аэросани-амфибия

Формула изобретения

1. Аэросани-амфибия, содержащие лодку-лыжу и установленный на ней с помощью амортизирующих элементов корпус, включающий кабину и моторный отсек с двигателем и связанным с ним движителем в виде воздушного винта, заключенного в защитное кольцо, отличающиеся тем, что кабина и моторный отсек соединены между собой шарнирно с помощью двух кронштейнов, закрепленных на одинаковой высоте на задней стенке кабины у ее бортов, а кабина соединена с лодкой-лыжей с помощью двух продольных параллельных друг другу и плоскости симметрии аэросаней-амфибий, наклонных к горизонтали жестких тяг, передние концы которых соединены шарнирно с задней стенкой кабины у ее бортов, а задние их концы соединены шарнирно с кормовой частью лодки-лыжи, и поперечной наклонной жесткой тягой, один конец которой шарнирно соединен с днищем кабины со стороны одного борта, а другой конец шарнирно соединен с лодкой-лыжей с противоположного борта, при этом аэросани-амфибия снабжены двумя дополнительными амортизирующими элементами, с помощью которых задняя стенка кабины по ее бортам взаимосвязана с лодкой-лыжей.

2. Аэросани-амфибия по п.1, отличающиеся тем, что продольные тяги расположены в одной плоскости с центром масс кабины, а поперечная наклонная тяга размещена в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через центр масс корпуса.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспорту и касается конструирования аэросаней-амфибий.

Известны аэросани-амфибия, содержащие лодку-лыжу и установленный на ней с помощью амортизирующих элементов корпус, включающий кабину и моторный отсек с двигателем и связанным с ним движителем в виде воздушного винта, заключенного в защитное кольцо (см. Осташов В.Г. И др. Глиссирующие снегоходы-амфибии. Новосибирск, 1991, с.6-8, 70).

Однако, известные аэросани-амфибия обладают пониженными эксплуатационными качествами.

Технический результат от внедрения описываемого изобретения состоит в повышении эксплуатационных качеств аэросаней-амфибии.

Этот технический результат достигается тем, что у аэросаней-амфибии, содержащих лодку-лыжу и установленный на ней с помощью амортизирующих элементов корпус, включающий кабину и моторный отсек с двигателем и связанным с ним движителем в виде воздушного винта, заключенного в защитное кольцо, кабина и моторный отсек соединены между собой шарнирно с помощью двух кронштейнов, закрепленных на одинаковой высоте на задней стенке кабины у ее бортов, а кабина соединена с лодкой-лыжей с помощью двух продольных параллельных друг другу и плоскости симметрии аэросаней-амфибии, наклонных к горизонтали жестких тяг, передние концы которых соединены шарнирно с задней стенкой кабины у ее бортов, а задние их концы соединены шарнирно с кормовой частью лодки-лыжи, и поперечной наклонной жесткой тягой, один конец которой шарнирно соединен с днищем кабины со стороны одного борта, а другой конец шарнирно соединен с лодкой-лыжей с противоположного борта, при этом аэросани-амфибия снабжены двумя дополнительными амортизирующими элементами, с помощью которых задняя стенка кабины по ее бортам взаимосвязана с лодкой-лыжей.

Кроме того у таких аэросаней-амфибии целесообразно продольные тяги располагать в одной плоскости с центром масс кабины, а поперечную наклонную тягу целесообразно размещать в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через центр масс корпуса.

На фиг.1 показан боковой вид описываемых аэросаней-амфибии; на фиг.2, то же, вид сверху; на фиг.3 разрез А-А фиг.1; на фиг.4 разрез Б-Б фиг.1; на фиг. 5 динамическая схема подвески аэросаней-амфибии в продольной плоскости; на фиг. 6 схема подвески кабины, являющаяся схемой подсистемы, изображенной на фиг.5; на фиг.7 схема подвески моторного отсека, являющаяся схемой другой подсистемы, изображенной на фиг.5.

Аэросани-амфибия представляют собой лодку-лыжу 1, на которой посредством пяти вертикально расположенных амортизирующих элементов 2 и трех жестких наклонных тяг 3 и 4 установлен корпус 5, содержащий кабину 6 и моторный отсек 7. Кабина и моторный отсек соединены между собой шарнирно посредством кронштейнов 8, закрепленных на задней стенке 9 кабины 6 у ее бортов. Силовая задняя стенка 9 кабины 6 одновременно выполняет роль противопожарной перегородки, которая отделяет кабину 6 от моторного отсека 7.

Кабина 6 установлена с помощью одного носового и двух средних амортизирующих элементов 2. Носовой амортизирующий элемент находится в плоскости симметрии аэросаней-амфибии, а два средних амортизирующих элемента 2 установлены у бортов кабины 6 и соединены непосредственно с задней стенкой 9 кабины.

Кабина 6 взаимосвязана с лодкой-лыжей 1 также посредством двух наклонных к горизонтали продольных жестких тяг 3 и одной поперечной наклонной к горизонтали жесткой тягой 4. Продольные тяги 3 параллельны друг другу и плоскости симметрии аэросаней-амфибии. Передние концы этих тяг шарнирно связаны с задней стенкой 9 кабины 6 у ее бортов, а задние концы тяг шарнирно соединены с лодкой-лыжей у ее кормовой оконечности. При этом продольные тяги 3 находятся в одной плоскости с центром масс кабины (ЦМ1). Поперечная наклонная жесткая тяга 4 одним концом шарнирно присоединена к днищу кабины 6 у одного ее борта, а другим концом шарнирно связана с лодкой-лыжей со стороны ее противоположного борта. При этом тяга 4 расположена в вертикальной поперечной плоскости, проходящей через центр масс ЦМ корпуса, т.е. через суммарный центр масс кабины 6 и моторного отсека 7.

Шарнирные узлы крепления каждой тяги представляют собой, например, пространственные (шаровые) шарнирные соединения, имеющие резиновые вкладыши (на чертеже не показаны) и предназначенные для компенсирования пространственных перемещений тяги при взаимных движениях лодки-лыжи 1, кабины 6 и моторного отсека 7, а также для уменьшения уровня вибраций и шума в кабине 6.

В отсеке 7 расположены двигатель 10 внутреннего сгорания с редуктором, радиатор, топливный бак и выхлопная система (на чертеже не показаны). Двигатель 10 и все агрегаты (на чертеж не показаны) установлены на моторной раме 11, соединенной с кабиной 6 шарнирно через два кронштейна 8. Двигатель 10 редуктором связан с движителем в виде воздушного винта 12, размещенного на выходном валу редуктора. Винт 12 заключен в аэродинамическое защитное кольцо 13. Последнее жестко соединено с рамой 11 посредством системы тяг 14, а через два кормовых амортизирующих элемента 2 соединено с кормовой оконечностью лодки-лыжи 1. Таким образом отсек 7 представляет собой жесткую систему с центром масс ЦМ2, опирающуюся спереди на два кронштейна 8, а сзади на кормовые амортизирующие элементы 2.

Двигатель и его агрегат закрыты съемными аэродинамическим обтекателями (на чертеже не показаны).

Каждый из элементов 2 представляет собой, например, цилиндрическую витую пружину и соосный с ней гидравлический демпфер, шарнирно закрепленный концами соответственно на лодке-лыже 1 и кабине 6 или защитном кольце 13.

При движении во время эксплуатации аэросаней-амфибии усилие, создаваемое винтом 12, передается на лодку-лыжу 1 через тяги 3, а также через носовой и кормовые амортизирующие элементы 2.

При поступательном движении по неровной трассе легкая лодка-лыжа 1 (ее масса составляет 15-20% от массы аэросаней-амфибии) подобно колесу автомобиля отслеживает рельеф трассы (или волн на воде), воспринимает ударные нагрузки от неровностей трассы и передает их с временным и фазовым запаздыванием и редукцией на кабину и моторный отсек.

При этом вертикальные усилия, действующие на носовую часть лодки-лыжи, вызывают лишь колебания кабины 6, а силы, приходящие в кормовую часть - колебания отсека 7.

В случае осуществления поворотов боковые силовые нагрузки передаются на лодку-лыжу 1 с помощью усилий в тяге 4, пары сил в тягах 3 и усилий в средних и кормовых амортизирующих элементах 2.

Уровень динамического нагружения конструкции аэросаней-амфибии и вибрационного и шумового комфорта в кабине 6 в первую очередь определяется динамическими нагрузками в продольной вертикальной плоскости.

Динамическая схема, поясняющая принцип работы частично независимой упругодемпферной подвески кабины 6 и отсека 7 аэросаней-амфибии в продольной вертикальной плоскости, представлена на фиг.5. Жесткости К пружин амортизирующих элементов являются одинаковыми. Жесткость продольной тяги Кт на два порядка выше жесткости амортизирующего элемента. Если в первом приближении пренебречь связью кабины 6 и отсека 7 по перерезывающим усилиям, тогда можно рассматривать подвески кабины и моторного отсека как независимые подсистемы I (фиг.6) и II (фиг.7).

Центр жесткости ЦЖ1 подсистемы I лежит посередине базы L1 на продолжении проекции продольной наклонной тяги 3. Совмещение центра масс кабины ЦМ1 с центром жесткости ЦЖ1 обеспечивает отсутствие динамической связи поступательных (в продольном и вертикальном направлениях) и угловых (приводящих к галопированию) колебаний и низкий уровень угловых колебаний кабины 6 при разгонах, торможениях и движении аэросаней-амфибии по неровной трассе.

Центр жесткости ЦЖ2 подсистемы II лежит на 2/3 базы L2 от средних амортизирующих элементов на проекции тяги 3. Высокое расположение центра масс ЦМ2 отсека 7 не позволяет устранить вертикальную составляющую эксцентриситета Е2 между центром масс ЦМ2 отсека 7 и центром ЦЖ2 жесткости подсистемы II, а поэтому уровень угловых колебаний отсека 7 при разгонах и торможениях будет относительно выше по величине, чем для кабины 6. Однако, в связи с уменьшением динамичности схемы с шарнирным соединением кабины 6 и отсека 7 по сравнению со схемой единого корпуса уровень этих колебаний будет незначительным, и, самое главное, эти колебания не будут передаваться кабине 6.

Уровень боковых динамических усилий на порядок меньше, чем уровень вертикальных, поэтому в схеме амортизации отсутствуют боковые амортизирующие элементы (кроме резиновых вкладышей в шарнирных узлах соединения жестких тяг). Совмещение вертикальной поперечной плоскости размещения поперечной наклонной жесткой тяги 4 с центром ЦМ масс корпуса позволяет устранить связь поступательных (боковых) и угловых колебаний (по рысканию) всего корпуса (кабина 6 + отсек 7) и обеспечить низкий уровень угловых колебаний по рысканию.

Частично независимая подвеска основных масс корпуса приводит к минимуму пути передачи динамически сил, и, следовательно, она дает возможность облегчения силовой конструкции аэросаней-амфибии.

Шарнирное соединение кабины 6 и отсека 7 существенно уменьшает передачу на конструкции в кабину 6 высокочастотных вибраций от работы двигателя, редуктора и винта 12, и, таким образом, улучшает вибрационный и шумовой комфорт в кабине 6.

В аварийных ситуациях, особенно сопровождающихся пожаром, конструктивное расчленение корпуса аэросаней-амфибии на изолированные друг от друга кабину 6 и моторный отсек 7, соединенные между собой лишь шарнирными узлами, обеспечивает большую безопасность водителя и пассажиров.