Дирижабль жесткой конструкции

Дирижабль жесткой конструкции, в котором обшивка корпуса выполнена из панелей, объединенных в секции между двумя последовательно расположенными шпангоутами. Корпус состоит из верхней и нижней частей. Боковые поверхности нижней части корпуса выполнены наклоненными внутрь к вертикали дирижабля и сопряжены с опорной поверхностью нижней части корпуса по радиусу. Гондола с силовой установкой установлена на линии сопряжения верхней и нижней частей корпуса. Грузовая кабина установлена перпендикулярно продольной оси дирижабля и снабжена грузовым люком. Горизонтальное оперение с размещенным на его концах вертикальным оперением установлено в хвостовой части корпуса. Изобретение направлено на улучшение устойчивости при стоянке дирижабля на земле под воздействием бокового ветра. 4 ил.

 

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к транспортно-грузовым дирижаблям жесткой конструкции.

Первый технически обоснованный проект большого грузового дирижабля был предложен в 80-х годах XIX века великим русским ученым К.Э. Циолковским.

В отличие от многих своих современников, Циолковский предлагал построить огромный даже по сегодняшним меркам - объемом до 500000 куб.м - дирижабль жесткой конструкции с металлической обшивкой.

Однако полномасштабный дирижабль построить не удалось; все работы по дирижаблям из-за многочисленных аварий были свернуты не только в СССР, но и во всем мире

Известен дирижабль ДЦ-Н1, включающий корпус, образованный внутренним каркасом, состоящим из шпангоутов и стрингерных балок, и обшивкой, горизонтальное и вертикальное оперение, гондолы силовой установки, шасси, кабину экипажа, грузовую кабину и шасси, установленные на нижней части корпуса (http://jtdigest.narod.ru/dig3_01/dirigabl.htm).

Жесткая оболочка выполнена из композитных материалов, которые легче и прочнее металла.

Известная конструкция обладает рядом существенных преимуществ:

- все силовые нагрузки воспринимает не жесткая оболочка, а силовая ферма, что значительно упрочняет всю конструкцию и в то же время позволяет сделать оболочку достаточно легкой;

- технологичность конструкции при сборке. Конструкция каркаса позволяет собирать его в горизонтальном положении, "на боку", и уже затем, в собранном и отрегулированном виде, поднимать в вертикальное положение. Известен жесткий дирижабль, содержащий корпус, образованный внутренним каркасом и обшивкой, горизонтальное и вертикальное оперение, гондолы силовой установки, шасси, кабину экипажа, грузовую кабину и скеги (US D663255S, кл.D12-319, Aeros Corporation, Монтебелло, штат Калифорния (США).

Недостатками известной конструкции являются:

1) большое аэродинамическое сопротивление конструкции, определяемое:

- наличием цилиндрической части корпуса;

- расположением и формой взлетно-посадочных устройств, т.к. выбранные формы плохо обтекаемы воздухом и не имеют возможности убираться;

2) чувствительность дирижабля к воздействию бокового ветра, т.к. в известной конструкции возникает опрокидывающий момент от оперения, отличающегося большой площадью и высотой расположения на корпусе, и на нижней поверхности корпуса, имеющей криволинейный обвод, могут возникнуть переменные по величине индуцированные силы и моменты;

3. большая относительная длина дирижабля при заданном объеме влечет за собой рост изгибающих моментов и, следовательно, увеличение веса каркаса и оболочки.

Наиболее близким по технической сущности к предложенной конструкции является дирижабль жесткой конструкции фирмы “The Long Endurance Multi-Intelligence Vehicle” (LEMV), включающий корпус, образованный внутренним каркасом, состоящим из шпангоутов и стрингерных балок, и обшивки, горизонтальное и вертикальное оперения, гондолу, предназначенную для размещения силовой установки, кабину экипажа, грузовую кабину и скеги с шасси, установленные на нижней части корпуса (http://www.hightech-edge.com/lemv-locldieed-martin-blimp-surveillance-aircraft 250-ft-long/5121/)

Недостатками известной конструкции являются:

- сложная форма поперечного сечения корпуса, что увеличивает площадь его омываемой поверхности и, следовательно, аэродинамическое сопротивление и вес оболочки;

значительная вредная интерференция большого количества выступающих частей (оперение, скеги, гондолы, грузовая кабина, шасси);

- чувствительность дирижабля при боковом ветре, т.к. для наилучших условий работы не должно происходить резкого изменения сил и моментов.

Техническим результатом, решаемым предлагаемым изобретением, является создание дирижабля жесткой конструкции, позволяющей улучшить характеристики устойчивости при стоянке дирижабля на земле под воздействием бокового ветра, а также упростить и удешевить его конструкцию.

Технический результат в предлагаемом изобретение достигают созданием дирижабля жесткой конструкции, включающего корпус, образованный внутренним каркасом, состоящим из шпангоутов и стрингерных балок, и обшивкой, горизонтальное и вертикальное оперения, гондолу, предназначенную для размещения силовой установки, кабину экипажа, грузовую кабину и скеги с шасси, установленные на нижней части корпуса, в котором, согласно изобретению, обшивка корпуса выполнена из одинаковых панелей, объединенных в секции между двумя последовательно расположенными шпангоутами, а корпус выполнен в виде геометрического тела, симметричного относительно миделя и состоящего из сопряженных по горизонтальной плоскости верхней и нижней частей, причем верхняя часть представляет собой половину тела, образованного вращением эллипса, относительно его продольной оси, а нижняя часть корпуса состоит из основного объема, поперечное сечение которого представляет равнобедренную трапецию, связанную с верхней частью корпуса большим основанием, и двух скегов, с поперечным сечением каждого из них в виде прямоугольной трапеции, обращенной меньшим основанием вниз, а внешняя наклонная сторона трапеции является продолжением боковой стенки основного объема, при этом боковые поверхности нижней части корпуса выполнены наклоненными внутрь к вертикали дирижабля и сопряжены с опорной поверхностью нижней части корпуса по радиусу, причем гондола, предназначенная для размещения силовой установки, установлена на линии сопряжения верхней и нижней частей корпуса в средней части корпуса, а грузовая кабина установлена перпендикулярно продольной оси дирижабля и снабжена, по крайней мере, одним грузовым люком, размещенным на корпусе дирижабля, при этом горизонтальное оперение с размещенным на его концах вертикальным оперением установлено в хвостовой части корпуса

Предложенная симметричная относительно миделя и полукруговая форма поперечного сечения верхней части корпуса позволяет существенно сократить (до 5-7 штук) количество матриц, необходимых для изготовления из композиционных материалов жестких панелей всей верхней обшивки.

Применение в конструкции нижней части корпуса в основном поверхностей одинарной кривизны, т.е. разворачивающихся на плоскость (цилиндрических и конических), позволяет использовать для обшивки серийные листовые панели, что так же снижает стоимость конструкции.

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить изгибающие и опрокидывающие моменты при боковом ветре за счет уменьшения длины и высоты дирижабля, но при увеличении ширины с сохранением заданного объема.

В предлагаемом изобретении за счет формирования несущей, мало выпуклой, цилиндрической в продольном направлении, нижней поверхности корпуса и применения ограничивающих ее по бортам скегов создает условия для возникновения при стоянке на земле на корпусе прижимающей силы.

Кроме этого, применение разнесенного вертикального оперения, установленного по концам горизонтального оперения, позволяет вдвое уменьшить площадь боковой проекции вертикального оперения и суммарную боковую площадь всего аппарата (вертикальное оперение затеняется корпусом), что уменьшает величину силы дрейфа и опрокидывающего момента при боковом ветре.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:

На фиг.1 показан предлагаемый дирижабль жесткой конструкции, вид сбоку.

На фиг.2 показан предлагаемый дирижабль жесткой конструкции, вид сверху.

На фиг.3 показан предлагаемый дирижабль жесткой конструкции, вид спереди.

На фиг.4 показан электронный макет предлагаемого дирижабля жесткой конструкции с примером расположения одинаковых панелей обшивки.

Дирижабль жесткой конструкции включает корпус, горизонтальное 1 и вертикальное 2 оперения, гондолу 3, предназначенную для размещения силовой установки, кабину 4 экипажа, грузовую кабину 5 и скеги 6 с шасси 7, установленные на нижней части корпуса.

Корпус выполнен в виде геометрического тела, симметричного относительно миделя и состоящего из сопряженных по горизонтальной плоскости верхней 8 и нижней частей.

При этом каждая часть состоит из соединенных друг с другом известным способом шпангоутов и стрингерных балок каркаса 9 и размещенной на нем композитной обшивки 10.

Авторы на новизну конструкций панелей не претендуют, т.к. известно, что панели могут быть любой известной жесткой конструкции: традиционной каркасированной конструкции, состоящей из обшивки и подкрепляющего набора, трехслойной, или геодезической конструкции (см. Г.И.Житомерский « Конструкция самолетов» Москва, М. 1991 г., разд 2.1.7.1 с.63).

Схема размещения панелей верхней обшивки корпуса приведена на Фиг.4. При этом в каждой матрице изготавливают панель в количестве от 16 до 40 штук на один корпус, в зависимости от места расположения панели по длине аппарата, что повышает качество и снижает стоимость панели за счет увеличения серийности производства и оправданного применения более дорогой, но более качественной и производительной оснастки.

Верхняя часть 8 корпуса представляет собой половину тела, образованного вращением эллипса, относительно его продольной оси.

Нижняя часть корпуса состоит из основного объема 11, поперечное сечение которого представляет равнобедренную трапецию, связанную с верхней частью 8 корпуса большим основанием, и двух скегов 6, с поперечным сечением каждого из них в виде прямоугольной трапеции, обращенной меньшим основанием вниз, а внешняя наклонная сторона трапеции является продолжением боковой стенки 12 основного объема, и образуют боковые поверхности нижней части корпуса, которые выполнены наклоненными внутрь к вертикали дирижабля и сопряжены с опорной поверхностью нижней части корпуса по радиусу.

Угол наклона может быть выбран до 15 градусов к вертикали.

Это позволяет улучшить работу силовой установки на режимах вертикального взлета и посадки.

Скеги 6, кроме улучшения характеристик аппарата при боковом ветре при стоянке на земле, обеспечивают доступ к нижней поверхности корпуса на стоянке и служат для размещения взлетно-посадочных устройств.

В зависимости от области использования дирижабля (приземление на землю или воду) конструкция шасси 7 может быть как колесной, (http://cnit.ssau.ru), так и на воздушной подушке, (http://dic.academic.ru).

Шасси 7 размещены на концах скегов 6.

Гондола 3, предназначенная для размещения силовой установки, установлена на линии сопряжения верхней 8 и нижней частей корпуса в средней его части. В зависимости от технологических возможностей гондолы могут быть выполнены в виде наплывов.

Горизонтальное оперение 1 с размещенным на его концах вертикальным оперением 2 установлено в хвостовой части корпуса.

Грузовая кабина 5 установлена перпендикулярно продольной оси дирижабля и снабжена, по крайней мере, одним грузовым люком 13 (на черт. не показан), размещенным на корпусе дирижабля.

Кабина 5 может иметь прямоугольное поперечное сечение и ее длина может быть равна ширине корпуса.

Грузовая кабина 5 может быть установлена в середине нижней части корпуса.

Кабина 5 может быть снабжена выдвижными въездными трапами (на черт. не показаны) по обоим бортам корпуса, что позволяет производить погрузку - разгрузку методом «проезда».

В носовой части корпуса расположена кабина 4 экипажа и может быть установлено дополнительно горизонтальное оперение 14.

На оперениях могут быть размещены рули высоты и направления (на черт. не показ.).

Предлагаемое изобретение позволяет уменьшить изгибающие и опрокидывающие моменты при боковом ветре за счет уменьшения длины и высоты дирижабля, но при увеличении ширины с сохранением заданного объема.

В предлагаемом изобретении за счет формирования несущей, мало выпуклой, цилиндрической в продольном направлении, нижней поверхности корпуса и выполнение нижней части корпуса создают условия для возникновения при стоянке на земле на корпусе прижимающей силы.

Кроме этого, применение разнесенного вертикального оперения, установленного по концам горизонтального оперения, позволяет уменьшить площадь боковой проекции аппарата (вертикальное оперение затеняется корпусом), что уменьшает величину силы дрейфа и опрокидывающего момента при боковом ветре.

В процессе разработки проекта жесткого дирижабля была изготовлена масштабная продувочная модель (1:100) и проведены две программы испытаний в аэродинамической трубе Т-1 МАИ.

Полученные в испытаниях результаты подтвердили ожидаемые расчетные величины аэродинамических коэффициентов сил и моментов и наличие улучшения поведения дирижабля вблизи земли при воздействии бокового ветра по сравнению с классическими дирижаблями (уменьшение силы дрейфа и величины опрокидывающего момента).

Применение предлагаемой конструкции позволит эксплуатировать жесткий дирижабль без использования специальных эллингов, а при установке бортовых швартовочных устройств, обеспечивающих надежное закрепление аппарата на грунте, без специальной наземной инфраструктуры, т.е. в любом месте и при любой погоде, что существенно расширит сферу его использования.

Дирижабль жесткой конструкции, включающий корпус, образованный внутренним каркасом, состоящим из шпангоутов и стрингерных балок, и обшивкой, горизонтальное и вертикальное оперение, гондолу, предназначенную для размещения силовой установки, кабину экипажа, грузовую кабину и скеги с шасси, установленные на нижней части корпуса, отличающийся тем, что обшивка корпуса выполнена из одинаковых панелей, объединенных в секции между двумя последовательно расположенными шпангоутами, а корпус выполнен в виде геометрического тела, симметричного относительно миделя и состоящего из сопряженных по горизонтальной плоскости верхней и нижней частей, причем верхняя часть представляет собой половину тела, образованного вращением эллипса, относительно его продольной оси, а нижняя часть корпуса состоит из основного объема, поперечное сечение которого представляет равнобедренную трапецию, связанную с верхней частью корпуса большим основанием, и двух скегов, с поперечным сечением каждого из них в виде прямоугольной трапеции, обращенной меньшим основанием вниз, а внешняя наклонная сторона трапеции является продолжением боковой стенки основного объема, при этом боковые поверхности нижней части корпуса выполнены наклоненными внутрь к вертикали дирижабля, и сопряжение боковых и опорной поверхностей нижней части корпуса выполнено по радиусу, при этом гондола, предназначенная для размещения силовой установки, установлена на линии сопряжения верхней и нижней частей корпуса в средней части корпуса, а грузовая кабина установлена перпендикулярно продольной оси дирижабля и снабжена, по крайней мере, одним грузовым люком, размещенным на корпусе дирижабля, при этом горизонтальное оперение с размещенным на его концах вертикальным оперением установлено в хвостовой части корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к летательным аппаратам, использующим подъемную силу несущего газа. .

Изобретение относится к дирижаблям полужесткой конструкции. .

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к транспортно-грузовым дирижаблям в форме диска большой грузоподъемности жесткой конструкции с изменяемой геометрией и безбалластным динамическим управлением подъемной силой.

Изобретение относится к воздухоплава-. .

Изобретение относится к области воздухоплавания ) и может быть использовано в конструкции гондол аэростатов. .

Изобретение относится к воздухоплаванию. Несущая конструкция полужесткого дирижабля или вертостата содержит центральную туннельную трубу (1) большого диаметра, проходящую вдоль центральной части оболочки по всей ее длине, силовые шпангоуты (2) кольцевой или треугольной формы, предусмотренные в сечениях объема оболочки (10), где действуют сосредоточенные нагрузки от шасси (8), кабанов несущих винтов (9) и системы диагонально-радиальных расчалок (3) или продольных диафрагм, жестко соединяющих центральную туннельную трубу (1) и силовые шпангоуты (2) между собой. Кабина экипажа (4) непосредственно закреплена на торце центральной туннельной трубы (1). Изобретение направлено на увеличение жесткости. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области использования в области воздухоплавания радиолокационных систем дальнего обнаружения. Дирижабль дальнего радиолокационного обнаружения состоит из оболочки, гондолы, двигателя, винта и бортовой РЛС, установленной в гондоле. Антенная система бортовой РЛС выполнена в виде активной фазированной антенной решетки. Приемо-передающие модули и распределительная система питания вмонтированы в материал оболочки дирижабля на одной из его боковых сторон. На противоположной стороне оболочки нанесена контрольная разметка. В гондоле размещены стартовая площадка для беспилотного летательного аппарата, система слежения и канал управления упомянутым летательным аппаратом, который оснащен двумя слабонаправленными излучателями. Изобретение направлено на повышение эффективности обнаружения малозаметных целей. 2 ил.

Изобретение относится к области воздухоплавательных аппаратов. Воздухоплавательный аппарат, предназначенный для воздушного такси, имеет несущую ферму, оболочку, заполненную газом легче воздуха, движители в виде воздушных винтов, систему наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления. В центре несущей фермы расположен жесткий купол из легкого материала, заполненный газом легче воздуха, покрытый элементами солнечной батареи. Вокруг купола находится палуба, соединенная с каютами лестницами. По периметру рамы расположены машинные отделения с воздушными винтовыми электродвижителями с изменяемым вектором тяги, а снизу рамы расположены захваты для крепления грузовых контейнеров. Изобретение направлено на повышение степени безопасности полета. 2 ил.

Воздухоплавательный аппарат включает дискообразной формы оболочку, состоящую из шарообразной части, которая используется для регулирования грузоподъемности, дискообразной части, и систему управления подъемной силой. Аппарат снабжен полужестким каркасом, платформой и системой управления. Полужесткий каркас состоит из большего, двух средних и двух малых силовых колец, соединенных ремнями из синтетической ткани, шести стоек, жестко соединенных со средними силовыми кольцами. Платформа состоит из грузовой, пассажирской и технической палуб, и шести шнековых устройств крепления платформы к земле. Система управления включает подсистемы управления подъемной силой, балансировки платформы и стабилизации угла атаки оболочки. Дискообразный и шарообразный участки скреплены полужестким каркасом и образуют общую поверхность оболочки оживальной формы. Внутри шарообразных участков оболочки размещены воздушные баллонеты для управления подъемной силой. Платформа подвешена к оболочке на стойках каркаса. Грузовая палуба включает два грузовых ангара большой вместимости и транспортно-воздушный коридор, створки въездных ворот которого служат горизонтальными рулями управления по курсу. Изобретение направлено на обеспечение высокой устойчивости в полете и на стоянке. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области авиации. Летательный аппарат содержит фюзеляж, подвешенный с помощью нескольких стальных тросов к гирлянде, состоящей из множества аэродинамических крыльев, равномерно разнесенных по вертикали, и приводимой в поступательное движение дирижаблем. В фюзеляже располагается емкость с топливом и насосом для перекачки этого топлива наверх к дирижаблю. На дирижабле и в фюзеляже имеются лебедки, связанные общим тросом, присоединенным ко всем крыльям гирлянды и предназначенным для синхронного изменения угла их атаки. Изобретение направлено на повышение полетных характеристик. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области воздухоплавательных аппаратов. Воздухоплавательный аппарат включает мультикоптер с четырьмя электродвижителями и двумя турбодвигателями, несущую ферму, газовые камеры, панель солнечной батареи, системы наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления. Аппарат выполнен в жестком аэродинамическом корпусе эллипсоидной формы и состоит из несущей фермы с консолями, по концам которых подвешены четыре электродвижителя с изменяемым вектором тяги. На ферме находятся две гондолы, состоящие из жестких корпусов и газовых камер с постоянным и переменным объемом. Под несущей фермой находится газовая подушка, а в передней части несущей фермы находится монокрыло, снизу которой подвешены два турбовинтовых двигателя. В задней части несущей фермы расположены устройства стабилизации, состоящие из рулей, элеронов и закрылков, связанных посредством автоматизированной системы управления с элементами изменения объема газовых камер, что повышает устойчивость и управляемость аппарата в целом. Изобретение направлено на повышение устойчивости и управляемости аппарата. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Дирижабль жесткой конструкции, в котором обшивка корпуса выполнена из панелей, объединенных в секции между двумя последовательно расположенными шпангоутами. Корпус состоит из верхней и нижней частей. Боковые поверхности нижней части корпуса выполнены наклоненными внутрь к вертикали дирижабля и сопряжены с опорной поверхностью нижней части корпуса по радиусу. Гондола с силовой установкой установлена на линии сопряжения верхней и нижней частей корпуса. Грузовая кабина установлена перпендикулярно продольной оси дирижабля и снабжена грузовым люком. Горизонтальное оперение с размещенным на его концах вертикальным оперением установлено в хвостовой части корпуса. Изобретение направлено на улучшение устойчивости при стоянке дирижабля на земле под воздействием бокового ветра. 4 ил.

Наверх