Способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке и устройство его осуществления
Изобретение относится к транспортным средствам, использующим динамическую воздушную подушку, и касается амфибийных судов. Для получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке при работе импеллера в режиме компрессора, создают газодинамическую струю высокого давления, выходящую из сопла импеллера. Ее направляют под давлением в подводящий канал в днище, который выполняют в плане в виде конфузора с соплом в виде горловины, и направляют газодинамическую струю высокого давления между вертикальными боковыми стенками. В подводящем канале в виде конфузора с соплом роль формирования дополнительной газодинамической струи высокого давления выполняют подвижные вертикальные створки, прикрепленные к вертикальным стенкам конфузора с соплом. Достигается обеспечение устойчивости, уменьшение утечек воздуха из-под днища, уменьшение сопротивления движения, эффективность работы амфибийного судна за счет максимального использования сжатого воздуха высокого давления на выходе из подводящего канала. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к области создания транспортных средств, использующих динамическую воздушную подушку, обладающим высокопроизводительным свойством компрессора на использовании импеллера, реактивная струя которого направлена для пневмоканалов 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.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время известны различные способы и средства управления судами на воздушной подушке.
Известно устройство для создания подъемной силы посредством непрерывно вращающегося импеллера, содержащее импеллер, кожух, с открытой нижней частью, расположенный вблизи внешней периферии импеллера на стороне создания противоподъемной силы таким образом, чтобы закрывать сторону создания противоподъемной силы, оставляя открытой сторону создания подъемной силы, полость, выполненную на периферии вала импеллера, и неподвижную полуцилиндрическую перегородку, расположенную в полости импеллера вблизи внутренней периферии импеллера на стороне создания подъемной силы (Патент РФ №2252898, кл. B64C 11/00, 11/48, 23/00 от 10.08.2004).
Также описан способ создание воздушной разгрузки и тяги для скегового транспортного аппарата на динамической воздушной подушке, содержащий несущее крыло - центроплан и стартовую маршевую установку с размещенными перед указанным крылом на пилоне поддувными двигателями, сопла которых выполнены с установленными под углом к горизонту отклоняющимися насадками, верхняя поверхность крыла выполнена с поперечным уступом, который смещен в сторону носа от плоскости минделевого сечения, при этом крыло в нижней части по его ширине выполнено с направляющими каналами, каждый из которых расположен против одного из сопел поддувного двигателя, причем угол наклона каждого из направляющих каналов больше угла наклона соответствующей насадки по отношению к горизонту (Патент РФ №2057664, B60V 1/08, B60V 3/08, от 10.04.1996).
Известны воздушные сани 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, создающим динамическое давление на профильную часть днища с экранопланным эффектом и реактивное давление на качающиеся створки, расположенные на передней части транспорта (Патент РФ №2478502, кл. B60V 1/04, В60В 15/00 от 20.06.2012).
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 №4010077, В64С 35/00, 1991), кроме того, известны суда (США №5370197, B60V 1/043, B60V 1/16, 1994; №2004065772, В60С 21/04, В64C 23/08, 2004).
Все эти известные 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 неполностью. 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 дополнительное давления сжатого воздуха для работы пневомканалов в режиме надува воздуха высокого давления для тяговой силы, обеспечивающей поступательное движение судна.
Известен экраноплан, способ создания воздушной разгрузки и тяги для него (Патент РФ №2097229, кл. B60V 1/08, от 27.11.1997). Известный экраноплан содержит фюзеляж, крыло. Оперение, устройство создания воздушной разгрузки и тяги, включающее симметричный относительно продольной оси экраноплана проточный, открытый с носа туннель, сформированный под крылом или его центропланом посредством экранных шайб и снабженный щитком на кормовой оконечности. Способ создания воздушной подушки и тяги в известном экраноплане реализуется следующим образом. Управляемый щиток выпускают в крайнее отклоненное положение и включают силовую установку, создавая в проточном туннеле воздушный поток, который реализуется с помощью изменения угла отклонения щитка, а также с помощью специального корректора профиля туннеля, при этом кроме воздушной подушки, обеспечивающей разгрузку экраноплана, создается сила тяги.
Описанная конструкция и способ создания воздушной разгрузки и тяги недостаточно эффективен при стартовой скорости, на малом ходу и на высокой скорости, так как возможности движительной установки, в частности импеллера, реализуются неполностью, так, при расширении воздуха в начале по периферии под днищем судна, давление падает, не доходя до кормовой части, соответственно, не полностью используется сжатый воздух от импеллера, особенно при использовании на маломерных судах, кроме того, расположение известных элементов под днищем судна ухудшает его силовую схему, имеет ухудшенную эффективность, низкий КПД и малую динамику тяговой силы в различных условиях применения.
Известен также способ создания воздушной подушки для транспортного средства, включающее струйное ограждение области воздушной подушки по периферии транспортного средства и создание с помощью подводящего тракта газодинамической завесы, удерживающей воздушную подушку. В нее подают дополнительный воздух под давлением, превышающим заданное давление в подушке как минимум на величину потери давления в подводящем тракте (Патент RU 2092343, кл. B60V 1/02, 1997).
Однако данное техническое решение сложно в практической реализации, при этом не позволяет создать тяговой силы с высоким КПД и повышенной (улучшенной) управляемостью, а также невозможно получение заданного сжатого воздуха высокого давления для улучшенной работы пневмоканалов в режиме ТС, происходят потери на трение, т.е. ограничены функциональные возможности.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа заявляемому, является способ создания воздушной подушки для транспортного средства, включающее струйное ограждение области воздушной подушки по периферии транспортного средства и создание с помощью подводящего тракта газодинамической завесы, удерживающей воздушную подушку. В нее подают дополнительный воздух под давлением, превышающим заданное давление в подушке как минимум на величину потери давления в подводящем тракте (Патент RU 2092343, B60V 1/02, 1997).
Однако данное техническое решение сложно в практической реализации, при этом не позволяет создать тяговую силу всего сжатого воздуха высокого давления имеет низкий КПД и недостаточно хорошую управляемость на различных подстилающих поверхностях. Кроме того, из устройства можно заключить вывод в том, что невозможно получить дополнительного сжатого воздуха высокого давления при работе импеллера и поступление струи для работы пневмоканалов и использования их для ТС в полном объеме сжатого воздуха.
Известное устройство, реализующее данный способ, содержит корпус, вентилятор, создающий воздушную подушку, тяговый винт и орган управления в виде одной рулевой колонки. Однако оно имеет сложную конструкцию и низкую управляемость при неровностях на грунте и волнении на воде.
Известное устройство, выбранное в качестве прототипа, также содержит нагнетатель высокого давления, подводящий тракт, состоящий из коллектора и соплового устройства, расположенного по периферии корпуса ТС, а также нагнетатель низкого давления и шахты, предназначенные для подачи воздуха непосредственно в область воздушной подушки. Таким образом, этот способ требует применения сложной конструкции, создает трудности и имеет ухудшенную эффективность, низкий КПД и недостаточную динамику тяговой силы в различных условиях.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявляемого изобретения является устранение упомянутых недостатков: обеспечение устойчивости, уменьшение утечек воздуха из-под днища, уменьшение сопротивления движения и эффективности работы амфибийного судна за счет максимального использования сжатого воздуха высокого давления на выходе из подводящего канала. Данная задача решается посредством создания способа согласно первому независимому пункту формулы изобретения и конструкции согласно второму независимому пункту формулы изобретения, и обеспечения относительной простоты его практической реализации и устройства тяговой силы, реализующего данный способ, обладающего высоким КПД и лучшей управляемостью.
Технический результат - повышение получения сжатого воздуха дополнительно высокого давления по длине конфузора, так и на входе в пневмоканалы, используя регулирование его через выпускное отверстие конфузора с соплом в виде горловины, и непосредственно поступления его для работы в режиме высокого давления (напора) для двух пневмоканалов.
Указанный технический результат достигается тем, что заявленный способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке и устройство его осуществления, заключающийся в создании воздушной подушки для транспортного средства и создания воздуха под давлением, при работе импеллера в режиме компрессора создают газодинамическую струю высокого давления, выходящей из сопла импеллера, дополнительно ее направляют под давлением в подводящий канал, образованный в днище судна, который выполняют в плане в виде конфузора с соплом в виде горловины, и направляют газодинамическую струю высокого давления между тонкими вертикальными боковыми стенками, затем формируют газодинамические потоки струи дополнительно высокого давления для получения сжатого воздуха, управляя их силой и векторами этих сил, при этом осуществляют согласованно управление их потоком в режиме сохранения высокого давления и направляют в пневмоканалы, скорость воздуха, используемая для перемещения судна, увеличивается.
Указанный технический результат также решается тем, что устройство для получения дополнительного давления сжатого воздуха, с дополнительным высоким давлением, выходящего из подводящего канала, содержащее нагнетатель высокого давления и сопло, в подводящем канале в виде конфузора с соплом, роль формирования дополнительной газодинамической струи высокого давления в начале образования пневмоканалов, в зоне кормовой его части с делителем потока, выполненным по форме капли, выполняют подвижные вертикальные створки, прикрепленные к вертикальным стенкам конфузора с соплом, причем закрытие створок осуществляется в горизонтальной плоскости усилием гидроцилиндров в автоматическом режиме.
По варианту выполнения подвижные вертикальные стенки могут управляться в вертикальной плоскости усилием пружин в автоматическом режиме (не показано).
При этом делитель потока по форме капли установлен концентрично между пневмоканалами прикрепленного к дну кормы напротив конфузора с соплом и обращенного к нему соосно образованным острым концом и замкнутой периферийной частью выпуклостью сзади кормы рулевого механизма, включающего руль, оборудованный двумя шарнирно соединенными шторками с пружиной.
Сравнительный анализ с прототипом показывает, что создание направленного сжатого воздуха дополнительно высокого давления поступающего в конфузор с соплом в виде горловины, повышает производительность импеллера путем увеличения дополнительно давления воздуха по длине в пневмоканалах, и увеличение скорости поступающего в них потока воздуха, соответственно, зависит от давления изменения на положение вертикальных подвижных створок, образующих сопло в виде горловины и открывающих поступление сжатого воздуха под днище судна при больших скоростях движения, сжатый воздух, который подается с большой скоростью от импеллера, сохраняя его для надежного движения судна вперед. Вертикальный делитель потока каплевидной формы, обеспечивающей меньшее сопротивление потоку разделенного высокого давления сжатого воздуха, и поворотные вертикальные створки с гидроцилиндрами, обеспечивающие движение на стартовой скорости, и на малом ходу движения, также при большой скорости с большим поступлением дополнительно высокого давления сжатого воздуха в два пневмоканала, увеличивают давление и подачу сжатого воздуха, получаемого от импеллера, далее воздух частично начинает поступать по всей ширине (по периферии кормовой части) под днище судна за счет требуемого тягового усилия для маневрирования и перемещения створок, для чего и предусмотрены гидроцилиндры, т.е. открытия от давления воздуха в конфузоре с соплом в сторону бортов судна (скегов), причем общая площадь открытых отверстий створками должна быть равна площади проходного отверстия сечения (сопла) конфузора с соплом. По варианту выполнения может быть предусмотрена замена гидроцилиндров на пружины сжатия в автоматическом режиме от давления воздуха на плоскость створок (для упрощения не показано). Как только давление потока воздуха превысит необходимую возрастающую скорость и давление в пневмоканалах, подвижные вертикальные створки откроются на заданный угол гидроцилиндрами в автоматическом режиме. Жидкость в полости цилиндров подают с помощью золотников, например, четырехходового (двухсторонняя подача) золотников. В пневмоканалах создана реактивная скорость, также необходимая для использования при повороте одной из шторок в кормовой части сзади, которая связана со второй шторкой, шарнирно закрепленных между собой с пружиной, с поворотом руля вправо или влево.
Гидропривод имеет малые габариты, большие тяговые усилия, просто реверсирование хода, а также легко «встраивается» в тело судна. Золотники, возможно, устраивать с электромагнитным управлением и применяются в основном для дистанционного управления. Затраты мощности при этом достаточно малы. Могут быть разработаны электрогидрозолотники с линией управления типа ЗСУ с широким диапазоном номинальных расходов жидкости.
Привод рассчитывают в привязке к конкретному судну, включающему и тип створок. Необходимое условие применения створок с приводом - наличие сжатого воздуха, проходящего через сопло в виде горловины конфузора перед пневмоканалами со стороны кормы судна, разделяющихся делителем потока, выполненного каплевидной формы. Практически для управления можно использовать и пневмоприводы.
Для расчета необходимы параметры, характеризующие судно, его технологический процесс и створки: возможность маневрирования, вес створок и величина их перемещения, внезапное сужение или расширение сопла в конце конфузора, в котором вследствие внезапного сужения канала боковыми створками скорость воздуха увеличивается, используемый двумя пневмоканалами сзади кормы делитель потока. Такая конструкция имеет повышенную эксплуатационную надежность.
Для перемещения по твердой поверхности амфибийное судно может быть снабжено дисковыми колесами с заостренными кромками, что обеспечивает меньшее сопротивление несущей поверхности движению амфибийного судна на воде, а также с возможностью их управления при складывании под днище (на чертеже не показано для упрощения).
Анализ известных устройств с подачей воздуха под днище с предложенными элементами позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками заявляемого способа и устройства, что соответствует критерию «Изобретательский уровень».
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1 показано амфибийное судно с устройством создания сжатого воздуха и тяги, в котором используется импеллер и система управления по настоящему изобретению; на фиг. 2 показан вид сверху; на фиг. 3 - вид снизу на днище судна в кормовой части; на фиг. 4 - вид на кормовую часть судна сзади (руль поворота).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке реализуется с помощью устройства создания сжатого воздуха и тяги (фиг. 1).
Амфибийное судно включает в себя устройство создания сжатого воздуха и тяги в виде импеллера 1 в кожухе, расположенного в носовой части судна, где движение воздуха происходит в закрытом пространстве, корпус крепления 2 и переходного участка 3. В результате того, что криволинейные лопатки ротора и статора закреплены в разные стороны относительно друг друга, сопло 4 направляет под давлением весь воздушный поток (можно сравнить с работой компрессора) непосредственно в продольно расположенный подводящий канал днища судна, выполненный в виде конфузора 5.
Со стороны импеллера 1 сопло 4 соединено с конфузором 5, плавно переходящим в сопло 6 в виде горловины, установленного в сторону делителя 7 потока, размещенного в кормовой части судна и выполненного в каплевидной форме и с продольным уступом, установленного концентрично между пневмоканалами 8 и 9, прикрепленного к дну кормы напротив конфузора с соплом, и обращенным к нему соосно. Делитель 7 каплевидной формы выполнен остроконечными боковыми гранями 10, прикрепленными к днищу судна напротив конфузора 5, и обращен к нему острым концом. Боковые стенки 11 конфузора 5, выполняющие в определенной степени функцию киля, свободными концами связаны с силовыми устройствами, выполненными в виде гидроцилиндров 12 - регуляторов с вертикальными створками 13 со стенками 11 конфузора 5. Высокое давление сжатого потока воздуха используют в начале, и по длине пневмоканалов 8 и 9, что управляется углами поворота створками 13 с гидроцилиндрами 12 (по варианту могут быть установлены пружины) и щитком 14 на горизонтальной оси 15 вращения с возможностью примыкания к дну делителя 7 потока, выполненного каплевидной формы с боковыми гранями 10. Регулируя обороты импеллера 1, а также углы поворота створок 13 автоматически за счет гидроцилиндров 12, соответственно, и щитка 14, регулируют давление сжатого воздуха при движении и тяги по длине пневмоканалов 8 и 9, соответственно, заданное сохранения высокого давления воздуха в конфузоре 5, с вертикальными створками 13, обеспечивает заданную разгрузку от давления на судно от нулевой до максимальной скоростей движения. Таким образом, по длине в пневмоканалах 8 и 9 сохраняется проточное (сквозное) высокое напорное давление и движение сжатого воздуха. Следует отметить, что еще до начала движения судна пневмоканалы 8 и 9 заполнены атмосферным воздухом, создающим подъемную силу, то есть создается пассивная воздушная подушка, что влияет на стартовую скорость движения. В кормовой части со стороны торца уступа делителя 7 потока шарнирно установлена вертикальная ось руля 16, на которой жестко закреплена шторка 17 и к которой через шарнир 18 закреплена дополнительная шторка 19 с пружиной 20 с возможностью поворота вокруг оси руля 16 относительно шторки 17 в вертикальной плоскости. Шторка 17 расположена напротив пневмоканалов 8 и 9, при этом частично нижний ее конец расположен в воде, а вместе они связаны в одно целое устройство с возможностью поворота руля 16 снаружи относительно торцевого конца делителя 7 потока в кормовой части сзади. Такая связь шторок 17 и 19 обеспечивает как полное закрытие на повороте одного из пневмоканалов 8 или 9, и одновременно увеличивает управляемость тяговой силой при движении по воде, что позволяет увеличить возможность поворотов (разворотов) по меньшему радиусу. Площадь шторок 17 и 19 руля 16 выбрана таким образом, чтобы использовать при движении по воде тяговую силу, лучшую маневренность судна и его динамическую устойчивость, в частности обеспечение поворотов (разворотов) по малым радиусам не только используя воздух, но и воду. Боковые стенки судна с обеих сторон ближе к носовой части могут быть снабжены колесами - дисками, выполненными с заостренными кромками для обеспечения меньшего сопротивления несущей поверхности амфибийного судна (для упрощения не показано на чертеже). Полученный сжатый поток с дополнительным высоким давлением через конфузор 5 с соплом 6, разделяется острым концом делителя потока 9 каплевидной формы на два потока и, сохраняя высокое давление, направляется в пневмоканалы 8 и 9, прикрытые снизу щитком 14 и выходит с большой скоростью сзади в кормовой части судна, что является немаловажным для поддержания устойчивости давления в пневмоканалах. Сохранение высоконапорного давления сжатого воздуха в начале пневмоканалов дает возможность снижения потребной мощности импеллера, используемого для создания формирующего газодинамическую струю воздуха высокого давления и сохранения его, сопло которого расположено под днищем корпуса в носовой части судна, т.е. энергозатраты снижаются. Во время движения судна для обеспечения поворотов изменяется направление действия силы тяги, поворачивающей устройство, которое выполнено с помощью руля 16 со шторками 17 и 19, при этом шторка 19 на оси руля 16 перекрывает часть плоскости шторки 17 с пружиной 20.
Применение в носовой и кормовой частях активных воздушных аэродинамических спойлеров 21 и 22 позволяет создать выравнивающую силу давления воздушного потока на судно, что в целом обеспечивает его большую устойчивость и управляемость, в частности, при высоких скоростях и волнении на воде. Подводящий диффузор 5 с соплом 6 в виде горловины, с поворотными элементами в виде створок 13 с гидроцилиндром 12, создают высокое (повышенное) давление сжатой воздушной струи в направлении пневмоканалов 8 и 9.
Способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке и устройство для его осуществления работает следующим образом, реализуя при этом заявленный способ создания дополнительно высокого давления сжатого воздуха и тяги.
В начале движения (на старте) и на малом ходу при работе импеллера 1 возникает давление сжатого воздуха и направленного воздушного потока в сторону сопло 6, направленный затем весь поток в конфузор с соплом 6, с целью увеличения объема подачи с дополнительным высоким давлением сжатого воздуха в сторону делителя 9 каплевидной формы и далее, соответственно, в пневмоканалы 8 и 9. Воздушный поток, обтекая каплевидную форму делителя, создает увеличенную силу тяги и выходит сзади в кормовой части со стороны закрепления руля 16. При этом увеличивая обороты импеллера 1, регулируют давление внутри конфузора 5 с соплом 6, концы вертикальных створок 13 которого испытывают возрастающий момент, так как весь воздух не в состоянии выдуваться (проходит) через пневмоканалы 8 и 9, в результате чего, вертикальные створки 13 (конфузора с соплом), шарнирно закрепленные к стенкам 11 имеют возможность отклонения на угол φ=0-90°. В результате чего преодолевая усилия гидроцилиндров 12 (или пружин по варианту), открываются створки 13, создавая противодавление створками по отношению к динамическому давлению, сжатому воздуху повышенного давления, при этом избыток воздуха создает увеличение давление в конфузоре 5 судна, весь воздух которого может выбрасываться по всему контуру в кормой части сзади за счет открытия створок 13 - судно максимально двигается. Объем сжатого воздуха высокого давления, поступающий через пневмоканалы 8 и 9, регулируется щитком 14, закрепленным на горизонтальной оси 15 вращения, а также влияющего на постепенное перераспределение давление поддува под днище в тягу через открытые отверстия створками 13 с гидроцилиндрами 12. При понижении давления воздуха в конфузоре 5 под воздействием гидроцилиндров 12 вертикальные створки 13 перемещаются в свое первоначальное положение, образуя в конфузоре 5 дополнительное сопло 6, створки 13 которых уменьшают открытие отверстий под днищем судна, сохраняя тем самым напор воздуха через сопло 6 перед пневмоканалами 8 и 9 автоматически. С изменением работы импеллера 1 и подачи сжатого воздуха, процесс работы повторяется. Регулировка величины давления воздуха в конфузоре 5 с соплом 6 выполняется изменением положения гидроцилиндров 12 и может настраиваться при помощи дополнительных управляющих устройств, например золотников (не показано). Таким образом, сжатый воздух в конфузоре 5 из-за разницы диаметров входного и выходного сечений (сопла) управляется в направлении делителя 7 потока каплевидной формы, размещенного в кормовой части, остроконечные боковые грани 10 которого прикреплены к днищу судна, причем общая площадь отверстий, перекрывающих створками 13, должна быть равна площади проходного сечения дополнительного сопла 6 конфузора 5, при этом предотвращается утечка воздуха из конфузора 5 при поступлении его в пневмоканалы 8 и 9, в частности при стартовой скорости и на малом ходу.
Поток воздуха при прохождении через сопло 6 конфузора 5 плавно сжимается, давление и скорость в пневмоканалах 8 и 9 соответственно увеличивается, это следует из управления расхода, пропорционально отношению сечения конфузора 5 с соплом (без учета потерь), т.е. скорость выхода воздуха может достигнуть максимальной. Обычно потери энергии в подводящем канале конфузора 5 с соплом 6 не превышают в сумме 10%. В системе же гидропривода к створкам давление воздуха изменяется от Pmax до Pmin, изменения давления воздуха, проходящего через сопло конфузора (горловину).
Наиболее ответственным моментом при конструировании и расчете гидроприводов к створкам является выбор параметров гидроцилиндра (или пружины по варианту), который является основой последующего расчета в целом на управление пневмоканалами.
Например, в гидроцилиндре двухстороннего действия площадь поршневой и штоковой полостей определяют соответственно S=πD2/4; S′=π(D2-d2)/4, где D, d - диаметры цилиндра и штока.
Вычерчивают принятую схему привода к створке с применением действующих сил. Задавая различные открытия, проверяют кинематику и определяют действующие нагрузки на шток цилиндра из уравнения моментов, относительно оси вращения створки. По максимальной нагрузке давления на штоке окончательно вычисляют требуемое минимальное давление в гидросистеме, обеспечивающее маневрирование створкой: Pmin=pk/S, где k - коэффициент по усилению 1,1-1,15; S - площадь цилиндра.
Для перемещения створки основным критерием является ход штока в цилиндре.
По параметрам принятых цилиндров объем жидкости V для перемещения створки из одного крайнего положения в другое определяется: V=Sln, где l - ход штока цилиндра. Маневрирование створкой происходит в основном от работы импеллера, подающего сжатый воздух (работа компрессора), таким образом, объем жидкости V принят на случай полного открытия створки.
Во время движения судна для обеспечения поворотов, изменяется направление действия тяги, поворачивающее устройство, которое выполнено с помощью руля 16 со шторками 17 и 19, при этом шторка 19, шарниром 18 закрепленная к шторке 17, перекрывает ее часть плоскости и связана с пружиной 20.
Наряду с возможностью устройства закрепленных в носовой и кормовой частях сверху активных аэродинамических спойлеров 21 и 22 для стабилизации и обтекания палубы судна, создается выравнивающая сила давления на судно, обеспечивающая горизонтальное его расположение в движении по воде по курсу, а это влияет в целом на устойчивость и управляемость, в частности, при высоких скоростях и имеющих волны при встречном ветре. В целом судно становится экономичным.
По мере разгона судна и возрастания аэродинамической стабилизации в горизонтальное положение при высоких скоростях, давление обдува сверху палубы стабилизируется. Вся энергия сжатого воздуха от импеллера преобразуется в тягу путем оборудования днища судна с дополнительным конфузором 5, который имеет сопло 6 с управляемыми силовыми устройствами, выполненными в виде гидроцилиндров 12 (или пружин) и регуляторов с боковыми створками 13 конфузора 5. Кормовая часть судна оборудована делителем 7, выполненным в каплевидной форме с остроконечными боковыми гранями 10, прикрепленными к днищу судна с разделенными между собой пневмоканалами 8 и 9 делителем 7. В результате, повышается эффективность его работы, особенно это касается маломерных судов на воздушной подушке, за счет максимального использования сжатого воздуха высокого давления (пневмопотока) с обеспечением устойчивости в продольном и поперечном направлениях и с высокой маневренностью на плаву.
Совокупность признаков и степень раскрытия сущности изобретения достаточны для его практической реализации при разработке и изготовлении амфибийного судна на сжатом пневмопотоке.
1. Способ получения дополнительного давления сжатого воздуха для транспортного средства на воздушной подушке, заключающийся в создании воздушной подушки для транспортного средства и создании воздуха под давлением, отличающийся тем, что при работе импеллера в режиме компрессора создают газодинамическую струю высокого давления, выходящую из сопла импеллера, дополнительно ее направляют под давлением в подводящий канал, образованный в днище судна, который выполняют в плане в виде конфузора с соплом в виде горловины, и направляют газодинамическую струю высокого давления между тонкими вертикальными боковыми стенками, затем формируют газодинамические потоки струи дополнительно высокого давления для получения сжатого воздуха, управляя их силой и векторами этих сил, при этом осуществляют согласованное с управлением их в режиме направления в пневмоканалы.
2. Устройство для получения дополнительного давления сжатого воздуха под днищем судна, содержащее нагнетатель высокого давления и сопло, отличающееся тем, что в подводящем канале в виде конфузора с соплом роль формирования дополнительной газодинамической струи высокого давления в начале образования пневмоканалов, в зоне кормовой части с делителем потока, выполненным в форме капли, выполняют подвижные вертикальные створки, прикрепленные к вертикальным стенкам конфузора с соплом, причем закрытие створок осуществляется в горизонтальной плоскости усилием гидроцилиндров в автоматическом режиме.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что по варианту выполнения подвижные вертикальные стенки могут управляться в вертикальной плоскости усилием пружин в автоматическом режиме.
4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что делитель потока в форме капли установлен концентрично между пневмоканалами, прикрепленного к дну кормы напротив конфузора с соплом, и обращенного к нему соосно образованным острым концом и замкнутой периферийной частью выпуклостью сзади кормы, рулевого механизма, включающего руль, оборудованный двумя шарнирно соединенными шторками с пружиной.
