ЭНЕРГОДВИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДИРИЖАБЛЯ
POWER PROPULSION SYSTEM FOR AIRSHIP

Изобретение относится к электрооборудованию и системам управления транспортных средств для воздухоплавания.
Известен дирижабль [патент РФ №2420426 C1, B64В 1/30, 10.06.2011], содержащий ферму, сигарообразную мягкую оболочку, стабилизатор, солнечные батареи, элементы крепления оболочки к ферме, включающие эластичное покрытие оболочки и канаты, движители, кабину для экипажа, пассажиров и груза, а также причальные приспособления. Ферма имеет изгиб по радиусу, равному половине миделя оболочки, и прикрепленные к ней 0-образные части с установленными на поперечных поворотных осях движителями по обе стороны оболочки. Хвостовой участок оболочки снабжен жестким каркасом, имеющим полый обруч, заполненный газом легче воздуха. Стабилизатор закреплен на каркасе. Оси в 0-образных частях установлены параллельно и имеют возможность поворота на 360°. Движители выполнены в виде колес со многими лопастями. Солнечные батареи размещены на эластичном покрытии оболочки.
Недостатком такой конструкции является низкая энерговооруженность, а также зависимость энергообеспечения дирижабля от погодных условий, обусловленная применением солнечных батарей в качестве основного энерговырабатывающего элемента.
Известна энергодвигательная установка дирижабля [патент США №5348254, В64В 1/06, В64В 1/58, 20.04.1994], содержащая солнечную батарею, электролизер воды, вырабатывающий днем водород, и двигатель внутреннего сгорания, который ночью работает на этом водороде, вырабатывая электричество.
Недостатками данного технического решения является небольшой ресурс работы водородного двигателя внутреннего сгорания, сложности, связанные с повторным пуском двигателя внутреннего сгорания в автоматическом режиме (например, при нештатной ситуации), возможность детонации водородо-воздушной смеси в цилиндре двигателя, а также низкий суммарный коэффициент полезного действия, обусловленный низким коэффициентом полезного действия водородного двигателя сгорания.
Известен дирижабль [патент РФ №2317226 С2, В64В 61/08, 20.02.2008], содержащий дискообразный корпус из выпуклых верхнего и нижнего сегментов, снаружи покрытых эластичной защитной оболочкой, а внутри заполненных баллонами для газа легче воздуха, жесткий силовой каркас из полого силового тора, соединенного с силовым остовом, средство управления подъемной силой, кабину управления и силовую установку. Средство управления подъемной силой выполнено в виде расположенного вдоль вертикальной оси верхнего сегмента хранилища для газа легче воздуха, соединенного через газонасосные станции с баллонами для газа легче воздуха. Силовой остов выполнен жестким из дугообразных, горизонтально-радиальных, вертикальных и кольцевых силовых ферм, соединенных между собой так, что совместно с хранилищем газа легче воздуха они образуют жесткий каркас верхнего сегмента из нескольких секторов. Грузовой отсек соединен с силовым остовом с возможностью регулирования своего положения по вертикали.
Недостатками данного устройства является низкая устойчивость дирижабля, обусловленная применением только одной силовой установки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому приходится энергодвигательная установка для дирижабля [патент РФ №2368514 C1, B60L 11/18, 27.09.2009], содержащая корпус дирижабля, пропеллеры, соединенные электродвигателями, энерговырабатывающую установку, выполненную в виде солнечной батареи, электрически связанную с электродвигателем.
Недостатками данного устройства являются низкая устойчивость дирижабля с указанной энергодвигательной установкой, сложность технической реализации, обусловленная необходимостью переключения энерговырабатывающей установки в дневной и ночной режимы и ограниченные функциональные возможности, обусловленные ограниченностью координат управления.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, благодаря использованию n-электродвигателей, каждый из которых может управлять двумя координатами, а также выполнению силовой установки в виде реактивного двигателя с управляемым соплом.
Техническим результатом является улучшение динамических характеристик, управляемости и устойчивости дирижабля, за счет использования n-электродвигателей, минимизация влияния на энергообеспечение дирижабля погодных условий, благодаря выполнению основного энерговырабатывающего элемента в виде электрического генератора, вал которого соединен с валом силовой установки, а также упрощение конструкции за счет использования одной схемы электроснабжения в дневное и ночное время.
Поставленная задача решается и указанный результат достигаются тем, что в энергодвигательной установке для дирижабля, содержащей корпус дирижабля, пропеллеры, соединенные с электродвигателями, энерговырабатывающую установку, электрически связанную с электродвигателями, согласно изобретению введена силовая установка, выполненная в виде реактивного двигателя с управляемым соплом, при этом основной элемент энерговырабатывающей установки выполнен в виде электрического генератора, вал которого соединен с валом силовой установки, а корпус дирижабля выполнен каплевидной формы, по периметру которой с внешней стороны установлены n-электродвигателей, где n - четное число, электрически соединенные с электрическим генератором и механически соединенные с пропеллерами, причем опоры для установки электродвигателей выполнены со сферической расточкой, а корпус электродвигателей выполнен сферической формы с возможностью размещения в сферическую расточке опор для установки электродвигателей, при этом в корпусе дирижабля установлен аккумулятор, электрически соединенный с электрическим генератором через блок управления электрическим генератором.
Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображен продольный разрез энергодвигательной установки. На фиг.2 изображена конструкция опор для установки электродвигателей.
Предложенное устройство содержит (фиг.1): корпус дирижабля 1, в котором установлена силовая установка 2, выполненная в виде реактивного двигателя с управляемым соплом 3 и валом 4, электрический генератор 5 с валом 6, механически соединенный с валом 4, по периметру корпуса дирижабля 1, с внешней стороны расположены n-опор для электродвигателей 7 (фиг.2) со сферическими расточками 8, обмотками 9, в которых установлены с воздушным зазором n-электродвигателей 10 с валами 11, выводами 12 и со сферическими корпусами 13, соединенными с упругими стержнями 14, на корпусах 13 расположены цилиндры 15 с постоянными магнитами 16 (фиг.2), блок управления электродвигателем 17 электрически соединен с выводами 12 и обмоткой 9, а также с электрическим генератором 5, на валах 11 установлены пропеллеры 18, в корпусе дирижабля 1 также установлен аккумулятор 19, электрически соединенный через блок управления электрическим генератором 20 с электрическим генератором 5.
Предложенное устройство работает следующим образом: силовая установка 2, выполненная в виде реактивного двигателя с управляемым соплом 3 создает силу тяги, которая обеспечивает движение корпуса дирижабля 1, причем маневренность обеспечивается поворотом сопла 3 силовой установки 2, выполненной в виде реактивного двигателя, а также поворотом пропеллеров 18 за счет поворота сферического корпуса 13 n-электродвигателей 10, в сферической расточки 8 n-опор для электродвигателей 7. Поворот сферического корпуса 13 n-электродвигателей 10 осуществляется подачей напряжения на обмотку 9 от блока управления электродвигателями 17. По закону электромагнитной индукции под действием электродвижущей силы обмотки 9, величина которой зависит от напряжения, подаваемого с блока управления электродвигателями 17, происходит отклонение сферического корпуса 13 n-электродвигателей 10. При этом величиной напряжения, подаваемого с блока управления электродвигателями 17, можно с достаточной точностью выставлять необходимую координату поворота сферического корпуса 13 n-электродвигателей 10. Вращение валов 11 с пропеллерами 18 обеспечивается путем подачи напряжения на выводы 12 с блока управления электродвигателями 17. Энергоснабжение всей системы осуществляется от электрического генератора 5, преобразующего механическую энергию силовой установки 2 в электрическую энергию.
Итак, заявляемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности, благодаря использованию n-электродвигателей, каждый из которых может управлять двумя координатами, а также выполнению силовой установки в виде реактивного двигателя с управляемым соплом.
Таким образом, достигается улучшение динамических характеристик, управляемости и устойчивости дирижабля, минимизируется влияние на энергообеспечение дирижабля погодных условий и упрощается конструкция энергодвигательной установки для дирижабля.