формула изобретения
1. аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), расположенный в плоскости параллельной плоскости мидель- шпангоута, винт (9), по крайней мере один привод (6) вращения, отличающийся тем, что, каждый винт (9) выполнен в виде полого плафона (10) с жестко закрепленными лопастями (11), внутри которого размещен привод (6) вращения.
2. аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный жестко к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7), винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (6) вращения винта (9), отличающийся тем, что, кронштейны (7) расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.
3. аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7) винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (6) вращения, отличающийся тем, что, каждый кронштейн (7) шаровой опорой 27 крепится к корпусу (1) судна и снабжен вторым приводом (28), обеспечивающим его движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра
4. аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус (1) и попарные крыльевые комплексы (5), каждый из которых включает прикрепленный к корпусу (1) кронштейн (7), связанный с кронштейном (7) винт (9) с лопастями (11), по крайней мере, один привод (9) вращения, отличающийся тем, что, каждый кронштейн (7) выполнен двухзвенным, первое звено (43) которого жестко закреплено в корпусе (1) судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено (44) соединено с первым звеном (43) шаровой опорой (45) и снабжено вторым приводом (28), обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шаровой опоры (45). |
аппарат на динамических подводных крыльях (варианты)
область техники
изобретение относится к судостроению, в частности, к аппаратам (судам) на подводных крыльях.
предшествующий уровень техники
в настоящее время отсутствует массовое использование судов развивающих скорость более 100-120 км./час. основная причина этому гидродинамическое сопротивление воды, плотность и вязкость которой во много раз больше, чем плотность и вязкость воздуха. существует несколько способов снизить или уйти от сопротивления воды. используемые способы можно разделить на две группы.
к первой относятся методы снижения сопротивления за счет улучшения характеристик обтекания водой корпуса судна, снижения волнового сопротивления, использования гидродинамического эффекта, за счет создания искусственных газовых каверн. в последнем случае на судне необходимо иметь дополнительное оборудование для нагнетания воздуха между корпусом плавающего средства и водой, на его работу затрачивается дополнительная энергия. методы первой группы касаются обычных водоизмещающих судов.
ко второй группе относятся способы ухода от сопротивления воды, это достигается динамическим поддержанием корпуса судна над водой.
суда с динамическим поддержанием корпуса над поверхностью воды позволяют значительно снизить сопротивление воды (суда на подводных крыльях - спк) или уйти от него (суда на воздушной подушке - свп, экранопланы). максимальная скорость движения судов на воздушной подушке и судов на подводных крыльях достигает 100-120 км/час, экранопланов небольшой массы в экранном режиме - 180-220 км/час. (злобин г.п. суда на подводных крыльях и воздушной подушке. л.: судостроение, 1976 г.; иконников в.в. и др. особенности проектирования и конструирования судов на подводных крыльях. л.: судостроение, 1987 г.; зайков H.A., маскалик а.и. отечественные суда на подводных крыльях. л.: судостроение, 1967 г.; экранопланы: особенности теории и проектирования/маскалик а.и. колызаев б.A., жуков в.и. и др. спб.: судостроение, 2000.- 318 с.)
суда на подводных крыльях используют устройство в форме крыла для того, чтобы поднять корпус судна над водой в процессе движения и уменьшить силы сопротивления, ограничивающие скорость передвижения обычных судов. при движении в воде подводное крыло создает подъемную силу точно так же, как крыло самолета в воздухе. у такого корабля под водой остаются только подводные крылья и гребные винты. корпус корабля соединяется с подводными крыльями стойками, которые имеют обтекаемую форму. крылья полностью погружены в воду, стойки погружены частично. и те и другие создают сопротивление движению судна.
при относительно небольшой скорости движения спк течение воды вокруг его несущих крыльев имеет безотрывный ламинарный характер. крылья в этом случае обеспечивают устойчивое удержание судна над поверхностью воды, сопротивление движению судна незначительно. (плисов H.б., рождественский K.B., трешков в.к. аэрогидродинамика судов с динамическим принципами поддержания. учебное пособие. - л.: судостроение, 1991. - 248 с, с ил.). при увеличении скорости движения примерно до 70-90 км/час характер движения воды вокруг подводного крыла изменяется. на верней поверхности крыльев наблюдается явление отрыва жидкости от крыла. это приводит к снижению сил удерживающих спк над водой и нелинейному росту сил сопротивления движению. при дальнейшем увеличении скорости движения судна вокруг крыла возникает кавитация - явление образования разрывов капельной жидкости, заполненных парогазовой смесью. это явление еще более увеличивает сопротивление среды и уменьшает устойчивость движущегося судна. кавитации, как отмечается (плисов H.б., рождественский K.B., трешков в.к. аэрогидродинамика судов с динамическим принципами поддержания. учебное пособие. - л.: судостроение, 1991. - 248 с, с ил. с. 33), на скоростях больших 90-110 км/час избежать не удается.
серийно спк рассчитанные на скорости движения более 100-120 км/час не производятся. ни одно из представленных в военном обозрение судно не может развивать скорость больше 120 км/час. (злобин г.п. и мигельский сп. суда на подводных крыльях и воздушной подушке. (по материалам иностранной печати). справочное пособие. — л.: судостроение, 1987, см. табл. на стр. 36-37)
известен способ снижения сопротивления воды с помощью колеса с цилиндрическим ободом для движения плавучих средств по поверхности воды. автор изобретения «Koлeco с цилиндрическим ободом для движения плавучих средств по поверхности вoды» в.и. подорванов, авторское свидетельство ссср N° 258864. однако указанное колесо не обеспечивает динамическое поддержание судна над поверхностью
воды. оно служить только для уменьшения сил сопротивления воды, путем незначительного подъема судна при движении. радикального ухода от сопротивления воды при движении судна не происходит, как это достигается в судах на воздушной подушке, а также в экранопланах.
известно «Cyднo» (авторское свидетельство ссср N° 1634562, автор в.м. ляхтер), которое движется в надводном режиме, а его удержание и движение осуществляется за счет ортогональных лопастных устройств закрепленных с помощью обтекаемых стоек под днищем судна. однако эти устройства находятся полностью в подводном положении. при движении такого судна возникают проблемы аналогичные проблемам при движении судов на подводных крыльях, но на меньших скоростях движения.
наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является авторское свидетельством ссср N° 312788, мпк B63B 1/28, B63H1/02, опубл. 31.08.71 г.
автором изобретения бакшиновым а.с. разработана конструкция средства передвижения по воде, использующая совершенно новый принцип динамического поддержания: судно - аппарат на подводных крыльях поддерживается над водой посредством вращающихся винтов с лопастями, частично погруженными в воду в процессе движения судна. эти динамические винты одновременно обеспечивают удержание судна над поверхностью воды и его горизонтальное перемещение.
аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус и попарно расположенные по его бортам крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, приводной вал, расположенные в плоскости шпангоутов, винт. винт включает в себя жестко связанный с приводным валом плафон и лопасти, которые прикреплены к плафону. вращение от приводного вала передается плафону и жестко связанным с ним лопастям. при вращении винта точки лопастей образуют параллельные между собой поверхности. круг, образованный самыми удаленными от оси вращения точками лопастей, будем называть кругом вращения, а плоскость, в которой он расположен - плоскостью вращения.
в указанном аппарате плоскость вращения каждого винта постоянна по отношению к судну, перпендикулярна плоскости шпангоутов и параллельна продольной оси судна.
как показали испытания, режимы работы движителя в процессе выхода из воды и при движении судна в надводном положении радикально различаются.
аппарат (судно) работает следующим образом. от двигателя через приводные валы приводятся во вращение винты всех крыльевых комплексов. при вращении винта на
поверхностях его лопастей, обращенных вверх (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных вниз (нагнетающих) — повышенное давление воды. в результате разности давлений на лопастях возникает сила. эта сила имеет две компоненты: лежащую в плоскости вращения и перпендикулярную ей, то есть направленную по оси кронштейна. в свою очередь сила, действующая по оси кронштейна, состоит из двух слагаемых, одна из которых стремиться сдвинуть судно поперек продольной оси судна, другая направлена вверх и создает подъемную силу. поперечные силы попарно уравновешиваются, так как они разнонаправлены от винтов правого и левого борта. подъемная сила приводит к тому, что судно начинает выходить из воды. с постепенным увеличением числа оборотов винтов судно все больше выходит из воды. в это время лопасти в верхней части круга вращения движутся в воздухе, а в нижней - в водной среде. лежащие в плоскости вращения силы в верхней части круга вращения и нижней его части не уравновешены, так как возникают от взаимодействия с воздухом и водой соответственно. появляются касательные усилия, параллельные продольной оси судна, которые приводят его в движение относительно этой оси. вращающиеся винты одновременно решают две задачи: обеспечивают его удержание в надводном состоянии и придают ему высокую скорость движения, причем движение судно может совершать только в одном направлении, при стандартной настройке - вперед. вращение винтов в противоположном направлении приводит к тому, что судно будет погружаться в воду.
наиболее сложный для эксплуатации судна момент наступает во время отрыва корпуса судна от воды. пока судно находится в воде, архимедова сила способствует его подъему. по мере подъема вверх корпуса судна архимедова сила уменьшается и в момент выхода судна из воды она исчезает, а на его корпусе за счет смачивания «зaвиcaeт» вода, а в момент отрыва судна от воды его общий вес увеличивается. кроме того, большая часть лопастей движется в воздухе и не создает подъемной силы. для создания необходимой подъемной силы увеличивают скорость вращения лопастей. это приводит к значительному увеличению нагрузки двигателей судна. на фиг. 8 изображена зависимости мощности двигателя от скорости движения судна полученная во время испытаний судна (ломаная линия) и её полиномиальная аппроксимация (плавная кривая).
для того чтобы оторвать судно от воды значительно увеличивают скорость вращения винтов.
после отрыва от поверхности воды судно испытывает сильный рывок. в это время вода «oтлипaeт» от корпуса судна, нет необходимости в значительной подъемной силе, и сила трения воды не препятствует больше движению судна. а так как в этот момент
скорость вращения винтов велика и создаваемое ими касательное усилие не уравновешено силами трения корпуса о воду, то и возникает рывок судна.
уменьшить значительные динамические нагрузки на судно и динамические подводные крылья можно с помощью различных конструктивных исполнений кронштейнов и пространственного положения плоскости вращения. это можно достичь, используя следующие варианты:
- в момент выхода судна из воды управление приводом должно обеспечивать быстрое и плавное регулирование изменение скорости вращения винтов;
- в момент выхода судна из воды кронштейны должны обеспечивать положение плоскости вращения винтов под углом к плоскости мидель-шпангоута;
- в момент выхода из воды кронштейны должны обеспечивать положение плоскости вращения винтов как можно ближе к основной плоскости.
несомненным достоинством такого судна является полный выход корпуса судна из воды. движение судна происходит не воде, а воздушной среде. сопротивление движению судна оказывает только воздух, вязкость и плотность которого на два порядка меньше воды. такой способ судовождения оказался высокоэкономичным: расход бензина более, чем в два раза ниже, чем на традиционном катере равного водоизмещения. в ходе эксплуатации опытной модели были зафиксированы высокие значения гидродинамического качества этого судна, быстрый выход судна (на расстоянии равном 2-3 длинам корпуса) из воды.
недостатком данного аппарата является то, что различие режимов выхода из воды и движения над поверхностью при неизменной плоскости вращения винтов создают проблему прочности винтов. в процессе выхода судна из воды желательно, чтобы плоскость вращения винтов была как можно ближе к основной плоскости. однако, когда корпус судна вышел из воды и движение судна происходит в воздухе, на лопасти действует значительная консольная нагрузка. она приводит к поломкам лопастей в месте крепления к плафону. для снижения консольной нагрузки на лопасти винтов необходимо в рабочем режиме движения иметь плоскость вращения винтов, как можно ближе к диаметральной плоскости. кроме того, в случае движения по водной глади с волной, возникают значительные динамические нагрузки на винты и кронштейны, причем сила взаимодействия каждого винта может иметь различное значение, относительно большая волна может привести к потери устойчивости судна и даже к его опрокидыванию, то есть аппарат ненадежен и недостаточно управляем. также недостатком данного судна является отсутствие возможности плавно и гибко изменять скорость вращения винтов, в
том числе и раздельно. винты получают вращение от двигателя установленного на корпусе судна, передаточные механизмы достаточно сложны, громоздки, судно недостаточно управляемо и маневренно. сложная система передачи вращения через валы на винты не позволяет быстро и гибко раздельно регулировать скорость их вращения и за счет этого изменять скорость и направление движения судна.
раскрытие изобретения
техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, в частности повышение надежности, степени управляемости и маневренности аппарата за счет изменения пространственного положения винтов и управления плоскостью вращения винтов, способа передачи вращения на винты.
задачей настоящего изобретения является создание надежного, с гибким управлением и маневренностью аппарата на динамических подводных крыльях.
поставленная задача решается тем, что по первому варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, расположенный в плоскости параллельной плоскости мидель-шпангоута, винт, по крайней мере один привод вращения, согласно изобретению, каждый винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения.
поставленная задача решается тем, что по второму варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный жестко к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном, винт с лопастями, по крайней мере один привод вращения винта, согласно изобретению, кронштейны расположены наклонно к плоскости мидель- шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.
поставленная задача решается тем, что по третьему варианту аппарат на динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном винт с лопастями, по крайней мере один привод вращения, согласно изобретению, кронштейн шарнирно крепится к корпусу судна и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра
поставленная задача решается тем, что по четвертому варианту аппарат на
динамических подводных крыльях, содержащий корпус и попарные крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, связанный с кронштейном винт с лопастями, по крайней мере, один привод вращения, согласно изобретению, каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира.
за счет того, что (по первому варианту) винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения конструктивно упрощается передача вращения на лопасти винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность устройства, управляемость и маневренность аппарата.
за счет того, что (по второму варианту) кронштейны и ось вращения винта расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра уменьшается лобовое сопротивление аппарата, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.
за счет того, что (по третьему варианту) кронштейн шарнирно крепится к корпусу аппарата и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, уменьшается лобовое сопротивление аппарата, появляется возможность изменять положение плоскости вращения винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.
за счет того, что (по четвертому варианту) каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе аппарата наклонно к плоскости сечения мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира, уменьшается лобовое
сопротивление аппарата, появляется возможность изменять положение плоскости вращения винтов, значительно снижаются динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивается плавный выход из воды в режим надводного движения, то есть повышается надежность, управляемость, маневренность аппарата.
таким образом, совокупность заявляемых признаков позволяет повысить надежность, управляемость, маневренность аппарата.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях обладает новизной, отличаясь от прототипа перечисленными выше признаками, и обеспечивает достижение усматриваемого заявителем технического результата.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях соответствует критерию «изoбpeтaтeльcкий ypoвeнь», поскольку известность влияния названных отличительных признаков на указанный технический результат не подтверждена известными техническими решениями.
краткое описание фигур чертежей
сущность предлагаемого аппарата на динамических подводных крыльях поясняется чертежами. на рисунках приняты обозначения:
- дп - диаметральная плоскость, это вертикальная продольная плоскость, делящая корпус аппарата (судна) на две симметричные части;
- пмш - плоскость мидель-шпангоута — вертикальная поперечная плоскость, перпендикулярная диаметральной плоскости и проходящая посередине длины аппарата (судна) между носовым и кормовым перпендикулярами;
- оп - основная плоскость основная плоскость представляет собой горизонтальную плоскость, проходящую через точку пересечения плоскости мидель- шпангоута с килевой линией. в нашем случае килевой линией является линия пересечения внешней обшивки корпуса аппарата (судна) в его нижней части с диаметральной плоскостью;
- нпр - носовой перпендикуляр аппарата (судна) — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через крайнюю носовою точку конструктивной ватерлинии. нпр проецируется в точку на оп;
- кпр - кормовой перпендикуляр аппарата (судна) — линия пересечения диаметральной плоскости с вертикальной поперечной плоскостью, проходящей через точку пересечения оси баллера руля с плоскостью конструктивной ватерлинии. в
настоящем изобретении отсутствует руль управления (оно производится за счет изменения плоскости и/или скорости вращении винтов). кормовой перпендикуляр определяется как вертикальная линия, проходящая через крайнюю кормовую точку пересечения диаметральной плоскости и конструктивной ватерлинии. KQp проецируется в точку на оп;
указанные термины определены и используются в настоящем изобретении в соответствии с гост 2.419-68.
дополнительно вводится термин плоскость вращения винта. пвв - плоскость, проходящая через круг вращения, который имеет максимальный диаметр.
сущность предлагаемого аппарата на динамических подводных крыльях поясняется чертежами, где на: фиг. 1 - общий вид аппарата на динамических подводных крыльях; фиг.2 - то же, вид сверху аппарата по первому варианту; фиг. 3 - то же, вид спереди аппарата по первому варианту; фиг. 4 - то же, вид в разрезе плафона винта с приводом; фиг. 5 - то же, вид сверху аппарата по второму варианту; фиг. 6 - то же, вид сверху аппарата по третьему варианту; фиг. 7 - то же, вид сверху аппарата по четвертому варианту; фиг.8 - то же, диаграмма зависимости мощности двигателя от скорости движения судна.
пример осуществления изобретения
по первому варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатель внутреннего сгорания 2, генератор 3, стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом жестко закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены в плоскости параллельной плоскости мидель- шпангоута, наклонно к основной плоскости. винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий
его ротор 14. статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с осью 8 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. ротор 14 жестко связан с плафоном 10. бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. провода 13 к обмоткам статора 26 проводят внутри кронштейна 1, оси 8, которые выполнены полыми (фиг. 1, фиг.2, фиг.з, фиг.4).
по второму варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3, стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. количество приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. в примере исполнения для второго варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом жестко закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. внутри плафона 10 размещен привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с осью 8 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. ротор 14 жестко связан с плафоном 10. бегущее переменное поле подается от
генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. провода 13 к обмоткам статора 26 проходят внутри кронштейна 7, оси 8, которые выполнены полыми.
кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. угол наклона — выбирается расчетным путем и зависит от геометрии аппарата и максимальной скорости движения аппарата (фиг.l, фиг. 4, фиг. 5).
по третьему варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3. стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. количество приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. в примере исполнения для третьего варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12 после соединения с кронштейном 7 насажено кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. кольцо 22 подшипника 23 насажено на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. ротор 14 жестко связан с плафоном 10. бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. провода 13 к обмоткам статора 26 проводят внутри кронштейна 7, оси 8, которые выполнены полыми.
кронштейн 7 связан с корпусом 1 шаровой опорой 27 и снабжен вторым приводом 28, обеспечивающим движение кронштейна 7 относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. второй привод 28, обеспечивающий движение кронштейна 7 в пространстве может быть любым, в примере исполнения второй привод 28 гидравлический, масляный. подача масла осуществляется, установленными в корпусе 1, двигателем 29 внутреннего сгорания, маслонасосом 30, качающим из емкости 31 масло по трубопроводу 32 во второй привод 28, включающий два гидроцилиндра 33, 34 на каждый кронштейн 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с кронштейном 7. взаимное положение гидроцилиндров 33, 34 определяется расчетным путем, исходя из размеров аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата. в примере исполнения гидроцилиндр 33 обеспечивает движения кронштейна 7 в плоскости параллельной оп, а гидроцилиндр 34 - в плоскости параллельной пмш (фиг.l, фиг. 4, фиг. 6).
по четвертому варианту аппарат на динамических подводных крыльях содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, генератор 3. стойка управления 4 (с системой управления - на чертеже не показано), попарные крыльевые комплексы 5 с первым приводом 6 вращения. количество первых приводов 6 вращения и их место установки может быть любым. в примере исполнения для четвертого варианта предлагается конструкция с аналогичным первому варианту количеством и местом расположения приводов, (привод вращения может быть любым из известных существующих на сегодняшний день, в примере исполнения это привод электродвигателя). каждый крыльевой комплекс 5 включает кронштейн 7, одним концом закрепленный к корпусу 1, второй конец которого заканчивается осью 8, на которую установлен винт 9. винт 9 представляет собой полый плафон 10 с жестко закрепленными лопастями 11. внутри плафона 10 размещен первый привод 6 электродвигателя вращения винта 9, включающий неподвижный статор 12 электродвигателя, связанный кабелем или проводами 13 с генератором 3 и охватывающий его ротор 14. статор 12 и ротор 14 смонтированы внутри плафона 10 и изолированы крышкой 15 с прокладками 16, 17 от возможного попадания воды внутрь плафона на электрические части. статор 12 одним концом жестко связан с осью 8, жестко связанной с кронштейном 7, на конец статора 12
после соединения с кронштейном 7 насажано кольцо 18 подшипника 19, второе кольцо 20 которого запрессовано в уступе 21 крышки 15. кольцо 22 подшипника 23 насажано на второй свободный конец статора 12, кольцо 24 подшипника запрессовано в проточке 25 плафона 10. ротор 14 жестко связан с плафоном 10. бегущее переменное поле подается от генератора 3 по проводам 13 через стойку управления 4 на обмотки 26 статора 12. ротор 14 вместе с плафоном 10 вращается вокруг статора 12, вращаются и лопасти 11 жестко связанные с плафоном 10. провода проводят внутри кронштейна 7 и оси 8, которые выполнены полыми.
кронштейн 7 выполнен из двух звеньев 43, 44, связанных между собой шаровой опорой 45.
звено 43 жестко связано с корпусом 1, таким образом, что это звено 43 кронштейна 7 расположено наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. угол наклона звена 43 выбирается расчетным путем исходя из габаритов аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата.
звено 44 связано со звеном 43 шаровой опорой 45. второй привод 28, обеспечивающий движение звена 44 в пространстве может быть любым, в примере исполнения второй привод 28 гидравлический, масляный, состоит из двух гидроцилиндров 33, 34 на каждый кронштейн 7. подача масла осуществляется, установленными в корпусе 1, двигателем 29 внутреннего сгорания, маслонасосом 30, качающим из емкости 31 масло по трубопроводу 32 в два гидроцилиндра 33, 34 на каждое подвижное звено 44 и по количеству подвижных звеньев 44, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны со звеном 44 кронштейна 7. взаимное положение гидроцилиндров 33, 34 определяется расчетным путем, исходя из размеров аппарата, требований к плавности выхода из воды в режим динамического поддержания, максимальной скорости движения аппарата. в примере исполнения гидроцилиндр 33 обеспечивает движения подвижного звена 44 кронштейна 7 в плоскости параллельной оп, а гидроцилиндр 34 - в плоскости параллельной пмш (фиг.l, фиг. 4, фиг. 7).
аппарат на динамических подводных крыльях (по первому варианту) работает следующим образом. генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. в стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. не
показана). аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются первые приводы 6 вращения винтов 9.
аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.
когда аппарат находится в погруженном состоянии винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. при подаче напряжения на статоры 12 приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. возникающая подъемная сила приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. для увеличения или уменьшения скорости поступательного движения аппарата, соответственно увеличивают или уменьшают скорость вращения первых приводов 6. маневрирование осуществляется путем изменения скорости вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 различным образом. высокая управляемость аппарата достигается быстротой реакции первых приводов 6 на изменение управляющего сигнала, подаваемого из стойки управления 4. связанные с первым приводом 6 винты 9 также быстро реагируют на изменение скорости вращения первых приводов 6. быстрое и плавное изменение скорости вращении винтов 9 приводит к тому, что аппарат также быстро изменяет скорость и/или направление движения в зависимости от комбинации управляющего сигнала, задаваемого аппаратурой управления, размещенной в стойке управления 4 (фиг. 1, фиг.2, фиг.з, фиг.4)..
аппарат на динамических подводных крыльях (по второму варианту) работает следующим образом. генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. в стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. не
показана). аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются приводы 6 вращения винтов 9.
аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.
когда аппарат находится в погруженном состоянии винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. при подаче напряжения на статоры 12 приводов б электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. возникающая подъемная сила приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. для увеличения или уменьшения скорости поступательного движения аппарата, соответственно увеличивают или уменьшают скорость вращения первых приводов 6. маневрирование осуществляется путем изменения скорости вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 различным образом. высокая управляемость аппарата достигается быстротой реакции первых приводов 6 на изменение управляющего сигнала, подаваемого из стойки управления 4. связанные с первым приводом 6 винты 9 также быстро реагируют на изменение скорости вращения первых приводов 6. быстрое и плавное изменение скорости вращении винтов 9 приводит к тому, что аппарат также быстро изменяет скорость и/или направление движения в зависимости от комбинации управляющего сигнала, задаваемого аппаратурой управления, размещенной в стойке управления 4.
отличительной особенностью аппарата по второму варианту является следующее. кронштейн 7 жестко связывают с корпусом 1 таким образом, что сам кронштейн и ось 8 расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра. в этом случае плоскость вращения винтов 9 не параллельна основной линии судна (линии пересечения основной и диаметральных плоскостей) и составляет с
ней острый угол. от этого сила взаимодействия винтов 9 с водой значительно возрастает, эффект проскальзывания винтов 9 относительно воды наступает при значительно больших скоростях движения, одновременно повышается вертикальное усилие, которое способствует более устойчивому удерживанию аппарата в надводном положении. это позволяет более плавно и быстро осуществлять выход аппарата из воды.
кроме того, при таком расположении кронштейнов 7 снижается лобовое сопротивление, снимаются дополнительные усилия и нагрузки, аппарат может достигать больших скоростей движения (фиг. 1, фиг.4, фиг.5)..
аппарат на динамических подводных крыльях (по третьему варианту) работает следующим образом.
генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. в стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. б не показана). аппаратура позволяет запускать и останавливать двигатель внутреннего сгорания 2, регулировать напряжение и ток в проводах 13, по которым запитываются первые приводы 6 вращения винтов 9 и, таким образом, управлять скоростью вращения винтов 9 и осуществлять все функции управления скоростью движения и маневрирования.
аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.
пространственное движение свободного конца каждого кронштейна 7 осуществляется вторым приводом 28. двигатель 29 внутреннего сгорания, приводит в работу маслонасос 30, качающий из емкости 31 масло, по трубопроводу 32, в корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 на каждом кронштейне 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1 , штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с кронштейном 7. каждый кронштейн 7 благодаря второму
приводу 28 движется по поверхности конуса, вершиной которого является шаровая опора 27. это движение осуществляется следующим образом: шток 39 вертикального гидроцилиндра 33 втягивается в корпус 35 или выдвигается из него, кронштейн 7 поднимается вверх или опускается вниз. таким образом, изменяется положение свободного конца кронштейна 7 в пмш, изменяется его угол с оп. шток 40 горизонтального гидроцилиндра 34 выдвигают из корпуса 36 или втягивают в него, свободный конец кронштейна 7 изменяет свое положение в оп. он приближается к корпусу 1 или удалятся от него, увеличивая угол между кронштейном 7 и плоскостью мидель-шпангоут.
аппаратура yпpaвлeния(нa фиг. не показана), размещенная в стойке 4, позволяет с помощью вторых приводов 28 кронштейна 7 осуществлять движение свободного конца каждого кронштейна 7 следующим образом:
- независимо друг от друга;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов правого (левого) от левого (правого) борта;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов передних (задних) от задних (передних) крыльевых комплексов;
- независимо и синхронно диагональных крыльевых комплексов.
- синхронное движение свободных концов всех крыльевых комплексов
таким образом, используя возможность изменения положения свободного конца кронштейна 7 в пространстве, с помощью аппаратуры управления, размещенной в стойке стойки управления 4, управляют пвв, следующим образом:
- плоскость вращения винтов 9 устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов 5 синхронно, а для крыльевых комплексов 5 левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;
- плоскость вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов 9 правого (левого) борта аппарата;
- плоскость вращения винтов 9 передних (задних) крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано и независимо от плоскости вращения винтов 9 задних (передних) крыльевых комплексов 5;
- плоскость вращения винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано между собой;
- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса 5 устанавливается и
регулируется независимо друг от друга.
когда аппарат находится в погруженном состоянии, кронштейны 7 удаляют от корпуса 1 в OTL и прижимают к корпусу 1 в пмш. в таком положении винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. при подаче напряжения на статоры 12 первых приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. плоскость вращения винтов 9 близка к оп. возникающая подъемная сила направлена в верх и приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. такое положение кронштейнов 7 обеспечивает плавный без рывков выход аппарата в режим динамического поддержания корпуса 1 над поверхностью воды. для увеличения скорости движения судна, увеличивают скорость вращения первых приводов 6 электродвигателей. затем увеличивают угол между кронштейном 7 и оп. плоскость вращения винтов 9 начинает приближаться к дп. за счет этого увеличивается сила взаимодействия винтов 9 с водой и увеличивается скорость движения аппарата.
по третьему варианту появляется дополнительная возможность управления аппаратом. дополнительно скорость регулируется положением кронштейнов 7 относительно корпуса 1. после выхода аппарата из воды, угол между кронштейнами 7 и корпусом 1 увеличивают. это приводит к тому, что угол между плоскостью вращения винтов 9 и основной плоскостью увеличивается. растет сила взаимодействия винтов 9 с водой, аппарат «бeжит» на концах лопастей 11 винтов 9. для ещё большего увеличения скорости движения угол между кронштейнами 7 и плоскостью мидель-шпангоута увеличивают, оставляя без изменения угол между кронштейном 7 и основной плоскостью. это приводит уменьшению сопротивления воздуха, позволяет увеличить скорость движения.
пространственная регулировка положения свободного конца каждого кронштейна 7 создает дополнительные возможности для управления не только величиной скорости движения аппарата, но и для его маневрирования.
поворот влево может быть осуществлен двумя способами:
- прижатием кронштейнов 7 левого борта аппарата к корпусу 1 в основной плоскости. в этом случае угол между кронштейнами 7 левого борта и плоскостью мидель- шпангоута увеличивается. момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.
- отведением кронштейнов правого борт аппарата от корпуса 1 в основной
плоскости. в этом случае угол между кронштейнами 7 правого борта аппарата и плоскостью мидель-шпангоута уменьшается. момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.
управление движением свободных концов кронштейнов 7 диагональных крыльевых комплексов 5 создает возможность движения аппарата галсами. к примеру, поступательно движение всем аппаратом влево под углом к его дп достигается следующим образом. носовой левый и кормовой правый кронштейны 7 размещают близко к пмш, под большим углом к дп, а носовой правый и кормовой левый кронштейны 7 прижимают к корпусу 1 таким образом, что угол между кронштейном 7 и пмш достигает максимального значения. в таком положении со стороны винтов 9 диагональных кронштейнов 7 (носового левого и кормового правого) действует большая, чем сила стороны других диагональных винтов 9. результирующая этой силы направлена по диагонали к корпусу 1 и составляет угол с дп. аппарат начинает поступательно двигаться под этим углом к дп. величина угла определяется конструктивным элементами: размещением кронштейнов 7, гидроцилиндров 33, 34 и величиной хода штоков 39, 40.
нейтральное положение кронштейнов 7 с наклоном в сторону кормового перпендикуляра обеспечивает возможность оптимального управления положением кронштейнов 7 и плоскостью вращения винтов 9 в требуемом диапазоне их пространственного положения.
таким образом, изменение плоскости вращения винтов за счет пространственных поворотов кронштейнов 7 позволяет решать задачи быстрого выхода в надводный режим, быстрого и плавного изменения скорости движения аппарата и гибкого маневрирования направлением его движения, уменьшает консольную нагрузку на лопасти винтов при движении в надводном режиме, позволяет добиться более высоких скоростей, маневренности, устойчивости и надежности движения аппарата (фиг. 1, фиг.4, фиг.6).
аппарат на динамических подводных крыльях (по четвертому варианту) работает следующим образом. генератор 3, приводимый во вращение двигателем внутреннего сгорания 2, вырабатывает электрический ток. ток по проводам 13 поступает на стойку управления 4. в стойке управления 4 располагается аппаратура управления (на фиг. 7 не показана). с её помощью включаются двигатели 2, 29, маслонасос 30, можно создавать различные комбинации управляющего сигнала и подавать напряжение по проводам 13 на
статор 12 каждого винта 9, подачу давления во все гидроцилиндры 33, 34, то есть осуществляются все функции управления и маневрирования.
аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке управления 4, позволяет регулировать скорость вращения:
- каждого винта 9 крыльевого комплекса 5 независимо друг от друга;
- всех винтов 9 крыльевых комплексов 5 синхронно,
- винтов 9 передних/задних крыльевых комплексов 5 синхронно независимо от скорости вращения задних/передних крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 синхронно и независимо от винтов 9 других диагональных крыльевых комплексов 5;
- винтов 9 крыльевых комплексов 5 правого/левого борта синхронно и независимо от винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого/правого борта.
пространственное движение свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 осуществляется вторым приводом 28. двигатель 29 внутреннего сгорания, приводит в работу маслонасос 30, качающий из емкости 31 масло, по трубопроводу 32, в корпусы 35, 36 гидроцилиндров 33, 34 на каждом кронштейне 7 и по количеству кронштейнов 7, при этом корпусы 35, 36 гидроцилиндров шарнирами 37, 38 связаны с корпусом 1 судна, штоки 39, 40 шарнирами 41, 42 связаны с подвижным звеном 43 кронштейна 7. подвижное звено 44 каждого кронштейна 7 благодаря второму приводу 28 движется по поверхности конуса, вершиной которого является шаровая опора 45, прикрепленная к неподвижному звену 43 кронштейна 7. это движение осуществляется следующим образом: шток 39 вертикального гидроцилиндра 33 втягивается в корпус 35 или выдвигается из него, звено 44 кронштейн 7 поднимается вверх или опускается вниз. таким образом, изменяется положение свободного конца подвижного звена 44 кронштейна 7 в пмш, изменяется его угол с оп. шток 40 горизонтального гидроцилиндра 34 выдвигают из корпуса 36 или втягивают в него, свободный конец подвижного звена 44 кронштейна 7 изменяет свое положение в оп. он приближается к корпусу 1 или удалятся от него, увеличивая угол между звеном 44 кронштейна 7 и плоскостью мидель-шпангоута,
аппаратура управления (на фиг. не показана), размещенная в стойке 4, позволяет с помощью приводов 28 осуществлять движение свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 следующим образом:
- независимо друг от друга;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов правого (левого) от левого
(правого) борта;
- независимо и синхронно для крыльевых комплексов передних (задних) от задних (передних) крыльевых комплексов;
- независимо и синхронно диагональных крыльевых комплексов.
- синхронное движение свободных концов всех крыльевых комплексов
таким образом, используя возможность изменения положения свободного конца подвижного звена 44 кронштейна 7 в пространстве, с помощью аппаратуры управления, размещенной в стойке стойки управления 4, управляют пвв, следующим образом:
- плоскость вращения винтов 9 устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов 5 синхронно, а для крыльевых комплексов 5 левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;
- плоскость вращения винтов 9 крыльевых комплексов 5 левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов 9 правого (левого) борта аппарата;
- плоскость вращения винтов 9 передних (задних) крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано и независимо от плоскости вращения винтов 9 задних (передних) крыльевых комплексов 5;
- плоскость вращения винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 5 регулируется согласовано между собой;
- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса 5 устанавливается и регулируется независимо друг от друга.
когда аппарат находится в погруженном состоянии, подвижное звено 44 кронштейна 7 удаляют от корпуса 1 в оп и прижимают к корпусу 1 в пмш. в таком положении винты 9 практически полностью погружены в воду, а корпус 1 частично погружен в воду. при подаче напряжения на статоры 12 приводов 6 электродвигателей, роторы 14 приходят во вращение и вместе с ними начинают вращаться плафоны 10 вместе с лопастями 11 винтов 9. плоскость вращения винтов 9 близка к оп. возникающая подъемная сила направлена вверх и приводит к тому, что аппарат выходит из воды и начинает поступательное движение вперед. такое положение подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 обеспечивает плавный без рывков выход аппарата в режим динамического поддержания корпуса 1 над поверхностью воды. для увеличения скорости движения аппарата, увеличивают скорость вращения приводов 6 электродвигателей. затем увеличивают угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и оп. плоскость вращения винтов 9 начинает приближаться к дп. за счет этого увеличивается сила взаимодействия
винтов 9 с водой и увеличивается скорость движения аппарата.
по четвертому варианту появляется дополнительная возможность управления аппаратом. дополнительно скорость регулируется положением подвижного звена 44 кронштейна 7 относительно корпуса 1 аппарата. после выхода аппарата из воды, угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и корпусом 1 увеличивают. это приводит к тому, что угол между плоскостью вращения винтов и основной плоскостью увеличивается. растет сила взаимодействия винтов 9 с водой, аппарат «бeжит» на концах лопастей 11 винтов 9. для ещё большего увеличения скорости движения угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и плоскостью мидель-шпангоута увеличивают, оставляя без изменения угол между подвижным звеном 44 кронштейна 7 и оп. это приводит уменьшению сопротивления воздуха, позволяет увеличить скорость движения.
пространственная регулировка положения свободного конца подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 создает дополнительные возможности для управления не только величиной скорости движения аппарата, но и для его маневрирования.
поворот влево может быть осуществлен двумя способами:
- прижатием подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 левого борта аппарата к корпусу 1 в основной плоскости. в этом случае угол между подвижными звеньями 44 кронштейнов 7 левого борта и плоскостью мидель-шпангоута увеличивается. момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево;
- отведением подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 правого борта аппарата от корпуса 1 в основной плоскости. в этом случае угол между подвижными звеньями 44 кронштейнов 7 правого борта аппарата и плоскостью мидель-шпангоута уменьшается. момент сил от взаимодействия винтов 9 правого борта с водой становиться больше, чем от винтов 9 левого борта, аппарат поворачивает влево.
управление движением свободных концов подвижных звеньев 44 кронштейнов 7 диагональных крыльевых комплексов 5 создает возможность движения аппарата галсами. к примеру, поступательно движение всем аппаратом влево под углом к его дп достигается следующим образом. носовое левое и кормовое правое подвижные звенья 44 кронштейнов 7 размещают близко к пмш, под большим углом к дп, а носовое правое и кормовое левое подвижные звенья кронштейнов 7 прижимают к корпусу 1 таким образом, что угол между ними и пмш достигает максимального значения. в таком положении со стороны винтов 9 диагональных крыльевых комплексов 4 (носового левого и кормового правого) действует большая, чем сила стороны других диагональных винтов
9. результирующая этой силы направлена по диагонали к корпусу 1 и составляет угол с дп. аппарат начинает поступательно двигаться под этим углом к дп. величина угла определяется конструктивным элементами: размещением кронштейнов 7, длиной его звеньев, углом наклона звена 43 кронштейна 7, размещением гидроцилиндров 33, 34 и величиной хода штоков 39, 40.
таким образом, изменение плоскости вращения винтов за счет пространственных поворотов подвижного звена 44 каждого кронштейна 7 позволяет решать задачи быстрого выхода в надводный режим, быстрого и плавного изменения скорости движения аппарата и гибкого маневрирования направлением его движения, уменьшает консольную нагрузку на лопасти винтов при движении в надводном режиме, позволяет добиться более высоких скоростей, маневренности, устойчивости и надежности движения судна (фиг. 1, фиг.4, фиг.7).
приведенные примеры не носят исчерпывающего характера и возможно применение различных конфигураций и модификаций реализации изобретения без отклонения от его сути, сформулированной в предлагаемых пунктах формулы и определяемой ими.
промышленная применимость
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях может быть изготовлен на любом судостроительном или машиностроительном предприятии на типовом оборудовании и поэтому соответствует критерию «пpoмышлeннaя применимость)), может найти широкое применение в судостроении, в частности, при проектировании и производстве аппаратов (судов) на подводных крыльях.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по первому варианту), по сравнению с прототипом, выполнен с более упрощенной конструктивной передачей вращения на лопасти винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, заявляемый аппарат более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что винт выполнен в виде полого плафона с жестко закрепленными лопастями, внутри которого размещен привод вращения.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по второму варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные
элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что кронштейны и ось вращения винта расположены наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по третьему варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна и возможность изменять положение плоскости вращения винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что кронштейн шарнирно крепится к корпусу судна и снабжен приводом, обеспечивающим движение относительно оси, расположенной наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра.
заявляемый аппарат на динамических подводных крыльях (по четвертому варианту), по сравнению с прототипом, имеет меньшее лобовое сопротивление судна и возможность изменять положение плоскости вращения винтов, что значительно снижает динамические нагрузки на аппарат, на все его конструктивные элементы в момент выхода аппарата из воды, обеспечивает плавный выход из воды в режим надводного движения, а, следовательно, более надежен, имеет лучшую управляемость и маневренность, за счет того, что каждый кронштейн выполнен двухзвенным, первое звено которого жестко закреплено в корпусе судна наклонно к плоскости мидель-шпангоута в сторону кормового перпендикуляра, второе звено соединено с первым шарнирно и снабжено приводом, обеспечивающим пространственное движение его свободного конца относительно шарнира.