ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
TRANSPORT FACILITY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к воздухоплаванию и может быть использовано в воздушном и космическом пространстве как транспортное средство с комбинированным взлетом и посадкой многоцелевого назначения с высокой гарантией безопасности полета, при движении по воде и земной поверхности.
Уровень техники
Известен способ функционирования летающего строительного комплекса [1] при перелете с одной базы на другую, основанный на применении аэростата с маршевыми двигателями для создания аэростатической подъемной силы. Для создания дополнительной аэростатической подъемной силы используют, по меньшей мере, один дополнительный аэростат, который жестко связан с нижним аэростатом, к которому прикрепляют непосредственно нижний грузовой модуль.
Недостатками этого способа являются трудности в управляемости комплексом, большие затраты на создание аэростатической подъемной силы.
Известна система для подъема и транспортировки по воздуху тяжелых грузов [2], содержащая жесткую пространственную решетку. В узловых точках решетки установлены воздушные движители и узлы для крепления груза. Она снабжена пилотируемым вертолетом, связанным с пространственной решеткой с возможностью экстренного отсоединения. В узловых точках пространственной решетки установлены беспилотные вертолеты, система управления которых связана с общей системой управления полетом.
Недостатками этой системы являются: отсутствие гарантии целостности транспортируемого груза и всей системы во время полета при возникновении чрезвычайных ситуаций, ограниченная грузоподъемность и низкая управляемость полетом.
Известна система и способ воздушной транспортировки [3], в которой используют аэростатическую подъемную силу несущего газа и силу тяговых силовых установок для транспортировки грузов. Способ воздушной транспортировки заключается в том, что летательный аппарат зависает над грузом, захватывает груз, сбрасывает балласт и транспортирует груз. После зависания летательного аппарата над грузом определяют положение центра масс летательного аппарата и груза и сравнивают с достижимыми значениями отклонений центра масс летательного аппарата и груза. Потом перемещают центр масс летательного аппарата до совмещения с осью, проходящей центр масс груза, снижают летательный аппарат, производят захват груза, обобщают летательному аппарату вертикальное усиление за счет стравливания газообразного балласта.
Недостатками данной системы и способа воздушной транспортировки грузов являются применение балласта, расположение силовых установок между двух куполообразных оболочек летательного аппарата, что приводит к нестабильности положения системы, ограниченность применения.
Известна воздушно-космическая взлетная система многократного применения [4]. Система состоит из летательного аппарата с воздушной вакуумной энергетической установкой, подсоединенной к стартовой напрвляющей, и соединенных со стартовой направляющей аэростатических оболочек.
Недостатками данной системы являются ее применение только для летательного аппарата, содержащего вакуумную энергетическую установку, затраты на создание вакуума в аэростатических оболочках происходят при каждом подъеме, отсутствует управляемость системы при спуске.
За прототип взято транспортное средство [5] с вертикальным взлетом и посадкой многоцелевого применения. Транспортное средство содержит герметичный корпус, узлы движителя для создания подъемной силы и тяги, силовую раму, крыло, модуль электроснабжения, средства управления, средства для регулирования мощности узлов движителя.
Недостатками этого транспортного средства являются: отсутствие компенсации веса транспортного средства, усложненная система управления при полете, ограниченность в использовании для грузовых перевозок, нет гарантии безопасности спуска при аварийной ситуации в системе электроснабжения.
Сущность изобретения
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение длительного полета с высокой гарантией безопасности, транспортирование грузов и других летательных аппаратов с возможностью их пуска и посадки на транспортное средство, снижение энергетических затрат при полете транспортного средства за счет:
- применения вакуума в аэростатических оболочках;
- установки солнечных элементов на наружной поверхности аэростатических оболочек;
- уменьшения лобового аэродинамического сопротивления;
- размещения мест посадки и пуска других летательных аппаратов на транспортном средстве;
- размещения грузов внутри транспортного средства.
Поставленная задача решается тем, что транспортное средство содержит основной модуль, который состоит из герметичного корпуса с горизонтальной нижней несущей поверхностью, в котором расположены центральная кабина, пассажирский салон, узел электроснабжения и другие узлы жизнеобеспечения и технической эксплуатации оборудования. По периметру герметичного корпуса закреплена силовая рама с встроенными в нее движителями с вертикальным расположением осей тяги. С внешней стороны движителей расположено крыло с возможностью создания подъемной силы. Снизу герметичного корпуса расположены опоры. Герметичный корпус имеет нижнюю и верхнюю несущие горизонтальные поверхности. На верхней несущей поверхности установлено оборудование для крепления груза. Движители, встроенные в силовую раму симметрично относительно горизонтальной оси герметичного корпуса в передней и задней частях силовой рамы, снабжены системой отклонения вектора тяги. В задней части верхней несущей поверхности герметичного корпуса симметрично относительно горизонтальной оси установлены движители с горизонтальной осью тяги. По периметру герметичный корпус имеет форму круга или удлиненной формы. Для выхода на верхнюю несущую поверхность герметичного корпуса установлены шлюзы.
Герметичный корпус основного модуля может иметь сквозные вертикальные каналы, расположенные симметрично вдоль горизонтальной оси герметичного корпуса. В каналах могут быть установлены движители с вертикальным вектором тяги. Над каналами установлены решетки.
На транспортное средство могут быть установлены параллельно с обеих сторон от горизонтальной оси герметичного корпуса на нижней поверхности крыла движители с горизонтальным расположением осей тяги с системой отклонения вектора тяги.
На силовой раме транспортного средства в передней и задней части верхней поверхности могут быть установлены контейнеры с парашютами.
Герметичный корпус основного модуля может состоять из нескольких частей, где передняя и задняя части идентичны, а средняя - удлиненна и имеет сквозные вертикальные каналы, расположенные равномерно попарно с той и другой стороны горизонтальной оси корпуса.
На верхней несущей поверхности герметичного корпуса могут быть установлены емкости с компонентами для работы движителей.
Над основным модулем транспортного средства может быть установлен грузовой модуль, состоящий из стен и верхнего покрытия. В верхнем покрытии имеются одно или несколько отверстий, расположенных над центральной горизонтальной осью герметичного корпуса основного модуля. В стенах размещены двери для грузовых операций. В задней стене грузового модуля выполнены окна для движителей, установленных на верхней несущей поверхности герметичного корпуса основного модуля.
На верхнем покрытии грузового модуля может быть установлена жесткая конструкция с облегающей ее аэростатической оболочкой. В ней вертикально расположены один или несколько пустотелых жестких каналов с облегающими их аэростатическими оболочками. Каналы достигают верхней части конструкции и сообщаются торцами с наружным пространством и отверстиями в верхнем покрытии грузового модуля. В верхней части каналов установлены регулируемые заслонки. От вертикальных пустотелых жестких каналов в одном или нескольких уровнях отходят горизонтальные пустотелые каналы в аэростатических оболочках, ориентированные по направлению движения транспортного средства и до 90° в стороны. На выходе горизонтальных каналов с наружным пространством установлены регулируемые заслонки. Внутреннее пространство конструкции, изолированное аэростатическими оболочками, разделено на отдельные пустотелые секции, связанные между собой трубопроводами. В верхних и нижних частях секций на трубопроводах установлены клапаны.
В герметичном корпусе основного модуля может быть установлена вакуумная энергетическая установка, соединенная трубопроводами с секциями внутреннего пространства конструкции в аэростатической оболочке.
На наружной поверхности конструкции в аэростатической оболочке могут быть размещены панели солнечных батарей. Внутри пространства конструкции в герметичном помещении могут быть установлены накопители электрической энергии.
Герметичное помещение соединено проходными шлюзами с герметичным корпусом основного модуля.
Между грузовым модулем и жесткой конструкцией в аэростатической оболочке может быть установлен второй герметичный модуль. В нем может быть расположен центр управления и пассажирский салон. По центральной части второго герметичного модуля проходят вертикальные пустотелые каналы, совмещенные с отверстиями в верхнем покрытии грузового модуля и вертикальными пустотелыми каналами жесткой конструкции. Между грузовым модулем, герметичными корпусами основных модулей и герметичным помещением под накопители электрической энергии размещены изолированные проходные шлюзы.
В вертикальных каналах герметичного корпуса основного модуля, силовой раме и на задней части верхней несущей поверхности герметичного корпуса основного модуля могут быть установлены движители с электрическим приводом.
В средней части герметичного корпуса основного модуля в вертикальных сквозных каналах, силовой раме и на задней части верхней несущей поверхности герметичного корпуса могут быть установлены движители разных типов.
Два транспортных средства могут быть объединены платформой на уровне верхней несущей поверхности герметичных корпусов основных модулей и силовыми элементами.
Перечень фигур чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано транспортное средство с основным модулем видом спереди, на фиг.2 - сбоку, а на фиг.3 - сверху.
На фиг.4 - вид сбоку на транспортное средство, содержащее основной и грузовой модули с жесткой конструкцией в аэростатической оболочке. На фиг.5 представлено транспортное средство видом спереди, содержащее грузовой модуль и два модуля герметичным корпусом с жесткой конструкцией в аэростатической оболочке. На фиг.6 изображена сдвоенная конструкция транспортного средства с основными модулями видом спереди.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Согласно фиг.1-3 транспортное средство содержит герметичный корпус 1 основного модуля на опорах 2. По периметру герметичного корпуса 1 установлена силовая рама 3 с встроенными в нее движителями 4 и крыло 5, простирающееся с внешней стороны движителей 4. На нижней плоскости крыла 5 установлены движители 6 с горизонтальным расположением осей тяги с системой отклонения вектора тяги параллельно горизонтальной оси 7 герметичного корпуса 1 основного модуля. В задней части верхней несущей поверхности 8 герметичного корпуса 1 основного модуля симметрично относительно горизонтальной оси 7 установлены движители 9 с горизонтальной тягой. В передней части герметичного корпуса 1 расположена центральная кабина 10. В герметичном корпусе 1 вдоль горизонтальной оси 7 симметрично в сквозных вертикальных каналах 11 установлены движители (не показаны). На силовой раме 3 установлены контейнеры с парашютами 12.
На фиг.4 показано транспортное средство, содержащее герметичный корпус 1 основного модуля и грузовой модуль 13. Грузовой модуль 13 имеет верхнее покрытие 14 и стены с грузовыми дверями 15. В верхнем покрытии 14 имеются отверстия 16. На верхнем покрытии 14 грузового модуля 13 установлена жесткая конструкция 17 в аэростатической оболочке, в которой расположены вертикальные каналы 18, совмещенные с отверстиями 16 верхнего покрытия 14. От вертикальных каналов 18 отходят горизонтальные каналы 19 и 20 с заслонками 21 на стыке с наружным пространством поверхности жесткой конструкции 17.
На фиг.5 показано транспортное средство, содержащее герметичный корпус 1 основного модуля, грузовой модуль 13 и второй герметичный модуль 22, расположенный между грузовым модулем 13 и жесткой конструкцией 17 в аэростатической оболочке. На наружной поверхности жесткой конструкции 17 в аэростатической оболочке установлены панели солнечных батарей 23, а внутри нее - герметичное помещение 24 для накопителей электрической энергии.
На фиг.6 показано транспортное средство, которое состоит из двух одинаковых герметичных корпусов 1 основных модулей. Они объединены платформой 25 и силовыми элементами 26.
Применение секций с вакуумом в конструкции 17 уменьшает силу тяжести транспортного средства. Вертикальные и горизонтальные пустотелые каналы 18-20 необходимы для уменьшения лобового и бокового сопротивления воздуха при полете в воздушном пространстве, способствуют стабилизации ориентации транспортного средства.
Нагрузкой на движители с вертикальной силой тяги, крылом или вакуумом в секциях конструкции в аэростатической оболочке производят уменьшение весовой нагрузки на опоры. Ветровая нагрузка и отклонение центра тяжести транспортного средства компенсируются распределением вертикальных сил тяги движителей, системами отклонения вектора тяги и регулируемыми заслонками на каналах конструкции в аэростатической оболочке.
Взлет транспортного средства может быть осуществлен двумя способами - вертикальным или горизонтальным. При превышении весовой нагрузки выше возможностей движителей с вертикальным расположением осей тяги взлет осуществляется с участием движителей с горизонтальной тягой с учетом подъемной силы крыла и вакуума в секциях конструкции в аэростатической оболочке.
Поворот транспортного средства во время полета осуществляется изменением силы тяги движителей с горизонтальной осью тяги или системой отклонения вектора тяги у движителей с вертикальной осью тяги.
Набор высоты или снижение производят регулированием мощности движителей как с вертикальной, так и горизонтальной осями тяги с изменением угла наклона транспортного средства.
Посадка транспортного средства осуществляется посредством уменьшения сил тяги и системами отклонения вектора тяги с гашением горизонтальной скорости.
При выполнении пуско-наладочных испытаний полетов транспортного средства осуществляется вакуумирование секций, а в дальнейшем пользуются вакуумной энергетической установкой, расположенной в герметичном корпусе 1 основного модуля.
Транспортные средства с движителями с электрическим приводом могут быть эффективными в воздушном пространстве высотой до 10 - 15 км. Для других высот необходимо применение движителей других типов.
Транспортные средства, содержащие второй герметичный модуль и жесткую конструкцию с солнечными элементами и грузовым модулем, предназначены для длительного воздухоплавания.
Транспортное средство с платформой может быть использовано для выведения летательных аппаратов на околоземную орбиту, их приема извне и как промежуточный пункт при перелете.
Библиографические данные
1. RU 2360833 С1, 22.10.2007.
2. RU 2449924 С1, 15.11.2010.
3. RU 2093413 С1, 20.10.1997.
4. SU 1740251 А1, 15.06.1992.
5. RU 2010148601 А, 30.11.2010.