ДВУХПАНЕЛЬНЫЙ ГАЗООТРАЖАТЕЛЬНЫЙ ЩИТ

Изобретение относится к газоотражательным устройствам, размещаемым на авианосцах и на наземных аэродромах, и предназначено для защиты технического персонала и готовящихся к взлету самолетов от высокоскоростного теплового воздействия путем отражения реактивных струй двигателей стартующих самолетов.

Существует большое количество схем газоотражательных щитов, преимущественно для стационарных аэродромов (патент №2608363, США, 1949 г.; патент №2683002, США, 1952 г.; патент №3307809, США, 1967 г.; патент №2974910, США, 1957 г.; патент №3126176, США, 1962 г.; патент №4471924, США, 1982 г., патент №3017146, США, 1959 г.; патент №3226063, США, 1964 г.; патент №2351007, Франция, 1978 г.; патент №3010684, США, 1959 г.; патент №3037726, США, 1959 г.; патент №3797787, США, 1972 г.; авторское свидетельство СССР №353876, 1970 г.; авторское свидетельство СССР №350701, 1971 г.; авторское свидетельство СССР №1111391, 1983 г.; авторское свидетельство №970824, 1981 г.)

Известные схемы газоотражательных устройств основаны на применении плоских либо изогнутых панелей, решеток различных конфигураций или их сочетаний. Однако все они не приспособлены для размещения и эксплуатации на полетной палубе авианосцев.

Известны газоотражательные устройства, используемые на авианосцах ВМС США и Франции и выполненные, как правило, в виде плоских поворотных трехсекционных щитов прямоугольной формы, имеющих размеры 10-12 метров, изготовленные из алюминиевых сплавов и имеющие систему водяного охлаждения, трубопроводы которых размещены на обратной стороне щитов. Поворот щитов в рабочее положение и их уборка обеспечивается приводами. Конструкция указанных газоотражательных щитов позволяет в нерабочем положении производить свободный проезд самолетов по палубе.

Аналогичные по конструкции газоотражательные щиты размещены на авианесущих кораблях "Адмирал Кузнецов" ВМФ РФ и "Ляонин" ВМС НОАК.

Основным недостатком плоских газоотражательных щитов является то, что они не обеспечивают полного отражения массы газов реактивных струй вверх, в связи с чем возникает обратное течение отраженных газов в сторону стартующего самолета. Это может привести к движению теплового потока под фюзеляж самолета и его затекание в воздухозаборники, что, в свою очередь, может повлечь за собой отказ двигателей (помпаж) и привести к созданию аварийной ситуации вплоть до потери самолета на взлете.

На авианосцах ВМС США, водоизмещение которых составляет свыше 700000 т, данная проблема решена путем увеличения размеров полетной палубы и разнесения взаимного расположения стартовых и технических позиций, а также газоотражательных щитов и самолетов.

На авианосцах с ограниченными водоизмещением и размерами полетной палубы такое решение невозможно выполнить без сокращения количества стартовых позиций, что ведет, в свою очередь, к уменьшению темпа выпуска в воздух заданного количества самолетов.

Для решения указанной проблемы предлагается двухпанельный газоотражательный щит, который позволит более эффективно отражать реактивные высокоскоростные потоки вверх без затекания теплового потока в воздухозаборники стартующего самолета, в ограниченных габаритах панелей, обеспечивая в то же время защиту технического персонала и самолетов, расположенных на технических позициях за щитом.

Очевидно, что уменьшение угла наклона газоотражательного щита приводит, с одной стороны, к уменьшению обратного течения потока и возможности затекания горячего воздуха в воздухозаборники самолета, но, с другой стороны, - к ухудшению газодинамической обстановки за щитом. Для компенсирования этого применена конструкция щита, состоящая из нижних и верхних поворотных панелей, приводимых в действие приводами, и позволяющая подбирать оптимальные углы поворота панелей газоотражательного щита в зависимости от граничных условий в виде особенностей воздушных потоков конкретного корабля, типов самолетов и их расположения относительного газоотражательных щитов.

На фиг. 1 и фиг. 2 в рабочем положении (корабельные корпусные конструкции условно не показаны) представлен общий вид одной секции двухпанельного газоотражательного щита, которая состоит из: фундаментной рамы 1, размещенных на ней четырех упоров 2, двух кривошипов 3, двух гидравлических или электрических приводов 4, четырех стоек 5, нижней панели 6, верхней панели 7, четырех опор нижней панели 8, восьми промежуточных опор 9, четырех тяг 10, четырех промежуточных рычагов 11, четырех рычагов 12, четырех концевых рычагов 13, четырех опор верхней панели 22, трубопроводов водяной системы охлаждения 30 (показаны на фиг.5, 6).

Приводы 4 могут быть как гидравлическими, так и электрическими. Работа приводов каждой секции должна быть синхронизирована.

Для обеспечения подъема секции газоотражательного щита привода 4 выполнены на шарнирах, размещаются на фундаментах 14 и имеют также шарнирное соединение с кривошипами 3, которые размещаются на фундаментах 15 на шарнирах. Фундаменты 14 и 15 размещены на фундаментной раме 1, которая располагается на настиле палубы 27 (см. фиг. 5-9).

Каждый кривошип 3 (см. фиг. 4) представляет собой объемную корпусную конструкцию, состоящую из двух стенок 16 и связывающих их ребер 17, втулки 18 и цилиндра 19. Также на фундаментной раме для каждой стенки 16 размещаются упоры, ограничивающие конечный ход штока 20 привода 4.

На концах стенок 16 размещены стойки 5, соединенные между собой осью 21, расположенной внутри втулки 18. Стойки 5 крепятся к нижней панели 6 секции через опоры нижней панели 8. К каждой стойке 5 с наружной стороны закреплена подвижная тяга 10, которая крепится к нижней панели 6 посредством промежуточного рычага 11 и рычага 12 Г-образной формы, имеющих крепление с промежуточными опорами 9.

Нижняя панель щита представляет собой сварную объемную корпусную конструкцию, на которую сверху укладываются охлаждаемые жаропрочные плиты 23 из алюминиевого сплава. Аналогично выполнена верхняя поворотная панель. Охлаждение щита осуществляется забортной водой, которая подается под давлением по трубопроводам системы охлаждения 30, проложенным под секциями газоотражательного щита непосредственно к охлаждаемым плитам (на фиг. 1-3, 7-9 водяная система охлаждения условно не показана). При этом в местах, где происходят изломы при повороте панелей, трубопроводы водяной системы охлаждения выполнены гибкими.

В положении по-походному панели двухпанельного газоотражательного щита утоплены заподлицо с полетной палубой 29, позволяя без помех производить прокатку самолетов 26 или любой другой колесной техники по палубе в месте размещения щита (см. фиг. 3, 5, 7). Для избежания складывания панелей щита внутрь корабельного помещения при проезде самолета или колесной техники большой массы верхняя панель опирается на корпусные конструкции корабля (аэродрома) и может быть дополнительно заштырена замками с гидравлическим или электрическим приводами. Конструкция и тип привода указанных замков могут быть любыми и выбираются исходя из условий эксплуатации на конкретном корабле или аэродроме.

В рабочем положении (см. фиг. 6) двухпанельный газоотражательный щит выставляется под углом А относительно полетной палубы 29 и имеет излом рабочей поверхности по горизонту за счет верхней поворотной панели. Верхняя поворотная панель в рабочем положении выставляется под углом В относительно полетной палубы. Нижние панели щита имеют крепление к палубе за счет петель 24 (см. фиг. 1, 3). Нижние панели и верхние панели имеют шарнирное соединение панелей 25 (см. фиг. 1).

Углы А и В могут быть изменены в зависимости от габаритных размеров, кривошипов, тяг и рычагов, участвующих в подъеме панелей секции газоотражательного щита. Размеры панелей, количество секций и углы отклонения панелей А и В выбираются исходя из оптимального распределения потока газовой струи по панелям и ее эффективного рассеивания в зависимости от взаимного расположения щита и самолета, что обеспечивается проведением натурного и (или) теоретического моделирования и соответствующих расчетов не только в статичном положении, но и с условием движения корабля с заданной скоростью хода и воздействия встречных ветровых потоков.

Количество секций двухпанельного газоотрабельного щита может быть любым. В качестве примера на фиг. 7, 8, 9 показан трехсекционный двухпанельный газоотражательный щит.

На фиг. 7 представлен трехсекционный двухпанельный газоотражетельный щит 28 в момент рулежки по нему самолета 26 на стартовую позицию.

На фиг. 8 и 9 представлен общий вид взаимного расположения самолета 26 на стартовой позиции и трехсекционного двухпанельного газоотражательного щита 28 в рабочем положении.

Принцип работы двухпанельного газоотражательного щита следующий. Двухпанельный щит 28 находится в положении по-походному. Далее осуществляется рулежка самолета 26 на стартовую позицию (см. фиг. 7). Затем выполняется подъем панелей секции щита в следующей последовательности:

1. Осуществляется открытие замков верхней панели щита (при их наличии).

2. Производится выдвижение штока 20 приводов 4. При этом кривошипы 3, соединенные со штоками приводов, синхронно поворачиваются вплоть до касания стенками кривошипа поверхностей упоров 2.

3. Совместно с кривошипами 3 поднимается нижняя панель 6 на угол А (см. фиг. 6) благодаря шарнирному соединению со стойками 5.

4. Производится поднятие тяг 10, соединенных со стойками 5, и за счет промежуточных рычагов 11 обеспечивается ход тяг параллельно плоскости нижней панели щита.

5. Благодаря ходу тяг обеспечивается поворот рычагов 12, Г-образная форма которых обеспечивает выталкивание концевых рычагов 13, тем самым поднимая верхнюю панель на угол В (см. фиг. 6) и выводя двухпанельный газоотражательный щит в рабочее положение (см. фиг. 8, 9).

Перевод двухпанельного газоотражательного щита положение по-походному производится в обратном порядке.

Таким образом, конструкция двухпанельного газоотражательного щита позволяет по сравнению с плоскими газоотражательными щитами производить более эффективное равномерное распределение теплового высокоскоростного потока и обеспечить отражение реактивных струй вверх без затекания теплового потока в воздухозаборники стартующего самолета, что позволяет исключить помпаж двигателей и выполнить защиту персонала и близлежащих готовящихся к взлету самолетов.