Способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается технологии эксплуатации роторно-винтовых амфибий. Способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу предусматривает откачку воды из передних по ходу полостей роторов движителя до выхода на сушу и откачку оставшейся в полостях воды после выхода амфибии на сушу. При частичном выходе роторов на сушу воду из задних по ходу полостей откачивают и одновременно закачивают в передние по ходу полости. Целесообразно во время реализации такого способа при частичном выходе роторов на сушу воду из задних по ходу полостей перекачивать в передние по ходу полости. Устройство для осуществления такого способа содержит корпус, роторно-винтовой движитель, по крайней мере, с передними и задними полостями роторов и гидросистему с заборной и сливной магистралями. Гидросистема сообщает упомянутые полости с концами заборной и сливной магистралей. Гидросистема снабжена устройством перекачки воды между передними и задними полостями роторов. Технический результат реализации группы изобретений, объединенных единым техническим замыслом, заключается в повышении технико-эксплуатационных характеристик амфибии, а именно в облегчении самостоятельного ее выхода из воды на сушу посредством оперативной перекачки воды в положении амфибии с дифферентом на корму из задних полостей в передние полости роторов, что увеличивает сцепную массу передних частей роторов с кромкой суши при одновременном снижении массы погруженных в воду задних частей роторов. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, конкретно к амфибиям с роторно-винтовым движителем.

Известен способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу, при котором амфибии задают дифферент на корму за счет устройства, включающего в себя установленные в носовой части специальный водоизмещающий бак и лыжеобразные кронштейны [1].

К недостаткам такого устройства и, соответственно, способа следует отнести как неоптимальность режима движения на плаву, так и неоптимальность выхода на сушу.

Наиболее близким по назначению и существенным признакам к заявленному способу является способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу, включающий откачку воды из передних по ходу полостей роторов движителя до выхода на сушу и откачку оставшейся в полостях воды после выхода амфибии на сушу [2].

Для амфибии характерны три основных состояния: - движение на плаву без дифферента при заполненных забортной водой передних и задних полостях роторов (секций роторов); - выход на сушу с предварительным приданием дифферента на корму за счет откачки (за борт) воды из передних полостей роторов (секций роторов); - движение на суше при пустых передних и задних полостях роторов (секций роторов).

Наиболее близким по назначению и существенным конструктивным признакам к заявленному устройству является амфибия для осуществления описанного выше способа, содержащая корпус, роторно-винтовой движитель с передними и задними полостями роторов (в данном случае полостями передних и задних секций роторов соответственно) и гидросистему с заборной и сливной магистралями, сообщающую упомянутые полости с концами заборной и сливной магистралей [2].

Однако известное устройство недостаточно совершенно, так как в процессе выхода амфибии на сушу взаимодействие передних частей (секций) роторов с грунтом (землей, песком, льдом, снегом и т.д.) характеризуется относительно небольшим сцепным весом, что обусловлено не только углом атаки (дифферентом амфибии на корму), но и пустотой передних полостей роторов. Более того, наличие воды в задних полостях еще "вывешенных" в воде, не взаимодействующих с грунтом задних частей (секций) роторов вызывает дополнительное сопротивление движению (эффект "мокрого хвоста"). В результате силы сцепления могут оказаться недостаточными для успешного выхода амфибии на сушу. При этом следует, конечно, иметь в виду, что подобная ситуация возникает не в 100% практики эксплуатации: при определенных сочетаниях рельефа берега (прежде всего, при пологом уклоне) и геометрии амфибии повышенная масса задней части (секции) ротора будет способствовать сцеплению задней части (секции) с подводной частью грунта.

Задачей, на решение которой направлено изобретение в части способа, является улучшение технико-эксплуатационных характеристик амфибии, а именно облегчение самостоятельного выхода из воды на сушу.

Решение указанной задачи достигается тем, что в способе выхода, включающем откачку воды из передних по ходу полостей роторов движителя до выхода на сушу и откачку оставшейся в полостях воды после выхода амфибии на сушу, при частичном выходе роторов на сушу воду из их задних по ходу полостей откачивают и одновременно закачивают в передние по ходу полости.

Задача решается также за счет того, что в способе с перечисленными признаками при частичном выходе роторов на сушу воду из задних по ходу полостей могут перекачивать в передние по ходу полости.

В принципе, реализация заявленного способа возможна и при использовании известного устройства-прототипа [2].

Однако при этом, во-первых, забортный водозабор может быть уже полностью или частично невозможен, во-вторых, забортный водозабор на этом этапе характеризуется резким повышением загрязненности (смесь воды с грунтом) и, в-третьих, работа бортовой насосной станции требует повышенного энергопотребления.

Осуществление заявленного способа с дополнительными признаками (перекачкой воды непосредственно из одной полости в другую, т.е. "автономно") посредством гидросистемы амфибии-прототипа [2] вообще невозможно.

Оба заявленных способа (основной и дополнительный) могут быть осуществлены за счет того, что в устройстве, содержащем корпус, роторно-винтовой движитель, по крайней мере, с передними и задними полостями роторов и гидросистему с заборной и сливной магистралями, сообщающую упомянутые полости с концами заборной и сливной магистралей, гидросистема снабжена устройством перекачки воды между передними и задними полостями роторов.

Среди выявленных в процессе патентного и литературного поиска способов и устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с совокупностью существенных признаков заявленного способа и устройства для его осуществления.

В то же время, именно предложенная совокупность признаков необходима и достаточна для решения поставленной задачи. При этом признак "из задних... полостей перекачивают в передние..." не обязателен для основного способа, но является существенным, "ключевым" для способа дополнительного. Соответственно, и заявленный конструктивный признак, развивающий (дополняющий) гидросистему амфибии, обеспечивая возможность перекачки воды непосредственно из одной полости в другую, реализует дополнительный способ и устраняет при этом перечисленные выше три недостатка забортного водозабора с помощью устройства-прототипа.

На фиг.1 схематически показано положение амфибии на плаву; на фиг.2 изображен первый этап выхода амфибии на сушу, характеризующийся заданием ей дифферента на корму путем откачки передних полостей; на фиг.3 - второй этап, характеризующийся перераспределением веса бортовой воды с кормовой на носовую часть; на фиг.4 - третий, заключительный этап, характеризующийся откачкой (сливом) оставшейся бортовой воды; на фиг.5 - пример гидросхемы в составе устройства амфибии.

Амфибия содержит плавающий корпус 1, роторно-винтовой движитель в виде побортно, симметрично установленных роторов, разделенных каждый на две или более части (секции) 2 и 3 с изолированными друг от друга полостями 4 и 5 и снабженных винтовыми гребнями 6 и 7 соответственно (см. фиг.1-4).

Полости 4 и 5 соединены последовательно через внутренние гидрозаборники 8 и 9 и гидрораспределители 10 и 11 соответственно с трубопроводами низкого 12 и высокого 13 давления (см. фиг.5). Трубопровод 13 соединен с выходным патрубком накачивающей секции 14 насосной станции 15, а входной патрубок секции 14 соединен с заборной магистралью 16, другой конец которой через внешний гидрозаборник 17 сообщается с забортной водой 18. Трубопровод 12 соединен с входным патрубком откачивающей секции 19 станции 15, а входной патрубок секции 19 соединен со сливной магистралью 20, другой конец которой сообщается с забортной водой 18 или с окружающим пространством выше ватерлинии амфибии.

В полостях 4 и 5 размещены также внутренние воздухозаборники 21 и 22 соответственно, которые соединены с окружающим пространством выше ватерлинии с образованием дренажных систем полостей 4 и 5.

Элементы 8-22 в совокупности образуют гидросистему.

В заявленной амфибии гидросистема дополнительно содержит устройство (гидромагистраль) перекачки воды из полостей 5 в полости 4 или (по выбору) из полостей 4 в полости 5 (дополнительная гидромагистраль показана на фиг.5 и условно на фиг.3). Она включает в себя еще два гидрораспределителя (в виде трехходовых трехпозиционных золотников с дистанционным управлением) - 23 и 24, трубопроводы 25, 26, соединенные с полостью 4, и трубопроводы 27, 28, соединенные с полостью 5. При этом используется уже имеющаяся в насосной станции 15 накачивающая секция 14.

В принципе, может быть упрощенный вариант устройства (гидромагистрали) 23-28 (не показан), обеспечивающий перекачку воды только в направлении из полости 5 в полость 4 (если заявленный дополнительный способ не предполагается осуществлять задним ходом амфибии).

Устройство (магистраль) 23-28 перекачки воды может также содержать собственный насос (секцию насосной станции 15) с заборным и нагнетательным трубопроводами, соединяющими через упомянутый насос полость 5 с полостью 4 (на фигурах не показано).

В остальном (организация внутренних водозаборников 8 и 9, особенности гидрораспределителей 10 и 11 и т. д.) пример конструктивного исполнения устройства соответствует устройству-прототипу и подробно описан в источнике [2].

Изложенные выше примеры конструкции не исключают другие возможные варианты в рамках заявленной совокупности существенных конструктивных признаков.

Заявленный способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу осуществляется следующим образом (на примере выхода передним ходом).

При подходе амфибии, плывущей с заполненными водой полостями 4, 5 (см. фиг. 1), к береговой черте или кромке льда (с достаточной несущей способностью и остойчивостью) задают дифферент на корму, для чего производят одновременно откачку воды из передних полостей 4 (см. фиг.2).

Это осуществляют (см. фиг.5) путем включения откачивающей секции 19 насосной станции 15 и переключением гидрораспределителя 10 вправо. При этом удаляемая за борт вода замещается забортным воздухом через дренажную систему с воздухозаборниками 21.

При частичном выходе роторов на сушу воду из полостей 5 откачивают и одновременно закачивают в полости 4 (см. фиг.3).

Это обеспечивают одним из двух возможных способов.

По первому способу воду из полости 5 откачивают за борт. Для этого включают (оставляют включенной) секцию 19 станции 15 и переводят гидрораспределитель 11 в правое положение. Одновременно в полость 4 закачивают забортную воду, включив (оставив включенной) секцию 14 станции 15 и переведя гидрораспределитель 10 в крайнее левое положение, т.е. подключив полость 4 к накачивающей секции 14.

По второму способу воду из полостей 5 перекачивают непосредственно в полости 4. Для этого в нейтральном (среднем) положении гидрораспределителей 10, 11 гидрораспределители 23, 24 синхронно переводят из нейтрального (среднего) в левое положение.

При этом трубопровод низкого давления 25 и трубопровод высокого давления 26 подключается к секции 14 станции 15. Дренаж воздуха осуществляется аналогично описанному выше.

Независимо от того, каким из этих двух способов производят перераспределение воды в полостях 4 и 5, происходит смещение центра масс от кормовой к носовой части амфибии. Это приводит, с одной стороны, к увеличению сцепного веса на передней части (секции) 2 роторов, улучшению их взаимодействия с грунтом и повышению эффективности роторов как наземного движителя. С другой стороны, это приводит к уменьшению сопротивления движению со стороны погруженной в воду кормовой части, определяемого составляющей силы тяжести задних частей (секций) 3 роторов.

При полном выходе амфибии на сушу производят откачку воды из полостей 4 за борт. Для этого при нейтральном (среднем) положении гидрораспределителей 23, 24 переключают гидрораспределитель 10 вправо, соединяя тем самым полость 4 с работающей откачивающей секцией 19 станции 15.

Выход амфибии из воды на сушу задним ходом аналогичен описанному: задние полости следует рассматривать как передние и наоборот, а гидрораспределители - переключать в другую сторону.

Использование изобретения позволяет улучшить технико-эксплуатационные характеристики амфибии, а именно облегчить самостоятельный выход из воды на сушу за счет оперативной перекачки воды (в положении амфибии с дифферентом на корму) из задних полостей роторов движителя в передние полости и тем самым увеличения сцепного веса передних частей (или секций) роторов с кромкой суши и одновременно снижения массы погруженных в воду задних частей (или секций) роторов.

Источники информации 1. Николаев А.Ф., Куляшов А.П. Роторно-винтовые амфибии. Горький, Волго-Вятское изд-во, 1973. С. 13, 15, 32, 33.

2. SU 1039740 A, B 60 F 3/00, 1983 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ выхода роторно-винтовой амфибии на сушу, включающий откачку воды из передних по ходу полостей роторов движителя до выхода на сушу и откачку оставшейся в полостях воды после выхода амфибии на сушу, отличающийся тем, что при частичном выходе роторов на сушу воду из задних по ходу полостей откачивают и, одновременно закачивают в передние по ходу полости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при частичном выходе роторов на сушу воду из задних по ходу полостей перекачивают в передние по ходу полости.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1 или 2, содержащее корпус, роторно-винтовой движитель по крайней мере с передними и задними полостями роторов и гидросистему с заборной и сливной магистралями, сообщающую упомянутые полости с концами заборной и сливной магистралей, отличающееся тем, что гидросистема снабжена устройством перекачки воды между передними и задними полостями роторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5