СТАРТОВЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ЗАПУСКА МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОВЫХ АЭРОСТАТИЧЕСКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Данная полезная модель относится к области создания воздухоплавательных моделей (класс FAI F7) тепловых аэростататических летательных аппаратов (далее - ТАЛА).
На существующем уровне техники в качестве специальных устройств для подготовки ТАЛА к старту используются обычно только вентиляторы (фены), иногда даже без всякого подогрева подаваемого в оболочку воздуха. Нагрев воздуха в оболочке даже в процессе ее наполнения производится бортовой горелкой, что требует слаженной работы стартовой команды (часто довольно многочисленной), а также ведет к преждевременному расходу запаса горючего.
При таком подходе к построению стартового комплекса ТАЛА основные усовершенствования его сводятся лишь к улучшению конструкции вентилятора и способов его использования (см., напр., патент США 2001 года №6227488). Для воздухоплавательных моделей этот подход имеет еще и тот недостаток, что отсутствует контроль за величиной сплавной силы при подготовке ТАЛА к старту. В результате отрыв ТАЛА часто происходит резко и не в момент наступления наилучших условий для выполнения полетного задания.
Раскрытие полезной модели
1. Сущность заявляемой полезной модели как технического решения заключается в создании автоматизированного технического комплекса, обладающего перечисленными ниже существенными признаками и решающего не одну только задачу наддува оболочки для подъема ее с земли (чем ограничиваются стартовые комплексы ТАЛА, известные из уровня техники), а целый комплекс задач, возникающих при запуске модели ТАЛА.
2. Основными такими задачами являются:
- быстрое и экономичное наполнение оболочки подогретым воздухом для достижения нулевой (или небольшой отрицательной) сплавной силы запускаемой модели ТАЛА, а также удержание этой сплавной силы до принятия решения на взлет,
- удержание наполняемой оболочки до момента старта в стабильном состоянии в условиях переменного ветра в приземном слое со скоростью в порывах до 5-6 м/сек, быстрое освобождение запускаемой модели ТАЛА при принятии решения на взлет, осуществление перечисленных действий без использования стартовой команды, под контролем одного пилота модели ТАЛА.
Техническими результатами заявляемой полезной модели является улучшение условий запуска модели теплового аэростатического летательного аппарата:
- сокращение численности стартовой команды до 1 человека - пилота, выполняющего и подготовку модели ТАЛА к запуску, и ее взлет, и управление ее полетом,
- улучшение управляемости модели ТАЛА в момент старта за счет контроля за сплавной силой при подготовке модели к старту,
- улучшение эксплуатационных условий работы модели ТАЛА (мощная бортовая горелка не применяется до наполнения оболочки и не создает для нее опасности, бортовое горючее не расходуется для подготовки к взлету и др.),
- расширение диапазона метеоусловий для запуска моделей ТАЛА и временного диапазона для выбора момента ее старта.
Существенными признаками, характеризующим данную полезную модель, являются:
- использование для подогрева воздуха при наполнении оболочки не бортовой горелки, а отдельного стартового источника тепла,
- плотное соединение юбки оболочки со стартовым столом на этапе наддува оболочки стартовым феном, повышающее эффективность этого наддува и позволяющее пилоту обойтись без стартовой команды,
- применение для удержания оболочки в процессе подготовки к старту - нескольких купольных фалов, координированно разматываемых с бобины шаговым электродвигателем и удерживающих оболочку от сноса ветром, от перекоса и т.д.,
- приборный контроль за величиной сплавной силы модели ТАЛА при ее поготовке в старту,
- автоматизированное управление выполнением функций стартового комплекса (размотка и отцепка купольных фалов, работа стартового источника тепла и др.) по сигналам как блока управления этим комплексом, так и пилота модели ТАЛА, получающего/передающего необходимую информацию/команды по проводной связи пилота модели ТАЛА с блоком управления стартовым комплексом.
Чертежи, прилагаемые к данной заявке, включают 4 фигуры:
- фиг.1. Схема швартовки модели теплового аэростата
1 - корпус стартового стола
2 - раструб
3 - стартовый фен с источником тепла
4 - купольный фал
5 - шаговый электродвигатель с бобиной
6 - направляющее кольцо
7 - швартовочное кольцо
8 - оболочка модели ТАЛА
- фиг.2. Схема устройства стартового комплекса (вид сбоку)
1 - корпус стартового стола
2 - раструб
5 - шаговый электродвигатель с бобиной
9 - стартовый фен
10 - стартовый источник тепла
11 - стопор-датчик
12 - температурный датчик
13 - юбка оболочки модели ТАЛА
14 - бортовая горелка и бортовое управление ТАЛА
15 - блок управления стартовым комплексом
16 - пульт управления стартовым комплексом
- фиг.3. Пульт управления стартовым комплексом
17 - индикатор температуры в юбке оболочки
18 - индикатор сплавной силы
19 - переключатель режимов работы шагового электродвигателя
20 - переключатель режимов стартового фена
21 - переключатель режимов стартового источника тепла
22 - индикатор сетевого электропитания
- фиг.4. Блок-схема управления стартовым комплексом
5 - шаговый электродвигатель с бобиной
12 - температурный датчик
16 - пульт управления
19 - переключатель режимов работы шагового электродвигателя
23 - генератор импульсов
24 - контроллер
25 - сервомотор стопора-датчика
26 - сервомотор управления оборотами стартового фена
27 - сервомотор регулятора мощности стартового источника тепла
Осуществление полезной модели.
Предлагаемый стартовый комплекс состоит (см. фиг.1) из корпуса 1, имеющего вверху раструб 2; на корпусе укреплены также стартовый фен 3 с источником тепла и шаговый электродвигатель 5 с бобиной.
На эту бобину наматываются три купольных фала 4, пропускаемые затем через укрепленные на земле швартовочные кольца 7 и крепящиеся к оболочке запускаемой модели 8. Швартовочные кольца 7 рекомендуется располагать так, чтобы купольные фалы 4 расходились в стороны от корпуса 1 под углом ~120° друг к другу; но при необходимости можно выбирать точки установки швартовочных колец 7 или даже увеличивать количество купольных фалов 4 для того, чтобы они наилучшим образом удерживали оболочку 8 от сдувания ветром. Для обводки купольных фалов 4 вокруг раструба 2 используются направляющие кольца 6.
Стартовый источник тепла 10 (см. фиг.2): горелка или электроспираль - устанавливается над стартовым феном 9. Юбка 13 оболочки запускаемой модели ТАЛА помещается внутрь раструба 2 и крепится к нему стопорами-датчиками 11 (рекомендуемое количество их 2-4), которые устанавливаются внутри раструба и согласованно освобождают юбку 13 по сигналу, передаваемому с пульта управления 16 через блок управления 15. В процессе удержания юбки 13 стопоры-датчики 11 измеряют и передают через блок управления 15 на пульт управления 16 величину и знак нагрузки удержания; сумма этих показателей определяет моментальное значение сплавной силы ТАЛА. Над одним из стопоров-датчиков 11 установлен температурный датчик 12, показания которого
через блок управления 15 передаются на пульт управления 16.
На пульт управления (см. фиг.3) выводятся:
- индикатор 17 температуры в юбке оболочки,
- индикатор 18 моментального значения сплавной силы,
- переключатель 19 режимов работы шагового электродвигателя, который является трехпозиционным тумблером,
- а также, при необходимости, и другие органы контроля и управления стартовым комплексом, которыми могут быть:
- переключатель 20 режимов стартового фена, регулирующий интенсивность подачи воздуха в оболочку,
- переключатель 21 режимов стартового источника тепла, регулирующий интенсивность тепловыделения,
- индикатор 22 сетевого электропитания
-и др.
Включение тумблера 19 (см. фиг.4) пропускает импульсы генератора 23 на контроллер 24, передающий их на шаговый электродвигатель 5 ровно в том темпе, который требуется для размотки купольных фалов при эталонном (расчетном) протекании процесса наполнения оболочки. При отклонении этого процесса от расчетного выдача импульсов на шаговый электродвигатель можно блокировать путем выключения тумблера 19 - в этом случае оболочка будет продолжать наполняться воздухом от стартового фена и теплом от стартового источника тепла, удерживаясь от дальнейшего подъема куполными фалами, размотанными лишь частично.
При полной расчетной размотке купольных фалов (выдаче расчетного количества импульсов на шаговый электродвигатель) контроллер прекращает выдачу импульсов, а при поступлении от пилота сигнала старта ТАЛА (третье положение трехпозиционного тумблера 19) - подает сигнал открытия стопоров-датчиков на сервомотор 25 и пропускает на шаговый электродвигатель 5 все импульсы генератора 19, что приводит к полному сматыванию купольных фалов с бобины и их освобождению. В результате оболочку ТАЛА больше не удерживают ни стопоры-датчики, ни купольные фалы, и она взлетает, вытягивая за собой купольные фалы через швартовочные кольца.
Кроме этого, контроллер 24 может регулировать подачу воздуха в оболочку, снижая ее (после размотки купольных фалов на определенную длину) с помощью сервомотора 26 до уровня, минимального необходимого при заданной интенсивности тепловыделения, а также снижать последнюю с помощью сервомотора 27 при превышении температуры в юбке оболочки согласно показаниям датчика 12. Максимальное значение этих интенсивностей может задаваться с пульта управления (см. рис.3) соответствующими переключателями 20 и 21.