РАЗГОННОЕ УСТРОЙСТВО
BOOSTER DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение относится к разгонному устройству, в частности разгонному устройству, способному безопасно и эффективно разгонять летательный аппарат, даже такой летательный аппарат, который в диапазоне низких скоростей не может создавать достаточную подъемную силу, например сверхзвуковой пассажирский самолет.
Уровень техники
Сверхзвуковой пассажирский самолет способен совершать полет на высокой скорости, значительно превосходящей скорость дозвуковых пассажирских самолетов, более распространенных в настоящее время. Следовательно, при создании сверхзвукового пассажирского самолета особое внимание уделяют его скоростным показателям.
Однако по сравнению с дозвуковыми пассажирскими самолетами сверхзвуковым пассажирским самолетам соответствуют более высокие нагрузки на крыло и другие нагрузки. Кроме того, пассажировместимость этих самолетов должна отвечать требованиям рентабельности перевозок. В силу указанных обстоятельств корпусы этих самолетов делают большими, а значит, они имеют большой вес.
Поскольку нагрузки на крыло у таких самолетов выше, им для взлета требуются более длинные взлетно-посадочные полосы. При этом следует учитывать, что использование более мощного двигателя в стремлении обеспечить взлет сверхзвукового пассажирского самолета с более короткой взлетно-посадочной полосы, автоматически приводит к увеличению веса самолета. Кроме того, в этом случае также возрастает потребление топлива и уровень шума в аэропорту.
Указанные проблемы можно решать различными способами. Например, оснащать самолет средствами механизации крыла, улучшающими аэродинамические и другие характеристики самолета или использовать средства, обеспечивающие разгон самолета на земле во время его взлета и т.д.
В качестве устройств, обеспечивающих разгон самолета на земле, в настоящее время используются следующие:
устройство ускорения взлета, содержащее первую катушку линейного двигателя, предусмотренную на корпусе самолета или на взлетно-посадочной полосе, и вторую катушку линейного двигателя, предусмотренную на другом из указанных корпуса самолета и взлетно-посадочной полосы (патентный документ №1);
и устройство разгона летательного аппарата, содержащее тележку для размещения летательного аппарата, на которой предусмотрены: реактивный двигатель, нагревающий реактивное топливо с помощью лазерного луча и создающий тягу, и блок направления лазерного луча, принимающий световое лазерное излучение, при этом вдоль части пути, по которому движется тележка, предусмотрена система лазерного излучения (патент номер 2).
Патентный документ №1: Публикация выложенной японской заявки на изобретение (JP-A) №5-16897.
Патентный документ №2: Публикация японского патента №2861569.
Сущность изобретения
Задача, решаемая данным изобретением
Как упоминалось ранее, сверхзвуковой пассажирский самолет имеет большой размер и вес. В результате скорость, при которой происходит его взлет, также является большой. Поэтому чтобы обеспечить возможность взлета сверхзвукового пассажирского самолета с небольшой взлетно-посадочной полосы, его необходимо разогнать до предварительно заданной скорости, при этом надо также предусмотреть возможность безопасной остановки самолета, если во время его разгона с ним произойдут какие-либо неполадки. В силу последнего обстоятельства корпус сверхзвукового пассажирского самолета должен быть зафиксирован на разгонном устройстве до тех пор, пока самолет не будет разогнан до скорости взлета. В случае же, если сверхзвуковой пассажирский самолет потребуется остановить во время разгона, корпус этого самолета необходимо надежно удерживать до тех пор, пока самолет полностью не остановится.
Настоящее изобретение направлено на решение описанных выше проблем. Его цель заключается в создании разгонного устройства, способного безопасно и эффективно разгонять даже высокоскоростной тяжелый летательный аппарат.
Решение поставленной задачи
Изобретение по пункту 1 относится к разгонному устройству, разгоняющему летательный аппарат с обеспечением его взлета, содержащему: несущую платформу, удерживающую летательный аппарат, не позволяя ему двигаться назад, подниматься или наклоняться во время разгона; направляющую дорожку, предусмотренную вдоль предварительно заданного пути; направляющие средства, направляющие несущую платформу вдоль направляющей дорожки; и приводные средства, перемещающие несущую платформу вдоль направляющей дорожки.
Согласно заявленному разгонному устройству указанная несущая платформа, удерживающая летательный аппарат, не позволяя ему двигается назад, отрываться от нее и наклоняться, выполнена с возможностью перемещения и разгона по направляющей дорожке.
Следовательно, даже большой летательный аппарат, которому не хватает подъемной силы в диапазоне низких скоростей (например сверхзвуковой пассажирский самолет), может быть разогнан до скорости, достаточной для взлета с взлетно-посадочной полосы имеющейся длины. Взлет может происходить при меньшей мощности двигателя. Кроме того, может быть сокращена длительность времени, когда двигатели работают на полную мощность. В результате можно снизить шум в аэропорту, количество заправляемого в летательный аппарат топлива, и его взлетную массу.
Если либо с летательным аппаратом, либо с несущей платформой произойдут какие-либо неполадки, то летательный аппарат можно остановить, замедлив несущую платформу посредством указанных приводных средств. Следовательно, изобретение обеспечивает высокую степень безопасности.
Изобретение по пункту 2 относится к разгонному устройству по пункту 1, в котором указанные направляющие средства представляют собой поднимающую направляющую катушку, расположенную на земле, а приводными средствами является линейный двигатель.
Линейный двигатель, используемый в вышеописанном разгонном устройстве в качестве приводных средств, не ограничивает максимально возможное значение ускорения в отличие, например, от обычной ходовой системы рельс-колесо рельсового движущего средства, характеризующейся коэффициентом сцепления между рельсом и колесами движущего средства. Следовательно, степень ускорения несущей платформы определяется только длиной направляющей дорожки и скоростью взлета летательного аппарата. Кроме того, поскольку средства направления вверх-вниз и влево-вправо представляют собой магнитные пружины, образованные подъемными направляющими катушками, направление несущей платформы можно осуществлять бесконтактно даже в диапазоне малых скоростей.
Изобретение по пункту 3 относится к разгонному устройству по пункту 1 или 2, в котором несущая платформа содержит средства фиксации летательного аппарата, обеспечивающие фиксацию летательного аппарата, чтобы он не поднимался над несущей платформой и не двигался назад, но позволяющие летательному аппарату свободно перемещаться в направлении отсоединения во время отсоединения.
В вышеописанном разгонном устройстве летательный аппарат удерживается на несущей платформе средствами фиксации летательного аппарата, чтобы он не двигался назад, не поднимался и не наклонялся. Однако летательный аппарат может свободно перемещаться в направлении отсоединения во время отсоединения. Следовательно, когда несущая платформа замедляется после достижения скорости взлета, летательный аппарат отделяется по ходу движения благодаря инерции.
Таким образом, летательный аппарат удерживается во время разгона на несущей платформе без возможности движения назад, подъема или отклонения, при этом для отделения летательного аппарата от несущей платформы после завершения разгона не требуется никаких специальных механизмов.
Изобретение по пункту 4 относится к разгонному устройству по пункту 3, в котором средства фиксации летательного аппарата удерживают летательный аппарат во время разгона, чтобы он не двигался в направлении отделения.
Согласно вышеописанному разгонному устройству, поскольку летательный аппарат во время разгона фиксируется средствами фиксации летательного аппарата, вследствие чего он не может смещаться в направлении отделения, то даже если по некоторым причинам степень ускорения падает, или разгон прекращают до того, как скорость летательного аппарата достигает скорости взлета, самолет не отделится от несущей платформы. Но когда несущая платформа достигает скорости взлета летательного аппарата, средства, ограничивающие смещение летательного аппарата в направлении отделения, расцепляют, вследствие чего средства фиксации летательного аппарата уже больше не препятствуют отделению летательного аппарата от несущей платформы.
Изобретение по пункту 5 относится к разгонному устройству по пункту 3 или 4, в котором средства фиксации летательного аппарата включают в себя передние удерживающие средства, удерживающие летательный аппарат в передней его части относительно центра тяжести, и центральные удерживающие средства, удерживающие летательный аппарат вблизи его центра тяжести.
В вышеописанном разгонном устройстве, благодаря тому, что летательный аппарат поддерживается на несущей платформе спереди от центра тяжести и вблизи центра тяжести, можно эффективно предотвратить изменение положения самолет во время разгона. Кроме того, в этом случае и на летательный аппарат, и на средства фиксации летательного аппарата действуют меньшие нагрузки.
Изобретение по пункту 6 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-5, в котором предусмотрена группа параллельных направляющих дорожек, при этом указанное направляющее средство поддерживает несущую платформу по ширине этой группы направляющих дорожек.
Если векторы тяги двигателя летательного аппарата, поддерживаемого на несущей платформе, не совпадают с вектором движущей силы приводных средств, как в случае, когда разгоняемый летательный аппарат является летательным аппаратом с четырьмя двигателями, и один из этих четырех двигателей вышел из строя, то во время разгона возникает несбалансированная нагрузка в направлении рыскания. Однако согласно вышеописанному разгонному устройству, благодаря тому, что несущая платформа поддерживается направляющими средствами по ширине группы направляющих дорожек, и при этом несущая платформа направляется вдоль направляющих дорожек, то если в направлении рыскания возникает несбалансированная нагрузка, летательный аппарат можно остановить безопасным образом.
Изобретение по пункту 7 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-6, в котором указанные приводные средства тормозят несущую платформу за счет электрического торможения.
В вышеописанном разгонном устройстве, поскольку приводные средства тормозят несущую платформу за счет электрического торможения, замедление и торможение можно осуществлять бесконтактно.
Изобретение по пункту 8 относится к разгонному устройству по пункту 6 или 7, в котором каждое приводное средство содержит по меньшей мере два преобразователя, подающих электроэнергию.
В вышеописанном разгонном устройстве, на каждое из приводных средств электроэнергию подают от группы преобразователей. Поэтому даже если один из преобразователей для какого-либо приводного средства вышел из строя, разгон самолета можно продолжать дальше. Благодаря разделению приводных средств на множество секций и подачи на каждую секцию электроэнергии от преобразователя можно сократить длину секции приводного средства и не допустить повышения напряжения.
Изобретение по пункту 9 относится к разгонному устройству по пункту 8, дополнительно содержащему накапливающее электроэнергию устройство, которое поглощает электроэнергию, возникающую во время электрического торможения в приводном средстве.
В вышеописанном разгонном устройстве электроэнергия, возникающая во время электрического торможения в приводных средствах, поглощается накапливающим электроэнергию устройством. Поэтому электрическое торможение в приводных средствах осуществляется стабильным образом. Если в качестве приводных средств используется линейный двигатель, то во время электрического торможения вырабатывается большое количество электроэнергии, и нет необходимости возвращать сгенерированную электроэнергию в систему питания через принимающее энергию оборудование. Следовательно, можно минимизировать емкость принимающего энергию оборудования. Кроме того, даже в случае, когда принять энергию невозможно из-за прерывания ее подачи, несущая платформа и летательный аппарат могут быть безопасно и надежно остановлены.
Изобретение по пункту 10 относится к разгонному устройству по пункту 8 или 9, дополнительно содержащему устройство хранения электроэнергии, которое сохраняет электроэнергию, чтобы иметь возможность запустить приводные средства заблаговременно.
В вышеописанном разгонном устройстве в дополнение к электроэнергии, принятой принимающим энергию оборудованием, электроэнергия может быть высвобождена из устройства хранения электроэнергии и подана на приводные средства. Следовательно, для принимающего энергию оборудования одинаковой емкости от приводных средств можно подать большее количество электроэнергии. Это хорошо подходит для осуществления разгона и взлета высокоскоростных и тяжелых летательных аппаратов типа сверхзвуковых пассажирских самолетов. Кроме того, для одного и того же количества электроэнергии, поданной на приводные средства, емкость принимающего энергию оборудования может быть меньшей.
Изобретение по пункту 11 относится к разгонному устройству по пункту 9, в котором накапливающее электроэнергию устройство представляет собой маховик.
Изобретение по пункту 12 относится к разгонному устройству по пункту 9, в котором в качестве устройства хранения электроэнергии используется маховик.
В вышеописанных разгонных устройствах электроэнергия, выработанная во время электрического торможения на приводных средствах, возвращается в виде механического вращения маховика. Следовательно, увеличивая вес и диаметр маховика, можно восстановить большое количество электроэнергии. Более того, продолжительность является полудлительной. Так, поскольку электроэнергию, возвращаемую маховиком, можно использовать в приводных средствах для последующего разгона несущей платформы, то величину потребления электрическими устройствами, входящими в разгонное устройство, в целом можно снизить.
Поскольку, как упоминалось ранее, маховик хранит большие количества электроэнергии, его можно использовать в качестве устройства хранения электроэнергии.
Изобретение по пункту 13 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-12, согласно которому летательный аппарат отделяется от несущей платформы под заранее заданным углом атаки.
В вышеописанном разгонном устройстве летательный аппарат запускается по диагонали вверх, и поэтому дистанцию разбега несущей платформы можно сократить. Как следствие, можно сократить длину направляющей дорожки.
Изобретение по пункту 14 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-12, согласно которому летательный аппарат отделяется от несущей платформы горизонтально.
В вышеописанном разгонном устройстве летательный аппарат разгоняется в горизонтальном состоянии. В этом случае противодействие ускорению меньше, чем когда зафиксированный летательный аппарат разгоняется при некотором угле атаки. Также уменьшена нагрузка, действующая на несущую платформу от летательного аппарата.
Изобретение по пункту 15 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-14, в котором несущая платформа разгоняет летательный аппарат и обеспечивает его взлет в одном направлении направляющей дорожки или в другом направлении - противоположном первому направлению.
В вышеописанном разгонном устройстве направление разгона летательного аппарата можно выбирать из двух указанных направлений с учетом направления ветра.
Изобретение по пункту 16 относится к разгонному устройству по любому из пунктов 1-15, дополнительно содержащему поддерживающие средства, которые поддерживают несущую платформу снизу, когда летательный аппарат установлен на несущую платформу.
В вышеописанном разгонном устройстве, когда летательный аппарат установлен на несущую платформу, эта несущая платформа поддерживается снизу поддерживающими средствами. Таким образом предотвращается деформирование несущей платформы под весом летательного аппарата и чрезмерных нагрузок, прилагаемых к направляющим средствам, приводным средствам и т.п. В качестве поддерживающих средств можно использовать компенсатор и другие средства.
Результат изобретения
В настоящем изобретении предложено разгонное устройство, способное разгонять безопасным и эффективным образом даже высокоскоростной тяжелый самолет.
Краткое описание чертежей
Фиг.1А сверху изображает сверхзвуковой пассажирский самолет, установленный на разгонное устройство, соответствующее первому варианту изобретения.
Фиг.1В сбоку изображает сверхзвуковой пассажирский самолет, установленный на разгонное устройство, соответствующее первому варианту изобретения.
Фиг.2 в аксонометрии изображает тележку, предусмотренную на несущей платформе разгонного устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.3 изображает сечение, иллюстрирующее взаимное расположение тележки и направляющей дорожки разгонного устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.4 в аксонометрии изображает направляющую дорожку, предусмотренную на разгонном устройстве, показанном на фиг.1.
Фиг.5 в аксонометрии иллюстрирует взаимное расположение и варианты формы поднимающей направляющей катушки и возбуждающей катушки направляющей дорожки, предусмотренной на разгонном устройстве, показанном на фиг.1.
Фиг.6 схематически изображает систему питания разгонного устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.7 иллюстрирует конструкцию электрического преобразователя и его периферийного оборудования, входящих в систему питания, показанную на фиг.6.
Фиг.8 упрощенно изображает сверхзвуковой пассажирский самолет, установленный на несущую платформу разгонного устройства, показанного на фиг.1.
Фиг.9 изображает сверхзвуковой пассажирский самолет, зафиксированный на несущей платформе, в момент, когда разгон уже начался.
Фиг.10 изображает сверхзвуковой пассажирский самолет в положении, показанном на фиг.9, но в данном случае двигатели самолета работают на полную мощность.
Фиг.11 иллюстрирует ситуацию, когда передний стопор основной опоры, предусмотренный на несущей платформе, убран, вследствие чего сверхзвуковой пассажирский самолет уже не является зафиксированным спереди.
Фиг.12 изображает сверхзвуковой пассажирский самолет в момент отделения от несущей платформы.
Фиг.13 иллюстрирует процесс замедления несущей платформы после того, как от нее отделился сверхзвуковой пассажирский самолет.
Фиг.14 изображает кривую разгона несущей платформы.
Фиг.15 сбоку изображает другой пример разгонного устройства, соответствующего первому варианту изобретения.
Фиг.16 изображает одну из катушек движущего средства, установленную на тележке в разгонном устройстве, относящемся к первому варианту изобретения, которая во время разгона вдоль направляющей дорожки перешла из сверхпроводящего состояния в нормальное.
Описание предпочтительных вариантов изобретения
1. Первый вариант
Как показано на фиг.1А и фиг.1В, разгонное устройство 100, соответствующее первому варианту изобретения, содержит несущую платформу 2, на которой размещают сверхзвуковой пассажирский самолет 1000, и четыре направляющие дорожки 4, выполненные согласно настоящему изобретению и направляющие несущую платформу 2. Заявленное разгонное устройство 100 можно применять не только в отношении сверхзвуковых пассажирских самолетов 1000, но и в отношении обычных несверхзвуковых пассажирских самолетов.
Удерживающая пассажирский самолет часть 2А, на которой сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 размещается во время разгона, занимает переднюю половину несущей платформы 2 относительно направления разгона 'а' сверхзвукового пассажирского самолета 1000. Удерживающая пассажирский самолет часть 2А проходит с наклоном вверх в направлении разгона 'а' и снабжена стопором 6 передней опоры и стопорами 8 основных опор. Стопор 6 передней опоры и стопоры 8 основных опор представляют собой средства фиксации летательного аппарата, выполненные согласно настоящему изобретению. В частности, стопор 6 передней опоры является передним средством фиксации, а стопоры 8 основных опор являются центральными средствами фиксации. Стопор 6 передней опоры и стопоры 8 основных опор фиксируют, с задней стороны относительно направления ускорения ′а′, соответственно, переднее колесо 1002 и основные колеса 1004 сверхзвукового пассажирского самолета 1000. Верхние части стопора 6 передней опоры и стопоров 8 основных опор выдаются вперед поверх переднего колеса 1002 и основных колес 1004 и, тем самым, ограничивают переднее колесо 1002 и основные колеса 1004 и с верхней их стороны. Стопор 6 передней опоры и стопоры 8 основных опор выполнены с возможностью втягивания в несущую платформу 2.
Спереди стопора 8 основной опоры предусмотрен передний стопор 10 основной опоры, обеспечивающий фиксацию основного колеса 1004 с передней стороны. Передний стопор 10 основной опоры тоже выполнен с возможностью втягивания, и выдвигается из удерживающей пассажирский самолет части 2А во время ускорения (как показано на фиг.1). Когда после завершения разгона сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 начинает отделяться от несущей платформы 2, передний стопор 10 основной опоры втягивают в удерживающую пассажирский самолет часть 2А, вследствие чего он более не препятствует отделению сверхзвукового пассажирского самолета 1000.
Внутри несущей платформы 2 предусмотрено восемь тележек 12, двигающихся с внутренних сторон направляющих дорожек 4. Эти тележки расположены по две в продольном направлении и по четыре - в поперечном. Тележки 12 соответствуют направляющим средствам и приводным средствам, выполненным согласно настоящему изобретению.
Как следует из фиг.2, тележка 12 включает в себя следующие элементы: раму 13 в форме лестницы; катушки 14 движущего средства, размещенные с каждой боковой стороны рамы; и пневматические рессоры 15, расположенные на верхней стороне рамы 13 и используемые в качестве опоры несущей платформы 2. Катушки 14 движущего средства являются сверхпроводящими. Всего предусмотрено десять катушек 14 движущего средства, по пять с каждой боковой стороны рамы 13. Пневматических рессор 15 предусмотрено десять, они расположены в два ряда по пять рессор. Как показано на фиг.3, с нижней стороны рамы 13 установлены имеющие шины колеса 16, используемые на низких скоростях разгона.
Вблизи каждого края верхней стороны нижней стороны рамы 13 и в центральной части ее нижней стороны предусмотрены, соответственно, стопоры 17 и стопоры 18, предотвращающие соприкосновение тележки 12 с направляющей дорожкой 4 в случае, когда катушки 14 движущего средства переходят из сверхпроводящего состояния в нормальное.
Как показано на фиг.3 и фиг.4, направляющая дорожка 4 содержит опорную плиту 44 и направляющие стенки 40. В опорной плите 44 предусмотрены два параллельных разгонных пути 42, по которым при разбеге на низкой скорости прокатываются имеющие шины колеса 16, предусмотренные на тележке 12. Направляющие стенки 40 размещены на опорной плите 44 таким образом, что разгонные пути 42 проходят между ними. Как показано на фиг.4 и на правой половине фиг.3, возбуждающие катушки 41 и поднимающие направляющие катушки 43 расположены с внутренних боковых сторон направляющих стенок 40. Поднимающие направляющие катушки 43 перекрыты возбуждающими катушками 41 и примыкают к тем их сторонам, которые обращены к стенкам. При этом на участке, на котором несущая платформа 2 бежит с низкой скоростью, например, скоростью не более 200 км, тележка 12 не отрывается от направляющей дорожки 4, и достаточного хода можно достичь посредством имеющих шины колес 16. Соответственно, как показано на левой половине фиг.3, в этой области поднимающие направляющие катушки 43 не предусмотрены.
Возбуждающие катушки 41 и поднимающие направляющие катушки 43 представляют собой, соответственно, приводные средства и направляющие средства, используемые в настоящем изобретении.
Как показано на фиг.4 и фиг.5, возбуждающие катушки 41 являются катушками, токопроводящие провода которых намотаны в форме рамки. Поднимающие направляющие катушки 43 составлены в конструкцию, объединяющую четыре катушки в форме рамки, каждая из которых образована наматыванием проводов в одном направлении, например, направлении против часовой стрелки, по форме китайского иероглифа «рисовое поле». Поднимающие направляющие катушки 43 обеспечивают подъемную силу за счет электромагнитного взаимодействия с катушками 14 движущего средства (предусмотрены на раме 13), во время которого они воздействуют на тележку 12 и, следовательно, вызывают подъем несущей платформы 2.
Как следует из фиг.6, на возбуждающие катушки 41, предусмотренные для каждой направляющей дорожки 4, переменный ток подается с четырех преобразователей 50 (т.е. преобразователей 50А, 50В, 50С и 50D), и несущая платформа 2 приводится в действие.
Как показано на фиг.6, возбуждающие катушки 41 на одной из двух направляющих стенок 40 разделены с чередованием на секции А и секции С. Питание на возбуждающие катушки 41 секции А и возбуждающие катушки 41 секции С подается преобразователем 50А и преобразователем 50С, соответственно.
Возбуждающие катушки 41 на другой направляющей стенке 40 разделены с чередованием на секции В и секции D. На возбуждающие катушки 41 секции В и возбуждающие катушки 41 секции D питание подают преобразователь 50В и преобразователь 50D, соответственно.
Следовательно, даже если один из преобразователей 50А, 50В, 50С или 50D выйдет из строя, устройство будет работать нормальным образом.
Как показано на фиг.7, к преобразователям 50А, 50В, 50С и 50D (упоминаемым как ′преобразователи 50′) подсоединены обратимые генераторы 51, вращающие маховики 52. Маховики 52 и обратимые генераторы 51 представляют собой накапливающее электроэнергию устройство, используемое в настоящем изобретении. Здесь, в качестве накапливающего электроэнергию устройства альтернативно может использоваться СМНЭ (сверхпроводящий магнитный накопитель энергии) или другое аналогичное устройство. Когда тележки 12 претерпевают электрическое торможение, возбуждающие катушки 41 действуют как генераторные катушки. Полученный в результате переменный ток преобразуется преобразователем 50 в переменный ток предварительно заданной частоты. Обратимые генераторы 51 запускаются и маховики 52 вращаются. Когда тележки 12 разгоняются посредством возбуждающих катушек 41, на преобразователи 50 в дополнение к трехфазному переменному току от принимающего энергию оборудования 60 подается переменный ток, генерируемый обратимыми генераторами 51, вращающимися благодаря инерции маховиков 52.
Если мощность на выходе возбуждающих катушек 41 является небольшой, то в качестве накапливающего электроэнергию устройства вместо комбинации обратимый генератор 51 - маховое колесо 52 можно использовать конденсаторы, сверхпроводящие катушки, ионные-литиевые батареи и другие аналогичные элементы.
Далее описана процедура разгона сверхзвукового пассажирского самолета 1000 посредством разгонного устройства 100.
Вначале, как показано на фиг.8, сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 размещают на удерживающей пассажирский самолет части 2А несущей платформы 2. Во время размещения стопор 6 передней опоры, стопоры 8 основных опор и передний стопор 10 основной опоры в предпочтительном случае удерживаются втянутыми. Сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 можно размещать с помощью каких-либо подходящих средств, например, с помощью лебедки или другого аналогичного оборудования. В альтернативном случае он может двигаться самостоятельно посредством тяги двигателя или может быть отбуксирован буксировочным транспортным средством и поднят.
Чтобы несущая платформа 2 не деформировалась во время установки и чтобы на тележки 12 не действовали чрезмерные нагрузки, между направляющими стенками 40 и несущей платформой 2 установлены многочисленные компенсаторы 70, например, в приведенном на фиг.8 примере - девять с каждой стороны, восемнадцать на обеих сторонах, которые поддерживают несущую платформу 2 снизу. Компенсаторы 70 образуют поддерживающие средства настоящего изобретения.
После того как сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 установили на заданную позицию (показано на фиг.9), выдвигают стопор 6 передней опоры и стопоры 8 основных опор. Затем сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 слегка отводят назад, в результате чего переднее колесо 1002 и основные колеса 1004 заходят в стопор 6 передней опоры и стопоры 8 основных опор, соответственно. После того как основные колеса 1004 зашли в стопоры 8 основных опор, выдвигают передние стопоры 10 основных опор, вследствие чего основные колеса 1004 становятся зафиксированными спереди.
После того как сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 зафиксировали на несущей платформе 2, на возбуждающие катушки 41, находящиеся на четырех направляющих дорожках 4, с помощью преобразователей 50 подают электроэнергию и, как показано на фиг.9 и фиг.14, процедура разгона начинается. Степень ускорения при этом может быть задана, например, равной 0,6 g. Однако если требуется более короткая дистанция разбега, степень ускорения может быть установлена превышающей 0,6 g, тогда как в случае, когда необходимо, чтобы пассажиры не испытывали дискомфорт, вызванный интенсивным ускорением, степень ускорения может быть установлена меньше 0,6 g. Двигатели сверхзвукового пассажирского самолета 1000 можно запустить до начала разгона. Однако, как показано на фиг.9, двигатели до разгона можно не включать, а запустить их после начала разгона. На фиг.10 показана ситуация, когда двигатели сверхзвукового пассажирского самолета 1000 работают на полной мощности. Когда двигатели работают на полной мощности, сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 получает от машинной тяги воздействие, заставляющее его двигаться вперед по несущей платформе 2. Однако поскольку основные колеса 1004 с передней стороны зафиксированы передними стопорами 10 основных опор, разгон при 0,6 g продолжается в режиме, при котором сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 объединен с несущей платформой 2. Следовательно, если подтверждается, что двигатели работают на полной мощности, то разгон продолжают, как показано на фиг.10. В противном случае при помпаже двигателя разгон прекращают и несущую платформу 2 останавливают.
Когда скорость сверхзвукового пассажирского самолета 1000 приближается к предварительно заданной скорости взлета, степень ускорения несущей платформы 2 снижают. В это же время втягивают передние стопоры 10 основных опор, как показано на фиг.14 и фиг.11. При втягивании передних стопоров 10 основных опор сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 перестает быть зафиксированным спереди. В результате сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 благодаря тяге работающих на полной мощности двигателей смещается вперед по несущей платформе 2 и, как показано на фиг.11 и фиг.12, отделяется от несущей платформы 2, взлетает и набирает высоту.
После того как сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 отделился от несущей платформы 2, несущую платформу 2 замедляют с высокой степенью замедления, равной, например, -0,8 g (показано на фиг.13).
Как показано на фиг.15, на разгонном устройстве 100 могут быть предусмотрены две несущие платформы 2, размещенные своими задними частями друг к другу и выполненные с возможностью смещения в противоположных направлениях. Таким образом, разгонное устройство 100 может быть выполнено с возможностью разгона сверхзвукового пассажирского самолета 1000 в двух направлениях. Преимущество разгонного устройства 100, соответствующего данному варианту изобретения, заключается в том, что направление разгона сверхзвукового пассажирского самолета 1000 может быть выбрано из двух направлений с учетом направления ветра. При этом необязательно использовать две несущие платформы, поскольку левая половина несущей платформы 2, например, может служить в качестве удерживающей пассажирский самолет части 2А, когда сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 разгоняют в направлении, показанном на фиг.1 стрелкой 'а', а правая половина этой же несущей платформы 2 может служить в качестве удерживающей пассажирский самолет части 2А, когда сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 разгоняют в направлении, противоположном указанному стрелкой 'а', наклоненным относительно горизонтальной плоскости так, чтобы подниматься вдоль направления разгона.
Согласно разгонному устройству 100 переднее колесо 1002 и основные колеса 1004 сверхзвукового пассажирского самолета 1000 фиксируются сзади и сверху посредством стопора 6 передней опоры и стопоров 8 основных опор. Кроме того, основные колеса 1004 фиксируются спереди передними стопорами 10 основных опор. В результате сверхзвуковой пассажирский самолет 1000 разгоняется по несущей платформе 2 без возможности смещения назад, подъема или отклонения. Кроме того, даже если двигатели работают на полную мощность, пока не будет достигнута предварительно заданная скорость взлета, самолет не отделится от несущей платформы 2 за счет тяги двигателя, так как самолет и несущая платформа 2 остаются соединенными воедино, и разгон может быть продолжен.
Благодаря тому, что разгон происходит за счет электромагнитного взаимодействия между возбуждающими катушками 41 и катушками 14 движущего средства, несущую платформу 2 можно разгонять при отсутствии контакта между тележками 12 и направляющими дорожками 4. Кроме того, используя преобразователи 50, можно обеспечить сильное рекуперативное торможение, согласно которому фазовый угол тока от возбуждающих катушек 41 опережает фазовый угол энергии, подаваемой от преобразователей 50. Поэтому, если во время разгона произойдут некие неполадки в работе сверхзвукового пассажирского самолета 1000 и взлет станет невозможным, можно очень просто остановить несущую платформу 2 без отделения сверхзвукового пассажирского самолета 1000 от несущей платформы 2. Следовательно, безопасность системы в данном случае является очень высокой.
Изобретение обеспечивает большую высоту подъема и стабильный разгон, поскольку тележки 12 отрываются от направляющих дорожек и двигаются под действием отталкивающих сил, вызванных взаимодействием между поднимающими направляющими катушками 43, предусмотренными на направляющих стенках 40, и катушками 14 движущего средства на стороне тележек 12.
Если одна из катушек 14 движущего средства на одной стороне перейдет из сверхпроводящего состояния в нормальное (показано на фиг.16), то возникнет несбалансированная сила, направленная к направляющей стенке 40, расположенной напротив той боковой стороны рамы 13, на которой находится эта катушка 14 движущего средства, перешедшая из сверхпроводящего состояния в нормальное. Однако поскольку на каждой боковой стороне рамы 13 предусмотрено по пять катушек 14 движущего средства, то даже когда одна из них перешла из сверхпроводящего состояния в нормальное, на саму тележку 12 не будет действовать слишком значительная сила, отклоняющая от требуемого направления движения, и разгон может продолжаться надежным образом.
На каждую из направляющих дорожек 4 электроэнергия подается от четырех преобразователей 50. И поскольку направляющие дорожки 4 поделены на короткие секции, то даже если один из преобразователей 50 выйдет из строя, разгон может быть продолжен.
Более того, на преобразователях 50 избыточная электроэнергия от возбуждающих катушек 41 возвращается за счет вращения маховиков 52 при помощи обратимых генераторов 51 и используется для последующего разгона. Таким образом, пиковые нагрузки могут быть снижены и, кроме того, нет необходимости в значительном увеличении емкости принимающего энергию оборудования 60.
Промышленная применимость
Заявленное разгонное устройство можно использовать не только для обеспечения взлета сверхзвуковых пассажирских самолетов, но также и для обеспечения взлета дозвуковых пассажирских самолетов.
Номера позиций
2 Несущая платформа
2А Удерживающая пассажирский самолет часть
4 Направляющая дорожка
6 Стопор передней опоры
8 Стопор основной опоры
10 Передний стопор основной опоры
12 Тележка
13 Рама тележки
14 Катушка движущего средства
15 Пневматическая рессора
16 Имеющее шину колесо
17 Стопор
18 Стопор
40 Направляющая стенка
41 Возбуждающая катушка
42 Разгонный путь
43 Поднимающая направляющая катушка
44 Опорная плита
45 Крышка
50 Преобразователь
50А Преобразователь
50В Преобразователь
50С Преобразователь
50D Преобразователь
51 Обратимый генератор
52 Маховик
60 Принимающее энергию оборудование
70 Компенсатор
100 Разгонное устройство
1000 Сверхзвуковой пассажирский самолет
1002 Переднее колесо
1004 Основное колесо