Транспортное средство с частичной аэростатической разгрузкой

Полезная модель относится к области авиационной техники, а именно к конструкциям многофункциональных комбинированных летательных аппаратов и может быть использована как средство для выполнения мониторинговых и транспортных операций.
Указанные летательные аппараты в качестве подъемной силы используют аэродинамические элементы (крылья, поверхности корпуса), оболочки с несущим газом (гелий, водород, нагретый воздух), тягу силовых установок (винты).
Известно гибридное воздушное судно RU №2160689 С2, МПК В64С 29/00 (2000.01), В64С 1/26 (2000.01), В64В 1/34 (2000.01), опубликовано 20.12.2000. Изобретение относится к области авиации. Судно имеет фюзеляж, предназначенный для создания подъемной силы, и четыре секции крыльев, установленные тандемом (последовательно) с возможностью поворота относительно их нейтральной оси. Каждая секция крыльев имеет установленный на ней поворотный блок пропеллер - несущий винт для создания тяги. Крылья и пропеллеры встроены в фюзеляж при помощи аутригера, который является жестким по конструкции и предназначен для распределения усилий от крыльев и пропеллеров.
Фюзеляж имеет форму, которая обеспечивает создание аэродинамической подъемной силы в воздушном потоке и облегчает конструирование за счет сведения к минимуму числа требующихся панелей различной кривизны. Носовой и хвостовой конусные обтекатели, а также нижняя рама фюзеляжа облицованы полужесткими панелями. Полужесткие панели покрытия рамы образованы из газонепроницаемого и стойкого к истиранию слоистого материала и соединены с рамой при помощи промежуточного ребра и блока защелки. Рама образована из множества изогнутых удлиненных сегментов, установленных последовательно, ортогонально длинной оси фюзеляжа, и соединенных при помощи торсионных элементов. Для приведения воздушного судна в движение использована турбоэлектрическая система тяги. Изобретение направлено на повышение грузоподъемности и крейсерской скорости полета.
Общими признаками аналога с существенными признаками заявляемого транспортного средства является наличие поворотных движителей, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие баллонов, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком аналога является то, что он не имеет возможности вертикального взлета и посадки в полной мере. Ему необходимо 30% взлетно-посадочной полосы по сравнению с заявляемым летательным аппаратом.
Известен также летательный аппарат аварийно-спасательный (патент № RU 2337855, МПК В64В 1/22, В64В 1/66, А62В 37/00, опубликовано 10.11.2008). Принят за прототип.
Изобретение относится к летательным аппаратам, использующим подъемную силу несущего газа. Летательный аппарат имеет жесткий корпус, внутри которого расположены оболочки с несущим газом, движители внутри аэродинамических модулей в виде тел вращения тороидальной формы с аэродинамическим профилем. В нижней части корпуса выполнен сквозной продольный проход, соединяющий кабину экипажа, грузопассажирский салон, топливные баки и агрегаты, оборудованный выходными люками и устройствами для причаливания к внешним объектам, выдвижным трапом с перилами и съемной тележкой. Имеется поперечный проход с выходами на крылья и вертикальный проход, оборудованный лебедкой и устройствами для спуска-подъема. Нижняя часть корпуса и полые крылья заполнены пенопластом, обеспечивающим плавучесть и прочность летательного аппарата, и выполняют функцию боковых стабилизирующих поплавков.
Конструкция летательного аппарата аварийно-спасательного предназначена для зависания в воздухе при вертикальной тяге движителей, а также для причаливания к вертикальным объектам. Для спасения людей из верхних этажей высотных зданий
Общими признаками прототипа с заявляемым транспортным средством является наличие поворотных движителей, поверхностей создающих аэродинамическую подъемную силу и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком прототипа является то, что он имеет большую парусность из за больших размеров и меньшую маневренность по сравнению с заявленным транспортным средством.
Известен также транспортный гибридный летательный аппарат патент RU №2385257, МПК В64В 1/24, опубликовано 27.03.2010. Изобретение относится к аэростатическим транспортным системам. Гибридный летательный аппарат включает корпус, силовую установку, систему движителей, хвостовое оперение, многоопорное шасси и гондолу. Корпус выполнен в виде надувного крыла малого удлинения и с переменным значением поперечного V-крыла по размаху. Хвостовое оперение состоит из надувного вертикального киля с рулем направления. Силовая установка выполнена по двухвекторной схеме и имеет двигатель - энергоузел, размещаемый внутри корпуса над гондолой. Система движителей размещена в концевых сечениях корпуса и в кормовой части над корпусом. Многоопорное шасси состоит из силового шасси, размещаемого на гондоле, и поддерживающего шасси, размещаемого на законцовках корпуса. Гондола имеет кабину экипажа, транспортно-пассажирский и грузовой отсеки и крепится снизу к корпусу.
Общими признаками аналога с заявляемым транспортным средством является наличие несущей поверхности, создающей аэродинамическую подъемную силу (крыло) и наличие оболочек с несущим газом, создающих аэростатическую подъемную силу.
Недостатком аналога является установка движителей в крыле, что уменьшает его площадь, а так же при крейсерском полете нарушает обтекание.
Задачей настоящей полезной модели является создание летательного аппарата, позволяющего обеспечить возможность длительного полета с возможностью вертикального взлета/посадки.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в возможности выполнения длительного полета с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом и аналогами, с возможностью вертикального взлета/посадки, а также защищенности силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним при падении аппарата.
Технический результат достигается тем, что летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью для реализации аэродинамического принципа поддержания, и оболочек с несущим газом, выполненных в виде развитых концевых шайб для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своем составе силовые установки (движители) с возможностью поворота для изменения вектора тяги и обеспечения ряда характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов и прототипа. Технический результат достигается также тем, что четыре силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги расположены попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии. Силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги могут быть установлены на пилонах, прикрепленных к несущей поверхности.
Выполнение заявляемого летательного аппарата в виде транспортного средства типа катамаран позволяет реализовать положительную интерференцию между несущей поверхностью и оболочками с несущим газом и силовыми установками с возможностью поворота для изменения вектора тяги, что обеспечивает возможность выполнения длительного полета с лучшими скоростными и маневренными характеристиками по сравнению с прототипом.
Расположение четырех силовых установок с возможностью поворота для изменения вектора тяги попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии обеспечивает положительную интерференцию между оболочками с несущим газом и силовыми установками с возможностью поворота для изменения вектора тяги, а также защищенность силовой установки и других элементов аппарата и объектов, находящихся под ним, при падении аппарата.
Отличительной особенностью от прототипа является выполнение аппарата по схеме «катамаран» с несущим крылом и баллонами с легким газом, выполненными в виде развитых концевых шайб и расположением силовой установки между баллонами «внутри габарита».
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию «новизна».
Предлагаемое транспортное средство иллюстрируется чертежом, где на фигуре показана конструктивная схема заявляемого транспортного средства с частичной аэростатической разгрузкой. Элементам устройства присвоены следующие цифровые обозначения:
1 - несущая поверхность;
2 - оболочки с несущим газом;
3 - силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги.
Осуществление полезной модели
Летательный аппарат конструктивно выполнен в виде транспортного средства типа катамаран с частичной аэростатической разгрузкой, с несущей поверхностью 1 для реализации аэродинамического принципа поддержания и оболочек с несущим газом 2, выполненных в виде развитых концевых шайб, для реализации аэростатического принципа поддержания и положительной интерференции элементов транспортного средства. Аппарат имеет в своем составе четыре силовые установки с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3, с электроприводами, расположенные попарно перед передней кромкой и за задней кромкой несущей поверхности 1 симметрично относительно вертикальной плоскости симметрии летательного аппарата «внутри габарита». Это позволяет обеспечить положительную интерференцию между элементами конструкции летательного аппарата, и, как следствие, ряд характеристик, отличающих транспортное средство от имеющихся аналогов, а также обеспечить безопасность в случае отказа одной или нескольких силовых установок с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3. При этом несущая поверхность 1 выполнена аэродинамическим (крыльевым) профилем с жесткой обшивкой. На концах несущей поверхности 1 установлены жесткие композитные пилоны (на чертеже не показаны), к которым с одной (внутренней) стороны закреплены жесткие композитные штанги силовых установок с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3, а с другой (внешней) стороны закреплены оболочки с несущим газом 2 водородом, флегматизированным гелием (безопасная гелиево-водородная смесь). При этом оболочки с несущим газом 2 могут быть выполнены жесткими, например, из стеклопластика, или гибкими, например, из прорезиненной ткани технического назначения, в зависимости от массогабаритных параметров летательного аппарата.
Летательный аппарат работает следующим образом. При выполнении вертикального взлета и посадки оси силовых установок с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3 направлены вертикально вверх, при этом реализуется положительная интерференция между оболочками с несущим газом 2 и силовыми установками с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3. При горизонтальном полете оси силовых установок с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3 направлены под малым углом к горизонтальной плоскости, при этом реализуется положительная интерференция между несущей поверхностью 1, оболочками с несущим газом 2 и силовыми установками с возможностью поворота для изменения вектора тяги 3.