ГИБРИДНЫЙ ПРИВЯЗНОЙ АЭРОСТАТ

Полезная модель относится к области воздухоплавания, а именно к привязным аэростатам, обладающим устойчивостью к ветровой нагрузке, предназначенным, в частности, для подъема полезной нагрузки на заданную высоту и ведения наблюдения за земной поверхностью.
Известен привязной аэростат, включающий оболочку заполненную подъемным газом, конструктивные элементы крепления оболочки к объекту поверхности земли, включающие длинный трос или шнур, при этом на конструктивных элементах оболочки установлены видеокамера со сканером и часть оборудования телевизионной системы наблюдения, управляемые оператором с поверхности земли, а конструкция объекта поверхности земли выполнена стационарной или мобильной, на элементах крепления оболочки к объекту поверхности земли установлены шарниры, на которых закреплена платформа, снабженная аэродинамическим стабилизатором. (Смотри патент на полезную модель №45127, МПК В64В 1/00, фиг.2).
Рассматриваемая конструкция сложна в изготовлении, при этом аэродинамический стабилизатор установленный на платформе стабилизирует только положение видеокамеры, при переменном ветре по силе и направлению вся конструкция не будет устойчива (может снести аэростат), потребуются дополнительные корректирующие команды оператора.
Задачей полезной модели является создание новой конструкции привязного аэростата, обладающего устойчивостью к ветровой нагрузке.
Сущность полезной модели заключается в том, что гибридный привязной аэростат состоит из оболочки, заполненной подъемным газом, аэродинамических поверхностей, выполненных из полотнищ, натянутых на каркас, представляющих собой крыло малого удлинения, киль, и системы подвеса, соединенной подъемным тросом, конец которого закреплен на управляемой оператором лебедке, установленной на стационарном или мобильном основании. Полезная нагрузка может быть размещена как снаружи, так и внутри оболочки, а так же подвешена к ней системой подвеса, либо закреплена на подъемном тросе.
Отличительной особенностью заявляемого аэростата является то, что в условиях действия ветровой нагрузки за счет создания подъемной силы крыла он сохраняет способность к подъему полезной нагрузки при малых значениях избыточной аэростатической подъемной силы. Эта особенность позволяет уменьшить габаритные размеры, объем газа и соответственно удешевить конструкцию.
Система подвеса аэростата имеет элементы, изменяющие свои размеры в зависимости от величины ветровой нагрузки, что приводит к уменьшению угла атаки крыла и снижению нагрузки в подъемном тросе, что позволяет уменьшить диаметр и вес указанного троса. Наличие киля обеспечивает установку аэростата навстречу ветровому потоку при изменении направления ветра.
Таким образом, благодаря наличию описанных выше аэродинамических поверхностей и адаптивной системы подвеса обеспечивается аэродинамическая устойчивость заявляемого аэростата при переменном по силе и направлению ветровом потоке.
Полезная модель иллюстрируется чертежами:
на фиг.1 представлен вид гибридного привязного аэростата, при горизонтальном направлении ветра,
на фиг.2 - вид сверху (вид А фиг.1.),
на фиг.3 - вид сбоку (вид Б фиг.1.),
на фиг.4 - аксонометрический вид.
Гибридный привязной аэростат состоит из оболочки (1), выполненной из газонепроницаемого эластичного материала, заполненной газом легче воздуха и аэродинамических поверхностей, выполненных из полотнищ, натянутых на каркас, представляющих собой крыло малого удлинения (2) и киль (3), соединенные с оболочкой системой подвеса (4). В конструкции системы подвеса имеется элемент (5), изменяющий свои размеры в зависимости от величины ветровой нагрузки.
Аэростат связан с землей при помощи длинномерного элемента в виде подъемного троса (6), конец которого закреплен на лебедке, установленной на стационарном или мобильном основании (7), управляемой оператором.
Полезная нагрузка, в зависимости от ее назначения, может быть расположена внутри (8А) оболочки, снаружи на ее поверхности (8Б), подвешена к ней системой подвеса (8В), либо закреплена на подъемном тросе (8Г).
Энергия, необходимая для обеспечения работы полезной нагрузки может быть запасена на самом аэростате, либо подаваться на аэростат с земли посредством кабеля, размещенного в подъемном тросе (6), либо вырабатываться на аэростате, в том числе генерироваться ветрогенератором за счет набегающего потока воздуха.
Гибридный привязной аэростат работает следующим образом. В безветренную погоду аэростат удерживает подъемный трос (6), натянутый аэростатической подъемной силой. При наличии ветра крыло (2) позволяет приобрести аэродинамическую подъемную силу, превышающую аэродинамическое сопротивление аэростата, тем самым уменьшает отклонение удерживающего подъемного троса (6) от вертикали. Аэродинамическая сила, возникающая на киле, разворачивает аэростат «по ветру». Компенсируются боковые ветровые нагрузки на оболочку (1). Таким образом, совокупность аэростатических и аэродинамических сил, позволяет аэростату занимать необходимое пространственное положение по высоте подъема и углу отклонения подъемного троса (6) от вертикали, в широком диапазоне ветровой нагрузки.
При увеличении силы ветра элемент (5) системы подвеса изменяет свой размер в зависимости от величины ветровой нагрузки, что приводит к уменьшению угла атаки крыла и уменьшению нагрузки в подъемном тросе (6). Таким образом, улучшение эксплуатационных характеристик аэростата обусловлено его конструктивными особенностями, в частности использование аэродинамических поверхностей, выполненных в виде полотнищ, натянутых на каркас.
В качестве полезной нагрузки, на аппарат можно устанавливать оборудование для выполнения панорамного видеонаблюдения и видеосъемки, аэрофотосъемки, метеонаблюдений, контроля загрязнения атмосферы, научных исследований, передачи, приема, ретрансляции и отражения радиосигнала и так далее. Кроме того, ввиду малого объема, аэростаты могут применяться для оперативного подъема рекламы и для видеосъемки на массовых мероприятиях (особенно однодневных, где применение больших аэростатов нецелесообразно или невозможно).