Дирижабль с подъёмной силой пара и комплексной электростанцией в качестве автоматической высотной летающей многофункциональной станции

Изобретение относится к летательным аппаратам c несущим газом. Дирижабль с подъемной силой пара снабжен комплексной электростанцией и высотной многофункциональной станцией связи. В мягком корпусе дирижабля водяной пар получают нагревом воды электронагревателями. Температуру пара регулируют терморегуляторами. Электрооборудование обеспечивает электроэнергией комплексная электростанция, состоящая из ветряной и солнечной частей. Сборный цилиндрический корпус дирижабля состоит из сегментов, которые собирают из одинаковых отсеков, которые изолируют многослойной пленочной теплоизоляцией и закрепляют внешней защитной обшивкой в сегменты. Корпус дирижабля начинают и заканчивают одинаковыми входным и выходным соплами, которые соединены теплоизолированными сквозным ветряным каналом и помещениями-секциями ветряной части комплексной электростанции. Под центром корпуса располагают помещение многофункциональной станции в форме корпуса самолета с воздушными винтами на крыльях. Предусмотрены силовая установка для вращения винтов и инвертор для преобразования постоянного тока в переменный. Оборудование для работы станции располагают внутри корпуса. Управляют многофункциональной станцией автоматически при помощи компьютера на ее борту и с земли.

 

Изобретение «Дирижабль с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в качестве автоматической высотной многофункциональной станции» относится к летательным аппаратам, использующим для полета подъемную силу несущего газа и работу двигателей на электрической энергии, предназначено для объектов связи и размещения различных антенн беспроводной связи, ретрансляционного оборудования различных типов и назначений, для расположения оборудования для слежения за летательными объектами, размещения фотоаппаратуры для съемок местности и другого аналогичного оборудования.

Известны различные виды таких аппаратов, например дирижабли с жестким, комбинированным, мягким корпусом и с силовой установкой с применением ДВС и электродвигателями. В качестве прототипа изобретения принято изобретение «Летательный аппарат на основе дирижабля с электродвигателем» (патент RU №2478518 С1, от 26.07.2011 г.). Летательный аппарат выполнен с жестким корпусом, крыльями, двигатели которого работают от электроэнергии, вырабатываемой секционной канальной ветряной электрической станцией, которую располагают в служебных помещениях-секциях, которые размещены над сквозным ветряным каналом, и от энергии аккумуляторных батарей, которые также заряжают током, вырабатываемым электрической станцией. В оборудование секции включено: ветряное колесо с горизонтальной осью вращения, промежуточные шкивы, ускоряющие скорость вращения генераторов, по меньшей мере один генератор, а также аккумуляторные батареи, мощность упомянутой электрической станции зависит от количества секций и размеров летательного аппарата, она обеспечивает упомянутые двигатели летательного аппарата и подзарядку аккумуляторных батарей. Данное изобретение принято за прототип предлагаемого изобретения. Но в нем есть определенные недостатки, увеличение мощности двигателей требует значительного увеличения размеров корпуса дирижабля, что вызывает увеличение сопротивления полету дирижабля, а значит, и уменьшение скорости полета, удорожание его изготовления и увеличение расхода материалов для изготовления корпуса дирижабля, требует больших затрат на оплату увеличенного объема несущего газа, необходимого для полета дирижабля, создает определенные сложности с его доставкой и заправкой в корпус дирижабля. Все эти недостатки исчезают полностью при использовании изобретения «Дирижабль с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в качестве автоматической высотной многофункциональной станции».

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение радиуса действия аппаратуры, установленной на многофункциональной станции дирижабля, с целью приближения ее работы к работе космических спутников связи с аналогичными задачами.

Общеизвестно, что на высоте 20-25 километров существуют постоянные воздушные потоки с достаточно небольшой скоростью, что дает возможность размещения в них дирижабля с многофункциональной станцией и воздушными винтами, которые используют электрическую энергию для своей работы. При расположении дирижабля входным соплом навстречу ветру, уменьшают сопротивление движению дирижабля, воздушные винты, расположенные на станции, обеспечивают ему возможность поддерживать скорость полета, равную скорости воздушных потоков. Это позволяет многофункциональным станциям работать на одном месте, как аналогичные космические спутники связи, и значительно увеличить радиус действия их аппаратуры. В отличие от космических спутников автоматические высотные многофункциональные станции требуют значительно меньших материальных, денежных ресурсов и трудозатрат для их изготовления и эксплуатации, обеспечивают экологическую безопасность их функционирования, способствуют развитию и удешевлению связи и всех остальных вышеуказанных направлений работы многофункциональных станций. Заявленный технический результат достигают тем, что в качестве несущего газа используют водяной пар, получаемый нагревом воды в корпусе дирижабля электронагревателями. Этим дирижабль обеспечивают дешевой, технологически легко получаемой и изменяемой подъемной силой. Температуру пара внутри корпуса дирижабля регулируют терморегуляторами, что позволяет целенаправленно управлять его подъемной силой за счет снижения или повышения температуры в отдельных отсеках корпуса. Электрооборудование дирижабля и аппаратуру многофункциональной станции снабжают электроэнергией ветряная и солнечная части комплексной электростанции, расположенные внутри корпуса дирижабля и на внешней защитной обшивке его мягкого корпуса, с помощью проводов. Наличие ветряной и солнечной частей на дирижабле в составе комплексной электростанции увеличивает ее мощность, обеспечивая работу двигателей воздушных винтов, для нахождения его на одном месте в атмосфере. Корпус дирижабля представляет из себя сборный цилиндр, который начинают и заканчивают одинаковыми входным и выходным соплом с диаметром, равным диаметру этого цилиндра, что также обеспечивает нахождение многофункциональной станции на одном месте, уменьшает сопротивление воздушного потока полету дирижабля и обеспечивает максимальную скорость воздушному потоку в сквозном ветряном канале ветряной части комплексной электростанции. Сопла соединяют проходящим внутри корпуса дирижабля теплоизолированным сквозным ветряным каналом с помещениями-секциями ветряной части комплексной электростанции, их располагают внутри корпуса дирижабля. Это уменьшает сопротивление полету дирижабля и обеспечивает работу ветряной части комплексной электростанции. Корпус дирижабля мягкий сборный теплоизолированный со стороны наружной атмосферы. Он состоит из сегментов, которые собирают из отдельных отсеков, их большое количество увеличивает безопасность эксплуатации многофункциональной станции при возможных незначительных повреждениях корпуса. Под корпусом дирижабля, в его центре, располагают автоматическую многофункциональную станцию в форме корпуса самолета с воздушными винтами на крыльях, выбранная для нее форма корпуса снижает сопротивление воздушных потоков при его полете. Ее крепят к корпусу дирижабля с помощью крепежных лент. В ней размещают силовую установку для работы воздушных винтов, инвертор, преобразователь постоянного тока в переменный и необходимую для работы станции аппаратуру. Управляют многофункциональной станцией автоматически, с помощью компьютера на борту станции и с земли.

Осуществление изобретения

Корпус дирижабля в заявленном изобретении мягкий сборный и состоит из двух видов сегментов, которые называют концевые и внутренние. Сегмент - это часть корпуса дирижабля, ограниченная одним поперечным сечением, это концевой сегмент с входным или выходным соплом, и двумя поперечными сечениями, это внутренний сегмент. Они имеют одинаковые диаметры, и их собирают из отдельных отсеков. Количество отсеков во всех сегментах равно шести. Во внутреннем сегменте, это нижний, самый маленький по объему отсек, средний, который располагают под сквозным ветряным каналом и помещениями-секциями ветряной части комплексной электростанции, два боковых сегмента, их располагают с обеих сторон ветряного канала и помещений-секций, средний, его располагают над ветряным каналом и помещениями-секциями, и верхний. В том же порядке располагают отсеки в концевых сегментах. Отсеки изготавливают из общеизвестной прочной водонепроницаемой синтетической морозоустойчивой и теплоустойчивой, интервал температур составляет от минус 100 до плюс 200 градусов по Цельсию, ткани, общеизвестным способом. Они оборудованы шлангами с обратными клапанами для заливки воды в отсеки. С наружной атмосферной стороны отсеки теплоизолируют общеизвестной многослойной пленочной теплоизоляцией, собирают отсеки в сегменты, общеизвестным способом, так чтобы они внутри сегмента соприкасались неизолированными поверхностями, а снаружи их закрепляют, общеизвестным способом, внешней защитной обшивкой мягкого корпуса дирижабля. Ее же используют и для сборки, общеизвестным способом, сегментов в единый корпус дирижабля. После сборки сегментов в единый корпус дирижабля все отсеки заполняют водой. Общеизвестно, что при кипячении одного объема воды, при нормальном атмосферном давлении, получают около 1600 объемов водяного пара и, следовательно, необходимые объемы воды легко рассчитывают. При заливке воды в отсеки самый минимальный объем воды заливают в нижний отсек сегмента. От входного сопла концевого сегмента до выходного сопла, по центру корпуса дирижабля, проходит сквозной ветряной канал. Он состоит из частей двух видов. Один вид, который граничит с соплом и помещениями секциями, это мягкие рукава, которые изготавливают из материала отсеков, другой вид - это помещения-секции, которые граничат только с мягкими рукавами, их герметично монтируют из плоских сборных элементов и общеизвестной фасонной соединительной арматуры, которую изготавливают из углеполимерного материала с использованием общеизвестных крепежных и изоляционных материалов. Сквозной ветряной канал и помещения-секции теплоизолируют общеизвестной многослойной пленочной теплоизоляцией и прикрепляют, с помощью растяжек, к отсекам так, чтобы между ними был воздушный промежуток. Все части обоих видов ветряного канала герметично соединяют между собой и с входным и выходным соплами, они образуют единый сквозной ветряной канал для прохождения воздушного потока. Его наличие в корпусе дирижабля снижает сопротивление движению дирижабля в полете и обеспечивает работу помещений-секций ветряной части комплексной электростанции. В состав каждого помещения-секции входят: часть сквозного ветряного канала, имеющая, в начале секции, отверстие в верхней стенке для установки ветряного колеса с горизонтальной осью вращения, расположенной перпендикулярно ветряному каналу, ветряное колесо, ускоряющие шкивы, шкивы, предназначенные для передачи вращения ветряного колеса генераторам, генераторы и аккумуляторы в количествах от одного и более и само помещение-секции над ним, которое образует с частью сквозного ветряного канала единое герметичное пространство. Ветряное колесо, верхняя половина которого расположена в помещении-секции, нижней половиной входит в часть сквозного ветряного канала. Оно получает вращение от движения ветряного потока в нем. Ветряное колесо состоит из оси и трех воздушных лопастей. Это три пластины, оканчивающиеся круглым стержнем с одной длинной стороны. Их вставляют в круглые отверстия со щелью на оси колеса, диаметр которых равен диаметру круглого стержня на длинной стороне воздушной лопасти, а ширина щели в оси равна толщине плоской части воздушной лопасти. Отверстия располагают на одном расстоянии от центра оси, под углом в 120 градусов. С торцов воздушные лопасти закрепляют, общеизвестным способом, двумя шкивами со сплошными стенками, диаметр которых равен диаметру ветряного колеса. В помещениях-секциях располагают также ускоряющие шкивы, связанные со шкивами ветряного колеса, и шкивы, которые передают вращение генераторам, их располагают в этих же помещениях-секциях вместе с аккумуляторами, в количествах от одного и более. Все шкивы связаны между собой кинематически, их оси, включая ось ветряного колеса, оборудуют подшипниками. Солнечную часть комплексной электростанции, ее гибкие фотоэлементы размещают, общеизвестным способом, на защитной обшивке мягкого корпуса дирижабля Электрический ток, который вырабатывают генераторы ветряной части и гибкие фотоэлементы солнечной части комплексной электростанции, через инвертор, находящийся в помещении автоматической многофункциональной станции, направляют на обеспечение работы аппаратуры станции, работы нагревателей для получения пара, работы другого оборудования дирижабля и зарядку аккумуляторов. В качестве несущего газа в предлагаемом изобретении используют водяной пар, который получают путем нагрева воды в отсеках мягкого корпуса дирижабля электронагревателями. Они представляют из себя общеизвестные нагревательные элементы, которые заключают в герметичные круглые плоские электроизоляционные корпуса с хорошей теплопроводимостью. Эти корпуса прикрепляют к плоским частям внутри защитных полусфер, изготовленных из теплоизоляционного материала с отверстиями на их выпуклых частях, которые обеспечивают свободный доступ воде и пару к нагревательным элементам, но препятствуют прямому контакту нагревательных элементов с мягкой оболочкой корпуса дирижабля. Электронагреватели располагают на нижней и боковых стенках отсеков. Максимальное количество нагревателей располагают в нижнем отсеке на нижней стенке отсека, что позволяет использовать температуру пара нижнего отсека для поднятия температуры в вышележащих отсеках. Температуру в отсеках регулируют общеизвестными терморегуляторами, диапазон регулирования от 0 до 200 градусов по Цельсию. Меняя температуру в симметричных по отношению к центру корпуса дирижабля отсеках, можно регулировать его подъемную силу, за счет остывания пара и превращения его в воду, и наоборот. Все электрооборудование дирижабля и аппаратуру многофункциональной станции снабжают электроэнергией ветряная и солнечная части комплексной электростанции. Дирижабль начинают и заканчивают концевыми сегментами, у которых входное и выходное сопло одинаковые, их диаметры равны диаметру поперечного сечения корпуса дирижабля, так что корпус дирижабля представляет из себя цилиндр со сквозным отверстием. Оба сопла соединены проходящими внутри, по центру его корпуса, теплоизолированными сквозным ветряным каналом с помещениями-секциями ветряной части комплексной электростанции. Размеры мягкого корпуса дирижабля зависят от необходимой мощности комплексной электростанции. Всю аппаратуру многофункциональной станции, инвертор, силовую установку с воздушными винтами для полетов располагают на герметичной многофункциональной станции, которую изготавливают из углеполимерного материала общеизвестным способом изготовления корпуса самолета. Ее помещают под центром корпуса дирижабля и крепят к нему, общеизвестным способом, углеполимерными крепежными лентами. Она имеет форму самолета с крыльями, оборудованными воздушными винтами и сигнальными огнями, с размерами, которые обеспечивают размещение на ней необходимой аппаратуры. Управление многофункциональной станцией осуществляют с помощью компьютера на ее борту и с пункта управления на земле.

Летательный аппарат с использованием подъемной силы несущего газа с двигателями для полета, которые работают на электрической энергии, отличающийся тем, что он работает как космический спутник связи, его располагают неподвижно в одной точке земной атмосферы, аппаратура на его многофункциональной станции охватывает своим воздействием большие участки воздушного пространства и земной поверхности, в качестве несущего газа используют водяной пар, получаемый нагревом воды в корпусе дирижабля электронагревателями, температуру пара внутри корпуса дирижабля регулируют терморегуляторами, электрооборудование дирижабля и аппаратуру многофункциональной станции снабжают электроэнергией ветряная и солнечная части комплексной электростанции, расположенные соответственно внутри корпуса дирижабля и на внешней защитной обшивке его мягкого корпуса, который представляет из себя сборный цилиндр, который начинают и заканчивают одинаковыми входным и выходным соплом с диаметром, равным диаметру этого цилиндра, сопла соединяют проходящим внутри корпуса дирижабля теплоизолированным сквозным ветряным каналом с помещениями-секциями, корпус дирижабля мягкий сборный теплоизолированный со стороны наружной атмосферы, под корпусом дирижабля, в его центре располагают автоматическую многофункциональную станцию в форме корпуса самолета с воздушными винтами на крыльях, которую крепят к корпусу дирижабля с помощью крепежных лент, управляют многофункциональной станцией автоматически, с помощью компьютера на борту станции и с земли.