RU2163203C2 - Aerodynamic craft - Google Patents
Aerodynamic craft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2163203C2 RU2163203C2 SU4768570A RU2163203C2 RU 2163203 C2 RU2163203 C2 RU 2163203C2 SU 4768570 A SU4768570 A SU 4768570A RU 2163203 C2 RU2163203 C2 RU 2163203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hull
- craft
- vertical
- aerodynamic
- engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Retarders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению и может найти применение в качестве транспортного средства. The invention relates to shipbuilding and may find application as a vehicle.
Известно судно, содержащее корпус с водительским отделением, установленный на поплавки, внутри которого расположен двигатель с муфтой сцепления, механически соединенный с несущими винтами самолетного типа большого диаметра, установленными по два спереди и сзади под углом 25o к корпусу (а.с. СССР N 312788, 1971).A ship is known that contains a hull with a driver’s compartment mounted on floats, inside of which there is an engine with a clutch, mechanically connected to large-diameter aircraft rotors installed two in front and behind at an angle of 25 o to the hull (A.S. USSR N 312788, 1971).
Недостатками известного судна являются большая энерговооруженность, повышенная опасность при эксплуатации, большие переменные нагрузки на лопасти винтов, работающих на границе двух сред и небольшая высота подъема корпуса судна над поверхностью воды. The disadvantages of the known vessel are its high power-to-weight ratio, increased danger during operation, large variable loads on the propeller blades operating on the border of two media, and the small height of the hull of the vessel above the water surface.
Указанные недостатки обусловлены выбранной схемой конструкции. These disadvantages are due to the selected design scheme.
Известно также аэродинамическое судно, содержащее корпус с водительским и пассажирским отделениями, внутри которого установлен двигатель с муфтой сцепления, механически связанных с движителями вертикального подъема, которые размещены в сквозных вертикальных каналах, выполненных в корпусе в корпусе по два в носовой и кормовой частях (патент США N 4043421, кл. B 60 V 1/00, 1977). Известное аэродинамическое судно по патенту США N 4043421 как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату принято за прототип. Also known is an aerodynamic vessel containing a hull with driver and passenger compartments, inside of which there is an engine with a clutch, mechanically connected to vertical lift engines, which are placed in through vertical channels made in the hull in the hull, two in the fore and aft parts (US patent N 4043421, CL B 60
Недостатками известного аэродинамического судна, принятого за прототип, являются недостаточная мореходность, низкий КПД движителей вертикального подъема, значительное влияние на окружающую среду, небольшая скорость горизонтального движения. Указанные недостатки обусловлены: небольшой высотой парения, трением больших масс воздуха о вертикальные каналы, большим гидродинамическим (волновым) сопротивлением, возникающим из-за взаимодействия корпуса судна с водной поверхностью через упругие потоки воздуха, значительным количеством пыли, водяных брызг и шума, обусловленных истечением с большой скоростью больших масс воздуха. The disadvantages of the known aerodynamic vessel adopted for the prototype are insufficient seaworthiness, low efficiency of vertical lift propulsion, significant environmental impact, low horizontal speed. These shortcomings are caused by: a small vaping height, the friction of large air masses against vertical channels, a large hydrodynamic (wave) resistance arising from the interaction of the ship’s hull with the water surface through elastic air flows, a significant amount of dust, water spray and noise due to expiration with high speed of large masses of air.
Целью настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных качеств аэродинамического судна. The aim of the present invention is to improve the performance of an aerodynamic vessel.
Указанная цель согласно изобретению обеспечивается тем, что движители вертикального подъема в форме нагнетателей заменены движителями вертикального подъема в виде винта с двумя парами лопастей крыльчатого профиля, установленных с возможностью вращения в противоположные стороны, при этом каждая лопасть снабжена предкрылком, причем двигатель кинематически соединен с движителями вертикального подъема посредством управляемых тормозами дифференциалов, системой устойчивости, которая электрически связана с тормозами дифференциалов. The specified objective according to the invention is ensured by the fact that the vertical lift motors in the form of superchargers are replaced by vertical lift engines in the form of a screw with two pairs of wing profile vanes mounted for rotation in opposite directions, each blade being provided with a slat, and the engine is kinematically connected to vertical engines lifting by means of differential-controlled brakes, a stability system that is electrically connected to the differential brakes.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид аэродинамического судна; на фиг. 2 - вид на аэродинамическое судно сверху; на фиг. 3 - вид на аэродинамическое судно снизу; на фиг. 4 - схема размещения узлов в корпусе судна; на фиг. 5 - вид на передние движители вертикального подъема со стороны двигателя; на фиг. 6 - разрез по А-А фиг. 5; на фиг. 7 - разрез по Б-Б фиг. 5; на фиг. 8 - разрез по В-В фиг. 5; на фиг. 9 - вид на задние движители вертикального подъема со стороны двигателя; на фиг. 10 - схема силовой передачи; на фиг. 11 - схема движения аэродинамического судна над поверхностью воды. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a general view of an aerodynamic vessel; in FIG. 2 - view of the aerodynamic vessel from above; in FIG. 3 - view of the aerodynamic vessel from below; in FIG. 4 - layout of nodes in the hull; in FIG. 5 is a view of the front movers of the vertical lift from the engine; in FIG. 6 is a section along AA of FIG. 5; in FIG. 7 is a section along BB of FIG. 5; in FIG. 8 is a section along BB of FIG. 5; in FIG. 9 is a view of the rear movers of the vertical lift from the engine; in FIG. 10 is a power train diagram; in FIG. 11 is a diagram of the movement of an aerodynamic vessel above the surface of the water.
Предлагаемое аэродинамическое судно содержит корпус 1, в котором размещены водительское 2 и пассажирское 3 отделения. В задней части корпуса на продольной 4 и поперечной 5 балках закреплены кольца 6 и 7, в которых размещены воздушные винты 8 и 9 изменяемого шага. Позади колец на кронштейнах установлены струйные рули 10 и 11. По бокам корпуса расположены воздухозаборники 12 и 13 и боковые мостки 14 и 15, выполняющиe при движении роль стабилизаторов. В носовой части корпуса выполнены два сквозных вертикальных канала 16 и 17, закрытыe сверху и снизу металлическими решетками 18 и 19. В кормовой части корпуса также выполнены два сквозных вертикальных канала 20 и 21, закрытых решетками 22 и 23. Передние вертикальные каналы соединены с небольшими горизонтальными каналами 24 и 25, а задние вертикальные каналы соединены горизонтальными каналами 26 и 27 с воздухозаборниками. Внутри вертикальных каналов установлены передние 28 и 29 и задние 30 и 31 движители вертикального подъема, которые одинаковы по конструкции и каждый из них содержит верхнюю вертикальную ось 32, нижнюю вертикальную ось 33, вставленные друг в друга и закрепленные в подшипнике опоры 34 и редуктора 35 с возможностью вращения в противоположные стороны. К верхней оси прикреплена верхняя пара круглых крыльев 36 и 37 с постоянно выдвинутыми предкрылками 38 и 39. К нижней оси прикреплена нижняя пара круглых крыльев 40 и 41 с постоянно выдвинутыми подкрылками 42 и 43. Верхняя пара крыльев развернута относительно нижней пары на 90o. Крылья самолетного типа вогнуто-выпуклого сечения. Угол атаки каждого крыла α=5o. Расстояние между верхней парой крыльев и нижней h= 0,5-1 м. Двигатель 44 с муфтой сцепления 45 карданным валом 46 соединен с редуктором 47, крутящий момент от которого разделен на два потока. Первый поток идет через вариатор 48, карданный вал 49, pедуктор 50, карданные валы 51 и 52, редукторы 53 и 54 на вращение воздушных винтов. Второй поток идет через центральный дифференциал 55 с тормозными барабанами 56 и 57, карданные валы 58 и 59, уплотнительные устройства 60 и 61 на передний 62 и задний 63 дифференциалы, имеющие соответственно тормозные барабаны 64, 65 и 66, 67. Передний дифференциал карданными валами 68 и 69 через уплотнительные устройства 70 и 71 и передние редукторы соединен с передними движителями вертикального подъема. Задний дифференциал карданными валами 72 и 73 через уплотнительные 74 и 75 устройства и задние редукторы соединен с задними движителями вертикального подъема. Система устойчивости содержит гироскоп 76, потенциометры которого соединены с входом усилителя продольного наклона 77 и входом усилителя поперечного наклона 78. Выход усилителя продольного наклона электрически соединен с механизмами 79 и 80 включения тормозных колодок 81 и 82 центрального дифференциала. Выход усилителя поперечного наклона электрически соединен с механизмами 83, 84 и 85, 86 включения тормозных колодок 87,88 и 89,90 переднего и заднего дифференциалов. Ручка 91 соединена с блоком питания 92, который электрически соединен с усилителями продольного и поперечного наклона.The proposed aerodynamic vessel contains a
Работа аэродинамического судна. The work of an aerodynamic vessel.
При работе двигателя 44 крутящий момент через муфту сцепления 45, карданный вал 46, редуктор 47 передается на центральный дифференциал 55, с которого карданными валами 58 и 59, через передний 62 и задний 63 дифференциалы, карданные валы 68, 69 и 72, 73, редукторы 35 поступает на передние 28, 29 и задние 30, 31 движители вертикального подъема. В этом случае круглые крылья 36 и 37 передних и задних движителей вертикального подъема вращаются в одну сторону, а крылья 40 и 41 в противоположную сторону с такой же скоростью. Скорость движения воздуха по верхним поверхностям крыльев будет больше, а под нижними поверхностями меньше. When the
Вследствие этого над верхними поверхностями крыльев возникает разрежение, а под нижними повышенное давление, которое дополнительно увеличиваются за счет предкрылков 38, 39 и 42, 43. As a result of this, a rarefaction occurs over the upper surfaces of the wings, and under the lower surfaces there is an increased pressure, which is additionally increased due to the
Равнодействующая этих давлений - подъемная сила Pу направлена вверх и уравновешивает вес судна. Увеличением или уменьшением частоты вращения вала двигателя 44 можно изменять величину подъемной силы Pу. Как только подъемная сила превысит силу веса P, корпус судна оторвется от поверхности воды и поднимается на некоторую высоту, которая может изменяться при необходимости в больших пределах. Рычагом (не показан) включается вариатор 48 и устанавливаются необходимые обороты воздушных винтов 8 и 9. После поворота лопастей винтов на необходимых угол возникает тяга, сообщающая судну поступательную скорость. Крутящий момент при этом передается от вариатора 48 на воздушные винты через карданный вал 49, редуктор 50, карданные валы 51, 52 и редукторы 53 и 54. Путевое управление судном осуществляется отклонением струйных рулей 10 и 11 в ту или иную сторону. Торможение и движение задним ходом выполняется за счет тяги, направленной вперед при установке отрицательных углов атаки лопастей воздушных винтов. Если по каким-либо причинам, при движении судна над поверхностью воды, передняя часть корпуса опустится вниз из горизонтального положения, то датчики гироскопа 76 пошлют сигнал, соответствующий скорости и величине этого отклонения, в усилитель 77 продольной системы устойчивости. Усиленный сигнал подается на исполнительный механизм 80, который прижимает тормозную колодку 82 к тормозному барабану 57 центрального дифференциала 55. Вследствие этого частота вращения передних 28 и 29 движителей вертикального подъема возрастет, а задних 30 и 31 уменьшится. Подъемная сила в носовой части корпуса судна возрастет, а в кормовой части уменьшится и корпус займет горизонтальное положение. В случае, если носовая часть корпуса отклонится от горизонтального положения вверх, то датчики гироскопа 76, через усилитель 77, пошлют усиленный сигнал в исполнительный механизм 79, который прижмет тормозную колодку 81 к тормозному барабану 56. Частота вращения передних движителей вертикального подъема уменьшится, а задних увеличится. Подъемная сила в носовой части корпуса уменьшится, а в кормовой возрастет и корпус вновь займет горизонтальное положение. Аналогично происходит, когда отклоняется вверх или вниз кормовая часть корпуса. При отклонении правого борта вверх от горизонтального положения датчики гироскопа 76 пошлют сигнал, соответствующий скорости и величине этого отклонения на усилитель поперечной устойчивости 78. Усиленный усилителем сигнал поступает на исполнительные механизмы 85 и 86, которые прижимают тормозные колодки 89 и 90 к тормозным барабанам 64 и 66 переднего 62 и заднего 63 дифференциалов. Частота вращения переднего правого 29 и заднего правого 31 движителей вертикального подъема уменьшится, а левого переднего 28 и левого заднего 30 увеличится. Подъемная сила по правому борту судна уменьшится, а по левому увеличится и корпус судна займет горизонтальное положение. При отклонении правого борта вниз от горизонтального положения усиленный усилителем 78 сигнал от гироскопа 76 поступает на исполнительные механизмы 83 и 84, которые прижимают тормозные колодки 87 и 88 к тормозным барабанам 65 и 67. Частота вращения движителей вертикального подъема левого переднего 28 и левого заднего 30 уменьшится, а правого переднего 29 и правого заднего 31 увеличится. Подъемная сила по правому борту увеличивается, а по левому уменьшается и корпус судна вновь принимает горизонтальное положение. Аналогично действует система устойчивости при отклонении вверх или вниз левого борта корпуса судна. Механизмы приводов тормозных колодок могут быть гидравлическими с золотниками, приводящимися в движение электромагнитами, обмотки которых подключены к усилителям продольной и поперечной устойчивости. При выключенной или неисправной системе устойчивости управление положением корпуса судна в пространстве осуществляется поворотом в соответствующую сторону ручки 91 и подачей тока из блока питания 92 в механизмы привода тормозных колодок дифференциалов. Во время движения судна над поверхностью воды воздушный поток, двигаясь со скоростью V, создает разрежение в вертикальных каналах 16, 17, 20, 21 /на фиг. 11 показано пунктирными стрелками/. Из-за этого уменьшается плотность воздуха в вертикальных каналах и снижается подъемная сила крыльев. Чтобы этого не происходило, при движении судна в вертикальные каналы подается воздух под динамически напором. В передние вертикальные каналы воздух поступает через горизонтальные каналы 24 и 25, а в задние вертикальные каналы через воздухозаборники 12 и 13 и далее по горизонтальным каналам 26 и 27 /на фиг. 11 показано волнистыми стрелками/. Чтобы верхняя пара крыльев оказывала наименьшее влияние на нижнюю пару крыльев расстояние h между ними должно быть остаточно большим, на сколько это возможно. Небольшой угол атаки крыльев 36, 37, 40, 41 α = 5o выбран потому, что расстояние между двумя, движущимися друг за другом крыльев небольшое. При больших углах атаки после первого крыла будут возникать большие завихрения воздуха, попадая в которые второе крыло, двигаясь вслед за первым, будет работать в невыгодном режиме. Чтобы предотвратить попадание воды внутрь корпуса судна, в моменты, когда оно находится на плаву, подвод мощности к движителям вертикального подъема осуществляется через уплотнительные устройства 60, 61, 70, 71, 74, 75.The resultant of these pressures, the lifting force P y, is directed upward and balances the weight of the vessel. By increasing or decreasing the rotational speed of the
Предлагаемое судно может быть использовано для доставки людей и грузов в труднодоступные районы. The proposed vessel can be used to deliver people and goods to hard-to-reach areas.
Предлагаемое изобретение обеспечивает экономию топлива при меньших затратах мощности, повышение грузоподъемности и безопасности при эксплуатации, более высокую проходимость при движении через мели, пороги и перекаты, а также при многобальном волнении, меньшее влияние на окружающую среду. The present invention provides fuel savings at lower power costs, increased carrying capacity and safety during operation, higher throughput when moving through shallows, rapids and rifts, as well as with multi-point disturbance, less impact on the environment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4768570 RU2163203C2 (en) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | Aerodynamic craft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4768570 RU2163203C2 (en) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | Aerodynamic craft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2163203C2 true RU2163203C2 (en) | 2001-02-20 |
Family
ID=21484375
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4768570 RU2163203C2 (en) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | Aerodynamic craft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2163203C2 (en) |
-
1989
- 1989-11-20 RU SU4768570 patent/RU2163203C2/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4977845A (en) | Boat propulsion and handling system | |
ES2213352T3 (en) | PROPULSION SYSTEM. | |
US3208543A (en) | Air cushion vehicle | |
US3779199A (en) | Boundary layer control means | |
US4962718A (en) | Hydrofoil propulsion system | |
GB2126968A (en) | Propeller drive for boats | |
US3198274A (en) | Aircraft | |
US3342278A (en) | Channel pressure control means for air cushion supported craft | |
RU2301750C1 (en) | Aerodynamic vessel | |
US3125981A (en) | Hydrorotor craft | |
RU2163203C2 (en) | Aerodynamic craft | |
RU2149109C1 (en) | Aerodynamic vessel | |
US20040050602A1 (en) | Ground effect vehicle using a frontal ram air stream and aerodynamic lift | |
RU2609577C1 (en) | Aerodynamic aircraft | |
US3529566A (en) | Boat having rotor above a wing | |
RU2470808C1 (en) | Streamlined ship | |
US1924949A (en) | Water craft | |
RU2538484C1 (en) | Streamlined ship | |
RU2710040C1 (en) | Aerodynamic vessel | |
US5183423A (en) | Propulsion system for speedboats | |
GB2101046A (en) | Vessel with rotatable lift producing members | |
RU2289519C1 (en) | Aerodynamic craft | |
RU2148004C1 (en) | Aeromobile | |
RU2609541C1 (en) | Aeromobile | |
RU2190546C2 (en) | Aerodynamic vessel |