Автовертолет (варианты)
Изобретение относится к конструкциям транспортных средств, способных перемещаться по земле и в воздухе. Автовертолет содержит корпус автомобильной формы с кабиной, рулевую систему, гиростабилизатор, парашют, жалюзийные створки, силовую установку, закрытую обтекателем, образующим с корпусом воздушный канал. Подъемно-тяговое устройство выполнено в виде двух продольно расположенных винтов, один из которых размещен перед кабиной, а другой за кабиной. Винты связаны посредством индивидуальных редукторов, муфт, главного карданного вала и ременной передачи с силовой установкой. Редуктор переднего винта связан с главным карданным валом через приводной редуктор передних колес. В нижней передней части корпуса под винтом расположены воздушные рули. Под жалюзийными створками, размещенными за кабиной, могут быть установлены два поперечно расположенных воздушных винта, приводимые в движение посредством ременных передач от общего вала, связанного с главным карданным валом посредством муфты и редуктора. Жалюзийные створки связаны с гиростабилизатором. Достигается возможность упрощения конструкции и уменьшения габаритов преобразуемого транспортного средства. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к многофункциональной транспортной технике и может использоваться в качестве легкового автомобиля или (и) вертолета.
Известно техническое решение (см. пат RU №2484980, МПК B60F 5/02 от 27.12.2012 г.), представляющее собой транспортное средство, перемещаемое по земле и воздуху, содержащее корпус автомобильной формы, рулевую систему, гиростабилизатор, приводное шасси, силовую установку, жалюзийные створки, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде нескольких продольно расположенных винтов, размещенных внутри воздушных каналов.
Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и большие габариты.
Известно аналогичное техническое решение (см. заявку №2014115029 от 15.04.2014, МПК B60F 5/02), содержащее корпус автомобильной формы с кабиной и кузовом, рулевую систему, гиростабилизатор, приводное шасси, силовую установку, размещенный внутри корпуса воздушный канал, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде нескольких продольно расположенных винтов, размещенных внутри воздушного канала, обтекатель и размещенные по бокам реактивные двигатели с отклоняющимися соплами.
Недостатком такого технического решения является необходимость в двух двигателях, что удорожает транспортное средство и снижает его эффективность.
Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение выше названных недостатков.
Технический результат достигается тем, что в известном техническом решении, содержащем корпус автомобильной формы с кабиной, рулевую систему, гиростабилизатор, парашют, жалюзийные створки, силовую установку, закрытую обтекателем, образующий с корпусом воздушный канал, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде нескольких продольно расположенных винтов, размещенных внутри воздушных каналов, реактивные выхлопные сопла, размещенные по бокам в передней и задней частях корпуса, связанных с выхлопной системой силовой установки, передний винт, расположенный перед кабиной, и задний винт, расположенный за кабиной, связаны посредством индивидуальных редукторов, муфт, главного карданного вала и ременной передачи с силовой установкой, причем редуктор переднего винта связан с главным карданным валом через приводной редуктор передних колес, а в нижней части корпуса под винтом расположены воздушные рули.
Техническое решение, содержащее корпус автомобильной формы с кабиной, рулевую систему, гиростабилизатор, парашют, жалюзийные створки, силовую установку закрытую обтекателем, образующий с корпусом воздушный канал, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде двух продольно расположенных винтов, один из которых размещен перед кабиной, а другой за кабиной и связанных посредством индивидуальных редукторов, муфт, главного карданного вала и ременной передачи с силовой установкой, причем редуктор переднего винта связан с главным карданным валом через приводной редуктор передних колес, а в нижней передней части корпуса под винтом расположены воздушные рули, дополнительно содержит под жалюзийными створками, размещенных за кабиной два поперечно расположенных воздушных винта, приводимых в движение посредством ременных передач от общего вала, связанного с главным карданным валом посредством муфты и редуктора, причем жалюзийные створки связаны с гиростабилизатором.
Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявленном устройстве, то есть о соответствии заявляемого технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
На фиг. 1 представлен двухместный автовертолет по первому варианту исполнения без боковой стенки (условно), на фиг. 2 - вид сверху без крыши, на фиг. 3 - вид сзади без задней стенки, на фиг. 4 показан автовертолет по второму варианту исполнения, без боковой стенки, на фиг. 5 - его вид сверху, на фиг. 6 - вид сверху без крыши, на фиг. 7 - вид по сечению А-А.
Автовертолет (АВЛ) по первому варианту исполнения (см. фиг. 1) содержит корпус, выполненный из композитных материалов, например, из углеволокна, кабину 1, кузов 2, облегченное шасси 3, силовую установку 4, приводящую во вращение посредством ременной передачи 5, главный карданный вал 6, связанный посредством муфты 7 с редуктором 8 и с приводным редуктором 9, передающий вращение на коробку перемены передач 10 (см. фиг. 2), а также посредством муфты сцепления 11 - на редуктор 12, ручку управления полетом 13, связанную с передними 14 и задними 15 реактивными соплами, связанными с выхлопной системой силовой установки и с гиростабилизатором (не показан), рычаг 16 включения муфт сцепления 7, 11, ручку газа 17, рулевое управление 18, связанное с передним шасси 3 и с воздушными рулями 19, передний винт 20, вращаемый посредством редуктора 12, парашютные отсеки 21, оптекатель 22 силовой установки 4, задний винт 23, вращаемый посредством редуктора 8, регулирующие расход воздуха и обеспечивающие защиту от внешних факторов жалюзийные створки передние 24 и задние 25.
Автовертолет по второму варианту исполнения (см. фиг. 4) не имеет реактивных сопел, а дополнительно содержит размещенные за кабиной 1 два поперечно расположенных воздушных винта - левый 26 и правый 27 (см. фиг. 6), приводимых во вращение посредством ременных передач 28 и 29 (см. фиг. 7) от общего вала 30, связанного посредством муфты 31 и редуктора 32 с главным карданным валом 6, над винтами 26 и 27 на крыше кузова 2 дополнительно размещены жалюзийные створки 33 и 34 (см. фиг. 5), ручка управления полетом 13 связана с жалюзийными створками 24, 25, 33 и 34, которые также связаны с гиростабилизатором. Дополнительные винты 26 и 27 создают дополнительную тягу и обеспечивают поперечную стабилизацию корпуса АВЛ.
Автовертолет в конфигурации «автомобиль» эксплуатируется обычным образом, при этом вращающий момент силовой установки 4 через ременную передачу 5 передается на главный карданный вал 6 и далее на приводной редуктор 9, через муфту сцепления на коробку передач 10 и далее на переднее шасси 3. Коробка перемены передач 10 обеспечивает необходимую скорость перемещения по земле. Для эксплуатации АВЛ в конфигурации «вертолет» необходимо перевести коробку перемены передач 10 в « нейтральное» положение. Рычагом 16 включить муфты сцепления 7 и 11, при этом одновременно открываются жалюзийные створки 24 и 25. Ручкой газа 17 постепенно увеличивают обороты двигателя силовой установки 4, при этом вращающий момент от главного карданного вала 6 через муфты 7, 11 и редукторы 8, 12 передается на винты 20 и 23. При достижении винтами 20 и 23 определенных оборотов АВЛ начинает подъем. Весь воздушный поток, создаваемый винтами 20 и 23, направляется вниз вдоль корпуса и создает подъемную силу (тягу). Благодаря наличию оболочки тяга винтов увеличивается. Приблизительно величину тяги винта на режиме висения можно вычислить по известной формуле
T=(33,26×h×D×N)2/3,
где T - тяга воздушного винта, кг;
h - кпд воздушного винта, 0.8;
D - диаметр воздушного винта, м;
N - мощность двигателя, л.с.;
Например: при N=135 л.с., D=1.75 м, тяга воздушного винта составит:
T=(33.26×0.8×1.75×135)2/3=340.6 кг.
С учетом эффекта оболочки два винта создадут тягу равную 817.4 кг. Таким образом, подъемная сила в 817.4 кг при мощности двигателя 270 л.с. в состоянии обеспечить подъем АВЛ с полезной нагрузкой не менее 240 кг.
Продольная и поперечная стабилизация АВЛ осуществляется реактивными соплами 14, 15 по командам гиростабилизатора. Переход в горизонтальный полет осуществляется увеличением тяги реактивных сопел 15 ручкой управления 13. При этом корпус АВЛ наклоняется по курсу под углом относительно горизонта. Горизонтальный полет достигается за счет горизонтальной составляющей вектора полной аэродинамической силы воздушных винтов 20, 23. Скорость горизонтального полета зависит от величины угла корпуса АВЛ относительно горизонта. Разворот (поворот) корпуса АВЛ в воздухе осуществляется с помощью воздушных рулей 19, связанных с рулевым управлением 18.
Эксплуатация АВЛ по второму варианту исполнения в конфигурации «автомобиль» осуществляется ранее описанным образом. Для эксплуатации АВЛ в конфигурации «вертолет» необходимо ручкой 16 включить муфты сцепления 7, 11, 31, при этом одновременно открываются жалюзийные створки 33 и 34 на 50% тяговой силы винтов 26 и 27. Ручкой управления 13 открываются жалюзийные створки 24 и 25. При этом вращающий момент от двигателя силовой установки 4 через ременную передачу 5, главный карданный вал 6, муфты сцепления 7, 11, 31 и редукторы 8, 12, 32 передается на воздушные винты 23, 20, 26, 27. Продольная стабилизация корпуса АВЛ осуществляется за счет работы жалюзийных створок 24 и 25 управляемых гиростабилизатором. Поперечная стабилизация корпуса осуществляется за счет работы жалюзийных створок 33 и 34, также управляемых гиростабилизатором. От положения жалюзийных створок зависит расход воздуха отбрасываемого винтами, что, в свою очередь, влияет на величину тяги винтов. Для поперечной стабилизации корпуса соответствующие жалюзийные створки 33, 34 открываются или закрываются, при этом суммарная тяга винтов 26 и 27 остается прежней. Вертикальный взлет АВЛ осуществляется увеличением оборотов двигателя силовой установки 4 ручкой газа 17. Положение жалюзийных створок 24 и 25 ручкой 13 обеспечивает необходимый угол наклона корпуса АВЛ по курсу относительно горизонта. Горизонтальный полет происходит за счет горизонтальной составляющей вектора полной аэродинамической силы винтов 20 и 23. Поворот и разворот корпуса в воздухе осуществляется воздушными рулями 19, связанными с рулевым управлением 18. Посадка АВЛ на поверхность может осуществляться как по-вертолетному, так и по-самолетному. Для посадки по-вертолетному необходимо перевести корпус АВЛ в горизонтальное положение ручкой 13, затем снижая обороты двигателя силовой установки 4 с помощью ручки газа 17. При посадке по-самолетному необходимо постепенно уменьшать обороты двигателя, не изменяя угла корпуса АВЛ, и вблизи поверхности перевести корпус в горизонтальное положение. Для выполнения экстренной посадки используются парашюты, размещенные в парашютных отсеках 21.
Действующая радиоуправляемая масштабная модель автовертолета показала правильность концепции технического решения.
Автовертолет может эксплуатироваться как универсальное транспортное средство для передвижения как по суше, так и по воздуху, что является актуальным при отсутствии дорог и наличии «пробок» на дорогах.
1. Автовертолет, содержащий корпус автомобильной формы с кабиной, рулевую систему, гиростабилизатор, парашют, жалюзийные створки, силовую установку, закрытую обтекателем, образующий с корпусом воздушный канал, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде нескольких продольно расположенных винтов, размещенных внутри воздушных каналов, реактивные выхлопные сопла, размещенные по бокам в передней и задней частях корпуса, связанных с выхлопной системой силовой установки, отличающийся тем, что передний винт, расположенный перед кабиной, и задний винт, расположенный за кабиной, связаны посредством индивидуальных редукторов, муфт, главного карданного вала и ременной передачи с силовой установкой, причем редуктор переднего винта связан с главным карданным валом через приводной редуктор передних колес, а в нижней передней части корпуса под винтом расположены воздушные рули.
2. Автовертолет, содержащий корпус автомобильной формы с кабиной, рулевую систему, гиростабилизатор, парашют, жалюзийные створки, силовую установку, закрытую обтекателем, образующий с корпусом воздушный канал, подъемно-тяговое устройство, выполненное в виде двух продольно расположенных винтов, один из которых размещен перед кабиной, а другой за кабиной, и связанных посредством индивидуальных редукторов, муфт, главного карданного вала и ременной передачи с силовой установкой, причем редуктор переднего винта связан с главным карданным валом через приводной редуктор передних колес, а в нижней передней части корпуса под винтом расположены воздушные рули, отличающийся тем, что он дополнительно содержит под жалюзийными створками, размещенными за кабиной, два поперечно расположенных воздушных винта, приводимых в движение посредством ременных передач от общего вала, связанного с главным карданным валом посредством муфты и редуктора, причем жалюзийные створки связаны с гиростабилизатором.
