Дирижабль
Изобретение относится к области воздухоплавания. Дирижабль выполнен полуцилиндрической формы и содержит трубчатый каркас, внутри которого расположены баллоны с рабочим газом. Трубы каркаса выполнены из пластмассы и заполнены водородом или гелием, находящимся под избыточным давлением. Изобретение направлено на уменьшение массы и парусности каркаса, что увеличивает подъемную силу дирижабля. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области воздухоплавания и предназначено, в частности для транспортировки грузов.
Известен дирижабль, выбранный в качестве ближайшего аналога (RU 2005646, опубл. 1994 г.). Известный дирижабль выполнен цилиндрической формы содержит ряд шпангоутов и установленные между ними лонжероны несущего каркаса, выполненного из трубчатых балочек. Внутри каркаса расположены баллоны с рабочим газом. Шпангоуты, разделяющие каркас на продольные отсеки, состоят соответственно из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника, вершины которого выполнены в виде узловых точек для присоединения лонжеронов к поперечинам, основание равнобедренного треугольника шпангоутов расположено горизонтально в нижней части несущего каркаса. Образованные в продольных отсеках четырехугольные поверхности, ограниченные двумя поперечинами, соответствующими одна другой на концах отсека, и двумя лонжеронами снабжены двумя диагонально проходящими растяжками.
Недостатками ближайшего аналога являются большая парусность конструкции и низкая маневренность при швартовых операциях так как на малых скоростях рули становятся неэффективны. Кроме того, при управлении летательным аппаратом на рулях возникают большие моменты, для передачи которых требуется усиление конструкции в местах с минимальной подъемной силой.
Задачей изобретения является увеличение подъемной силы дирижабля за счет уменьшения массы каркаса, а также изменения формы дирижабля, которое приведет к уменьшению парусности корпуса и улучшению управляемости аппарата на малых скоростях и высотах.
Поставленная задача решается тем, что дирижабль содержит каркас из труб, внутри которого расположены баллоны с рабочим газом, при этом трубы каркаса заполнены газом, находящимся под избыточным давлением.
Заполнение труб каркаса газом под небольшим избыточным давлением обеспечивает им достаточную жесткость при работе на растяжение и на сжатие, в результате чего появляется возможность использования тонкостенных труб, выполненных из легкого материала, например, из пластмассы. Таким образом, снижается вес конструкции при ее достаточной жесткости и прочности. Предпочтительно для дополнительного облегчения конструкции трубы каркаса заполняют водородом или гелием под небольшим избыточным давлением. Тонкостенная пластмассовая труба, наполненная водородом или гелием под небольшим избыточным давлением, выполняет ту же функцию, что и балочка в формировании шпангоутов и лонжеронов жестких дирижаблей.
Каркас может быть образован двумя треугольными фермами, обращенными вершинами вверх, при этом основания ферм соединены между собой с образованием нижней поверхности дирижабля, а вершины ферм соединены между собой куполообразной конструкцией, выполненной в виде сетки и состоящей из труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением. Куполообразная конструкция воспринимает подъемную силу расположенных между фермами баллонов с рабочим газом. Фермы могут быть обтянуты газонепроницаемым материалом, образуя дополнительные газовые баллоны. Трубы куполообразной конструкции, также предпочтительно выполнять тонкостенными, пластмассовыми и заполненными водородом или гелием. Форма предлагаемого дирижабля в отличие от цилиндрической формы дирижаблей близка к форме полуцилиндра, поэтому при боковой ветровой нагрузке за счет разной длины воздушных потоков, огибающих корпус дирижабля сверху и снизу, возникнет подъемная сила. Внутри газовых баллонов расположены распорки, выполненные из труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением. Трубы распорок воспринимают нагрузки, воздействующие на каркас дирижабля, поэтому в каркасе нет необходимости в установке таких элементов дирижаблей жесткого типа, как шпангоуты и лонжероны. Трубы распорок также предпочтительно выполнять тонкостенными, пластмассовыми и заполненными водородом или гелием.
Дирижабль может быть снабжен одним или несколькими сквозными поперечными тоннелями, каждый из которых выполнен в виде пересекающихся вертикального и горизонтального каналов, в которых установлены регулируемые заглушки и вентиляторы, изменяющие направление тяги. Вентиляторы могут быть установлены в месте пересечения горизонтального и вертикального каналов и могут поворачиваться на оси, что позволяет создавать потоки воздуха при причаливании. Тоннели могут быть образованы торообразными трубами из пластмассы, наполненными газом, например, водородом или гелием под избыточным давлением. Предпочтительно в корпусе дирижабля устанавливать два сквозных тоннеля, расположенных приблизительно на середине его высоты и приблизительно на 1/3 длины от его носовой и кормовой частей. Тоннели уменьшают ветровую нагрузку на корпус аппарата, а вентиляторы и заглушки, создавая воздушные потоки в нужных направлениях, позволят аппарату маневрировать на малых высотах при низких скоростях, когда воздушные рули теряют эффективность.
Трубы каркаса могут быть соединены между собой с помощью узла крепления, выполненного в виде пустотелой объемной детали с отверстиями под концы труб, при этом внутри узла крепления установлен разветвленный шланг, соединенный своими концами с соответствующими концами труб. На концах труб выполнены по две пары резьб: меньшая, выполненная, например, на торце трубы (горловине) для закрепления шланга подачи рабочего газа и большая - короткая трехзаходная для жесткого соединения труб с резьбовыми отверстиями узла крепления, расположенными под такими углами, чтобы присоединенные к ним трубы образовывали нужную пространственную конструкцию. Концы шланга снабжены элементами крепления (по числу площадок) в виде фланцев с накидными гайками для герметичного крепления фланцев к концам труб. Таким образом, тонкостенная труба каркаса с прикрученными к горловине шлангами фиксируется на трехзаходной резьбе к противоположным узлам крепления. Использование такого узла крепления позволяет предлагаемую конструкцию выполнить полностью неметаллической и с минимумом креплений.
Внутри баллонов с рабочим газом установлены воздушные баллонеты для компенсации изменения давления при изменении температуры рабочего газа. Для стабилизации давления внутри труб каркаса также предусмотрены воздушные баллонеты, размещенные внутри баллонов с рабочим газом, и дополнительные баллонеты, размещенные внутри воздушных баллонетов.
Дирижабль может быть снабжен гондолой, каркас которой также выполнен из труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением. Трубы каркаса гондолы также предпочтительно выполняют тонкостенными, пластмассовыми и заполненными водородом или гелием.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.
На фиг.1 показан предлагаемый дирижабль (вид сбоку), на фиг.2 - вид дирижабля сверху, на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.1, на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.5 - узел крепления труб каркаса.
Основой конструкции дирижабля является каркас, набранный из тонкостенных пластмассовых труб 1, заполненных рабочим газом (водородом или гелием) под некоторым избыточным давлением, придающим трубам достаточную жесткость. Каркас обтянут оболочкой (не показана). Внутри каркаса расположены баллоны 2 с рабочим газом. Каркас образован двумя треугольными в поперечном сечении фермами 3, обращенными вершинами вверх. Основания ферм 3 скреплены между собой и образуют единую плоскую поверхность 4. Снаружи фермы 3 обтянуты газонепроницаемым материалом и образуют дополнительные газовые баллоны. Вершины ферм 3 соединены между собой куполообразной конструкцией 5, состоящей из газонаполненных тонкостенных пластмассовых труб 1, воспринимающих подъемную силу водорода или гелия, находящихся в газовых баллонах 2 под нормальным давлением. Внутри газовых баллонов 2 находятся распорки 6 из газонаполненных тонкостенных пластмассовых труб 3, которые должны воспринимать нагрузки, воздействующие на каркас дирижабля.
Форма предлагаемого дирижабля в отличие от цилиндрической формы дирижаблей типа цеппелин близка к форме полуцилиндра, поэтому при боковой ветровой нагрузке за счет разной длины воздушных потоков, огибающих корпус дирижабля сверху и снизу, возникнет подъемная сила. В корпусе предлагаемого дирижабля приблизительно на середине высоты и на трети длины от носа и кормы находятся два сквозных тоннеля, образованных тонкостенными пластмассовыми торообразными трубами, наполненными водородом или гелием под небольшим избыточным давлением. Сквозные тоннели имеют форму горизонтального 7 и вертикального 8 взаимопересекающихся каналов. Центры торов лежат на осях каналов. В месте пересечения каналов 7, 8 установлен вентилятор 9, имеющий возможность поворачиваться на оси, что позволяет изменять направление воздушного потока при причаливании. Тоннели также оснащены регулируемыми заглушками 10, изменяющими направление тяги.
Гондола 11 предлагаемого дирижабля также выполнена из тонкостенных пластмассовых труб 1, наполненных водородом или гелием, находящимся под небольшим избыточным давлением, и включена в работу корпуса.
Узел 12 крепления труб 1 каркаса выполнен в виде пустотелой объемной детали с резьбовыми отверстиями под концы труб. На концах труб выполнены по две пары резьб: меньшая 13, выполненная на торце трубы (горловине) для закрепления разветвленного шланга 14 подачи рабочего газа и большая 17 - короткая трехзаходная для жесткого соединения труб 1 с резьбовыми отверстиями узла крепления, расположенными под такими углами, чтобы присоединенные к ним трубы образовывали нужную пространственную конструкцию. Концы шланга снабжены элементами крепления (по числу площадок) в виде фланцев 15 с накидными гайками 16 для герметичного крепления фланцев к концам труб 1.
Для поддержания избыточного давления внутри каркаса на нужном уровне могут быть установлены воздушные баллонеты как внутри баллонов с рабочим газом, так и внутри обычных баллонетов, размещенных в баллонах.
Выполнение дирижабля предлагаемой конструкции позволяет увеличить его подъемную силу за счет уменьшения массы каркаса, а также уменьшить парусность корпуса и улучшить управляемость аппарата на малых скоростях и высотах за счет изменения формы его корпуса.
1. Дирижабль, содержащий каркас из труб, внутри которого расположены баллоны с рабочим газом, отличающийся тем, что трубы каркаса заполнены газом, находящимся под избыточным давлением, а каркас образован двумя треугольными фермами, обращенными вершинами вверх, при этом основания ферм соединены между собой с образованием нижней поверхности дирижабля, а вершины ферм соединены между собой куполообразной конструкцией, состоящей из указанных труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением.
2. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что фермы обтянуты газонепроницаемым материалом, образуя дополнительные газовые баллоны.
3. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что он снабжен гондолой, каркас которой выполнен из труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением.
4. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что внутри газовых баллонов расположены распорки, выполненные из труб, заполненных газом, находящимся под избыточным давлением.
5. Дирижабль по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубы каркаса дирижабля, и/или трубы куполообразной конструкции, и/или трубы распорок, и/или трубы каркаса гондолы выполнены из пластмассы.
6. Дирижабль по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что трубы каркаса дирижабля, и/или трубы куполообразной конструкции, и/или трубы распорок, и/или трубы каркаса гондолы заполнены водородом или гелием.
7. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что он снабжен одним или несколькими сквозными тоннелями, каждый из которых выполнен в виде пересекающихся вертикального и горизонтального каналов, в которых установлены регулируемые заглушки и вентиляторы, изменяющие направление тяги.
8. Дирижабль по п.7, отличающийся тем, что тоннели образованы торообразными трубами, наполненными газом под избыточным давлением.
9. Дирижабль по п.8, отличающийся тем, что торообразные трубы заполнены водородом или гелием.
10. Дирижабль по п.8, отличающийся тем, что торообразные трубы выполнены из пластмассы.
11. Дирижабль по п.7, отличающийся тем, что он снабжен двумя сквозными тоннелями, расположенными приблизительно на середине его высоты и приблизительно на 1/3 длины от его носовой и кормовой частей.
12. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что трубы каркаса соединены между собой с помощью узла крепления, выполненного в виде пустотелой объемной детали с отверстиями под концы труб, при этом внутри узла крепления установлен разветвленный шланг, соединенный своими концами с соответствующими концами труб.
13. Дирижабль по п.12, отличающийся тем, что трубы каркаса на своих концах имеют по две пары резьб, при этом одна из резьб соответствует резьбе, выполненной в отверстии узла крепления, а другая резьба соответствует элементам крепления, установленным на концах разветвленного шланга.
14. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что внутри баллонов с рабочим газом, а также внутри труб каркаса установлены баллонеты.
