Аэродинамическое судно

 

Изобретение относится к судостроению и касается создания аэродинамических судов с дисковыми движителями вертикального подъема и с маршевыми дисковыми движителями. Судно имеет корпус, главный двигатель, маршевый двигатель, механизмы управления и дисковые маршевые движители, а также дисковые движители вертикального подъема. Главный редуктор силовой передачи содержит два двойных конических дифференциала для привода движителей вертикального подъема, каждый из которых выполнен с вертикальным корпусом, внутри которого находится редуктор. На его ведомых вертикальных валах находятся верхние и нижние диски с гладкими верхними поверхностями. Их нижние поверхности перфорированы глухими каналами круглого или квадратного сечения, наклоненными в сторону вращения дисков под углом к плоскости, проходящей через центр вращения. Дно каждого канала является параллельным верхним и нижним поверхностям дисков при равенстве противоположных боковых поверхностей каналов в продольном и поперечном направлениях. В силовую передачу маршевых дисковых движителей включен блок кулисно-рычажных повышающих муфт. Каждый маршевый движитель имеет горизонтальный корпус с входным и выходным соплами. На ведомых валах внутреннего редуктора корпуса маршевого движителя закреплены плоские гладкие неподвижные диски. С каждой стороны каждого неподвижного диска по одному закреплены диски с возможностью продольного перемещения, связанные со своими неподвижными дисками. Имеется вертикальный стабилизатор с рулем. Технический эффект реализации изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств аэродинамического судна. 42 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве аэродинамического судна.

Известно судно на воздушной подушке "Сормович", содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого размещен двигатель, через редукторы соединенный с осевым нагнетателем и двумя воздушными винтами изменяемого шага, установленными в кольцах, гибкое ограждение, воздушные рули направления, механизмы управления судном. Мощность двигателя 1970 кВт, скорость движения 140 км/ч, высота гибкого ограждения 1 м, количество пассажиров 50 чел.

/Ежи Бень, Модели и любительские суда на воздушной подушке, пер. с польского,- Л.: Судостроение, 1983, с.18-19/.

Недостатками известного судна на воздушной подушке "Сормович" являются небольшая грузоподъемность, малая высота подъема над поверхностью водоема, недостаточная мореходность, наличие большого количества брызг, создаваемых судном.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией судна.

Известно также аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого размещены два двигателя, один из которых соединен электрически с водометным движителем, а механически оба двигателя соединены с движителями вертикального подъема, установленными перпендикулярно продольной оси и выполненными в форме перевернутой буквы "Т" с наружными поворотными насадками (патент Российской Федерации N 2055762, кл. B 60 V 1/14, опубликован 10.03.96 в Бюл. N 7).

Известное аэродинамическое судно по патенту РФ N 2055762 как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.

Недостатками этого аэродинамического судна являются значительные аэродинамические потери внутри воздуховодов движителей вертикального подъема, неблагоприятное воздействие на окружающую среду.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией судна.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств аэродинамического судна.

Указанная цель, согласно изобретению, обеспечивается тем, что движители вертикального подъема с поворотными насадками, главный редуктор и редукторы привода движителей вертикального подъема, водометный движитель с приводным электродвигателем, гидромеханизмы привода и управления поворотными насадками заменены дисковыми движителями вертикального подъема, установленными по левому и правому бортам в боковых нишах корпуса, главным редуктором, дополнительно оборудованным двумя двойными коническими дифференциалами, один из которых соединяет два передних и два задних движителя вертикального подъема, а другой соединяет между собой средние движители вертикального подъема левого и правого бортов, при этом тормозные барабаны этих дифференциалов кинематически соединены с ручкой управления судном в пространстве, причем все движители вертикального подъема одинаковы по конструкции и каждый из них содержит цилиндрический корпус, внутри которого, в его средней части, закреплен редуктор, выходные валы которого закреплены вертикально в подшипниках корпуса и на каждом из них закреплены диски, размещенные на некотором расстоянии друг от друга и имеющие на нижних поверхностях глухие каналы прямоугольного или круглого сечения, размещенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них, а продольная ось каждого из каналов наклонена в сторону вращения и установлена под углом к плоскости, проходящей через центр вращения, кроме того, боковые поверхности каждого из каналов в продольном и поперечном направлениях равны, а плоскость дна каждого из каналов параллельна верхней и нижней поверхностям диска, причем ведущие валы редукторов движителей вертикального подъема, пропущенные в боковые отверстия корпусов, соединены через бортовые редукторы и главный редуктор с одним из движителей, размещенным в носовой части судна, двумя маршевыми горизонтальными дисковыми движителями, которые через верхний и нижний редукторы и блок кулисно-рычажных муфт соединены со вторым двигателем, размещенным в кормовой части судна, причем оба маршевых дисковых движителя одинаковы по конструкции и каждый из них содержит цилиндрический корпус, внутри которого размещен редуктор, выходные полые валы которого установлены вдоль корпуса и закреплены в подшипниках входного и выходного конусов и на которых закреплены неподвижные диски, имеющие ровную и гладкую поверхность, установленные на некотором расстоянии друг от друга, с обеих сторон каждого из которых установлено с возможностью продольного перемещения по одному подвижному диску, каждый из которых имеет сквозные, наклоненные в сторону вращения каналы прямоугольного или круглого сечения, размещенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них, установленные под углом к плоскости, проходящей через центр вращения, кроме того, подвижные диски через пазы в выходных валах соединены с внутренними валами, установленными с возможностью продольного перемещения внутри выходных валов и кинематически связанных с гидродвигателями, размещенными внутри входного и выходного конусов и связанными с гидросистемой, содержащей масляный бак, масляный насос с редукционным клапаном и кран управления водовоздушным рулем, связанным через рулевую машину с педалями путевого управления.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид аэродинамического судна; на фиг. 2 - вид на судно спереди; на фиг. 3 - вид на судно сзади; на фиг. 4 - вид на судно сверху; на фиг. 5 - схема расположения основных узлов и агрегатов; на фиг. 6 - схема привода движителей вертикального подъема; на фиг. 7 - схема устройства главного редуктора; на фиг. 8 - устройство бортового редуктора; на фиг. 9 - общий вид движителя вертикального подъема; на фиг. 10 - вид на движитель вертикального подъема сверху; на фиг. 11 - вид движителя вертикального подъема в разрезе; на фиг. 12 - вид на движитель вертикального подъема сверху при снятых верхних дисках; на фиг. 13 - устройство редуктора движителя вертикального подъема; на фиг. 14 - общий вид диска; на фиг. 15 - вид на диск сверху; на фиг. 16 - вид на диск снизу; на фиг. 17 - вид на диск движителя вертикального подъема левого борта с частичным разрезом; на фиг. 18 - вид на диск движителя вертикального подъема правого борта с частичным разрезом; на фиг. 19 - схема образования подъемной силы на диске; на фиг. 20 - кинематическая схема управления аэродинамическим судном в пространстве; на фиг. 21 - схема привода горизонтальных дисковых маршевых движителей; на фиг. 22 - устройство верхнего редуктора привода маршевых движителей; на фиг. 23 - устройство нижнего редуктора привода маршевых движителей; на фиг. 24 - общий вид дискового маршевого движителя; на фиг. 25 - вид на дисковый маршевый движитель спереди; на фиг. 26 - вид на дисковый маршевый движитель в разрезе; на фиг. 27 - устройство дискового блока и механизма управления; на фиг. 28 - вид на неподвижный диск спереди; на фиг. 29 - вид на неподвижный диск сзади; на фиг. 30 - вид на передний подвижный диск сзади; на фиг. 31 - вид на передний подвижный диск спереди; на фиг. 32 - вид на задний подвижный диск спереди; на фиг. 33 - вид на задний подвижный диск сзади; на фиг. 34 - схема расположения каналов на переднем подвижном диске; на фиг. 35 - схема расположения каналов на заднем подвижном диске; на фиг. 36 - схема создания тяги в прямом направлении на дисковом блоке; на фиг. 37 - схема создания тяги в обратном направлении на дисковом блоке; на фиг. 38 - гидравлическая схема управления дисковыми маршевыми движителями; на фиг. 39 - устройство редуктора дискового маршевого движителя; на фиг. 40 - схема устройства блока кулисно-рычажных муфт; на фиг. 41 - устройство кулисно-рычажной муфты; на фиг. 42 - схема путевого управления аэродинамическим судном.

Аэродинамическое судно содержит корпус 1 обтекаемой формы, плоскодонный, имеющий два успокоителя бортовой качки 2. Снаружи корпуса, в его задней части, установлены маршевые движители 3, 4, вертикальный стабилизатор 5 с рулем направления 6, а по бортам корпуса выполнены боковые отсеки 7, 8. Внутри корпуса выполнены водительское и пассажирское отделения, установлены приборная доска 9, кресла водителей и пассажиров 10, топливные баки 11, 12 и системы охлаждения 13, 14 главного и маршевого двигателей. Главный двигатель 15, установленный в носовой части судна и имеющий муфту сцепления 16, карданным валом 17 соединен с главным редуктором 18, который также посредством карданных валов 19 - 24 через бортовые редукторы 25 - 30 и задний редуктор 31 соединен с передними 32, 33, задними 34, 35 и средними 36 - 41 дисковыми движителями вертикального подъема, установленными в боковых отсеках. Главный редуктор содержит корпус 42, ведущий вал 43, установленный в подшипниках корпуса и соединенный с ведущей полумуфтой разобщительной муфты 44, ведомая полумуфта которой соединена с ведомым продольным валом 45, имеющим ведущую шестерню 46, входящую в зацепление с ведомой шестерней 47 двойного конического дифференциала 48 продольного управления корпусом судна и имеющего тормозные барабаны 49, 50.

Полуоси этого дифференциала через шестерни 51, 52 и вал 53 соединены с передними дисковыми движителями вертикального подъема, а через шестерни 54, 55, ряд промежуточных валов с шестернями и вал 56 с задними дисковыми движителями вертикального подъема. Второй двойной конической дифференциал 57 поперечного управления корпусом аэродинамического судна, ведомая шестерня 58 которого входит в зацепление со второй ведущей шестерней 59, установленной на ведомом продольном валу, имеет тормозные барабаны 60, 61.

Полуоси этого дифференциала через шестерни 62, 63 и 64, 65, валы 66, 67 соединены со средними дисковыми движителями вертикального подъема. Бортовые и задний редукторы имеют одинаковое устройство и каждый из них содержит корпус 68 с креплениями, верхнюю крышку, не показанную на чертеже. Ведущий вал 69, установленный в подшипниках 70, 71 корпуса, имеет ведущую шестерню 72, входящую в зацепление с ведомой шестерней 73, закрепленной на ведомом валу 74, установленном в подшипнике 75. У заднего редуктора ведущий и ведомый валы меняются местами. Все дисковые движители вертикального подъема имеют одинаковое устройство и каждый из них содержит корпус 76 цилиндрического типа, имеющий кронштейны 77 для крепления к корпусу судна. К корпусу прикреплен подшипник 78, через отверстие которого пропущен ведущий вал 79 редуктора 80, установленного в средней части внутри корпуса на четырех кронштейнах 81. Редуктор движителя вертикального подъема содержит корпус 82, закрытый верхней 83 и нижней 84 крышками, имеющими подшипники 85, 86, в которые вставлен вертикальный вал 87, концы которого закреплены в подшипниках 88, 89, прикрепленных к корпусу движителя вертикального подъема планками 90. На вертикальном валу закреплена ведомая шестерня 91, входящая в зацепление с ведущей шестерней 92, закрепленной на ведущем валу. На верхней части вертикального вала закреплены верхние диски 93, количество которых не ограничено. На нижней части вертикального вала закреплены нижние диски 94, количество которых не ограничено. Те и другие диски размещены на некотором расстоянии друг от друга и имеют одинаковое устройство. Каждый диск выполнен из прочного и легкого материала. Верхняя его часть представляет собой гладкую отполированную поверхность, а в нижней части диска, такой же отполированной, выполнены глухие каналы 95 круглого или прямоугольного сечения.

Количество каналов на диске должно быть по возможности максимальным. Каналы расположены по концентрическим окружностям. Количество каналов в каждой из окружностей должно быть четное, для избежания дисбаланса диска, а продольные оси каналов наклонены в направлении вращения диска под углом α, равным 45^o, к плоскости, проходящей через центр вращения. Плоскость дна каждого канала выполнена параллельно верхней и нижней поверхностям диска, вследствие чего противоположные боковые поверхности каждого канала в продольном и поперечном направлениях равны между собой. Для уменьшения гироскопических моментов направления вращения дисков у движителей вертикального подъема левого и правого бортов должно быть противоположным. Ручка 96 управления положением аэродинамического судна в пространстве закреплена шарнирно на валу 97, установленном в подшипниках и имеющем рычаг 98, шарнирно соединенный с продольной тягой 99, второй конец которой посредством шарового шарнира 100 соединен с тормозом 101, имеющим тормозные колодки 102, 103, взаимодействующие с тормозными барабанами двойного конического дифференциала продольного управления корпусом аэродинамического судна. Ручка в нижней части имеет полукруглый сектор 104, входящий в верхний паз каретки 105, установленной в направляющих с возможностью перемещения в поперечной плоскости и имеющей в нижней части паз, в который входит конец L - образного рычага 106, закрепленного на оси, второй конец которого соединен посредством продольной тяги 107 с тормозом 108, имеющим тормозные колодки 109, 110, взаимодействующие с тормозными барабанами двойного конического дифференциала поперечного управления корпусом аэродинамического судна. Маршевый двигатель 111, имеющий муфту сцепления 112, установленный в кормовой части судна, карданным валом 113 соединен с нижним редуктором 114, выходной вал которого соединен посредством карданного вала 115 с входным валом блока кулисно-рычажных муфт 116, выходной вал которого карданным валом 117 соединен с входным валом верхнего редуктора 118, установленного внутри обтекателя 119. Посредством карданных валов 120, 121 верхний редуктор соединен с маршевыми движителями. Нижний редуктор привода маршевых движителей содержит корпус 122 с креплениями, закрытый боковыми крышками, не показанными на чертеже.

В подшипниках корпуса 123, 124 закреплены входной 125 и выходной 126 валы, на которых установлены шестерни 127, 128, входящие друг с другом в зацепление и расположенные под углом друг к другу. Верхний редуктор привода маршевых движителей содержит корпус 129, закрытый сверху крышкой, не показанной на чертеже, в подшипниках 130, 131, 132 которого закреплены входной вал 133 и выходные валы 134, 135, на которых установлены шестерни 136, 137, 138, входящие друг с другом в зацепление. Блок кулисно-рычажных муфт предназначен для увеличения частоты вращения рабочих элементов маршевых движителей. Он содержит корпус 139 с элементами крепления. На корпусе расположены подшипники 140, 141, в которых закреплены входной вал 142 и выходной вал 143. Внутри корпуса размещены и соединены последовательно друг с другом (выходной вал первой муфты соединен с входным валом второй муфты и т.д.) кулисно-рычажные муфты 144, количество которых обусловлено необходимой частотой вращения выходного вала блока муфт. Все кулисно-рычажные муфты одинаковы по конструкции (фиг. 41) и каждая из них содержит ведущий вал 145, жестко соединенный с траверзой 146, имеющей два пальца 147, 148, входящие в отверстия ползунов 149, 150, размещенных во взаимно перпендикулярных диаметральных пазах 151, 152, выполненных на диске 153, закрепленном на выходном валу (О кулисно-рычажной муфте см. И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, т.2, с.383, N 1334).

Оба дисковых маршевых движителя одинаковы по конструкции и каждый из них содержит корпус 154 цилиндрического типа, имеющий входное 155 и выходное 156 сопла, внутри которых на кронштейнах 157, 158 закреплены конусы 159, 160. В нижней части корпус имеет площадки 161 для крепления, а в верхней части расположен смотровой люк, закрытый крышкой 162. Внутри корпуса, в его средней части, размещен внутренний редуктор 163, концы выходных пустотелых валов которого установлены в подшипниках конусов. Внутренний редуктор маршевого движителя содержит корпус 164, закрытый крышкой, не показанной на чертеже. Корпус закреплен внутри посредством кронштейнов 165. В подшипниках 166, 167, 168 корпуса установлены входной вал 169, на котором закреплена ведущая шестерня 170, передний 171 и задний 172 выходные пустотелые валы, имеющие прорези, на которых закреплены ведомые шестерни 173, 174, входящие в зацепление с ведущей шестерней. Внутри выходных пустотелых валов установлены, с возможностью продольного перемещения, внутренние валы: передний 175 и задний 176, имеющие на концах кольца 177. Упомянутые кольца переднего внутреннего вала взаимодействуют с косой шайбой 178, установленной на валу, связанном с гидродвигателем 179, размещенным внутри переднего конуса. Упомянутые кольца заднего внутреннего вала взаимодействуют с такой же косой шайбой, установленной на таком же валу, связанном с гидродвигателем 180, размещенным внутри заднего конуса. Гидродвигатели 181, 182 второго маршевого движителя также размещены в конусах и имеют аналогичную связь с внутренними валами. Все четыре гидродвигателя поворотные шиберного типа и одинаковы по конструкции. Каждый из них содержит корпус 183 в форме полукруглой полости, внутрь которой вставлен вал 184 с укрепленной на нем лопастью 185 (шибером), делящей упомянутую полость на две части. Внутренние полости гидродвигателей обоих маршевых движителей посредством трубопроводов соединены с гидравлической системой, включающей в себя масляный бак 186, масляный насос 187 и кран управления, состоящий из корпуса 188, золотника 189, имеющего перепускные каналы 190 и соединенного с ручкой 191. Внутри корпуса маршевого движителя размещены тяговые блоки 192, количество которых не ограничено и зависит от величины необходимой тяги.

Все тяговые блоки одинаковы по конструкции и каждый из них содержит плоский неподвижный диск 193, выполненный из легкого и прочного материала, имеющий гладкие и отполированные поверхности. Посредством вкладышей 194 с винтами неподвижный диск прикреплен к переднему выходному пустотелому валу внутреннего редуктора маршевого движителя. Спереди и сзади от неподвижного диска на том же валу установлены, с возможностью продольного перемещения, передний 195 и задний 196 подвижные диски, также выполненные из легкого и прочного материала, поверхность которых имеет такую же чистоту обработки. Посредством шпилек 197 подвижные диски соединены с передним внутренним валом. Передний и задний подвижные диски имеют сквозные каналы 198 круглого или прямоугольного сечения, расположенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них и наклоненные в сторону вращения под углом α, равным 45^o, к плоскости, проходящей через центр вращения (фиг. 34 и 35). Система путевого управления аэродинамическим судном содержит ножные педали 199 и 200, установленные шарнирно на оси 201 и шарнирно соединенные продольной тягой 202 с управляемым золотником рулевой машины 203, выходное звено которой посредством тяги 204 соединено с рулем направления.

Работает аэродинамическое судно следующим образом.

После запуска и прогрева двигателей 15, 111, проверки работы всех систем аэродинамическое судно готово к движению. Для этого включается муфта сцепления 16. Вращающийся момент от главного двигателя 15 через карданный вал 17, входной вал 43, разъединительную муфту 44, которая должна быть включена, продольный ведомый вал 45, ведущие шестерни 46 и 59 передается на двойные конические дифференциалы 48, 57. Полуоси дифференциала 48 приходят во вращение и передают вращающий момент через шестерни 51 - 55, вал 53 и другие промежуточные валы, а также вал 56, карданные валы 19, 22, задний редуктор 31 и карданные валы 23, 24 на передние 32, 33 и задние 34, 35 дисковые движители вертикального подъема. Полуоси двойного конического дифференциала 57 приходят во вращение и передают вращающийся момент через шестерни 62, 63, 64, 65, валы 66, 67, карданные валы 20, бортовые редукторы 25 - 30 и карданные валы 21 на средние дисковые движители вертикального подъема 36 - 41. Ведущие валы 79 дисковых движителей вертикального подъема приходят во вращение, а вместе с ними и ведущие шестерни 92, которые через ведомые шестерни 91, вертикальные валы 87 приводят во вращение верхние 93 и нижние 94 диски.

При вращении каждого диска в направлении, показанном стрелкой на фиг. 19, на его верхней и нижней поверхностях создается движущийся пограничный слой воздуха вследствие прилипания частиц воздуха к поверхностям диска. По закону Бернулли давление в движущемся потоке воздуха всегда меньше, чем в прилегающих неподвижных его слоях. Поэтому на верхней и нижней поверхностях диска создается разрежение, величина которого на нижней поверхности диска в два раза меньше, чем на верхней поверхности, так как площадь нижней поверхности диска за счет входных отверстий каналов 95 в два раза меньше верхней. В результате на верхнюю поверхность диска действует сила F_в, стремящаяся сдвинуть диск вверх, а на нижнюю поверхность диска действует сила F_н, в два раза меньшая и стремящаяся опустить диск вниз. Кроме того, движущийся пограничный слой воздуха в нижней части диска поступает в каналы 95 и создает в них динамическое давление. При этом силы давления F и F₁, действующие на боковые поверхности каналов, равны и уравновешивают друг друга, так как площади боковых поверхностей равны вследствие равенства сторон в продольном направлении l = l₁ и в поперечном направлении (на чертеже не показано).

Силы давления F_д, действующие на дно каждого канала 95, ничем не уравновешены, направлены вертикально вверх и, складываясь с силой F_в, увеличивают подъемную силу диска. Равнодействующая сила F_р, приложенная к диску, равна F_р = F_в + F_д - F_н, направлена вверх и является подъемной силой диска /фиг. 19/. Подъемная сила одного дискового движителя вертикального подъема зависит от количества дисков 93 и 94, а также частоты их вращения. По мере увеличения частоты вращения дисков 93, 94 дисковых движителей вертикального подъема 32 - 41 подъемная сила увеличивается и, как только ее величина превысит вес аэродинамического судна, оно отрывается от поверхности воды и поднимается на некоторую высоту.

Величина подъемной силы и, следовательно, высота подъема аэродинамического судна над поверхностью воды может изменяться путем изменения частоты вращения вала главного двигателя 15. Как только аэродинамическое судно поднимется на необходимую высоту включается муфта сцепления 112. Вращающийся момент от двигателя 111 карданным валом 113 передается ведущему валу 125 и шестерне 127, которая приводит в движение ведомую шестерню 128 и ведомый вал 126 редуктора 114.

Далее карданным валом 115 вращающийся момент передается на ведущий вал 142 блока кулисно-рычажных муфт 116. При вращении ведущего вала 145 первой из муфт в направлении, указанном стрелкой на фиг. 41, вместе с ним вращается траверза 146, которая своими пальцами 147, 148 перемещает ползуны 149, 150. Ползуны движутся по диаметральным пазам 151, 152 и вращают диск 153, связанный с ведомым валом, в том же направлении, при этом передаточное отношение ведущего вала 145 и диска 153 равно Затем происходит дальнейшее увеличение частоты вращения на последующих кулисно-рычажных муфтах 144. Далее вращающийся момент карданным валом 117 передается на ведущий вал 133 и ведущую шестерню 136 верхнего редуктора 118. Ведущая шестерня приводит во вращение ведомые шестерни 137 и 138, а вместе с ними ведомые валы 134, 135, карданные валы 120, 121, приводя во вращение ведущие валы 169 внутренних редукторов 163 маршевых движителей 3, 4. Ведущие шестерни 170 через шестерни 173, 174 приводят во вращение выходные пустотелые валы 171, 172, а вместе с ними неподвижные 193 и подвижные 195, 196 диски тяговых блоков 192.

Для движения вперед необходимо ручку 191 крана управления установить в положение, показанное на фиг. 38. Лопасти 185 гидромоторов 179, 180, 181, 182 под давлением масла, подаваемого масляным насосом 187 из масляного бака 186, повернут валы вместе с косыми шайбами 178, которые передвинут внутренние валы 175 и вместе с ними подвижные диски. При этом задние подвижные диски 196 вплотную приблизятся к неподвижным дискам 193, а передние подвижные диски 195 отодвинутся от них. При вращении дисков 195, 193, 196 в направлении, показанном стрелками на фиг. 36, у передней поверхности неподвижного диска 193 и задней поверхности подвижного диска 196 возникают движущиеся пограничные слои воздуха, создающие разрежение у передней поверхности неподвижного диска 193 и задней поверхности заднего диска 196. Причем разрежение у передней поверхности неподвижного диска 193 в два раза больше, чем разрежение у задней поверхности заднего диска 196, потому что задняя поверхность заднего диска 196 в два раза меньше из-за входных отверстий каналов 198. Кроме того, при вращении дисков 196 в каналы 198 поступает движущийся воздух из пограничного слоя, создавая в них динамическое давление. При этом давление на противоположные стенки каналов уравновешено, а давление на дно каждого из каналов 198, которым является задняя стенка неподвижного диска 193, ничем не уравновешено.

Таким образом на диск 193 действуют силы F_п и F_д, совпадающие по направлению, а сила F_з действует на диск 196 в противоположном направлении. Равнодействующая этих сил F_р направлена вперед и заставляет аэродинамическое судно двигаться в прямом направлении. Диск 195 в этом случае вращается вхолостую и не участвует в создании тяги. Величина тяги зависит от частоты вращения дисков 193 и 196 и изменяется путем изменения частоты вращения вала маршевого двигателя 111. Для торможения аэродинамического судна и обеспечения движения задним ходом необходимо передвинуть ручку 191 крана управления в положение, показанное на фиг. 38 пунктиром. Перепускные каналы 190 займут положение, показанное пунктиром. Масло от насоса 187 станет подаваться в другие полости гидродвигателей 179, 180, 181, 182 и лопасти 185 этих гидродвигателей станут поворачиваться в обратную сторону и поворачивать туда же косые шайбы 178, которые через кольца 177 передвинут назад внутренние валы 175. Задние подвижные диски 196 отодвинутся от неподвижных дисков 193, а передние подвижные диски 195 пододвинутся к ним вплотную. При вращении в ту же строну /показано стрелками/ на передней поверхности переднего подвижного диска 195 и на задней поверхности неподвижного диска 193 возникает движущийся пограничный слой воздуха и, как следствие этого, разрежение на этих поверхностях.

Как упоминалось выше, площади этих поверхностей различны и разрежение, создаваемое на них, также различно. На задней поверхности неподвижного диска оно в два раза больше. Кроме того, воздух из пограничного слоя поступает в каналы 198 и, как упоминалось выше, производит динамическое давление на дно каждого из каналов 198, которым теперь уже является передняя поверхность неподвижного диска 193. Силы F_з и F_д будут направлены назад, а сила F_п - вперед. Равнодействующая сила F_р - также будет направлена назад. /фиг. 37/. В результате, если судно двигалось вперед, будет происходить замедление движения /торможение/, а если оно было неподвижно, то начнет двигаться задним ходом. Скорость движения задним ходом и торможение могут изменяться путем изменения частоты вращения вала маршевого двигателя 111.

После включения переднего или заднего хода ручка 191 управления краном устанавливается в промежуточное положение и отключает масляный насос 187 от полостей гидродвигателей 179, 180, 181, 182. Масло при этом поступает в масляный бак 186 через редукционный клапан. При полете аэродинамического судна над поверхностью воды или суши управление судном в пространстве осуществляется посредством ручки управления 96. Для подъема вверх носовой части корпуса судна необходимо передвинуть ручку управления 96 в положение "на себя".

В этом случае вместе с ручкой управления поворачиваются против часовой стрелки вал 97 и рычаг 98. Продольная тяга 99 передвигается назад и поворачивает тормоз 101 по часовой стрелке. Тормозная колодка 103 прижимается к барабану 50 двойного конического дифференциала 48 продольного управления корпусом судна. При этом уменьшается частота вращения дисков 93 и 94 задних дисковых движителей вертикального подъема 34, 35 и на такую же величину увеличивается частота вращения дисков 93, 94 передних дисковых движителей вертикального подъема 32, 33. В результате этого подъемная сила в носовой части корпуса судна увеличится, а в кормовой части уменьшится. Носовая часть судна поднимется, а кормовая опустится и судно станет осуществлять режим набора высоты /кабрирование/.

При перемещении ручки управления 96 в положение "от себя" вал 97 и рычаг 98 поворачиваются по часовой стрелке и передвигают вперед продольную тягу 99, которая поворачивает в противоположную сторону тормоз 101. Тормозная колодка 102 прижимается к тормозному барабану 49 двойного конического дифференциала 48 продольного управления корпусом судна. Частота вращения дисков 93, 94 передних дисковых движителей вертикального подъема 32, 33 уменьшится, а частота вращения дисков 93, 94 задних дисковых движителей вертикального подъема увеличится. В результате подъемная сила в носовой части корпуса судна уменьшится, а в кормовой возрастет, и корпус судна, повернувшись вокруг поперечной оси, станет производить снижение /пикирование/.

При перемещении ручки управления 96 в положение "вправо" она поворачивается вокруг оси и своим полукруглым сектором 104 передвигает влево каретку 105, поворачивая против часовой стрелки рычаг 106, который передвигает вперед продольную тягу 107, поворачивая тормоз 108 двойного конического дифференциала 57 поперечного управления корпусом судна. Тормозная колодка 110 прижимается к тормозному барабану 61. В результате уменьшается частота вращения дисков 93, 94 средних дисковых движителей вертикального подъема 39, 40, 41 и на такую же величину увеличивается частота вращения дисков 93, 94 средних дисковых движителей вертикального подъема 36, 37, 38. Подъемная сила правого борта уменьшится, а левого борта увеличится и корпус судна повернется вокруг продольной оси, сделав крен вправо.

При отклонении ручки управления 96 в положение "влево" полукруглый сектор 104 поворачивается вправо и передвигает в ту же сторону каретку 105, которая поворачивает по часовой стрелке рычаг 106 и передвигает назад продольную тягу 107, поворачивая тормоз 108. Тормозная колодка 109 прижимается к тормозному барабану 60 двойного конического дифференциала 57 поперечного управления корпусом судна. Частота вращения дисков 93, 94 средних дисковых движителей вертикального подъема 36, 37, 38 уменьшается, а средних дисковых движителей вертикального подъема 39, 40, 41 увеличивается на такую же величину. Подъемная сила левого борта уменьшается, а правого борта увеличивается и корпус судна поворачивается вокруг продольной оси, делая крен влево. После выполнения маневра ручка 96 возвращается в нейтральное положение.

Применение двойных дифференциалов исключает полную остановку каких-либо дисковых движителей вертикального подъема и потерю подъемной силы в какой-либо части корпуса судна. Аэродинамическое судно может также двигаться в водоизмещающем режиме. Для этого останавливается главный двигатель 15, а маршевый двигатель 111 приводит во вращение тяговые блоки 192 обоих маршевых движителей 3, 4, которые создают тягу, как было описано выше, и обеспечивают движение вперед, назад и торможение. Путевое управление аэродинамическим судном при любом способе передвижения осуществляется посредством ножных педалей 199, 200. При нажатии на правую педаль 199 продольные тяги 202, 204 передвигаются назад и отклоняют вправо руль направления 6. Набегающий на руль воздушный или водяной поток отклоняют корпус судна вправо. При нажатии на левую педаль 200 продольные тяги 202, 204 передвигаются вперед и отклоняют руль направления 6 влево, вызывая поворот корпуса судна в ту же сторону. Рулевая машина 203 усиливает силу воздействия на руль 6 при воздействии педалей на управляемый золотник. При движении судна в водоизмещающем режиме успокоители 2 уменьшают бортовую качку, а при посадке на сушу предохраняют днище судна от разрушения.

Аэродинамическое судно может быть использовано в качестве спасательного или научно-исследовательского судна, а также для доставки людей и грузов в районы с короткой навигацией.

Положительный эффект изобретения: меньшее воздействие на окружающую среду и отсутствие пыли и брызг при посадке на воду или сушу, более высокий КПД движителей, более низкой уровень шума, возможность взлетать и садиться на палубу другого судна и повышенная при этом безопасность.

Формула изобретения

Аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, главный двигатель, размещенный в носовой части корпуса судна, механически связанный посредством силовой передачи с движителями вертикального подъема, маршевый двигатель, расположенный в кормовой части судна, механически связанный посредством силовой передачи с маршевыми движителями, механизмы управления, отличающееся тем, что главный редуктор силовой передачи содержит два двойных конических дифференциала, одна из полуосей одного из которых соединена с двумя передними движителями вертикального подъема, а другая полуось соединена с двумя задними движителями вертикального подъема, одна полуось другого дифференциала соединена со средними движителями вертикального подъема левого борта, а другая полуось соединена со средними движителями вертикального подъема правого борта, при этом тормоза тормозных барабанов упомянутых дифференциалов кинематически соединены с ручкой управления корпусом судна в пространстве, причем движители вертикального подъема выполнены дисковыми, каждый из которых представляет собой круглый цилиндрический корпус, установленный вертикально, внутри которого размещен редуктор, ведущий вал которого пропущен через боковое отверстие корпуса, а ведомые валы размещены вертикально и на них закреплены верхние и нижние диски, имеющие гладкие верхние поверхности, на нижних поверхностях которых выполнены глухие каналы круглого или квадратного сечения, расположенные по концентрическим окружностям в четном количестве в каждой из них, наклоненные в сторону вращения дисков под углом к плоскости, проходящей через центр вращения, причем дно каждого из каналов выполнено параллельно верхним и нижним поверхностям дисков, при равенстве противоположных боковых поверхностей каналов в продольном и поперечном направлениях, кроме того, в силовую передачу маршевых движителей включен блок кулисно-рычажных повышающих муфт, а каждый из маршевых движителей, размещенных в верхней задней части корпуса судна, содержит круглый горизонтальный корпус с входным и выходным соплами, внутри которых на кронштейнах установлены конуса, являющиеся подшипниками ведомых пустотелых валов внутреннего редуктора, закрепленного в средней части корпуса на кронштейнах, ведущий вал которого пропущен в боковое отверстие корпуса, причем на упомянутых ведомых валах на некотором расстоянии друг от друга закреплены плоские гладкие неподвижные диски, каждый из которых связан с двумя подвижными дисками, размещенными по одному с каждой стороны неподвижного диска, установленными с возможностью продольного перемещения и посредством шпилек, пропущенных через пазы в ведомых пустотелых валах, соединенными с внутренними валами, размещенными внутри ведомых пустотелых валов, кинематически связанными с гидродвигателями, расположенными внутри упомянутых конусов и подключенными к гидросистеме с краном управления, причем подвижные диски имеют сквозные каналы круглого или прямоугольного сечения, расположенные по концентрическим окружностями в четном количестве в каждой из них и наклоненные в сторону вращения дисков под углом к плоскости, проходящей через центр вращения, кроме того, в задней части корпуса судна установлен вертикальный стабилизатор, имеющий водовоздушный руль направления, кинематически соединенный с педалями путевого управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30, Рисунок 31, Рисунок 32, Рисунок 33, Рисунок 34, Рисунок 35, Рисунок 36, Рисунок 37, Рисунок 38, Рисунок 39, Рисунок 40, Рисунок 41, Рисунок 42