well as the possibility of performing a vertical forced landing in the event of a failure of one of the engines.

2. Со способностью плоскостей крыла и двухкилевой хвостовой части, с управляемым стабилизатором и отклоняемыми кронштейнами боковых винтомоторных установок, автоматически складываться при помощи тросовых механизмов в более компактное, сложенное положение с пониженным центром тяжести, перемещенным на основные колеса шасси, что повышает устойчивость и управляемость при передвижении по грунту, автомобильным дорогам и прилегающим к ним территориям.2.With the ability of the wing planes and a two-keel tail section, with a controlled stabilizer and tiltable brackets of the lateral rotor installations, automatically fold by means of cable mechanisms into a more compact, folded position with a lowered center of gravity moved to the main landing gear wheels, which increases stability and controllability when movement on the ground, highways and adjacent territories.

3. С отсутствием всех лыж, по причине ненадобности, что облегчает и упрощает конструкцию и увеличивает скорость полета самолетным способом.3. With the absence of all skis, due to their uselessness, which facilitates and simplifies the design and increases the flight speed in an airplane way.

4. С винтомоторной установкой, расположенной в верхней задней части фюзеляжа, предназначенной для разгона из режима висения до минимально необходимой скорости горизонтального полета самолетным способом, для перевода винтомоторных установок в горизонтальное положение, для движения по водной поверхности и горизонтального взлета и посадки на ней, а также для совершения управляемой вертикальной вынужденной посадки, в случае отказа одного из двигателей.4.With a propeller-driven installation located in the upper rear part of the fuselage, designed to accelerate from hovering to the minimum required level flight speed by aircraft, to transfer the propeller-driven installations to a horizontal position, for movement on the water surface and horizontal take-off and landing on it, and also for performing a controlled vertical forced landing in case of failure of one of the engines.

5. С двумя окнами над кабиной летчика, дающими возможность более низкого, перископического обзора впереди лежащей местности.5. With two windows above the cockpit, allowing a lower, periscopic view of the terrain ahead.

Конструкция ТРЕХСРЕДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА представлена на фигурах 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и состоит из складывающихся плоскостей крыла, на каждой из которых размещена винтомоторная установка с отклоняющим механизмом 1 фиг. 1, 2, 3. Каждая плоскость крыла состоит из коренной 2, центральной 3 и концевой 4 секций, фиг. 1 и 3, в своей нижней части шарнирно соединенных между собой стыковочными узлами 5 и 6. Концевая секция 4 снабжена щелевым элероном 7 фиг. 1. Центральная секция 3 снабжена щелевыми закрылками 8 и 9 фиг. 1 и имеет два шарнирных стыковочных узла, передний 10 и задний 11 фиг. 2 и 3, представляющие собой пару выступающих вниз кронштейнов, для шарнирного соединения с верхней частью переднего 12 и заднего 13 подкосов крыла. В передней части центральных секций крыла 3 находятся удлиненные кронштейны 14 фиг. 1, 2, состоящие из двух плоских силовых элементов, расположенных ребрами навстречу набегающему воздушному потоку и направленные под углом вперед и в стороны, где на схождении их концов находится одна из двух передних винтомоторных установок 1. Они образуют вместе с двумя задними несущими винтомоторными установками, своим расположением в плане квадрат, с пересечением диагоналей в центре тяжести всей конструкции. Коренные секции 2 имеют шарнирные стыковочные узлы 15 фиг. 1 и 3, для соединения с фюзеляжем и в них могут располагаться топливные баки или аккумуляторы. Фюзеляж представляет собой конструкцию обтекаемой формы для движения по воздуху фиг. 2, с днищем для движения по водной поверхности и имеет двухместную кабину летчика 16 и трехместную пассажирскую кабину 17, соединенные между собой проходом. Над кабиной летчика фюзеляж имеет люк 18 и два обтекаемой формы окна 19, для перископического обзора впереди лежащей местности фиг. 1, 2, 3. В носовой части фюзеляжа размещаются аккумуляторы или багажник. Кабина летчика и пассажирская кабины имеют двери с каждой стороны. Наружная боковая часть фюзеляжа, с каждой стороны, имеет по два шарнирных стыковочных узла, передний 20 и задний 21 фиг. 2, для шарнирного соединения с нижней частью передних 12 и задних 13 подкосов крыла. Для соединения с хвостовой частью 22, верхняя задняя часть фюзеляжа с каждой стороны имеет по одному поперечному шарнирному стыковочному узлу 23 фиг. 2, расположенному на схождении вертикального 24 и горизонтального 25 фиг. 4 силовых элементов конструкции. Днище фюзеляжа имеет ниши, где располагаются передние, задние и основные колеса шасси в убранном положении. В верхней задней части фюзеляжа расположена задняя винтомоторная установка 26 фиг. 1, 2. Хвостовая часть 22 представляет собой двухкилевую конструкцию, соединенную между собой разъединяющимся продолжением нижней, задней части фюзеляжа. В своей задней нижней части кили соединены между собой осью 27, на которой находится основной отклоняющийся стабилизатор 28 фиг. 1 с двумя боковыми, шарнирно с ним соединенными, отклоняющимися параллельно килям секциями 29. Стабилизатор отклоняется вниз на 20 градусов и имеет руль высоты 30. Кили имеют по рулю направления 31 фиг. 2. Отклонение стабилизатора необходимо для складывания хвостовой части и компактного расположения ее над сложенными плоскостями крыла. Каждый киль имеет в своей передней верхней части поперечный, осевой стыковочный узел 23 фиг. 2 для соединения с фюзеляжем, а также по верхнему 32 фиг. 1 и нижнему 33 фиг. 2 осевому стыковочному узлу, для соединения с отклоняющимися кронштейнами 34 фиг. 1, 2, 6 задних винтомоторных установок. В центральной боковой части каждого киля имеется шарнирный узел 35 для крепления механизма управления кронштейнами 36 фиг. 2. Передние и задние опоры шасси состоят из колес, вертикальных стоек 37 фиг. 2, позволяющих им поворачиваться в горизонтальной плоскости на 360 градусов и имеют механизмы уборки - выпуска и амортизации. Основные опоры шасси состоят из правой и левой ноги и принимают на себя в работе основную часть нагрузки. Каждая нога состоит из пары ведущих колес, направляющей рамы 38 фиг. 2, механизмов уборки -выпуска и амортизации. Шасси позволяет конструкции разворачиваться на месте, вокруг своей вертикальной оси.The design of the THREE-MEDIUM VEHICLE is shown in figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and consists of folding wing planes, on each of which there is a propeller-driven installation with a deflecting mechanism 1 of Fig. 1, 2, 3. Each wing plane consists of root 2, central 3 and end 4 sections, fig. 1 and 3, in their lower part pivotally connected to each other by docking units 5 and 6. The end section 4 is equipped with a slotted aileron 7 of FIG. 1. The center section 3 is provided with slotted flaps 8 and 9 of FIG. 1 and has two hinged docking assemblies, front 10 and rear 11 of FIG. 2 and 3, which are a pair of downwardly projecting brackets for pivoting to the top of the front 12 and rear 13 wing struts. At the front of the central wing sections 3 are the elongated brackets 14 of FIG. 1, 2, consisting of two flat load-bearing elements located with ribs opposite to the incoming air flow and directed at an angle forward and to the sides, where at the convergence of their ends is one of the two front propeller-driven installations 1. They form, together with two rear main rotor-motor installations, its location in the plan is a square, with the intersection of the diagonals in the center of gravity of the entire structure. The root sections 2 have articulated joints 15 of FIG. 1 and 3, for connection to the fuselage and may contain fuel tanks or batteries. The fuselage is a streamlined airflow structure of FIG. 2, with a bottom for movement on the water surface and has a two-seater cockpit 16 and a three-seater passenger cabin 17, connected by a passage. Above the cockpit, the fuselage has a hatch 18 and two streamlined windows 19, for a periscope view of the terrain ahead of FIG. 1, 2, 3. Batteries or a trunk are placed in the forward fuselage. The cockpit and passenger cabins have doors on each side. The outer side part of the fuselage, on each side, has two hinged docking units, front 20 and rear 21 of FIG. 2, for pivoting with the lower part of the front 12 and rear 13 wing struts. For connection to the tail section 22, the upper rear fuselage section on each side has one transverse articulated docking unit 23 of FIG. 2 located at the convergence of the vertical 24 and horizontal 25 of FIG. 4 structural members. The bottom of the fuselage has niches where the front, rear and main landing gear wheels are located in the retracted position. In the upper rear part of the fuselage is located the rear propeller unit 26 of FIG. 1, 2. The tail section 22 is a two-keel structure, interconnected by a detachable extension of the lower, rear fuselage. In their rear lower part, the keels are interconnected by an axis 27, on which the main deflecting stabilizer 28 of FIG. 1 with two lateral, pivotally connected to it, deflecting parallel to the keels sections 29. The stabilizer deflects downward by 20 degrees and has an elevator 30. The keels have a rudder 31 of FIG. 2. The deflection of the stabilizer is necessary to fold the tail section and place it compactly over the folded wing planes. Each keel has in its front upper part a transverse, axial docking unit 23 of FIG. 2 for connection to the fuselage, as well as along the upper 32 of FIG. 1 and lower 33 of FIG. 2 to an axial docking station for connection with the swing arms 34 of FIG. 1, 2, 6 rear propeller units. In the central lateral part of each keel there is a pivot assembly 35 for attaching the arm control mechanism 36 of FIG. 2. The front and rear landing gear legs consist of wheels, vertical struts 37 of FIG. 2, allowing them to rotate in a horizontal plane 360 degrees and have mechanisms for cleaning - release and shock absorption. The main landing gear consists of the right and left legs and takes the bulk of the load in operation. Each leg consists of a pair of driving wheels, a guide frame 38 of FIG. 2, mechanisms of cleaning-release and amortization. The chassis allows the structure to turn in place, around its vertical axis.

Трансформирование или сворачивание частей конструкции с целью уменьшения размеров и преобразования в наземное транспортное средство происходит в следующем порядке: Первоначально передние винтомоторные установки занимают горизонтальное положение, затем концевая секция крыла фиг. 4, при помощи тросового механизма, расположенного в коренной секции, поворачивается вокруг шарнирного стыковочного узла, прижимаясь к нижней стороне центральной секции крыла. Центральная секция крыла разъединяется с коренной секцией, поворачиваясь вокруг шарнирного стыковочного узла, сближается с ней нижними сторонами, занимая при этом вертикальное положение и совмещаясь с габаритами фюзеляжа. Аналогично складывается и вторая плоскость крыла. После этого хвостовая часть разъединяется с фюзеляжем и при помощи механизма, расположенного в левом киле и троса 38 фиг. 1 и 2, идущего от верхней концовки левого киля до закрепления на верхней поверхности центральной секции левой плоскости крыла, поворачивается вверх, вокруг осевых стыковочных узлов, до касания стабилизатором сложенных коренных и центральных секций крыла. Другой конец троса в это время удлиняется от закрепления 40 фиг. 2, 6 на фюзеляже. Затем стабилизатор отклоняется, опуская при этом хвостовую часть на специальные упоры 39 фиг. 5, выходящие из центральных секций крыла, на которые сам и ложится. Боковые секции стабилизатора 29 под собственным весом поворачиваются на шарнирных соединениях вниз, параллельно килям. После этого, левый и правый поворотные кронштейны боковых винтомоторных установок, находясь в перевернутом положении, при помощи механизмов поворачиваются на осевых стыковочных узлах и прижимаются к нижней стороне опущенных боковых секций стабилизатора.The transformation or folding of parts of the structure in order to reduce the size and transform into a land vehicle occurs in the following order: Initially, the front propeller engines occupy a horizontal position, then the end section of the wing of FIG. 4, with the help of a cable mechanism located in the main section, turns around the articulated docking unit, pressing against the underside of the central wing section. The central section of the wing is disconnected from the main section, turning around the articulated docking unit, approaches it with the lower sides, while occupying a vertical position and aligning with the dimensions of the fuselage. The second wing plane is folded in the same way. After that the tail section is disconnected from the fuselage and by means of the mechanism located in the left keel and the cable 38 of FIG. 1 and 2, going from the upper end of the left keel to fixing on the upper surface of the central section of the left plane of the wing, turns upward, around the axial docking nodes, until the stabilizer touches the folded root and central wing sections. The other end of the cable at this time extends from the anchorage 40 of FIG. 2, 6 on the fuselage. Then the stabilizer is deflected, while lowering the tail part on the special stops 39 of FIG. 5, coming out of the central sections of the wing, on which he lies down. The side sections of the stabilizer 29, under their own weight, pivot downward on articulated joints, parallel to the keels. After that, the left and right swivel brackets of the side rotor installations, being in an inverted position, are rotated with the help of mechanisms on the axial docking units and pressed against the underside of the lowered side stabilizer sections.

Трансформация или разворачивание конструкции в рабочее положение для полетов, происходит в обратном порядке.The transformation or deployment of the structure into the operating position for flights occurs in the reverse order.

В полете, подъемная сила крыла или вертикальных винтомоторных установок удерживает секции крыла в развернутом положении, где они фиксируются тросовыми механизмами. Хвостовая часть, с каждой стороны, после раскладывания крыла фиксируется автоматическими замками. При полномасштабных размерах фюзеляж имеет водоизмещение своей нижней части, от днища до нижних шарниров подкосов крыла - семь кубических метров. Ширина - два метра шестьдесят сантиметров, длина - восемь метров, что обеспечивает хорошую плавучесть и устойчивость. Форма днища дает возможность горизонтального взлета и посадки на водной поверхности.In flight, the lift of the wing or vertical rotor units holds the wing sections in the deployed position, where they are fixed by cable mechanisms. The tail section, on each side, after folding the wing is fixed with automatic locks. At full-scale dimensions, the fuselage has a displacement of its lower part, from the bottom to the lower hinges of the wing struts - seven cubic meters. Width - two meters sixty centimeters, length - eight meters, which provides good buoyancy and stability. The bottom shape allows horizontal take-off and landing on the water surface.

Конструкция в сложенном положении сбоку и сзади представлена на фигурах 6 и 7.The design in the folded position from the side and back is shown in Figures 6 and 7.

Технический результат реализации изобретения заключается в улучшении эксплуатационных качеств и повышении надежности ранее представленного изобретения, патент РФ №2662311, ТРАНСФОРМИРУЕМЫЙ САМОЛЕТ-АМФИБИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ.The technical result of the implementation of the invention is to improve the performance and increase the reliability of the previously presented invention, RF patent No. 2662311, TRANSFORMABLE AMPHIBIAN AIRCRAFT OF VERTICAL RISE AND LANDING.

Представленное устройство ТРЕХСРЕДНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО можно осуществить промышленным способом, с использованием стандартного оборудования.The presented device THREE-MEDIUM VEHICLE can be carried out industrially, using standard equipment.

Claims

A triple-medium vehicle containing a fuselage with a passenger cabin and a pilot's cabin, retractable front and rear landing gear wheels, retractable main landing gear, consisting of two legs with pairs of wheels, guide frames and mechanisms for their retraction and release, located in the side compartments of the fuselage, between the pilot's cabin and a passenger cabin, folding right and left wing planes and a two-keel tail section, detachably connected to the fuselage by means of hinges, two windows above the cockpit for periscopic observation of the terrain ahead, four propeller-driven installations capable of taking a horizontal or vertical position and allowing horizontal flight both for aircraft and vertical take-off and landing, two of which are located in front of the wing planes and two at the ends of the tail pivot brackets, a propeller-driven installation in the upper rear part of the fuselage, a bottom adapted for movement on water, wing planes are equipped with front and rear struts and together with the tail section with a controlled stabilizer and pivoting brackets of the rear propeller units are made with the possibility of folding using cable mechanisms to form a ground vehicle, the front and rear wheels of the chassis in the extended position are able to turn in the horizontal plane by three hundred and sixty degrees, the main wheels the chassis are electrically driven and, together with the front and rear wheels, make it possible for the structure to turn in place, around its vertical axis by three hundred and sixty degrees on a solid surface, characterized in that the front propeller units are located at the ends of elongated brackets directed at an angle from the central sections of the wing into the front corners of the square, and the rear propeller units are located at the ends of the half-shortened brackets turning by their mechanisms into the rear corners of the square, which contributes to the symmetrical arrangement of the carriers propeller-driven installations around the center of gravity of the structure in a deployed position with the intersection of the square diagonals in the center of gravity, while the center of gravity of the vehicle is located above and behind the main chassis wheels.