Аеростатичний апарат

I МКИВ64В 1/00 4. АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ Винахід відноситься до аеростатичних апаратів, що здійснюють підняття та транспортування великогабаритних вантажів, транспортування яких традиційним способом є не достатньо ефективне. Відомі аеростатичні апарати , наприклад типу дирижаблю Цеппеліну (див. «Цікава газета» блок Д, №12 (75), 1999 p., Київ). Ці апарати мають недоліки. Дирижабль має перевищені розміри по довжині , щоб мати достатній об'єм для легкого газу. При формі дирижаблю , що має значне подовження , на його корпус при польоті можуть діяти одночасно як висхідні так і нисхідні потоки , своєрідні «ножиці», в результаті чого доводиться зміцнювати оболонку корпусу або внутрішній каркас , щоб перешкодоти перерізуючій силі та вигинаючим моментам. Це призводить до небажаного перевантаження конструкції . Крім того , на близьконульових швидкостях , аеродинамічні рулі хвостового оперення не ефективні і боковий вітер зносить апарат ,діючи на бічну поверхню підвищенної площі. Тому, щоб здолати сили від вітру доводиться застосовувати складні системи потужних силових установок , працюючих впродовж обмеженого часу, що не зовсім вигідно у ваговому та вартістному відношенні. Суттєвим недоліком є також і застосування баласту у вигляді води, грунту , бетонних блоків ,тощо. При транспортуванні вантажів - гігантів вагою 50, 100, 200 і більше тон, працевитрати на завантаження та розвантаження баласту є досить великими по чисельності персоналу та по тривалості у часі. До того ж, виникають труднощі з водяним баластом при мінусових температурах. Наявність баласту приносить значні незручності у експлуатації і не являються безвихіддю при сучасному прогресі. Відомий апарат типу « Скайшип » чечевично!" форми з горизонтальним оперенням (див. «Сучасні аеростатичні літальні апарати », Г.С.Нестеренко , В.И.Наринський 1977р.) 2 Недоліком апарату у експлуатації є недостатня управляєм ість на близьконульових швидкостях , т.я. аеродинамічні площини не ефективні. А внутрішній каркас , що складається з ферм, має підвищену вагу , т.я. несучі елементи ферменної конструкції , що працюють на стискання великої довжини, потребують значних площин в їх перерізах для забезпечення продовжної стійкості. Тому вказані недоліки призводять до недостатньої ефективності під час експлуатації. Відомий тепловий дирижабль (Авторське свідоцтво СРСР № 1609720 , В64В 1/00) . Даному дирижаблю притаманні вказані недоліки класичного дирижаблю : переобтяження конструкції - для утримання перерізуючої сили та вигинаючого моменту , а також недостатня управляємість на малих швидкостях і , особливо, при боковому вітрі. Крім того, до недоліків відносяться значні тепловтрати у зимовий період через великі площини , що обдуваються швидкісним потоком або вітром. Це знижує ефективність при експлуатації. ^аййЦеЮ винаходу є підвищення ефективності аеростатичного апарату. Поставлена задача вирішується ТИм , що запропонований аеростатичний апарат має значно менші габарити при тому ж об'ємі , що у класичного дирижаблю.Найменші габарити, як відомо , має куля, але вона має значний аеродинамічний опір. Тому у запропонованій конструкції корпус виконано у вигляді подвійноопуклої лінзи. Верхня частина корпусу є подвійним сферичним сегментом однієї кулі, а нижня частина - сферичним сегментом іншої кулі. При цьому верхній сферичний сегмент має більшу кривизну, тобто менший радіус сфери, а нижній сферичний сегмент має меншу кривизну, тобто більший радіус сфери. Така форма корпусу дає під'ємну силу при польоті, що економить пальне і підвищує дальність. Всередині корпусу розміщено каркас , що виготовлено у вигляді колеса, кільцеподібний обід якого розміщено по лінії перетину сферичних сегментів. Обід з'єднано радіальними жорсткими трубами (шпицями колеса), розташованими у горизонтальній площині. Ці шпиці з'єднані з вертикальною стійкою, розташованою по вісі симетрії корпусу. Щоб шпиці не заважали одна so з одній , на вертикальній стійці встановлено кільце більшого діаметру, ніж діаметр стійки. Вертикальна стійка взаємодіє одним кінцем з верхньою частиною корпусу, а другим - з нижньою. При цьому , нижня частина вертикальної стійки проходить за зовнішній нижній контур корпусу на значну величину. На цій зовнішній нижній частині стійки розташована кабіна (гондола), яка змонтована з можливістю обертатись навколо стійки на 360 градусів. На кабіні розташовані маршові двигуни , вектори тяги у котрих можуть відхилятись догори і донизу.Обертальне закріплення кабіни дозволяє відмовитись від необхідності повертати аеростатичний апарат, котрий не має ні переду, ні заду - він симетричний.Тільки у кабіни є передня частина, де розміщуються пілоти , і задня обтічна частина.Тому , при такій концепції, відпадає потреба у аеродинамічних рулях для повертання апарату. При нульових швидкостях вітер парирується шляхом встановлення кабіни назустріч вітру, створюючи при цьому необхідну парируючу тягу двигунів. Корпус у вигляді подвійноопуклої лінзи (як медуза у воді), легко сприймає пориви вітру (хвилі), т.я. корпус симетричний і такий , що обтікається з усіх сторін. Верхня частина вертикальної стійки проходить за зовнішній верхній контур корпусу на величину, достатню для встановлення верхньої силової установки, що має можливість обертання у горизонтальній площині. Це дозволяє стабілізувати рух аеростатичного апарату у вертикальній площині. Для підйому та польоту на визначеній висоті, у нижній частині корпусу розташовано ємкості (балонети) з м'якою оболонкою, в яких розташовується повітря, що виходить з балонетів при підніманні на висоту і заповнюються повітрям при опусканні апарату. У верхній частині апарату розташовані балонети з гелієм. При підніманні на висоту їх об'єм збільшується за рахунок зменшення об'єму повітряних балонетів. Щоб запобігти застосування традиційного баласту при експлуатації, до жорстких елементів каркасу ( наприклад , до радіальних шпиць) аеростатичного апарату закріплюється за допомогою двоплечних кутових кронштейнів 4 кільцеподібна рама. На вільних плечах кронштейнів, з верхньої сторони ,змонтовані двигуни,споряджені лопастями ,що забезпечують при їх обертанні вертикальну тягу. В нижній частині, по вісі двигуна приєднані гнучкі зв'язки (у вигляді тросів) для підвішування вантажу. У кільцеподібній рамі є радіально розташована діафрагма, що взаємодіє з нижнім кінцем вертикальної стійки, де розташовано люк з драбиною для входу екіпажу в апарат. Для сприйняття сил кінці вертикальної стійки сполучені розчалками з радіальними шпицями. Апарат , що пропонується ,дозволяє використовувати його без баласту, як в поодинокому варіанті, так і у спареному вигляді. Технічне рішення, що пропонується , відповідає критерію винаходу «Суттєві відмінності» ,т.я. не виявлені технічні рішення, що мають ознаки, подібні з відмінними ознаками пристрою, що заявляється. Винахід пояснюється кресленнями : фіг. 1 - компоновка аеростатичного апарату у вертикальному розрізі фіг.2 вигляд А, вигляд знизу фіг.З - спарені апарати з одним вантажем фіг.4 компоновка пристрою обертальної взаємодії гондоли з вертикальною стійкою фіг.5 - компоновка пристрою обертальної взаємодії верхньої силової установки з вертикальною стійкою Аеростатичний апарат має корпус, виконаний у вигляді подвійноопуклої лінзи, верхня частина котрого є сферичним сегментом 1 однієї кулі, меншого радіусу, а нижня - сферичним сегментом 2 другої кулі більшого радіусу, обід 3, розташований по лінії перетину сферичних сегментів, радіальні шпиці 4 , розташовані в горизонтальній площині і поєднуючі обід з вертикальною стійкою 5, що взаємодіє одним кінцем з верхньою частиною корпусу, а другим - з нижньою, повітряні балонети 6, розташовані у нижній частині корпусу , гелієві балони 7, кабіну (гондолу) 8, що має можливість обертатись навколо нижнього кінця стійки , двигуни 9, розташовані на кабіні так, що мають можливість повертати вектор тяги у 5 вертикальній площині , верхню силову установку 10, змонтовану обертально у горизонтальній площині на верхньому кінці стійки, раму 11, виконану у вигляді кільця з діафрагмою 12, що взаємодіє з нижнім кінцем вертикальної стійки , оснащеної вхідним люком 13 з драбиною. Рама закріплюється до радіальних шпиць за допомогою двоплечних кутових кронштейнів 14, на вільних плечах яких з верхньої сторони встановлені двигуни 15 з лопастями 16, а з нижньої сторони по вісі двигуна - гнучкі зв'язки у'вигляді тросів 17 для підвішування вантажів.Кінці вертикальної стійки сполучені розчалками 18, 19, 20 та 21 з радіальними шпицями. Аеростатичний апарат працює наступним чином . Для транспортування вантажу , після спорядження апарату на необхідну дальність ,екіпаж піднімається у кабіну 8 через люк 13, що має драбину, та випробовує силові установки. Механік з'єднує закріплені на стійках шасі тросові зв'язки, що закріплені на площадці стоянки. Двигуни гондоли піднімають апарат , долаючи його масу , що приблизно складає 1% від вантажопід'ємності, після чого пілот направляє кабіну у потрібному напрямку на необхідній висоті з потрібною швидкісттю. Для підняття вантажу апарат зависає над ним і закріплюють на ньому троси 17, що зпускаються з кронштейнів 14. Після закріплення вантажу включаються двигуни 15, після чого вантаж піднімається і транспортується до місця призначення.Троси відокремлюються і апарат летить за новим вантажем або на місце базування. Для підняття і транспортування вантажу з масою більше вантажопідйомності апарату , застосовують два апарати, сполучені по вертикалі тросами фіг.З. Використання даного винаходу дозволить суттєво знизити витрати при традиційних методах транспортування великогабаритних вантажів - гігантів. M . Є . Бабкін В . М . Бабкін І. А . Кривонос Ф . В . Теуш АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ 7 JO фиг.1 М.Є. БАБКІН В.М. БАБКІН І.А. КРИВОНОС Ф.В. ТЕУШ АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ Вид А повернута фиг.2 М.Є. БАБКІН В.М. БАБКІН І.А. КРИВОНОС Ф.В. ТЕУШ АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ М.Є. БАБКІН KM. БАБКІН І.А. КРИВОНОС Ф.В. ТЕУШ Фиг З АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ фиг. 4 HH-. Г Je. БАБКІН В.М. БАБКІН І.А. КРИВОНОС Ф.В. ТЕУШ АЕРОСТАТИЧНИЙ АПАРАТ ^------------*t • ----- •№ф У ----v^ -^ Фиг 5 (побернутО) М.Є. БАБКІН В.М. БАБКІН І.А. КРИВОНОС Ф.В. ТЕУШ