ОБОЛОЧКА ТЕПЛОВОГО АЭРОСТАТИЧЕСКОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Описание изобретения: Двухслойная конструкция оболочки теплового аэростатического летательного аппарата с полостью между слоями.
Данное изобретение относится к области воздухоплавания, осуществляемого на тепловых аэростататических летательных аппаратах (далее - ТАЛА).
На существующем уровне техники в названной области используются, как правило, только однослойные оболочки ТАЛА, что приводит к значительным теплопотерям и, как следствие, к необходимости использования более мощной горелки и более высокому расходу топлива в полете. Если считать вторым слоем герметизирующую пропитку, обычно наносимую на оболочку (см. [1]), то между этими слоями отсутствует полость, значительно снижающая конвективные потери тепла.
В других (газонаполненных) аэростатических летательных аппаратах (ЛА) граница между газом, создающим подъемную силу, и внешним воздухом, даже когда и делалась двойной (см. [2]), не создавала технического результата, обеспечиваемого данным изобретением, поскольку служила совсем иным целям: снижению утечки газа, разнесению прочностной, аэродинамической и изоляционной функций оболочки на различные элементы конструкции и др.
В ЛА других классов двойная граница между внутренним пространством ЛА и внешней средой хотя и используется для сокращение теплопотерь (например, двойные стекла в иллюминаторах, двойные стенки фюзеляжа); но их сокращение практически вообще не влияет на снижение мощности силовых агрегатов ЛА и расхода топлива в полете.
Раскрытие изобретения
1. Сущность изобретения как технического решения заключается в устройстве второго - внутреннего (теплоизолирующего) слоя оболочки ТАЛА и полости между ее слоями.
2. Задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение, является снижение мощности горелки, необходимой для подогрева воздуха в ТАЛА, и, соответственно, расхода горючего в полете - за счет снижения потерь на конвективный теплообмен оболочки ТАЛА с окружающим воздухом.
Помимо этого снижения, техническим результатом данного изобретения являются также:
- разнесение требований, предъявляемых к материалу оболочки, на разные конструктивные элементы ее. Так, например, предельные требования по термоустойчивости могут быть отнесены при использовании данного решения только к материалу внутренней оболочки, а требования к прочности на разрыв или к проницаемости - только к материалу внешней оболочки;
- для ТАЛА класса ВХ (тепловые дирижабли) - еще и повышение маневренности за счет снижения их массы (включая массу воздуха в оболочке) при фиксированной грузоподъемности и энерговооруженности.
Существенным признаком, характеризующим данное изобретение, является наличие второго слоя в оболочке ТАЛА и полости между слоями, что позволяет снизить теплопотери.
Чертежи, прилагаемые к данной заявке, включают две фигуры:
- фиг.1. Разрез двухслойной оболочки теплового аэростата:
1 - внешний слой оболочки
2 - внутренний слой оболочки
3 - дренажные отверстия во внутреннем слое оболочки
4 - ленты-растяжки
- фиг.2. Рукав-полотнище:
1 - материал внешнего слоя оболочки
2 - материал внутреннего слоя оболочки
3 - дренажное отверстие во внутреннем слое оболочки
Осуществление
Оболочка ТАЛА может изготавливаться как послойно - с последующим помещением внутреннего слоя 2 (см. фиг.1) во внешний слой 1, их позиционированием друг относительно друга и креплением внутреннего слоя ко внешнему (например, с помощью лент-растяжек 4) - так и полотнище за полотнищем.
В последнем случае полотнище имеет вид рукава (см. фиг.2), одна сторона которого изготавливается из материала, выбранного для внешнего слоя (1), а другая - из материала для внутреннего слоя оболочки (2). После изготовления этих рукавов их торцы соединяются любым доступным способом (сшивка, склейка, сварка и пр.) так, чтобы соответствующие слои рукавов, соединяясь, образовывали вместе соответствующий слой оболочки ТАЛА.
Также любым доступным способом (наддув, негерметичность внутреннего слоя оболочки и пр.) обеспечивается выравнивание давления в образующейся полости между слоями - со внутренним давлением в оболочке. В ТАЛА, представленном на фиг.1, это выравнивание давления обеспечивается устройством небольших дренажных отверстий 3 в верхней части внутреннего слоя оболочки и негерметичности соединения друг с другом нижнего края внутреннего и внешнего слоев.
Толщина полости выбирается такой, чтобы максимально сократить конвективные теплопотери ТАЛА через оболочку.
Экспериментального подтверждения технического эффекта заявляемого изобретения на момент подачи заявки не получено. Расчетным путем показано:
- что для горизонтального полета ТАЛА класса АХ-8 объемом 2400 м3 и общей массой 560 кг мощность горелки, потребная для горизонтального полета (см. [1]), составляет при двухслойной оболочке величину, в 2 раза меньшую, чем при однослойной оболочке,
- что перепад температур на внешнем слое двухслойной оболочки ТАЛА почти в 2 раза меньше перепада, возникающего при использовании однослойной оболочки, а напряжения на внутреннем слое оболочки при горизонтальном полете практически отсутствуют,
- что в классе ВХ (тепловые дирижабли) ТАЛА с полезной нагрузкой 100 кг и одинаковой энерговооруженностью (мощность горелки 100 kW, тяга маршевого двигателя 150 кГ) - дирижабль с двухслойной оболочкой разгоняется до воздушной скорости 10 м/сек в 2-3 раза быстрее дирижабля с однослойной оболочкой.
Библиография:
1. Александр Таланов. Все о воздушных шарах. Москва. Издательство «Астрель» 2002
2. Дирижабли Фердинанда фон Цеппелина (цит. по http://www.megakm.ru/weaponry/encvclop.asp?TopicNumber=2917)