Дирижабль
AIRSHIP

Изобретение относится к технике воздухоплавания, а именно к моделированию дирижаблей, работающих в стратосфере.
Известен дирижабль, содержащий мягкую оболочку, стенка которой охватывает полость, заполненную газом легче воздуха, нанесенное на стенку с внешней ее стороны покрытие, вырабатывающее электрическую энергию, прикрепленные к стенке стабилизаторы с рулями высоты и направления, воздушные винты, двигатели, необитаемую гондолу, элементы причаливания [1].
В режиме воздухоплавания на стенку оболочки дирижабля действуют суммарные силы внешнего разрежения воздуха и возрастающего положительного давления газа в полости оболочки, что на больших высотах может вызвать ее разрыв. Разрыв оболочки равноценен потере дирижабля.
Задачей изобретения является сохранение целостности оболочки дирижабля в режиме воздухоплавания выше нижней границы стратосферы.
Технический результат достигается тем, что в дирижабле, содержащем мягкую оболочку, стенка которой охватывает полость, заполненную газом легче воздуха, нанесенное на стенку с внешней ее стороны покрытие, вырабатывающее электрическую энергию, прикрепленные к стенке стабилизаторы с рулями высоты и направления, воздушные винты, двигатели, необитаемую гондолу, элементы причаливания, в стенке-потолке гондолы выполнены отверстия для прокладки отбирающей газ трубы и возвращающей газ трубы с запорными арматурами, причем трубы соединены с расположенной в гондоле установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Гондола имеет гасящий вибрацию пол.
На фиг. 1 изображен вид дирижабля сбоку; на фиг. 2 изображен фрагмент фиг. 1.
Дирижабль (фиг. 1) содержит мягкую оболочку 1, стенка 2 которой охватывает полость 3, заполненную газом легче воздуха (водородом), прикрепленные к оболочке элементы 4 причаливания. На оболочку может быть установлен прилегающий к стенке сетчатый, сплетенный из синтетических шнуров, мягкий каркас 5. На стенку оболочки с внешней стороны нанесено покрытие 6, вырабатывающее электрическую энергию. В кормовой части дирижабля к стенке оболочки прикреплены стабилизаторы 7 с рулями 8 высоты и рулями 9 направления. С боков оболочки к стенке прикреплены воздушные винты 10 с приводами от электродвигателей 11. Снизу к стенке оболочки прикреплена необитаемая гондола 12. В стенке-потолке 13 гондолы (фиг. 2) выполнены отверстия 14 и 15 для прокладки с выходом в полость оболочки, соответственно, отбирающей газ трубы 16 и возвращающей газ трубы 17. Трубы снабжены запорной арматурой 18 и соединены с расположенной в гондоле установкой 19 для сжатия/сжижения и хранения газа (теплоизоляция не показана). В полости оболочки расположен датчик (не показан) давления газа, соединенный (шлангами, электрическим кабелем) с исполнительными механизмами системы (не показана) автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Гондола имеет гасящий вибрацию пол 20.
Изготавливают макет, модель, опытный образец дирижабля (фиг. 1), содержащего мягкую оболочку 1, стенка 2 которой охватывает полость 3. Оболочку изготавливают из эластичного газонепроницаемого материала (прорезиненная ткань, синтетическая пленка). На оболочку с внешней стороны устанавливают прилегающий к стенке сетчатый, сплетенный из синтетических шнуров, мягкий каркас 5. К оболочке снизу прикрепляют элементы 4 причаливания. Снаружи на стенку оболочки (свободные места) наносят покрытие 6, вырабатывающее электрическую энергию. Покрытие может состоять, например, из солнечных батарей, соединенных, по меньшей мере, с одним аккумулятором (не показан) электрической энергии. В кормовой части дирижабля к стенке оболочки прикрепляют стабилизаторы 7 с рулями 8 высоты и рулями 9 направления. С боков оболочки к стенке прикрепляют (трехлопастные, многолопастные) воздушные винты 10 с приводами от электродвигателей 11. Длина лопасти воздушного винта может составлять, например, 2-4 м. Снизу к стенке оболочки прикрепляют обтекаемую гондолу 12. Гондолу, воздушные винты, электродвигатели изготавливают легкими (алюминиевые, титановые сплавы). В стенке-потолке 13 гондолы (фиг. 2) выполняют отверстия 14 и 15 для прокладки с выходом в полость оболочки, соответственно, отбирающей газ трубы 16 и возвращающей газ трубы 17. На трубы устанавливают запорную арматуру 18 и соединяют ее с расположенной в гондоле установкой 19 для сжатия/сжижения и хранения газа. В гондоле устраивают гасящий вибрацию пол 20. В полость оболочки помещают датчик (не показан) давления газа, соединяют его, например, электрическим кабелем, с исполнительными механизмами системы (не показана) автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа.
В наземных условиях оболочку заполняют, например, на 3/4, газом легче воздуха (водородом в свободном состоянии), исходя из условия создания достаточной подъемной силы для перехода дирижабля в режим воздухоплавания. Управление дирижаблем осуществляют рулями высоты и направления, а также изменением частоты вращения воздушных винтов. С набором высоты на стенку оболочки начинают действовать возрастающие силы отрицательного давления (разрежения) воздуха и силы положительного давление газа. При этом увеличивается объем оболочки. Мягкий каркас ограничивает увеличение объема оболочки. При достижении нижней границы стратосферы давление газа на стенку оболочки может достичь критической величины, при которой возможен ее разрыв. Для исключения разрыва стенки оболочки и продолжения дирижаблем набора высоты, находящийся в полости оболочки датчик включает систему автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Все исполнительные механизмы (приводы рулей направления и высоты, воздушных винтов, установки для сжатия/сжижения и хранения газа) в дирижабле работают, получая электрическую энергию, например, от солнечных батарей, отдельные элементы которых соединены свитыми в виде пружин проводниками электрического тока (с учетом увеличения/уменьшения объема мягкой оболочки).
Для набора высоты воздухоплавания, снижения и посадки дирижабля выполняют следующие операции.
Операция 1. При включении установки для сжатия/сжижения и хранения газа из полости оболочки начинают отбор газа (водорода) и его накопление в сжатом или сжиженном состоянии. Цель этой операции заключается в сохранении подъемной силы газа, находящегося в полости оболочки. Операцию повторяют многократно до достижения дирижаблем заданной высоты, например 20 км и более.
Операция 2. Продолжают непрерывный отбор газа из полости оболочки до состояния, при котором его подъемная сила станет недостаточной для удерживания дирижабля на заданной высоте. Дирижабль начнет терять высоту. При переходе дирижабля из стратосферы в тропосферу начинают процесс возвращения накопленного установкой сжатого/сжиженного газа в полость оболочки. Операцию повторяют многократно до посадки и причаливания дирижабля.
Изобретение сохраняет целостность оболочки дирижабля в режиме воздухоплавания выше нижней границы стратосферы.
Источник информации
1. Голубятников В. Дирижабли набирают высоту // Наука и жизнь. - 2007. - №7. - С. 48-51.