ДИРИЖАБЛЬ
AIRSHIP

Изобретение относится к технике воздухоплавания.
Известен дирижабль, содержащий остов с полой оболочкой, имеющей в стенке клапаны для впуска и выпуска газа, гондолу с кабиной управления, стабилизатор, причальные приспособления, двигатель [1]. Известный дирижабль может содержать шасси, например, поплавковое, лыжное.
К недостаткам известного дирижабля следует отнести большой расход негорючего газа легче воздуха, создающего подъемную силу.
Задачей изобретения является повышение подъемной силы дирижабля, уменьшение расхода негорючего газа легче воздуха.
Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в дирижабле, содержащем остов с оболочкой, имеющей в стенке клапаны для впуска и выпуска газа, гондолу с кабиной управления, стабилизатор, причальные приспособления, двигатель, в стенку оболочки со стороны носовой и хвостовой частей встроены криволинейные пластины, по меньшей мере, с одним отверстием для горизонтальной прокладки в нижней части полости газохода с выходом его концов наружу, причем двигатель реактивный установлен у конца газохода со стороны носовой части оболочки. Конец газохода, расположенный со стороны носовой части оболочки, снабжен выдвижным жаростойким раструбом с возможностью соединения с реактивным соплом двигателя. По меньшей мере, одна из секций газохода оснащена подвижным теплоизоляционным хомутом или теплопроводящим хомутом с ребристой поверхностью. Одна из секций содержит коллектор-распределитель истекающих из газохода газообразных продуктов сгорания топлива.
На фиг. 1 изображена схема дирижабля с горизонтально проложенным в его полости газоходом; на фиг. 2 - схема соединения центрального газохода с реактивным соплом двигателя; на фиг. 3 изображена схема коллектора-распределителя.
Жесткий (полужесткий) дирижабль (фиг. 1) содержит остов 1, состоящий из продольных и поперечных стрингеров и шпангоутов (не показаны), тонкостенную оболочку 2, стабилизатор 3, причальные приспособления 4, гондолу 5 с кабиной 6 управления, лыжное (поплавковое) шасси 7, реактивный двигатель 8. Полость 9 оболочки частично заполнена воздухом, например, на 70% и негорючим газом легче воздуха (гелием) - на 30% (на фиг. 1 условная граница разделения газов обозначена пунктирной линией). Гелий может находиться в свободном состоянии, при условии выполнения верхней части оболочки герметичной, или в баллонетах (не показаны), прикрепленных к остову. В стенке 10 оболочки сверху выполнен клапан 11 для выпуска газа (воздуха), имеющий вертикальный канал 12 с отверстием 13 для входа воздуха. Снизу в стенке оболочки установлен клапан 14 для впуска наружного воздуха. Реактивный (турбореактивный, воздушно-реактивный прямоточный) двигатель неподвижно установлен со стороны носовой части оболочки и прикреплен к остову держателем 15. Реактивный двигатель трубопроводом 16 соединен с топливным баком 17, расположенным (подвешенным) снаружи и снизу оболочки. В стенке оболочки со стороны носовой и хвостовой ее частей встроены криволинейные пластины, соответственно, 18 и 19, имеющие, по меньшей мере, по одному отверстию 20 для горизонтальной прокладки в полости оболочки центрального газохода 21 с выходом его концов, соответственно, 22 и 23, наружу. Центральный газоход имеет гладкую внутреннюю поверхность и переменное поперечное сечение, плавно или ступенчато увеличивающееся в направлении пластины, установленной в хвостовой части оболочки. Конец центрального газохода, расположенный со стороны носовой части оболочки, снабжен выдвижным жаростойким раструбом 24 с возможностью соединения с реактивным соплом двигателя (фиг. 2). Для поступательно-возвратного перемещения раструба, могут быть использованы, например, пневмоцилиндры 25, сообщающиеся шлангами (не показаны) с установленным в гондоле баллоном сжатого воздуха или компрессором. Центральный газоход, проложенный в полости оболочки, состоит из тонкостенных секций 26, прикрепленных (подвешенных) к остову подпружиненными тросами 27. Секции имеют одинаковую длину, ровную коническую (26а), цилиндрическую (26b) поверхность. Секция с цилиндрической поверхностью может быть оснащена подвижным теплоизоляционным хомутом 28 с возможностью его свободного поступательно-возвратного перемещения с помощью блочно-тросового механизма 29. Секция с цилиндрической поверхностью может быть оснащена аналогичным подвижным теплопроводящим хомутом 30, имеющим ребристую поверхность. Последняя секция (26с) содержит коллектор-распределитель 31, разделяющий ее на четыре газохода (фиг. 3) меньшего диаметра, но с большей суммарной площадью поперечного сечения, концы которых выходят наружу оболочки по обе стороны руля направления стабилизатора. При большой длине центрального газохода перед последней его секцией может быть установлен побудитель тяги 32, например газовая турбина, с внешним приводом от электродвигателя 33.
Дирижабль (фиг. 1), включая остов 1, оболочку 2, стабилизатор 3, гондолу 5 с кабиной 5 управления, изготавливают из легких материалов, например прочных пластиков, армированных волокном, сплавов на основе титана, алюминия. К гондоле прикрепляют шасси 7, например для условий севера - лыжное. Длина дирижабля - 30-120 м. На внешней стороне оболочки устанавливают причальные приспособления 4. Сверху в стенке 10 оболочки устанавливают клапан 11, соединенный с вертикальным каналом 12, имеющим снизу отверстие 13, расположенное ниже условной границы разделения гелия и воздуха (на фиг. 1 обозначена пунктирной линией). В носовую и хвостовую части оболочки встраивают криволинейные пластины, соответственно, 18 и 19, имеющие, по меньшей мере, по одному отверстию 20 для горизонтальной прокладки в полости 9 центрального газохода 21 с выходом его концов, соответственно, 22 и 23, наружу. Криволинейную пластину в носовой части оболочки изготавливают из жаростойкого материала (огнеупорной керамики, жаростойких сплавов). В качестве реактивного двигателя 8 используют, например, самолетный турбореактивный двигатель, держателем 15 прикрепляют его к остову, соединяют трубопроводом 16 с топливным баком 17.
Изготавливают центральный газоход, состоящий из нескольких тонкостенных секций 26, имеющих одинаковую длину, например 10-20 м, ровную коническую (26а) и цилиндрическую (26b) поверхность. Секции прикрепляют (подвешивают) к остову подпружиненными тросами 27. По меньшей мере, одну из секций центрального газохода оснащают подвижным теплоизоляционным хомутом 28, например, длиной 3-5 м или аналогичным теплопроводящим хомутом 30 с ребристой поверхностью. Поступательно-возвратное перемещение хомутов по цилиндрической поверхности секций осуществляют, например, с помощью блочно-тросового механизма 29. Конец газохода, расположенный со стороны носовой части оболочки, снабжают выдвижным жаростойким (например, керамическим) раструбом 24 с возможностью соединения с реактивным соплом двигателя (фиг. 2). Раструб придвигают к реактивному соплу или отодвигают от него, используя пневмоцилиндры 25. В последней секции (26с) устанавливают коллектор-распределитель 31 на четыре газохода (фиг. 3), концы которых выводят наружу через отверстия в хвостовой криволинейной пластине. При большой длине центрального газохода, например более 100 м, перед последней его секцией устанавливают побудитель тяги 32, например газовую турбину, с внешним приводом от электродвигателя 33.
Полость 9 оболочки заполняют воздухом на 70% и гелием - на 30% Гелий в полости оболочки может находиться в свободном состоянии или в баллонетах (не показаны), прикрепленных к остову.
После загрузки гондолы (пассажирами, грузами) экипаж из кабины управления освобождает причальные приспособления от удерживающих дирижабль наземных устройств (не показаны), переводя его в режим подготовки к воздухоплаванию. При включении реактивного двигателя раскаленные до высоких температур, например до 1000°С и выше (в зависимости от вида топлива), газы (продукты сгорания топлива) через раструб устремляются в центральный газоход, отдавая тепло его стенкам и нагревая окружающий их воздух в полости оболочки. Отдача тепла центральным газоходом на прямых цилиндрической формы его секциях может регулироваться путем перемещения теплоизоляционных и теплопроводящих хомутов. Находящийся в полости оболочки воздух нагревается, при этом с повышением температуры его плотность уменьшается, возникает подъемная сила. Часть тепла из воздуха передается гелию, также уменьшая его плотность. В результате, находящиеся в полости оболочки нагретые газы (гелий и воздух) создают подъемную силу, переводящую дирижабль в режим воздухоплавания. В последней секции центрального газохода происходит разделение газового потока по четырем газоходам, концы которых выходят наружу оболочки. При этом, истекающие из газоходов газообразные продукты сгорания топлива создают общую реактивную силу, увеличивающую скорость горизонтального перемещения дирижабля (в сравнении с винтовыми движителями). В случае большой длины центрального газохода потери давления на перемещение продуктов сгорания топлива компенсируются побудителем тяги (турбиной с приводом от электродвигателя). Изменение положения летящего дирижабля в воздушной среде осуществляют с помощью рулей направления и рулей высоты стабилизатора. Для осуществления посадки дирижабля раструб отодвигают от реактивного сопла двигателя с помощью пневмоцилиндров, реактивный двигатель переводят в режим реверса или выключают, при этом центральный газоход быстро охлаждается. Для ускорения процесса охлаждения нагретого воздуха, находящегося в полости оболочки, открывают клапаны в стенке внизу и вверху оболочки. При этом через вертикальный канал из полости оболочки удаляется только нагретый воздух, гелий из полости оболочки не выводится. Совершивший посадку дирижабль закрепляют наземными причальными приспособлениями, гондолу освобождают от пассажиров и грузов.
Изобретение повышает подъемную силу дирижабля, уменьшает расход гелия.
Источники информации
1. Политехнический словарь. Гл. ред. И.И. Артоболевский. - М.: Советская энциклопедия, 1976. - С. 144-145.