СПОСОБ ПРИДАНИЯ ЖЕСТКОСТИ ОБОЛОЧКЕ ДИРИЖАБЛЯ С ПОЛУЖЕСТКОЙ КОНСТРУКЦИЕЙ
METHOD FOR STIFFENING AIRSHIPE SHELL WITH SEMI-RIGID STRUCTURE

Настоящее изобретение относится к воздухоплаванию и может быть использовано для строительства летательных аппаратов легче воздуха, в частности в конструкции оболочки дирижаблей.
Изобретение относится к воздухоплавательной технике, в частности к конструкциям оболочек дирижаблей. Оно может быть использовано для создания дирижаблей полужесткой конструкции. Такая конструкция получается за счет спиралевидных рукавов, наддутых воздухом, размещенных по внутренней поверхности оболочки, которые стягиваются тросами к собственной оси. Таким образом достигается требуемая жесткость конструкции при минимальной массе. Кроме того, наддутые рукава являются хорошими теплоизоляторами.
При эксплуатации различной техники возникает вопрос ее хранения при длительном застое. Дирижабли с большой грузоподъемностью имеют значительные габариты Полужесткая конструкция, в отличие от жесткой, позволяет сдувать оболочку дирижабля, тем самым значительно уменьшая его габаритные размеры в случае длительной консервации, при этом сохраняя необходимую жесткость. Кроме того, такая конструкция будет иметь массу, значительно меньшую, чем у жестких дирижаблей, при сохранении необходимых характеристик.
Из уровня техники известно решение по патенту SU 350693 опубл. 13.09.1972. Описанный в патенте дирижабль имеет жесткую схему и дополнительные мягкие боковые оболочки для повышения высотности полета, которые надуваются только при полетах, превышающих расчетную высоту. Такая конструкция дирижабля носит иную задачу, нежели предлагаемое решение, в котором оболочка дирижабля сдувается только в случае длительной консервации, а во всех прочих она наполнена несущим газом.
Также из существующего уровня техники известна еще одна конструкция дирижабля с элементами каркаса, наддуваемыми излишним давлением для получения необходимой жесткости. В качестве примера можно привести RU 6633 опубл. 10.09.2007. Однако в отличие от предлагаемого решения, каркас дирижабля все же является жестким, что не допускает возможности складывания дирижабля.
Конструкция, описанная в патенте RU 2014153113 опубл. 20.11.2014 Бюл. №32, предполагает использование мягкой оболочки и системы диагонально-радиальных расчалок для придания необходимой жесткости. Однако такая конструкция предполагает наличие силовых шпангоутов в местах действия сосредоточенных нагрузок, а также центральной тоннельной трубы большого диаметра, проходящей вдоль центральной оси оболочки по всей ее длине. Такие элементы значительно утяжеляют конструкцию, а силовые шпангоуты будут препятствовать складыванию дирижабля.
В решении RU 2662593 опубл. 26.07.2018 Бюл. №21, представлен дирижабль полужесткой конструкции. Он имеет мягкую оболочку и два продольных боковых жестких элемента. Конструкция нижней части внутренней оболочки выполнена таким образом, что позволяет перемещаться и деформироваться, изменяя тем самым газонаполненный объем в пределах от 5% до 100% от объема полного его выполнения. Однако это также не позволяет полностью складывать дирижабль, а кроме того, такая конструкция, в отличие от предложенного варианта, предполагает наличие металлических элементов, что приводит к увеличению ее массы.
Также из уровня техники известно устройство, описанное в решении RU 2376195 опубл. 20.12.2009 Бюл. №35, в котором предлагается создание многослойной аэростатической оболочки, заполненной электронами. При такой конструкции в качестве несущего газа, создающего подъемную силу аэростата, выступают электроны, пребывающие в броуновском движении. Несмотря на то, что оболочка с зарядами внутри будет вести себя под действием давления атмосферы не так, как нейтральный газ, и такая конструкция может получиться достаточно жесткой, на несущий газ накладываются существенные ограничения, чего не происходит при использовании предлагаемого решения.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является придание жесткости оболочке летательных аппаратов легче воздуха, в частности - дирижаблей.
Данная задача решается за счет предлагаемой конструкции оболочки. Эта конструкция представляет собой функциональную оболочку, по внутренней стороне которой размещены спиралевидные рукава с воздухом, находящимся внутри под давлением. Оболочка радиальными тросами стягивается к собственной оси, для придания ей нужной формы и создания напряженного состояния. В центре оболочки натянут осевой трос, к которому крепятся радиальные тросы.
За счет системы откачки воздуха из оболочки и системы наружных тросов обеспечивается возможность автоматизированного сдува и надува оболочки с целью снижения аэродинамических нагрузок во время стоянки. В процессе наддува спиралей с воздухом, между спиралями возникают нормальные силы, которые стремятся расширить оболочку. При достижении заданного объема дальнейшему расширению препятствуют тросы, идущие из центра оболочки.
Конструкция оболочки возможна в двух исполнениях - однослойном (один слой спиралевидных рукавов) и двухслойном (два слоя рукавов).
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание конструкции, находящейся в напряженном состоянии, что позволяет обеспечивать ее необходимую жесткость.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - общий вид оболочки
На фиг. 2 - поперечное сечение оболочки
На фиг. 3 - продольное сечение оболочки
На фиг. 4 - общий вид и сечение спиралевидного рукава в однослойном исполнении
На фиг. 5 - общий вид и сечение спиралевидного рукава в двуслойном исполнении
Предлагаемая конструкция состоит из функциональной оболочки 1, по внутренней поверхности которой проходят спиралевидные рукава 2, наддутые газом под давлением Рукава 2 стягиваются радиальными тросами 3 к центральной оси, через которую проходит осевой трос 6. Полезный объем внутри оболочки 1 заполнен несущим газом и разделен на отдельные секции газонепроницаемыми перегородками 4. Функциональная оболочка 1 по внешней стороне ограничена аэродинамической оболочкой 5.