Экраноход староверова

Изобретение относится к области транспортной техники. Экраноход включает в себя расположенные по периметру приводимые во вращение воздушные винты, а также каркас с жестким или мягким покрытием. Винты наклонены внутрь площади, ограниченной покрытием. Технический результат направлен на увеличение подъемной силы экранохода. 9 з.п. ф-лы. 3 ил.

 

Изобретение относится к транспортным средствам, но не относится непосредственно ни к одному из его видов, а является новой его разновидностью. В рамках известных конструкций можно охарактеризовать экраноход, как вертолетный аналог экраноплана.

Экраноход представляет собой горизонтально ориентированный каркас с жесткой или мягкой поверхностью. По периметру поверхности расположены направленные вниз или вниз-внутрь воздушные винты, приводимые во вращение двигателями. Для компенсации реактивного момента половина винтов (через один) должны вращаться в одну сторону, а вторая половина - в другую.

Винты экранохода наклонены внутрь площади, ограниченной покрытием на угол который рассчитывается исходя из максимального давления экрана, а затем уточняется опытным или экспериментальным путем. Т.е. винты поддувают воздух под горизонтальную поверхность. Угол может быть разным на передней, боковых и задней сторонах аппарата. Для возможности изменения этого угла крепление винта или винто-моторной группы может быть выполнено поворотным.

В центральной части воздушного винта образуется застойная зона, поэтому для повышения коэффициента полезного действия винтов они могут быть выполнены сдвоенными соосными, причем разного диаметра (полная реактивная компенсация их не обязательна). Для надежности соосные винты могут приводиться во вращение разными двигателями. Для более эффективного удержания воздуха в поддуваемой полости под поверхностью экранохода края этой поверхности могут выполнены дугообразно-зубчатыми, повторяющими с зазором диски ометания винтов.

Понятно, что конструкция экранохода должна быть выполнена максимально легкой. Поэтому каркас экранохода должен быть выполнен по "ракетной" технологии: тонкостенные трубы из прочного композитного материала (например, по моему пат. 2308378) работают под избыточным внутренним давлением воздуха. Каркас для жесткости соединяется диагональными расчалками из того же материала. В то же время в вертикальном направлении каркас должен быть сравнительно гибким, чтобы огибать крупные и плавные неровности местности.

На каркасе закреплена тонкая и прочная воздухонепроницаемая ткань, (современные ткани, например парусные, выполнены из материала с прочностью 200 кг/мм и более - в 5 раз прочнее стали). Из такой же ткани выполнены слои армирующего материла композита.

Передняя по ходу движения часть мягкой поверхности будет испытывать аэродинамическое давление, поэтому она должна быть жесткой или надувной, чтобы сохраняла обтекаемую форму.

Для размещения груза и топлива под несущей поверхностью экранохода на каркасе имеются грузовые платформы минимального веса, выполненные по каркасно-расчалочной технологии, возможно из того же композитного материала. Часть платформ может иметь облегченные решетчатые откидные борта.

Поскольку платформы находятся под поверхностью экранохода, то они защищены от дождя и частично от снега (снег может попадать с завихрениями). Поскольку воздух под поверхностью экранохода будет в основном двигаться вместе с экраноходом, какие-либо обтекатели, обшивка или крыша платформам не требуются. В крайнем случае платформы могут иметь мягкую обтекаемую разъемную (например на застежке "молния") оболочку, надуваемую перед движением.

Для осуществления поступательного движения вперед экраноход имеет в задней, части продольно ориентированные воздушные винты (для унификации - возможно такие же, как по бокам) с двигателями. Возможны кили, также выполненные по каркасно-надувной технологии. Хотя объем воздуха под поверхностью экранохода будет перемешиваться турбуленциями воздуха от боковых винтов и встречным аэродинамическим потоком, все же под центром поверхности будет сравнительно застойная зона. Учитывая сравнительно большой объем воздуха в этой полости (ориентировочно 1000 м³ на 1 т веса экранохода), выхлопные газы двигателей отведены под покрытие для нагрева воздуха. На каждые 10°С можно получить увеличение грузоподъемности или высоты висения (высоты экрана) примерно на 1%. Для уменьшения перемешивающего влияния встречного потока можно дозированно уменьшать мощность винтов на передней кромке экранохода, т.к. им будет помогать встречный поток воздуха. Результирующее давление на передней кромке должно быть равно среднему давлению под поверхностью экранохода.

Значительно большее увеличение грузоподъемности экранохода можно получить, если выполнить его поверхность надувной из двух слоев воздухонепроницаемой ткани (нижний слой может быть тоньше), и заполнить образовавшуюся полость легким газом, например гелием. В гелий для уменьшения его сверхтекучести следует добавить несколько процентов водорода (в пожаробезопасной концентрации). В качестве легкого газа можно также использовать выхлопные газы двигателей. Однако подъемная сила при этом будет, конечно, меньше. То есть экраноход будет частично являться дирижаблем.

Ожидаемые эксплуатационные параметры экранохода: скорость 100÷150 км/ч, высота экрана 5÷10 м, себестоимость доставки грузов будет примерно равна стоимости автомобильных перевозок по хорошей дороге. Передвигаться экраноход может надо льдом с высотой торосов не выше 5 м, над водой при волнении 7-8 м, над болотами и тундрой, в частности, огибая достаточно крупные и пологие неровности. Он может пролетать над людьми, животными, автомобилями и даже невысокими домами. А также над реками с пологими берегами.

Экраноход без груза при форсировании двигателей, возможно, сможет подниматься на высоту нескольких десятков или даже сотен метров (ведь у него по периметру по сути - вертолеты), особенно вариант экранохода с поверхностью-дирижаблем. Это позволит сократить холостой пробег, пролетая на обратном пути над лесом, небольшими скалами, сопками.

Если нет срочности в доставке грузов, эффективность экранохода может быть повышена почти в 1,5 раза при использовании попутного ветра.

Несмотря на почти вертолетные возможности, экраноход обладает по сравнению с ним огромными преимуществами: не требуется сложный и дорогой винт с автоматом перекоса и системой управления шагом и компенсации реактивного момента, достаточно лишь винтов постоянного шага - простых, легких, дешевых и надежных. Не требуется сложный и дорогой фюзеляж с подверженной автоколебаниям хвостовой балкой, достаточно каркаса их технологичных унифицированных композитных труб и соединительных муфт и прикрепленной к каркасу тонкой и легкой ткани. Поэтому экраноход даже очень больших размеров будет сравнительно недорог: на единицу грузоподъемности он будет в 20-30 раз дешевле вертолета. Экраноход будет обладать в 10-20 раз большей удельной (в пересчете на 1 кВт) грузоподъемностью, чем вертолет. И чем больше будет экраноход, тем больше будет этот выигрыш. Как следствие вышесказанного, экраноход будет иметь в 10-15 раз меньший расход топлива на тонно-километр, а значит - огромную дальность хода без дозаправки.

В качестве двигателей можно использовать хорошо зарекомендовавшие себя в авиации дешевые и надежные звездообразные поршневые двигатели. Можно даже переделать их в калильно-дизельные. Учитывая прогресс в моторных маслах и присадках к ним, такие двигатели будут обладать очень большим ресурсом (более 10.000 ч).

Для путевых (продольных) двигателей можно использовать без всяких переделок вертолетные газотурбинные двигатели и редукторы к ним.

У экранохода есть только одна особенность, которую условно можно назвать недостатком - он должен быть большим: чем больше абсолютные размеры экранохода, тем больше отношение площади поверхности (а значит - грузоподъемности) к длине периметра (а значит - к потребной мощности). Минимальные целесообразные размеры экранохода 300+500 м, а оптимальные начинаются с 750+1000 м. Поэтому для эксплуатации экранохода необходимы не только большие относительно ровные поверхности, но и большие площади стоянок, погрузочно-разгрузочных работ. Поэтому эксплуатироваться экраноход может или в море, или в России в Заполярье и Арктике (т.е. в районах, которые подлежат освоению). Именно здесь экраноход может реализовать весь свой потенциал.

На фиг.1-3 показан экраноход, где: 1 - поверхность, 2 - наклонные воздушные винты по периметру, 3 - продольные винты, 4 - гондолы.

Работает экраноход так: винты 2 создают подъемную силу и поддувают воздух под поверхность 1, на которой за счет избыточного внутреннего давления создается основная подъемная сила. Поступательно экраноход движется за счет воздушных винтов 3. Груз и топливо находятся в гондолах 4.

1. Экраноход, включающий в себя расположенные по периметру приводимые во вращение воздушные винты, отличающийся тем, что включает в себя каркас с жестким или мягким покрытием, причем винты наклонены внутрь площади, ограниченной покрытием.

2. Экраноход по п.1 отличающийся тем, что половина винтов вращается в одну сторону, половина - в другую.

3. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что угол наклона винтов регулируется.

4. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что винты выполнены соосными разного диаметра.

5. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что края поверхности экранохода выполнены дугообразно-зубчатыми.

6. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что каркас выполнен из труб, имеющих внутреннее давление воздуха, и расчалок.

7. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что передняя по ходу движения часть покрытия выполнена жесткой или надувной.

8. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что грузовые платформы имеют обтекаемую разъемную надувную оболочку.

9. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что имеет продольно ориентированные воздушные винты и двигатели.

10. Экраноход по п.1, отличающийся тем, что выхлопные газы двигателей отведены под покрытие.