Система баллонетов для летательных аппаратов легче воздуха

 

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха. Система содержит множество баллонетов, расположенных внутри оболочки летательного аппарата. Каждый баллонет содержит гибкий лист, соединенный по периферии с участком стенки (44) оболочки. С каждым баллонетом соединена система (45) надувания баллонета воздухом, содержащая участок стенки (44) оболочки, образующей баллонет, с множеством выполненных в ней сквозных отверстий (54). Со стенкой соединен воздуховод (60), имеющий впускное отверстие (64) и перекрывающий отверстия (54), выполненный с возможностью диффузии сжатого воздуха, поступающего в баллонет. Кроме того, система содержит по меньшей мере один вентилятор (46), имеющий входной конец (50), соединенный с окружающей атмосферой, и выходной конец, соединенный с впускным отверстием (64) воздуховода (60) для подачи сжатого воздуха в полость баллонета. Обратный клапан (52), расположенный на выпускном конце (51) вентилятора (46), предназначен для предотвращения выхода воздуха из воздуховода через выходной конец вентилятора. Имеется система (70) стравливания для выпуска воздуха из полости баллонета в атмосферу. Изобретение направлено на решение задачи быстрого наполнения и стравливания отдельных баллонетов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха и, более конкретно, к баллонетам и системе их надувания.

Описание прототипов Существуют три основных типа нежестких летательных аппаратов: содержащий единственную оболочку, заполненную газом, содержащий несколько оболочек, соединенных друг с другом последовательно и, разумеется, имеющий множество оболочек, расположенных внутри наружной оболочки.

Одной из основных задач, связанных с летательными аппаратами легче воздуха, является предотвращение разрыва оболочки при падении давления окружающей атмосферы с высотой или предотвращение схлопыания оболочки при снижении летательного аппарата. Основным способом предотвращения таких явлений является установка в летательный аппарат баллонетов, которые представляют собой надувные мешки, расположенные внутри оболочки, содержащей гелий. Летательный аппарат рассчитан на полет с частично надутыми баллонетами, которые могут надуваться воздухом для уменьшения объема, занимаемого гелием, или сдуваться для увеличения объема, занимаемого гелием. Таким образом, на высоте баллонеты могут быть почти полностью сложены, предоставляя гелию необходимое пространство для расширения по мере падения давления окружающего воздуха. По мере снижения летательного аппарата в более плотные слои атмосферы баллонеты надуваются, чтобы избежать схлопывания оболочки, содержащей гелий, или даже ее локального провисания. Кроме того, баллонеты могут играть роль в управлении высотой. Пример баллонетов, установленных на летательном аппарате легче воздуха, приведен в патенте США N 5143322 "Наземное обслуживание, управление высотой и продольная стабильность дирижаблей", выданном И.У. Мэйсону.

Предшествующие способы надувания и заполнения баллонетов обычно включали в себя использование воздухозаборников. Примеры системы такого типа приводятся в патенте США N 1475210 "Дирижабль", выданном Р.Х. Апсону, и N 2331404 "Дирижабль", выданном Х. Р. Либерту. В устройстве Либерта воздухозаборники расположены за пропеллерами и, таким образом, менее зависимы от скорости дирижабля. Однако на очень малых скоростях дирижабля заполнение будет пропорционально более медленным. Это справедливо даже для устройства Либерта, поскольку скорость дирижабля пропорциональна частоте вращения пропеллера.

В патентах США N 1580004 "Дирижабль", выданном А. Брэдфорду, и N 1797502, выданном К. С. Холлу, для надувания баллонетов используются отдельные насосы. Кроме того, в устройстве Холла для нагрева нагнетаемого воздуха используются нагреватели. Поскольку баллонет расположен в центре основной оболочки, заполненной гелием, можно также осуществлять нагрев гелия. Проблема в конструкциях такого типа заключается в том, что баллонет расположен центрально и клапаны и воздуховоды неизбежно расположены там же. Поэтому они труднодоступны для обслуживания или замены. Кроме того, потребность в таких клапанах и воздуховодах приводит к утяжелению аппарата.

Таким образом, главной задачей настоящего изобретения является создание системы баллонетов для летательного аппарата легче воздуха.

Другой задачей настоящего изобретения является создание системы баллонетов для летательного аппарата легче воздуха, не зависимой от других систем аппарата.

Следующий задачей настоящего изобретения является создание системы баллонетов для летательного аппарата легче воздуха, позволяющей индивидуально изменять объем воздуха в каждом баллонете.

Следующей задачей настоящего изобретения является создание системы баллонетов для летательного аппарата легче воздуха, обеспечивающей быстрое наполнение и стравливание отдельных баллонетов.

Краткое описание изобретения Настоящее изобретение относится к системе баллонетов для летательных аппаратов легче воздуха, имеющих заполняемую газом оболочку, создающую подъемную силу, и продольную, вертикальную и поперечную оси. Более подробно, система содержит множество баллонетов, расположенных внутри общей оболочки и распределенных вдоль продольной оси и с каждой стороны от вертикальной оси в равном числе. Каждый баллонет выполнен из гибкого листа, соединенного по периферии со стенкой оболочки.

Подсистема наддува баллонетов соединена с каждым из них для надувания баллонетов воздухом, содержит участок стенки оболочки, образующей баллонет, со множеством выполненных сквозь нее отверстий. Воздуховод, имеющий по меньшей мере один входной конец, соединен с этой стенкой, закрывая выполненные в ней отверстия, и выполнен с возможностью диффузии нагнетаемого сжатого воздуха. Воздуховод предпочтительно выполнен конструктивно складчатым, а его впускной конец выполнен из гибкого материала. По меньшей мере один вентилятор, имеющий входной конец, соединенный с окружающей атмосферой, и выходной конец, соединенный с входным концом воздуховода, нагнетает сжатый воздух в воздуховод. Если аппарат относится к типу, имеющему гондолу, подвешенную под оболочкой, вентилятор предпочтительно устанавливается в гондоле, при этом относительные перемещения между воздуховодом и вентилятором поглощаются гибким входным патрубком.

На выходном конце вентилятора установлен обратный клапан, предотвращающий выход воздуха из воздуховода через выходной конец вентилятора. На воздуховоде установлена подсистема выпуска воздуха из баллонета в окружающую атмосферу, состоящая предпочтительно из одной или нескольких дроссельных заслонок для стравливания воздуха из баллонетов в окружающую атмосферу. Наконец, система баллонетов содержит средство для дренирования из баллонета жидкости, имеющее форму трубки, соединенной с дном баллонета и оснащенной клапаном, и насос для откачки жидкости из баллонета.

Новые признаки, являющиеся отличительными признаками настоящего изобретения как в области организации, так и в области способа работы, а также другие его задачи и преимущества описаны более подробно ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для примера показан предпочтительный в настоящее время вариант изобретения. Следует понимать, что чертежи приведены только в качестве иллюстраций описания и не служат для определения или ограничения настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей Фиг. 1 - вид сбоку летательного аппарата легче воздуха, оснащенного системой баллонетов по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - вид снизу летательного аппарата по фиг. 1.

Фиг. 3 - частичное поперечное сечение летательного аппарата по фиг. 1 по линии 3-3.

Фиг. 4 - увеличенный вид участка по фиг. 3, в частности, иллюстрирующий систему надувания баллонетов.

Фиг. 5 - частичное сечение по фиг. 4, в частности, иллюстрирующее отверстия в стенке оболочки для надувания и сдувания отдельного баллонета.

Описание предпочтительного варианта На фиг. 1-3 показан летательный аппарат легче воздуха, в целом обозначенный позицией 10, содержащий оболочку 12 и гондолу (грузовое отделение) 14, подвешенную под оболочкой на тросовой системе 15. Гондола 14 содержит кабину 16 и множество установленных на ней движителей 17. Оболочка имеет продольную ось 18, вертикальную ось 19 и поперечную ось 20. Летательный аппарат 10, как показано на чертежах, имеет нежесткую конструкцию, однако настоящее изобретение может применяться также и на летательных аппаратах жесткой конструкции. Таким образом, показанный летательный аппарат приведен только в иллюстративных целях. Внутри оболочки 12 от носа 22 до кормы 24 расположено множество баллонетов, расположенных по обе стороны от продольной оси 18 в равном числе и обозначенных позициями 30A и B, 32A и B, 34A и B, 36A и B и 38A и B. Каждый баллонет образован гибким листом 40, соединенным по его периферии 43 с участком стенки 44 оболочки 12, образуя тем самым участок стенки каждого баллонета.

На фиг. 3 баллонет 34A показан на различных стадиях надувания. Следует обратить внимание, что такое размещение баллонетов устраняет помехи со стороны системы 15 подвески грузового отделения.

Как показано на фиг. 1-3 и дополнительно на фиг. 4 и 5, каждый баллонет содержит подсистему наддува баллонета 45. Подсистема наддува баллонетов 45, например баллонета 34A, содержит множество вентиляторов 46, закрепленных стойками 48 на грузовом отделении 14. Впускное отверстие 50 соединено с окружающей атмосферой, а выпускное отверстие 51 содержит односторонний обратный клапан 52. В стенке 44 выполнено множество отверстий 54, которые находятся в сообщении с внутренней полостью баллонета 34A. Воздуховод 60, имеющий конструктивно складчатый участок диффузора 62, соединен со стенкой 44, закрывая отверстия 54. Воздуховод 60 содержит множество гибких впускных каналов 64, которые соединены с выходными концами 51 вентиляторов 46. На участке диффузора 62 установлены дроссельные заслонки 70, которые открываются для сдувания баллонета 34A. От воздуховода 60 до грузового отделения 14 проходит пористый экран 72, который, обеспечивая защиту, позволяет потоку воздуха проходить к вентиляторам 46.

Баллонеты в носовой части 22 (баллонеты 34A и 34B) и в хвостовой части (баллонеты 38A и 38B) больше, чем внутренние баллонеты. Поэтому они требуют большего числа вентиляторов. Следует обратить внимание, что на показанном летательном аппарате для каждого баллонета требуется больше, чем один вентилятор. Однако на летательных аппаратах меньших размеров может быть достаточным один вентилятор, а также одна дроссельная заслонка. Кроме того, на чертежах показано, что со множеством вентиляторов соединен один воздуховод, но можно применить и последовательность воздуховодов, каждый из которых соединен с единственным вентилятором, однако предпочтительным является именно проиллюстрированный подход.

Поскольку в баллонетах может скапливаться вода, предусматривается дренажная система. Как показано на фиг. 4, такую функцию обеспечивает линия 80, продолженная в нижней части баллонетов. В систему также входят клапан 83 и насос 84.

Описанная система баллонетов обладает рядом преимуществ. Прежде всего, наличие отверстий в стенке оболочки в сочетании с воздуховодом устраняет необходимость в прокладке соединенных с вентиляторами длинных внутренних каналов к каждому баллонету, что дает экономию веса и расходов. На чертежах показаны также длинные внутренние каналы, которые потребовались бы в случае размещения вентиляторов внутри грузового отделения. Кроме того, такая конструкция позволяет устанавливать вентиляторы и клапаны в местах, очень легко доступных для ремонта или замены.

Несмотря на то, что изобретение было описано со ссылками на конкретный вариант, следует помнить, что этот вариант является чисто иллюстративным и специалистами в данной области могут быть внесены различные изменения и усовершенствования. Таким образом, объем притязаний по настоящему изобретению должен толковаться только в соответствии с духом и объемом прилагаемой формулы изобретения.

Промышленная применимость Настоящее изобретение может применяться в авиационной промышленности и, в частности, при изготовлении летательных аппаратов легче воздуха.

Формула изобретения

1. Система баллонетов для летательного аппарата легче воздуха, имеющего создающую подъемную силу оболочку, выполненную с продольной, вертикальной и поперечной осями, содержащая множество баллонетов, расположенных внутри оболочки и размещенных вдоль продольной оси в равном количестве с каждой стороны от вертикальной оси, при этом каждый из баллонетов образован участком стенки оболочки и гибким листом, который по периферии соединен с участком стенки оболочки, подсистему наддува баллонетов, имеющую по меньшей мере один вентилятор, вход которого соединен с атмосферой, а выход соединен с входом воздуховода, выход из которого предназначен для подачи воздуха в баллонеты, обратный клапан, предназначенный для предотвращения утечки воздуха из воздуховода через вентилятор в атмосферу, и подсистему выпуска воздуха из баллонета в окружающую атмосферу, отличающаяся тем, что выход из воздуховода в баллонет образован участком стенки оболочки с множеством сквозных отверстий, выход из воздуховода соединен с ранее указанным участком стенки оболочки для распределения нагнетаемого воздуха между отверстиями в указанном участке стенки и подачи его в баллонет.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что предназначена для летательного аппарата, грузовое отделение которого подвешено под оболочкой, при этом воздуховод выполнен со складками из гибкого материала, вентилятор установлен в грузовом отделении так, что выход из вентилятора соединен со входом указанного воздуховода с возможностью компенсации относительных перемещений воздуховода и вентилятора.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что подсистема выпуска воздуха из баллонета расположена в воздуховоде.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что подсистема выпуска воздуха имеет дроссельную заслонку.

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что она снабжена средством дренирования жидкости, образующейся в баллонете.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что средство дренирования жидкости из баллонета состоит из дренажной трубы, соединенной с дном баллонета, клапана, установленного в дренажной трубе, и насоса для опорожнения баллонета.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5