судно на подводных крыльях (варианты)

изобретение относится к судостроению, в частности, к судам на подводных крыльях. 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 искусственных газовых каверн. это касается обычных судов.

ко второй группе относятся способы ухода от сопротивления воды, это достигается динамическим поддержанием корпуса судна над водой.

в первой группе наиболее существенные результаты по снижению сопротивления получены за счет создания искусственных газовых каверн (снижение сопротивления движению судов за счет создания искусственных газовых каверн. а.а. бутузов, ю.н. горбачев, а.н. иванов, в.г. калюжный, а.н. павленко. — судостроение, Ns 11, 1990 г. с. 1-6). этот способ позволяет снизить мощность главных двигателей судна, так же, к примеру, увеличить скорость движения торпеды в воде. однако получить скорости движения судов свыше 100 км/час не удается. кроме того, необходимо на судне иметь дополнительное оборудование для нагнетания воздуха между корпусом плавающего средства и водой, на его работу затрачивается дополнительная энергия. в настоящее время,

заменяющий лист (правило 26)

когда стоимость топлива стремительно растет, вопросы экономичности движения судов имеют важное значение.

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 для судов на воздушной подушке и судов на подводных крыльях достигает 100-120 км/час, экранопланов 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. а., маскалик а.и. отечественные суда на подводных крыльях. л.: судостроение, 1967 г.; экранопланы: особенности теории и проектирования/маскалик а.и. колызаев б.A., жукво 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, частично погруженные в воду и создают дополнительное 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.,

заменяющий лист (правило 26)

трешков в.к. аэрогидродинамика судов с динамическим принципами поддержания. учебное пособие. - л.: судостроение, 1991. - 248 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

сIж 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 , 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)

главная идея судна на воздушной подушке (свщ- его удержание над поверхностью водной глади за счет поддува воздуха под корпус судна, за счет чего судно зависает над поверхностью. в это время другие двигатели приводят судно в движение. основа корпуса свп - платформа с установленными на ней двигателями и движителями, в которой проложены воздушные каналы. днище платформы разделяется перегородками на отдельные камеры, по периметру её установлено гибкое ограждение — юбка. это способствует удержанию воздуха под корпусом, а судна над поверхностью воды.

' там же, стр. 33

заменяющий лист (правило 26)

рентабельность этих аппаратов существенно зависит от габаритов, поэтому основная область их применения - в качестве морских паромов, специальных, служебных и военных судов довольно большого водоизмещения. малое сопротивление движению позволяет свп, при благоприятных метеоусловиях, на открытых водных пространствах, достигать высоких скоростей.

для судов на воздушной подушке характерна огромная циркуляция - до многих десятков (и даже сотен) длин корпуса, и большие заносы при осуществлении маневров, достаточно сильная зависимость от ветра, низкая мореходность. к этому добавляется отсутствие эффективных систем торможения. еще одним серьезным недостатком свп является их низкая экономичность.

большая часть (до 90 %) энергии двигателей тратиться на поддержание свп над поверхностью воды. расход этой энергии с транспортной точки зрения совершенно бесполезен.

свп, достигающие скорости движения свыше 100-120 и более км./час, не производятся

основная идея экраноплана - использование принципа динамического поддержания корпуса над поверхностью воды с помощью авиакрыльев. при полёте экраноплана на высоте, соизмеримой с хордой крыла, возникает «экpaнный эффeкт» выражающийся в резком увеличении подъёмной силы крыла. экранный эффект позволяет экранопланам двигаться на высоте порядка 0,1 хорды крыла над поверхностью ровной глади воды, достигая скоростей больших, чем у свп. у экранопланов на статической воздушной подушке удалось несколько повысить верхний предел скорости по сравнению с спк и свп, но для них непреодолимым барьером стала скорость 180-220 км/ч из-за потери устойчивости движения. при

заменяющий лист (правило 26)

этом всякое повышение скорости сопровождается ухудшением пропульсивных качеств таких судов.

известен проект, совместная разработка в 80-х годах TAHTK им. бериева, цаги, сибниа и циам сверхтяжелого гидросамолета-экранолета бe-2500 с взлетной массой 2500 т. в настоящее время специалистами компании воеiпg

рhапtоm Wоrks - дочерней фирмы корпорации "боинг" - изучается возможность создания военного и коммерческого вариантов подобных экранопланов. программа работ предусматривает ниокр, экспериментальную проработку и создание проекта суперэкраноплана со следующими характеристиками: полетный вес 2700 тонн, полезная нагрузка 1280-1300 тонн (до 200 контейнеров в варианте коммерческого/военного контейнеровоза); крейсерская скорость полета 250 узлов (490 км/ч).

однако, поскольку экраноплан - это летательный аппарат, то в эксплуатации он намного сложнее, дороже и опаснее других аппаратов нетрадиционной конструкции. основная проблема - потеря продольной устойчивости из-за появления двух «блyждaющиx» аэродинамических фокусов при переменных условиях обтекания крыла на скорости более 200 км/час. поэтому используются экранопланы исключительно над спокойной водной поверхностью в летний сезон при благоприятных метеоусловиях. эти аппараты подразделяются на три отдельно сертифицируемых разновидности: экранопланы - аппараты, движущиеся строго в пределах влияния экранного эффекта, экранолёты - аппараты способные отрываться от «экpaнa» и набирать высоту до 1000 метров и самолёты способные при эксплуатации длительно использовать экранный эффект. работы над их совершенствованием продолжаются, но сегодня экраноплан известен скорее как экзотический вид транспорта.

заменяющий лист (правило 26)

б

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 SU 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. известна конструкция средства передвижения по воде, использующая совершенно новый принцип: судно 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. такой аппарат был разработан бакшиновым а. с. и защищен авторским свидетельством SU JV° 312788, мгж вбзb 1/28, B65h 1/02.

указанное изобретение выбрано в качестве прототипа. оно содержит корпус судна 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. любая из них в дальнейшем называется плоскостью вращения,

заменяющий лист (правило 26)

круг, образованный самыми удаленными от оси вращения точками лопастей, будем называть кругом вращения.

в указанном аппарате плоскость вращения каждого винта перпендикулярна плоскости шпангоутов и параллельна продольной оси судна. кроме того, отсутствует регулировка шага винта и плоскости вращения. они в процессе выхода судна из воды и надводном режиме движения одинаковы. а, как показали испытания, режимы работы движителя в процессе выхода из воды радикально различаются 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 двигателя 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

заменяющий лист (правило 26)

соответственно. появляются касательные усилия, параллельные продольной оси судна, которые приводят его в движение относительно этой оси. так как шаг винта не регулируется, то это движение судно может совершать только в одном направлении, при стандартной настройке - только вперед. вращение винтов в противоположном направлении может привести к тому, что судно будет погружаться в воду.

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. вращающиеся винты одновременно решают две задачи: обеспечивают его удержание в надводном состоянии и придают ему высокую скорость движения. 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.

наиболее сложный для эксплуатации судна момент наступает во время отрыва корпуса судна от воды. пока судно находится в воде архимедова сила способствует его подъему. в момент выхода судна из воды архимедова сила исчезает, а на его корпусе за счет смачивания «зaвиcaeт» вода, и 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 загрузки двигателей судна.

заменяющий лист (правило 26)

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. таким образом, для выхода судна требуется, чтобы шаг винта был значителен, а скорость вращения винтов не большой. при наборе скорости в рабочем режиме необходимо иметь меньший шаг винта, а скорость вращения винтов постепенно наращивать.

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.

недостатками этого аппарата являются:

- отсутствие регулировки шага винта. в результате на определенных скоростях происходит проскальзывание лопастей винтов в воде. увеличить мощность и нагрузку на двигатель не удается, так как концы лопастей «вычepпывaют» всю воду, в которой они движутся. судно достигает предельного

заменяющий лист (правило 26)

значения скорости движения для винтов с данным конструктивно заданным шагом винта. кроме того, движение судна на таких режимах и скоростях неустойчиво и корпус подвержен высоким вибрациям;

- невозможность управления направлением движения судна с помощью винтов. винты в запатентованном техническом решении создают подъемную и касательные силы, обеспечивают поддержание судна над водой и его поступательное прямолинейное движение. для управления направлением движения судна необходимо использовать дополнительные устройства;

- значительная консольная нагрузка на лопасти винтов, приводящая к частым поломкам. как было отмечено выше, причиной этого является отсутствие регулировки плоскости вращения винтов;

- высокая продольная динамическая нагрузка на судно при его отрыве от поверхности воды;

для управления направлением движения в реальной опытной модели использовался обычный погруженный в воду руль. однако погруженный в воду руль создает при движении, как и любое другое устройство, погруженное в воду, значительное дополнительное сопротивление. это снижает скорость судна, эффект проскальзывания и момент холостой работы двигателя наступает при значительно меньшей скорости. задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков за счет регулирования шага винтов крыльевых комплексов и/или плоскости их вращения.

указанная задача решается следующим образом. судно содержит корпус и попарно расположенные по его бортам крыльевые комплексы, каждый из которых включает прикрепленный к корпусу кронштейн, приводной вал, расположенные в

заменяющий лист (правило 26)

и плоскости параллельной миделевому сечению, винт. винт включает в себя связанный с приводным валом плафон и лопасти, закрепленные в нем таким образом, что они могут вращаться вокруг своей оси. при таком вращении лопастей изменяется шаг винта. согласно изобретению винт каждого крыльевого комплекса имеет независимую регулировку шага винта.

задачу повышения маневренности судна и прочности лопастей винтов позволяет решить пространственное изменение плоскости их вращения. для достижения этой цели плафон с закрепленными на нем лопастями кроме вращательного движения может совершать движения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. в основной плоскости каждый плафон может двигаться в обе стороны от плоскости параллельной миделевому сечению таким образом, что пространственный угол между плоскостью вращения винта и диаметральной плоскостью может изменяться в пределах от минус 45° до 45° от продольной оси судна, направленной от его кормы к носу, а в плоскости параллельной миделевому сечению каждый плафон может совершать такие движения, что угол между плоскостью вращения винта и диаметральной плоскостью может изменяться в пределах от 75° до 0° для винтов левого и от минус 75° до 0° для винтов правого борта судна.

указанные задачи могут быть решены тем, что кронштейн каждого крыльевого комплекса выполнен из двух и более звеньев, соединенных между собой с возможностью раздельного регулирования угла между звеньями. изменение угла между звеньями кронштейна позволяет изменять угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью в пределах от 90° до 0° для плоскости вращения винтов левого борта и от минус 90° до 0° для плоскости вращения винтов правого борта судна.

заменяющий лист (правило 26)

00482

12 другим способом решения указанных задач может быть регулирование плоскости вращения винтов за счет пространственного изменения угла между кронштейном и корпусом судна. это изменение производится таким образом, что угол между его проекцией на основную плоскость и диаметральной плоскостью судна, изменяется в пределах 45° до 150° для крыльевых комплексов левого борта и от минус 45° до минус 150° для крыльевых комплексов правого борта судна, а угол между проекцией кронштейна на плоскость параллельную миделевому сечению и диаметральной плоскостью изменяется в пределах от 90° до 165° для кронштейнов левого борта и от минус 90° до минус 165° для кронштейнов правого борта судна. проведенные патентные исследования показали, что заявляемые объекты соответствуют критериям охраноспособности изобретений: новизне, изобретательскому уровню и промышленной применимости.

заявляемые способы и устройства для их осуществления могут быть реализованы промышленным путем, следовательно, соответствуют критерию ((промышленная применимость)) .

сущности изобретения поясняется чертежами. на фиг. 1 представлены виды судна в состоянии покоя: сверху (фиг. IA), сбоку (фиг. 1б) и спереди (фиг. IB). на фиг. 2. представлен вид сверху, схематический разрез судна по основной плоскости. на фиг. 3 представлен разрез плафона. на фиг. 4 представлены вид спереди на судно и положение его лопастей в состоянии покоя (фиг. 4A, 4а), в момент его выхода из воды (фиг. 4б, 46), разгона до умеренных скоростей (фиг. 4в, 4в), при высокой скорости движения (фиг. 4г, 4г). на фиг. 5 представлен один из вариантов конструктивного решения плафона, обеспечивающего пространственную регулировку плоскости вращения винтов по пунктам 2 и 4. на фиг. 6 представлены положения судна (вид с кормы) по п. 2 в состоянии покоя (фиг.ба - плоскость

заменяющий лист (правило 26)

вращения винтов составляет с диаметральной плоскостью углы 75° для левых крыльевых комплексов и минус 75° для правых крыльевых комплексов); выхода из воды фиг. 6б - угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью уменьшен по абсолютной величине) и надводном движении (фиг. 6в — угол ещё меньше). на фиг. 7 представлены некоторые схемы управления направлением движения судна по п. 2. для примера взяты повороты влево и поступательное движение вперед-влево: фиг. 7 а поворот судна за счет поворота плоскости вращения передних винтов влево, фиг. 7б - то же за счет поворота задних винтов вправо; фиг. 7в - движение судна вперед-влево за счет одновременного поворота винтов вправо. на фиг. 8 представлены положения судна (вид с кормы) по п. 3 в состоянии покоя (фиг. 8A), при выходе из воды (фиг. 8б) и в движении в надводном положении (фиг. 8в). на фиг. 9 представлены виды судна по п. 4 сверху (фиг. 9A) и с кормы (фиг. 9б). на фиг. 10 представлены положение судна по п.4 (вид с кормы) в состоянии покоя (фиг. 10A) ₅ при выходе из воды (фиг. 10б) и в движении в надводном положении (фиг. 10в). на фиг. 11 представлены один из примеров управления направлением движения судна по п. 4: поворот влево за счет разнонаправленного поворота кронштейнов (фиг. на), на фиг. 11б представлено положение кронштейнов 9 при движении судна на высокой скорости.

на рисунках приняты обозначения:

- дп - диаметральная плоскость;

- MC - миделево сечение;

заменяющий лист (правило 26)

- оп - основная плоскость, плоскость параллельная спокойной глади воды. основная плоскость перпендикулярна одновременно диаметральной плоскости и миделевому сечению.

BJT - ватерлиния, линия пересечения корпуса судна или лопастей (при движении в надводном режиме) со спокойной поверхностью воды;

- пов - плоскость вращения винтов.

судно содержит корпус 1, в котором размещаются двигатели внутреннего сгорания 2, редуктора 3, стойка управления 4, электромагнитные муфты 5, генератор 6, маслонасос 7, токосъемное устройство 8. к корпусу судна крепятся кронштейны 9, внутри которых проходит приводной вал 10, на конце каждого кронштейна находится плафон - 11, соединенный с приводным валом 10. к плафону 11 прикреплены лопасти 12. внутри плафона размещается поворотный механизм, включающий в себя электродвигатель 13, редуктор 14, включающий червячную и коническую передачи, редуктор 15 поворота лопастей 12. редуктор 15 поворота лопастей 12 посредством поворотных осей 16 связан с шайбами 17, к которым жестко крепятся лопасти 12. вращение шайбы 17 возможно осуществлять в обе стороны, то есть шаг винта может быть задан как положительным (когда прямое вращение винтов создает подъемную силу), так и отрицательным (когда прямое вращение винтов создает силу, действующую на погружение судна). механизм поворота лопастей 12 располагается в корпусе 18 плафона 11, который жестко соединен с приводным валом 10. запитывание электродвигателя 13 осуществляется посредством подачи тока по проводу 19. соединение провода с источником

заменяющий лист (правило 26)

электрического тока проводится по различным схемам для различных вариантов судов по настоящему изобретению.

токосъемное устройство 8 по п.l формулы изобретения размещается внутри корпуса 1 судна сразу же после редуктора 3. оно изолировано от корпуса 1 и служит для подачи напряжения на электродвигатель 13 поворотного механизма по проводу 19, который проходит внутри (если приводной вал 10 полый) или по приводному валу 10 в профилированной канавке. токосъемное устройство 8 по п. 3 формулы настоящего изобретения размещается внутри последнего звена кронштейна. оно не изображено на чертежах. конструкция токосъемного устройства по п. 2 и 4 не отличается от конструкции токосъемного устройства 8 по п. 1 и 3. различно место его размещение. по п.l оно размещено сразу после редуктора 3, по п. 2 и 4 оно совмещено с поворотным кольцом 20, по п. 3 - находится в последнем звене кронштейна 9. по п. 2 и 4 поворотное кольцо 20 одновременно служить для изменения плоскости вращения винтов.

возможность пространственного поворота плоскости вращения винтов обеспечивает шаровой распределитель угловых скоростей (см. фиг. 5), который размещается на конце кронштейна 9 в его корпусе 24. шаровой распределитель угловых скоростей включает шаровую опору 25 с пазами для движения шариков 26 и жестко связанную с корпусом плафона 18, корпус шарового углового распределителя скоростей 27, который может вращаться в подшипниках скольжения. вращение корпусу 27 шарового распределителя скоростей задает приводной вал 10, с которым он жестко связан. четыре гидроцилиндра 23 поворота плоскости вращения винтов, попарно, расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, обеспечивают возможность поворота плафона 11 с

заменяющий лист (правило 26)

лопастями 12 в диаметральной и основной плоскостях. повороты осуществляются штоками 22 гидроцилиндров 23 поворота плоскости вращения винтов через рычаги 21. рычаги 21 соединены с поворотным кольцом 20. поворотное кольцо 20 обеспечивает соединение неподвижных рычагов 21 с вращающимся плафоном 11 и передачу тока через провод 19 на двигатель 13 механизма поворота лопастей 12.

электромагнитная муфта 5 передает вращение от двигателя 2 к редуктору 3. назначение её - регулировать скорость и момент вращения винтов крыльевых комплексов, обеспечивать не разрушение лопастей при резких поворотах, быстром росте нагрузки на лопасти 12, например, при высокой волне. отличительной особенностью судна по п. 3 от первых двух пунктов заключается в том, что кронштейны 9 состоят из двух и более звеньев. на фиг. 8 представлен вид судна с кормы. каждый кронштейн 9 состоит из двух звеньев соединенных между собой. неподвижное звено 29 кронштейна жестко крепится к корпусу 1 судна, подвижное звено 28 соединено с неподвижным звеном 29 шарнирно. подвижное звено 28 кронштейна соединено со штоком 31 гидроцилиндра 30 подъема и опускания подвижного звена кронштейна. гидроцилиндр 30 крепится к корпусу 1 судна. кронштейн и гидроцилиндры располагаются в плоскости параллельной миделевому сечению.

при втянутом положении штока 31 цилиндра 30 подвижное звено 28 кронштейна располагается вертикально, то есть параллельно диаметральной плоскости, при полностью выдвинутом положении штока 31 гидроцилиндра 30 нижнее звено кронштейна становиться перпендикулярным диаметральной плоскости. таким образом, за счет движения штока 31 плоскость вращения винтов можно регулировать от минус 90° до 0° для крыльевых комплексов правого борта и от 90° до 0° для крыльевых комплексов левого борта.

заменяющий лист (правило 26)

пространственное положение кронштейна 9 по п. 4 (см. фиг. 9) задается с помощью гидроцилиндра 32 поворота кронштейна 9 в основной плоскости штоком 33 и гидроцилиндром 34 изменения угла наклона кронштейна 9 в плоскости параллельной миделевому сечению штоком 35. в стойке управления 4 размещается коммутирующая аппаратура, которая позволяет включать электродвигатели 13 поворотного механизма, подачу давления во все гидроцилиндры в различных режимах, как согласовано, так и раздельно, отсюда производиться управление двигателями 2, а также осуществляются другие функции управления. система управления шагом винтов всех крыльевых комплексов позволяет управлять им следующим образом:

- шаг винта устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов синхронно;

- шаг винта крыльевых комплексов левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от шага винта крыльевых комплексов правого (левого) борта;

- шаг винта передних (задних) крыльевых комплексов устанавливается и регулируется синхронно, независимо от шага винта задних (передних) крыльевых комплексов; - шаг винта диагональных крыльевых комплексов регулируется синхронно, независимо от шага винта других диагональных крыльевых комплексов;

- шаг винта каждого крыльевого комплекса устанавливается и регулируется раздельного и независимо друг от друга.

вращение винтов задается двумя двигателями внутреннего сгорания 2 через редукторы 3. один двигатель 2 осуществляет привод винтов носовых крыльевых

заменяющий лист (правило 26)

комплексов, другой - кормовых. возможно задание вращения каждого винта от электродвигателя (на чертежах не обозначен), расположенным внутри кронштейна 9. в этом случае они будут запитываться от дизель-генератора, устанавливаемого в корпусе 1 судна вместо двигателя 2. такой вариант привода винтов реализуется в изобретениях по п. 3 и 4.

по п. 1 и 3 настоящего изобретения плафон 11 жестко связан с приводным валом 10 и получает от него вращение. по п. 2 и 4 плафон 11 жестко связан с шаровой пятой 25 шарового распределителя угловых скоростей и имеет благодаря этому пространственную угловую регулировку относительно кронштейна 9. когда судно находится в погруженном состоянии (см. фигуры . 1б, IB, 4 а, вид на винты 4а) винты практически полностью погружены в воду. в этом положении шаг винтов устанавливается положительным близким к нулю и одинаковым для всех крыльевых комплексов. при включении приводных двигателей 2 вращение от них передается на винты. в таком положении винты практически не создают подъемную силу. постепенно увеличивается шаг винтов.

как и для прототипа, в этот момент появляется подъемная сила, которая начинает поднимать судно над водой. по мере выхода судна из воды, увеличивают шаг винта. это компенсирует снижение подъемной силы, которая наблюдается, так как все большая часть винта вращается в воздухе. в наиболее трудный момент для работы двигателя и крыльевых комплексов во время отрыва корпуса судна от воды шаг винта имеет значение близкое к предельному (фиг. 4б, вид на винты 46). однако, так как значительный шаг винтов обеспечивает достаточную подъемную силу, скорость вращения винтов незначительна.

в момент, когда судно выходит из воды полностью, и она «oтлипaeт», скорость вращения винтов невелика, касательные силы незначительны. судно

заменяющий лист (правило 26)

плавно начинает набирать скорость (фиг. 4в, вид на винты 4в). в это время плавно уменьшают шаг винта и увеличивают скорость их вращения. это нужно сделать, так как «зaлипшaя» к корпусу судна вода от него отрывается и нет необходимости в значительной подъемной силе. скорость судна еще мала и нет необходимости в значительной касательной составляющей силы, задающей горизонтальное движение судна вперед.

однако по мере увеличения скорости вращения винтов наступает момент проскальзывания, когда увеличение скорости вращения винтов и, следовательно, входа в воду лопастей винта не приводит к увеличению касательной силы, разгоняющей судно. дальнейшее увеличение скорости вращения винтов создает опасную ситуацию: движение судна становиться неустойчивым, а нагрузка на все элементы привода неровной, отличается цикличностью со значительными перепадами амплитудного значения. это объясняется явлением кавитации вокруг лопасти 12 в момент её прохождения в воде. срыв струй, пустоты, образующиеся около поверхности лопасти 12, носят стохастический характер, из-за чего лопасти

12 винтов и судно начинает испытывать вибрацию.

для увеличения скорости в этом случае увеличивается шаг винта без увеличения скорости вращения лопастей 12 (фиг. 4г, вид на винты 4г). это приводит к тому, что кавитация исчезает, лопасти 12 начинают больше «зaгpeбaть» воды, увеличивается касательная составляющая силы. за счет этого возрастает скорость движения. дальнейшее увеличение скорости вращения винтов способствует росту скорости судна. таким образом, регулирование скорости прямолинейного поступательного движения судна в широких пределах (от 0 до 120- 140 км/час) осуществляется за счет синхронного изменения шага винтов крыльевых комплексов и скорости их вращения.

заменяющий лист (правило 26)

управление направлением движения судна осуществляется за счет не синхронного изменения шага винтов. для поворота судна влево шаг винта крыльевых комплексов левого борта делают несколько меньше, к примеру, как на фиг. 4в и фиг. 4в, чем шага винта крыльевых комплексов правого борта, как на фиг. 4г и фиг. 4г. и вертикальная и касательные составляющая силы взаимодействия воды и лопастей 12 винтов по правому борту становятся больше, чем по левому борту. судно дает небольшой крен на левый борт и начинает движение в левую сторону. аналогично производится поворот в правую сторону.

возможность установки отрицательного шага винта позволяет получить новое качество в управлении судном. изменение направления вращения винтов в сочетании с заданием их отрицательного шага изменяет направление движения судна. то есть при положительном шаге и направлении вращения винтов судно движется по направлению продольной оси, при отрицательном шаге винта и направлении вращения винтов судно двигается назад. регулирование шага винта создает ещё одну возможность для более быстрого и с меньшей нагрузкой на двигатели 2 выхода судна из воды. это осуществляется следующим образом. в процессе подъема судна шаг винтов передних крыльевых комплексов делают больше чем шаг винтов задних крыльевых комплексов. за счет этого носовая часть судна выходы из воды раньше, вода по корпусу 1 судна стекает вниз. таким образом, эффект «нaлипaния» воды на корпус

1 судна практически отсутствует. в таком случае выход судна в надводный режим происходит быстрее, с меньшими нагрузками на двигатели 2 и лопасти 12 винтов.

таким образом, крыльевые комплексы, имеющие раздельную регулировку шага винта, позволяют увеличить скорость судна, его маневренность, решают задачи, неразрешимые в рамках изобретения прототипа

заменяющий лист (правило 26)

увеличить скорость и маневренность судна можно другим способом, а именно за счет изменения плоскости вращения винтов. судно в этом случае отличается от судна по п. 1 тем, что плафон 11, в котором находятся шайбы 17, жестко связанные с лопастями 12, выполнен заодно с шаровым распределителем угловых скоростей (фиг. 5) и имеет свободу движения в основной плоскости и плоскости параллельной миделевому сечению. что позволяет осуществлять пространственную регулировку плоскости вращения винтов.

система управления плоскостью вращения винтов всех крыльевых комплексов позволяет изменять плоскость вращения винтов следующим образом: - плоскость вращения винтов устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов синхронно;

- плоскость вращения винтов крыльевых комплексов левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов правого (левого) борта судна; - плоскость вращения винтов передних (задних) крыльевых комплексов устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения задних (передних) крыльевых комплексов;

- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса устанавливается и регулируется раздельно и независимо друг от друга. как и в описании по п.l вращение винтов задается двумя двигателями внутреннего сгорания 2 через редукторы 3. один двигатель 2 осуществляет привод винтов носовых крыльевых комплексов, другой кормовых.

когда судно находится в погруженном состоянии (см. фиг. 6A) винты практически полностью погружены в воду. в этом случае для каждого крыльевого комплекса плафон 11 лопастями 12 устанавливается таким образом, что при

заменяющий лист (правило 26)

включении двигателей 2 плоскость вращения винтов будет перпендикулярна миделевому сечению и составлять с диаметральной плоскостью, угол равный плюс- минус 75° (для крыльевых комплексов правого борта знак минус и левого знак плюс). при приведении винтов во вращение судно начинает выходить из воды. при его подъеме увеличивают шаг винта. в момент отрыва судна от поверхности воды уменьшают (по абсолютной величине) угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью (фиг. 6б). при этом плоскость вращения по прежнему остается перпендикулярной миделевому сечению. такое управление позволяет плавно оторвать судно от поверхности воды, динамического рывка не происходит.

для увеличения скорости движения судна угол между плоскостью вращения каждого крыльевого комплекса и диаметральной плоскостью ещё уменьшают по абсолютной величине, то есть этот угол последовательно делают равным делают 50°, 40°, 30° (см. фиг. 6в) для винтов крыльевых комплексов левого борта и минус 50°, минус 40°, минус 30° - левого борта. одновременно с этим осуществляется подстройка шага винтов и скорости их вращения, что приводит к росту скорости судна в широких пределах. однако для каждого шага винта имеется оптимальный угол плоскости вращения винтов, при котором достигается наибольшее значение касательной при сохранении величины подъемной силы. таким образом, скорость поступательного прямолинейного движения судна регулируется синхронным и симметричным изменением угла плоскости вращения винтов каждого крыльевого комплекса, скоростью их вращения и шагом винтов.

управление направлением движения судна осуществляется за счет раздельного изменения плоскости вращения винтов крыльевых комплексов (фиг. 7). поворот судна влево от его поступательного движения по направлению его

заменяющий лист (правило 26)

продольной оси может быть достигнут несколькими способами:

- синхронным поворотом плоскости вращения винтов передних крыльевых комплексов (фиг. 7A) в основной плоскости влево от направления движения. при этом плоскость вращения винтов задних крыльевых комплексов по-прежнему остается перпендикулярной миделевому сечению. это равносильно тому, как если бы у автомобиля повернули колеса влево, соответственно автомобиль делает поворот влево;

- синхронным поворотом плоскости вращения винтов задних крыльевых комплексов в основной плоскости вправо от направления движения (см. фиг. 7б). при этом плоскость вращения винтов передних крыльевых комплексов по- прежнему остается перпендикулярной к миделевому сечению. такая ситуация равносильно тому, что руль судна поворачивают вправо от направления движения, судно за счет реакции руля поворачивается влево;

- синхронным поворотом плоскости вращения винтов передних крыльевых комплексов в основной плоскости влево от направления движения, а задних крыльевых комплексов вправо. скорость поворота при таком управлении значительно возрастает. судно в течение короткого промежутка времени может повернуться на 180° и более градусов, вплоть до вращения на месте.

аналогично с зеркальной точностью осуществляются повороты вправо возможны другие комбинации по изменению плоскости вращения винтов крыльевых комплексов, которые приводят к поворотам судна.

возможность изменения плоскости вращения винтов создает новое качество передвижения судна: поступательное движение под углом к его диаметральной плоскости. это достигается при синхронном повороте (в основной плоскости) плоскости вращения винтов передних и задних крыльевых комплексов на один и

заменяющий лист (правило 26)

тот же угол (см. фиг. 7в). при синхронном и одинаковом по углу повороте винтов передних и задних крыльевых комплексов влево судно начинает двигаться вперед и влево, при этом диаметральная плоскость судна остается параллельной оси движения. при синхронном повороте плоскости вращения вправо судно начинает поступательно двигаться вперед и вправо.

таким образом, возможность изменения плоскости вращения винтов крыльевых комплексов не только создает возможность управлять скоростью движения судна, направлением его движения, но и создает новое качество - поступательное движение всем корпусом судна вперед и вправо или вперед и влево, аналогично можно совершать маневры назад и вправо или назад и влево.

система управления по п. 3 плоскостью вращения винтов всех крыльевых комплексов позволяет изменять плоскость вращения винтов следующим образом:

- плоскость вращения винтов устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов синхронно, а для крыльевых комплексов левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;

- плоскость вращения винтов крыльевых комплексов левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов правого (левого) борта судна;

- плоскость вращения винтов передних (задних) крыльевых комплексов регулируется синхронно и симметрично относительно диаметральной плоскости и независимо от плоскости вращения винтов задних (передних) крыльевых комплексов;

- плоскость вращения винтов крыльевых комплексов расположенных по диагонали регулируется синхронно, независимо от плоскости вращения винтов других диагональных крыльевых комплексов;

заменяющий лист (правило 26)

- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса устанавливается и регулируется синхронно, но независимо друг от друга;

как и в описании по п.l вращение винтов задается двумя двигателями 2 внутреннего сгорания через редукторы 3. один двигатель 2 осуществляет привод винтов левого борта, другой правого борта.

когда судно находится в погруженном в воду неподвижном состоянии (см. фиг. 8A) шток 31 каждого гидроцилиндра 30 полностью втянут, винты погружены в воду, а плоскость их вращении параллельна основной плоскости.

при запуске двигателей 2 и передачи движения на винты возникает подъемная сила, которая направлена вертикально вверх. по мере подъема судна штоки 31 гидроцилиндров 30 начинают синхронно выдвигаться, что приводит к одновременному и симметричному относительно диаметральной плоскости повороту плоскости вращения винтов.

в момент выхода судна в надводный режим движения угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью имеет значение равное по модулю значение 60°-75° (фиг. 8б). это оптимальный угол для выхода судна из воды. он обеспечивает плавный выход из воды и набор скорости движения судна. далее для увеличения скорости движения уменьшают (по модулю) угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью (фиг. 8в). скорость прямолинейного поступательного движения судна регулируется синхронным и симметричным изменением угла плоскости вращения винтов каждого крыльевого комплекса, скоростью их вращения и шагом винтов. это регулирование производится аналогично регулированию скорости по. 2. однако диапазон этого регулирования несколько шире, реализуется относительно проще. управление направлением движения судна осуществляется за счет

заменяющий лист (правило 26)

раздельного изменения плоскости вращения винтов. поворот судна влево от направления движения может быть достигнут следующими способами:

- синхронным поворотом плоскости вращения винтов крыльевых комплексов левого борта в сторону увеличения угла от диаметральной плоскости. для этого штоки 31 гидроцилиндров 30 левого борта втягиваются. в этом случае винты левого борта будут иметь положение винтов изображенное на фиг.8б. а плоскость вращения винтов крыльевых комплексов правого борта оставляют неизменной, как это показано на фиг. 8в. касательное усилие, возникающее от взаимодействие лопастей 12 с водой, по левому борту уменьшается. большее касательное усилие от взаимодействия лопастей 12 правого борта приводит к повороту судна влево;

- синхронным выдвижением штоков 31 гидроцилиндров 32 правого борта уменьшают угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью (фиг. 8в). это приводит к увеличению касательного усилия от взаимодействия с водой лопастей 12 винтов крыльевых комплексов правого борта и, следовательно, судно начнет поворачиваться влево.

аналогично осуществляются повороты вправо. достоинством данного способа регулирования относительно пунктов 1 и 2 является большая простота, выход из воды в режим надводного движения над поверхностью воды происходит в более короткие промежутки времени на меньших расстояниях. данный способ управления поворотами особенно хорошо себя показал на высоких скоростях. при повороте влево на высокой скорости движения плоскость вращения крыльевых комплексов левого борта устанавливают в пределах 65-75°, а правого борта в пределах минус 10...минус 15° (фиг. 8б). это приводит к тому, что судна практически ложится на левый борт, лопасти 12 винтов правого борта резко поворачивают судно влево, центробежная сила стремиться поднять судно в

заменяющий лист (правило 26)

вертикальное положение. поворот происходит стремительно с малым радиусом.

аналогично с зеркальной точностью производится поворот вправо.

таким образом, изменение плоскости вращения винтов за счет применения кронштейна, состоящего из двух и более звеньев позволяет решать задачи быстрого выхода из воды, быстрого и плавного изменения скорости движения судна и гибкого управления направлением его движения.

отличительной особенностью судна по п.4 от первых трех заключается в том, что каждый кронштейн 9 прикреплен к корпусу судна шаровой опорой (на чертежах не изображена), которая позволяет ему двигаться таким образом, что свободный конец кронштейна 9 описывает сферическую поверхность. кронштейн 9 в этом случае имеет шаровую опору (на чертежах не показана), закрепленную в корпусе 1 судна.

на фиг. 9A представлен вид судна в плане сверху, а на фиг. 9 б - с кормы, в плоскости параллельной миделевому сечению. с помощью штока 35 гидроцилиндра 34 проекция кронштейна 9 на плоскость параллельную миделевому сечению может изменять свой угол с диаметральной плоскостью от минус 165° до минус 90° для каждого кронштейна крыльевого комплекса правого борта и от 165° до 90° для каждого кронштейна 9 крыльевого комплекса левого борта судна. с помощью штоков 33 гидроцилиндров 32 проекция кронштейна 9 на основную плоскость может изменять свой угол с диаметральной плоскостью от минус 45° до минус 150° для кронштейнов правого борта судна и 45° до 150° для кронштейнов левого борта судна.

на конце кронштейна 9 располагается шаровой регулятор угловых скоростей

(см. фиг. 5) и плафон 11 с закрепленными в нем лопастями 12. его назначение в этом случае обеспечивать параллельность плоскости вращения винтов при

заменяющий лист (правило 26)

поступательном движении судна его осевой линии, когда кронштейны штоками 33 гидроцилиндров 32 выводятся из плоскости параллельной миделевому сечению.

система управления пространственным положение кронштейнов позволяет изменять плоскость вращения винтов следующим образом: - плоскость вращения винтов устанавливается и регулируется для всех крыльевых комплексов синхронно, а для крыльевых комплексов левого и правого борта симметрично относительно диаметральной плоскости;

- плоскость вращения винтов крыльевых комплексов левого (правого) борта устанавливается и регулируется синхронно, но независимо от регулирования плоскости вращения винтов правого (левого) борта судна;

- плоскость вращения винтов передних (задних) крыльевых комплексов регулируется согласовано и независимо от плоскости вращения винтов задних (передних) крыльевых комплексов;

- плоскость вращения винтов диагональных крыльевых комплексов регулируется согласовано между собой;

- плоскость вращения каждого крыльевого комплекса устанавливается и регулируется независимо друг от друга.

возможны и другие варианты регулировки плоскости вращения. в состоянии покоя судно погружено в воду. положение каждого кронштейна 9 судна в состоянии покоя определятся таким состоянием гидроцилиндров: шток 35 гидроцилиндра 34 полностью втянут, шток 33 гидроцилиндра 32 находится в среднем положении. в этом состоянии кронштейны располагаются в плоскости параллельной миделевому сечению, и составляют с диаметральной плоскостью угол минус 165° для крыльевых комплексов правого бота и 165° для крыльевых комплексов левого борта.

заменяющий лист (правило 26)

как и в описании по п.l вращение винтов задается двумя двигателями 2 внутреннего сгорания через редукторы 3. один двигатель 2 осуществляет привод винтов передних крыльевых комплексов, другой - задних.

выход из воды и набор скорости происходит аналогично п.з. вид с кормы на судно в состоянии покоя представлен на фиг. 1OA, при выходе из воды — фиг. 10б, в состоянии надводного движения - фиг. 10в. однако на больших скоростях движения судна начинает сказываться поперечное расположение кронштейнов крыльевых комплексов. они создают значительное сопротивление. для его уменьшения кронштейны всех крыльевых комплексов подтягиваются к корпусу (фиг. 11 б). это достигается втягиванием штоков 33 гидроцилиндров 32 передних крыльевых комплексов и выдвижением штоков 33 гидроцилиндров 32 задних крыльевых комплексов. при таком управлении движением судна скорость его может достигать 140-160 км/час.

управление направлением движения судна может осуществляться, как по технологии поворотов описанной в п. 2, так и по методике п. 3.

подвижность кронштейнов 9 в основной плоскости создает дополнительные возможности для управления направлением движения судна. поворот судна влево от направления движения может быть достигнут следующими способами:

- синхронным «пpижaтиeм» кронштейнов 9 левого борта к корпусу 1 судна в основной плоскости. в этом случае плечо силы от работы винтов крыльевых комплексов правого борта становиться больше, чем от левого борта;

- синхронным «пpижaтиeм» кронштейнов 9 левого борта к корпусу 1 судна в плоскости параллельной миделевому сечению. в этом случае плечо силы от работы винтов крыльевых комплексов правого борта становиться больше, чем от левого борта;

заменяющий лист (правило 26)

- «пpижaтиeм» в основной плоскости кронштейна 9 левого борта назад к корпусу 1, а кронштейна 9 правого борта вперед относительной продольной осевой линии (см. фиг. на). при этом шаровой распределитель угловых скоростей обеспечивает перпендикулярность плоскости вращения винтов оси кронштейна 9. в этом случае лопасти 12 обоих винтов передних крыльевых комплексов будут создавать усилие, направленное под углом к продольной осевой линии и поворачивать судно влево.

аналогично осуществляются повороты вправо.

параллельное расположение передних и задних кронштейнов 9 под углом отличным от 90°, как изображены передние кронштейны 9 на фиг. на, позволяет судну двигаться вперед-влево. при других положениях кронштейнов 9 это судно может двигаться вперед-вправо, назад-влево, назад-вправо. .

таким образом, изменение плоскости вращения винтов с за счет пространственных поворотов кронштейнов 9 позволяет решать задачи быстрого выхода в надводный режим, быстрого и плавного изменения скорости движения судна и гибкого управления направлением его движения, уменьшает консольную нагрузку на лопасти винтов при движении в надводном режиме.

пример конкретного выполнения. на обычный катер, имеющий размеры: длина 10, ширина 1,5 и высота бортов

1 метр установлено два двигателя 2 внутреннего сгорания мощностью по 80 л.с, с числом оборотов 6000 в минуту каждый. от двигателей 2 через понижающие редукторы 3 вращение передается на приводные валы 10. по бортам катера установлено четыре кронштейна 9. внутри каждого кронштейна проходит приводной вал 9, разделенный от кронштейна подшипниками, один из которых

заменяющий лист (правило 26)

установлен в основании кронштейна 9, другой в его конце. каждый вал 10 имеет профилированную канавку, в которой располагается изолированный провод 19. его назначение - подача тока на электродвигатель 13 поворота лопастей 12. приводной вал 10 может быть полым. в этом случае провод 19 проходит внутри приводного вала 10. для подачи на провод 19 электропитания двигателя 13 поворотного механизма между редуктором 3 и подшипником установлено токосъемное устройство 8. всего их четыре, по одному с каждой стороны редукторов 3. это обеспечивает подачу тока на электродвигатель 13 поворотного механизма лопастей 12 каждого крыльевого комплекса. между каждым редуктором 3 и двигателем 2 внутреннего сгорания установлена электромагнитная муфта 5, обеспечивающая плавную, регулируемую передачу скорости и мощности от двигателя 2 на входной вал редуктора 3. это обеспечивает плавную регулировку скорости вращения винтов каждого крыльевого комплекса, а также защиту от перегрузки. управление силой сцепления каждой электромагнитной муфты 5 и вращением двигателя 2 каждого поворотного механизма осуществляется раздельно. однако электрическая схема позволяет коммутировать различные способы подачи управляющего воздействия на электромагнитные муфты 5 и двигатели 13 поворотного механизма. для электромагнитных муфт 5 возможны два варианта управления: раздельно и независимо на каждую муфту, второй вариант — согласовано. в первом случае электромагнитные муфты 5 обеспечивают синхронную скорость вращения винтов передних (задних) крыльевых комплексов и независимо от скорости вращения винтов задних (передних) крыльевых комплексов. во втором случае -

заменяющий лист (правило 26)

скорость вращения винтов крыльевых комплексов носовой и кормовой части регулируется синхронно.

для электродвигателей 13 поворотного механизма возможны варианты коммутации, которые позволяют обеспечить их вращение следующим образом: - подача напряжения на электродвигатель 13 поворотного механизма каждого крыльевого производится одновременно, изменение шага винта для всех крыльевых происходит синхронно;

- подача напряжения на электродвигатели 13 поворотного механизма крыльевых комплексов правого (левого) борта производится одинаково и независимо от подачи напряжения на электродвигатели 13 поворотного механизма крыльевых комплексов левого (правого) борта. соответственно шаг винта крыльевых комплексов правого (левого) борта устанавливается синхронно и независимо от шага винта крыльевых комплексов левого (правого) борта;

- подача напряжения на электродвигатели 13 поворотного механизма передних (задних) крыльевых комплексов производится синхронно и независимо от подачи напряжения на электродвигатели 13 поворотного механизма задних (передних) крыльевых комплексов. соответственно шаг винта передних (задних) крыльевых комплексов устанавливается синхронно и независимо от шага винта задних (передних) крыльевых комплексов. такой режим управления шагом винта оказался удобен в период старта судна и его выхода из воды;

- подача напряжения на электродвигатели 13 поворотного механизма каждого крыльевого комплекса производится независимо друг от друга. соответственно шаг винта крыльевых комплексов устанавливается и регулируется независимо друг от друга. этот режим управления необходим для начальной настройки шага винтов крыльевых комплексов.

заменяющий лист (правило 26)

управление электромагнитными муфтами 5 и электродвигателями 13 поворотного механизма производится со стойки 4, расположенной в носовой части катера. частота вращения и мощность двигателей 2 внутреннего сгорания подстраиваются под нагрузку с помощью мощью электромагнитных муфт 5. поворотный механизм, управляющий шагом винта каждого крыльевого комплекса, размещается внутри плафона 11. он включает в себя электродвигатель 13, двухступенчатый редуктор 14. одна ступень редуктора 14 - это червячная передача, вторая коническая передача вращения на редуктор 15 поворота лопастей 12. четыре шайбы 17 размещаются в подшипниках скольжения. их осевые линии лежат в одной плоскости, располагаются под углом 90° друг к другу.

все места возможного попадания воды в плафон 11, кронштейн 9, корпус 1 судна изолированы прокладками, обеспечивающими надежную защиту от проникновения воды. изолированы токосъемные устройства 8 от попадания в них воды и от замыкания на корпус. кронштейны 9 конструктивно выполнены таким образом, что позволяют:

- без значительных изменений установить ещё одно звено;

- осуществить замену кронштейна 9 одной конструкции на кронштейн 9 другой конструкции.

на корпусе судна смонтированы посадочные места для установки гидроцилиндров 32 обеспечивающих поворот кронштейна 1 в основной плоскости и гидроцилиндров 34, обеспечивающих поворот кронштейна 1 или его звена 28 в плоскости параллельной миделевому сечению.

на оси одного двигателя 2 находится генератор 6 для получения электрического тока, а на оси другого двигателя 2 - маслонасос 7. внутри судна

заменяющий лист (правило 26)

установлены бак для масла, а также все необходимое для управления гидравлическим цилиндрами.

испытания судна проходили на озере в спокойной воде и волнении (максимальная высота волны 0,4 метра). при испытании судна по первому варианту кронштейны 9 и плафоны 11 были установлены таким образом, что плоскость вращения винтов была фиксирована, составляла с диаметральной плоскостью строго заданный угол равный плюс-минус 60° (для крыльевых комплексов левого борта знак «плюc» и правого борта знак «минyc»). данный угол был выбран как компромиссный между необходимостью его держать при старте как молено ближе к 90° по модулю и при движении судна в пределах от 15° до 50° по модулю.

настройка установочного шага винтов осуществляется раздельно для носовых и кормовых крыльевых комплексов. она проводится следующим образом: 1.) устанавливается шаг винта каждого крыльевого комплекса на нулевое значение.

2.) принимается решение, что шаг винта переднего крыльевого комплекса левого борта равен нулю;

3.) запускается носовой двигатель внутреннего сгорания и медленно подается движение на приводной вал 10. при смещении судна вправо или влево, шаг винта правого носового крыльевого комплекса регулируется в сторону его уменьшения или увеличения. когда при работе двигателя, судно остается неподвижным, фиксируется положение лопастей. это положение лопастей с нулевым шагом.

аналогично устанавливается нулевое положение шага винтов кормовых крыльевых комплексов.

заменяющий лист (правило 26)

вторым этапом является испытание судна на выход его из воды, установление оптимального шага винта, обеспечивающего плавный выход судна из воды и старт его с малой скоростью без рывков. для этого двигатели поворотного механизма коммутируются на синхронную работу, обеспечивающую задание одного и того же значения шага винта для каждого крыльевого комплекса. подача напряжения на электромагнитные муфты 5 проводится также синхронно.

при нулевом шаге винта запускаются двигатели внутреннего сгорания. затем поворотным механизмом начинают вращать винты. направление вращения и шаг винтов согласуются таким образом, что судно должно двигаться по направлению продольной оси судна вперед. небольшой шаг винта приводит к появлению подъемной силы. медленно шаг устанавливался до максимума. после чего медленно увеличивали скорость вращения винтов. выход судна происходит на скорости вращения винтов 25-26 об/мин. плавно в течение 8-10 секунд скорость судна доходит до 3 м/с. дальнейший рост скорости при таких оборотах винтов не наблюдался. скорость судна увеличивается практически линейно с увеличением скорости вращения винтов. при достижении скорости вращения винтов до величины 350-380 об/мин. скорость судна достигала максимального значения 120- 130 км/час.

наиболее сложный для эксплуатации судна момент отрыва корпуса от воды проходит плавно, так как скорость вращения винтов не так велика. в ходе испытаний установлено. если шаг винта носовых крыльевых комплексов в момент выхода судна из воды сделать больше, чем шаг винта задних крыльевых комплексов, то можно добиться ещё более плавного выхода судна из воды. в этом случае носовая часть судна выходит из воды раньше кормовой части судна.

заменяющий лист (правило 26)

«Haлипшaя» вода стекает с носовой части судна к его кормовой, судно отрывается от поверхности воды в два приема.

при среднем шаге винтов для выхода судна из воды надводный режим движения скорость вращения винтов устанавливается равной 40-50 об/мин. тем не менее, отрыв воды от днища судна происходит плавно, скорость судно набирает также плавно. в течение 6-8 секунд оно набирает скорость 15 км/час, что соответствует ускорению равному 0,05...0,07g, то есть без рывков. этот режим выхода из воды и набора скорости оказался предпочтительным. он обеспечивает без рывков быстрый выход из воды и набор скорости движения.

по мере увеличения скорости вращения винтов, растет скорость движения судна. при среднем шаге винта, обеспечивающего выход судна из воды, и скорости вращения винтов порядка 160-170 об/мин появляется первое проскальзывание лопастей винтов. в это момент скорость судна составляет 50-60 км/час. при увеличении шага винта каждого крыльевого комплекса скорость движения судна возрастает без изменения скорости вращения винтов. дальнейшее увеличение скорости вращение винтов до 250-270 bб/мин приводит к росту скорости до 90-100 км/час. в этот момент появляется второе проскальзывание. для увеличения скорости движения судна дополнительно увеличивают шаг винта. при скорости вращения винтов 350-380 об/мин появляется третье проскальзывание. в этом момент скорость движения судна составляет 120 км/час.

заменяющий лист (правило 26)

управление направлением движения судна производиться путем изменения шага винтов крыльевых комплексов расположенных по правому или левому борту. при скорости движения 60 км/час судно меняет направление движения на 180° за 9- 10 секунд, радиус поворота составляет 40-50 метров. при этом снижение скорости движения практически не происходит.

испытания показали высокую плавность выхода судна в надводный режим в отличие от прототипа. при реализации изобретения по п. 2. в концевую часть каждого кронштейна

9 устанавливаются шаровые регуляторы угловых скоростей (фиг. 5) жестко связанные с плафоном 11. пространственные повороты плафона задают четыре гидроцилиндра 23, расположенные попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, с помощью штоков 22 и рычагов 21. два гидроцилиндра 23, со штоками 22 и рычагами 21 изображены на фиг. 5. два другие гидроцилиндра 23, со штоками

22 и рычагами 21 располагаются в плоскости перпендикулярной плоскости вне чертежа.

для управления гидроцилиндрами внутри судна на соответствующих посадочных местах установлены масляный насос и бака для масла, а также все необходимое для управления гидравлическим цилиндрами.

изменение шага винта производится поворотным механизмом, размещенным внутри плафона, его устройство представлено на фиг. 3.

подача электропитания на двигатель поворотного механизма происходит по проводу 19, смонтированному в металлической трубке (на чертежах не показана), приваренной к внешней стороне кронштейна 9 в верхней его части. провод

заменяющий лист (правило 26)

проходит рядом с одним из штоков 22 и рычагов 21 и пропускается через отверстие в поворотном кольце 20, внутри которого располагается токосъемной устройство, сделано оно аналогично токосъемному устройству 8.

варианты коммутации электродвигателей 13 поворотных механизмов и электромагнитных муфт 5 устанавливаются как в предыдущем примере практической реализации изобретения по п. 1. управление муфтами 5 и электродвигателями 13 поворотного механизма производится со стойки 4, расположенной в носовой части катера, оно производится так же, как и в пункте 1.

настройка установочного шага винтов и плоскости вращения винтов крыльевых комплексов осуществляется раздельно для носовых и кормовых крыльевых комплексов. она проводится следующим образом:

1.) на испытательном стенде устанавливаются плафоны таким образом, что плоскость вращения винтов каждого крыльевого комплекса перпендикулярна миделевому сечению и составляет максимально возможный угол с диаметральной плоскостью. то есть в положение, когда это угол равен минус 75° для плоскости вращения винтов правого борта и 75° для плоскости вращения винтов левого борта;

2.) на испытательном стенде синхронизируется движение плоскости вращения винтов крыльевых комплексов в при различных режимах коммутации;

3.) по окончании стендовой настройки плафоны возвращаются в состоянии 1.) настоящей настройки, а шаг каждого винта на нулевое значение;

4.) при установке на воду выставляется нулевой шаг винтов по методике представленной в выше.

заменяющий лист (правило 26)

испытание на выход судна из воды проведены при положении плоскости вращения винтов перпендикулярной к миделевому сечению. угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью устанавливали равным значениям плюс-минус 75°, 67°, 60° знак плюс для винтов правого, знак минус - левого борта. установлено:

- наиболее быстрый и плавный выход из воды происходит при угле наклонно плоскости вращения к диаметральной плоскости равном по модулю 75°. выход из воды при таком положении плоскости вращения происходит практически на одном месте, на расстоянии меньшем половине длины корпуса судна; - в процессе выхода судна из воды поворот плоскости вращения в сторону уменьшения по модулю угла с диаметральной плоскостью замедляет выход судна из воды, увеличивает расстояние, при котором это происходит. выход из воды и набор скорости происходят плавно при одновременном увеличении скорости вращения винтов от нуля до 40-60 об/мин. столь широкий диапазон объясняется различием установки угла наклона плоскости вращения к диаметральной плоскости в момент выхода.

испытания судна на прямолинейных отрезках показало:

- регулирование угла наклона плоскости вращения к диаметральной плоскости позволяет изменять скорость, при которой наблюдается проскальзывание лопастей в воде;

- максимальная скорость, при которой наблюдается первое проскальзывание составила 75 км/час. при этой скорости угол между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью составил (по модулю) 25°, для каждого крыльевого комплекса. дальнейшее уменьшение угла наклона приводит к снижению максимальной скорости проскальзывания;

заменяющий лист (правило 26)

- при угле наклона плоскости вращения равном 25° максимальная скорость движения судна составила 150 км/час.

управление направлением движения судна проведено при всех коммутациях поворотных двигателей 13, которые позволяет установить система управления ими. установлено:

- незначительный поворот плоскости вращения винтов передних крыльевых комплексов позволяет осуществлять плавные на высокой скорости маневры судна. так поворот на 180° на скорости 60 км/час происходит за 8-9 секунд, радиус поворота 35-45 метров; - при увеличении угла (до значений примерно равных 15° и более градусов) между плоскостью вращения и продольной осевой линией на скорости 60 км/час судно быстро поворачивается и ложится на воду. в этом положении срабатывают электромагнитные муфты 5, они защищают двигатели 2 от перегрузки, а лопасти 12 от поломки. после того как скорость судна упадет до нуля, судно снова выходит из воды и начинает двигаться в противоположном направлении;

- при одновременном повороте плоскости вращения винтов передних и задних крыльевых комплексов в разные стороны явление, описанное в предыдущем абзаце, происходит практически на одной прямой.

при реализации изобретения по п. 3 на судно вместо двигателей 2 устанавливаются дизель-генераторы, кронштейны (фиг. 8) имеют два звена: звено

29 жестко крепится к корпусу судна, подвижное звено 28 соединено с ним шарниром и штоком 31 гидроцилиндра 30. внутри подвижного звена 28 кронштейна 9 устанавливается электродвигатель вращения винтов и токосъемное устройство для запитывания двигателей 13 поворотного механизма.

заменяющий лист (правило 26)

плафон 11 имеет конструкцию аналогичную конструкции плафона 11 по первому пункту. изменение шага винта производится поворотным механизмом, размещенным внутри плафона 11, его устройство представлено на фиг. 3.

варианты коммутации электродвигателей поворотных механизмов и электромагнитной муфты 5 устанавливаются аналогично пункту 1 примера конкретного выполнения изобретения.

настройка шага винтов и плоскость их вращения проведена по методике пунктов 1 и 2.

испытание на выход судна из воды проведены при значениях угла между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью плюс-минус 90°, 75°, 67°, 60°.

знак плюс для винтов правого, знак минус - левого борта. установлено:

- наиболее быстрый и плавный выход из воды происходит при угле наклонно плоскости вращения к диаметральной плоскости равном по модулю 90°. выход из воды при таком положении плоскости вращения происходит вертикально вверх; - в процессе выхода судна из воды поворот плоскости вращения в сторону уменьшения по модулю угла с диаметральной плоскостью замедляет выход судна из воды, увеличивает расстояние, при котором это происходит.

испытания судна на прямолинейных отрезках показали практически те же результаты, что и при испытаниях по пункту 2: управление направлением движения судна проведено при всех коммутациях поворотных двигателей 13, которые позволяет установить система управления ими.

установлена высокая маневренность судна, простота и легкость управления. время поворотов на 180° и их радиус в этом случае несколько больше, чем в случае

по п.2.

заменяющий лист (правило 26)

при реализации изобретения по п. 4 на судно вместо двигателей 2 устанавливаются дизель-генераторы, каждый кронштейн 9 (фиг. 9) крепится в корпусу судна с помощью шаровой опоры (на чертежах не показаны), позволяющей кронштейну 9 совершать пространственные повороты таким образом, что угол между проекцией кронштейна 9 на основную плоскость и диаметральной плоскостью судна, может изменяться в пределах от минус 45° до минус 150° для крыльевых комплексов правого борта и от 45° до 150° для крыльевых комплексов левого борта судна, а угол между проекцией кронштейна на плоскость параллельную миделевому сечению и диаметральной плоскостью изменяется в пределах от минус 90° до минус 165° для кронштейнов правого борта и от 90° до

165° для кронштейнов левого борта судна.

пространственные вращения кронштейна 9 осуществляются штоками 33 и 35 гидроцилиндров 32 и 34 соответственно. первый гидроцилиндр обеспечивает повороты кронштейна в основной плоскости, второй - в диаметральной. на свободном конце кронштейна 9 устанавливается шаровой регулятор угловых скоростей (фиг. 5), жестко связанный с плафоном 11.

внутри кронштейна устанавливаются электродвигатели (на чертежах не показаны), питание которых осуществляется от дизель-генератора. дизель- генераторы по этому пункту размещаются в корпусе 1 судна вместо двигателей 2. кроме того, внутри кронштейна 9 устанавливается токосъемное устройство для подачи тока на электродвигатель 13 поворотного механизма.

варианты коммутации электродвигателей поворотных механизмов и электромагнитной муфты 5 устанавливаются аналогично пункту 1 примера конкретного выполнения изобретения.

заменяющий лист (правило 26)

настройка шага винтов и плоскость их вращения проведена по методике пунктов 1 и 2.

испытания проведены в два этапа: первый соответствовал положению кронштейнов 9 в плоскости параллельной миделевому сечению, второй при различных степенях прижатия кронштейнов 9 к борту судна.

по первому этапу полученные результаты практически совпадают с результатами испытаний по пунктам 2 и 3.

испытание на выход судна из воды проведены при расположении кронштейнов 9 в плоскости параллельной миделевому сечению при значениях угла между плоскостью вращения и диаметральной плоскостью плюс-минус 90°, 75°, 67°,

60°. знак плюс для винтов правого, знак минус - левого борта. в этих испытаниях практически полностью повторены результаты испытаний судна, проведенные по п. 3.

по второму этапу испытаний при прижатии кронштейнов к корпусу судна до угла плюс-минус 150° (знак «плюc» для кронштейнов левого и знак «минyc» правого борта) получена максимальная скорость передвижения катера равна 165 км/час.

испытания управлением направления движения судна проведены также в два этапа. первый этап - кронштейны располагаются в плоскости параллельной миделевому сечению. второй этап - управление поворотами судна проводится за счет изменения угла в основной плоскости между кронштейнами 9 и диаметральной плоскостью.

результаты управления движением судна по первому этапу аналогичны испытаниям катера по пунктам 1 и 3.

заменяющий лист (правило 26)

результаты испытаний второму этапу в значительной мере повторяют результаты испытаний по п. 2.

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.

заменяющий лист (правило 26)