Воздухоплавательный аппарат
AEROSTAT

Изобретение относится к технике воздухоплавания.
Известен воздухоплавательный аппарат (дирижабль), содержащий оболочку сигарообразной формы, заполненную газом легче воздуха, рули направления и высоты, воздушные винты, элементы причаливания, гондолу [1]. Известный воздухоплавательный аппарат может быть дополнен прикрепленными с боков к стенке оболочки баллонами сигарообразной формы, также заполненными газом легче воздуха. При этом возрастает суммарная подъемная сила газа, находящегося в оболочке и баллонах. Недостатком такой конструкции являются неудобное для обслуживания расположение воздушных винтов и невозможность корректирования подъемной силы воздухоплавательного аппарата в режиме воздухоплавания.
Задачей изобретения является упрощение и улучшение удобства обслуживания воздушных винтов и корректирование подъемной силы воздухоплавательного аппарата в режиме воздухоплавания.
Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в воздухоплавательном аппарате, содержащем оболочку, неподвижно присоединенные с боков к оболочке баллоны, элементы причаливания, воздушные винты, рули направления и высоты, гондолу, где оболочка и баллоны заполнены газом легче воздуха, имеют сигарообразную форму, между оболочкой и баллоном расположено соединительное устройство, состоящее из прямых и изогнутых по дуге окружности звеньев, образующих снизу и сверху параллельно и горизонтально расположенные рамы, причем к нижней раме снизу прикреплен пилон, удерживающий воздушный винт, а к верхней раме сверху прикреплено полое аэродинамическое крыло. К нижней раме сверху прикреплен топливный бак. Аэродинамическое крыло прикреплено к верхней раме с возможностью изменения угла атаки. Аэродинамическое крыло заполнено газом легче воздуха.
На фиг. 1 и 2 изображен воздухоплавательный аппарат, соответственно виды спереди и сверху; на фиг. 3 изображено соединительное устройство, общий вид; на фиг. 4 изображен фрагмент соединительного устройства с поворотным на петлях крылом.
1
1
1
Воздухоплавательный аппарат (фиг. 1 и 2) выполнен в виде «воздухоплавательного тримарана», состоящего из дирижабля A, баллонов B и соединительного устройства С, причем центральные оси дирижабля Х-Х и баллонов Y-Y и Z-Z параллельны.
Дирижабль A содержит мягкую сигарообразной формы оболочку 1, стенка 2 которой охватывает полость 3, заполняемую газом легче воздуха, например гелием. Альтернативным вариантом является выполнение оболочки полужесткой или жесткой. Снизу к оболочке прикреплены гондола 4 и элементы 5 причаливания. Гондола имеет, например, грузопассажирский салон и отсек для аэронавтов (не показаны). В кормовой части оболочки дирижабля расположены стабилизаторы 6 с рулями 7 направления и рулями 8 высоты. С боков к оболочке прикреплены элементы 9 крепления соединительного устройства С. Тонкостенную мягкую оболочку дирижабля, баллоны сверху может охватывать крупная плетеная из нитей сетка 10.
Баллоны B имеют сигарообразную форму, мягкую (жесткую) стенку 11, охватывающую полость 12, заполняемую газом легче воздуха, например водородом, гелием, светильным газом, аммиаком. С боку (со стороны дирижабля) к стенке каждого баллона (или к сетке) прикреплены элементы 13 крепления соединительного устройства С.
Между оболочкой и баллоном расположено соединительное устройство С, состоящее из прямых и изогнутых по дуге окружности звеньев 14, причем каждое изогнутое звено, прилегающее к оболочке описывается дугой радиусом R, а каждое изогнутое звено, прилегающее к баллону, описывается дугой радиусом r (фиг. 1 и 3). Звенья образуют снизу и сверху параллельно и горизонтально расположенные рамы 15 и 16 соответственно. К нижней раме снизу прикреплен пилон 17, удерживающий воздушный винт 18 и привод 19. Сверху к нижней раме прикреплен топливный бак 20. К верхней раме сверху прикреплено полое аэродинамическое крыло 21, имеющее традиционный (Н.Е. Жуковского) профиль. Полость 22 крыла заполнена газом легче воздуха. Аэродинамическое крыло может быть прикреплено к верхней раме неподвижно (фиг. 1-3) или подвижно (фиг. 4) с возможностью изменения угла α атаки за счет подъема/опускания передней его кромки 23 с помощью механизма 24, состоящего, например, из гидроцилиндра 25 с выдвижным штоком 26 (шланги и нагнетатель жидкой среды в гидроцилиндр не показаны). Возможно применение для изменения угла α атаки иного механизма. При этом задняя кромка 27 крыла имеет возможность поворота на петле 28, закрепленной неподвижно на верхней раме.
Модель, экспериментальный образец воздухоплавательного аппарата (фиг. 1 и 2), изготавливают состоящими из дирижабля A, баллонов В и соединительного устройств С.
Из эластичного газонепроницаемого материала (синтетическая пленка, прорезиненная ткань) изготавливают оболочку 1 со стабилизаторами 6. Полужесткую, жесткую оболочку изготавливают из пластмассы, легкого листового металла (сплавы на основе алюминия, титана, магния). Стенка 2 оболочки охватывает полость 3, заполняемую газом легче воздуха. Гондолу 4, элементы 5 причаливания, рули 7 направления и рули 8 высоты изготавливают из пластмассы, легкого металла. Рули с приводами от электродвигателей (не показаны) устанавливают на стабилизаторы. Гондолу, элементы причаливания прикрепляют к оболочке снизу. Сверху мягкую оболочку и баллоны охватывают сеткой 10, изготовленной, например, из синтетических нитей. Элементы крепления 9 соединительного устройства к сетке, непосредственно к оболочке изготавливают с применением широкой тканой тесьмы (не показана).
1
1
1
Баллоны изготавливают из того же материала, что и оболочку. Стенка 11 баллона охватывает полость 12. К стенке баллона или к охватывающей его сетке прикрепляют элементы 13, также изготовленные с применением тканой тесьмы. Баллоны к оболочке дирижабля присоединяют неподвижно с помощью соединительных устройств и так, чтобы их центральные оси, соответственно, Х-Х и Y-Y и Z-Z были параллельны. Полости оболочки и баллонов заполняют газом легче воздуха, учитывая возможность подъема воздухоплавательного аппарата на высоту до 2000 м над уровнем моря.
Соединительное устройство (фиг. 1 и 3), состоящее из звеньев 14, изготавливают из прутков нержавеющей стали или иного устойчивого к атмосферной коррозии материала, причем звенья, вертикально прилегающие к оболочке, предварительно изгибают по дуге окружности радиусом R, а звенья, вертикально прилегающие к баллонам, - по дуге окружности радиусом r. При этом звенья из прямых прутков образуют снизу и сверху параллельно и горизонтально расположенные рамы 15 и 16 соответственно. К нижней раме снизу прикрепляют (приваривают, приклепывают) пилон 17, удерживающий воздушный винт 18 с приводом 19. В качестве воздушных винтов возможно использование легких (несущих) винтов, применяемых в вертолетной технике. В качестве привода воздушных винтов используют двигатель внутреннего сгорания, например двигатель Ванкеля или иной двигатель. Сверху к нижней раме прикрепляют топливный бак 20. К верхней раме сверху прикрепляют полое тонкостенное аэродинамическое крыло 21, полость 22 которого заполняют газом легче воздуха. Аэродинамическое крыло прикрепляют к верхней раме неподвижно (фиг. 1-3) или подвижно (фиг. 4) с возможностью изменения угла α атаки за счет подъема/опускания передней его кромки 23, например, с помощью механизма 24, состоящего из гидроцилиндра 25 с выдвижным штоком 26 (шланги и нагнетатель жидкой среды в гидроцилиндр не показаны). При этом задняя кромка 27 крыла имеет возможность поворота на петле 28, закрепленной неподвижно на верхней раме.
Размещение воздушных винтов на пилонах обеспечивает свободный доступ (со всех сторон) к приводу, что упрощает и улучшает удобство обслуживания на стартовой площадке. После размещения в гондоле пассажиров и грузов аэронавты переводят воздухоплавательный аппарат в режим воздухоплавания. Наличие аэродинамических крыльев, заполненных газом легче воздуха, увеличивает подъемную силу аппарата, а выполнение аэродинамических крыльев с возможностью изменения угла атаки позволяет корректировать его подъемную силу в горизонтальном полете.
Изобретение расширяет модельный ряд воздухоплавательных аппаратов.
Источник информации
1. Голубятников В. Дирижабли набирают высоту // наука и жизнь. - 2007. - №7. - С. 48-51.