Стратосферний тороїдальний дирижабль конструкції є.б.левіна

1. Стратосферний тороїдальний дирижабль, що містить оболонку у вигляді тора, корпус, встановлений у центральному отворі тора, плиту, яка кріпиться до корпусу поверх оболонки, ракетний двигун для примусової посадки дирижабля, який встановлений на плиті соплом догори, гондолу, яка розміщена під оболонкою і жорстко зв'язана з корпусом, та двигун, що розташований на гондолі, який відрізняється тим, що стратосферний тороїдальний дирижабль має корпус у вигляді диска спеціальної конструкції, комбіновану оболонку, яка розміщується на верхній частині диска корпусу і складається з двох частин - жорсткого, поділеного на секції, тора, який будується по периметру диска корпусу дирижабля, та “балонета”, виготовленого із м'якого газонепроникненого матеріалу у вигляді циліндра, який розмішується всередині центрального отвору тора і кріпиться відомим способом одним своїм кінцем до верхньої кромки внутрішнього периметра тора, далі опускається донизу центрального отвору тора і там кріпиться таким же способом своїм другим кінцем до обичайки “ковпака балонета”, який накриває собою, жорстко закріплену до корпусу, силову лебідку, трос якої своїм вільним кінцем кріпиться відомим способом до дна “ковпака балонета” (з його середини), при цьому між порожнинами кожної секції тора і загальною порожниною “балонета” існує зв'язок за допомогою газових трубок, які у приміщенні операторського кубрика, розташованого у нижній частині корпусу дирижабля, попарно сходяться на газових перепускних клапанах (для кожної пари свій), завдяки яким здійснюється керування польотом дирижабля (підйом-опускання) шляхом маніпуляцій з “стартовим паритетом тисків” несучого газу, який знаходиться в порожнинах секцій тора і в загальній порожнині “балонета” стратосферного тороїдального дирижабля, та атмосферним тиском, який із зростанням висоти підйому дирижабля повільно і пос 2 (19) 1 3 Корисна модель відноситься до області будування апаратів для повітряного плавання, а саме до аеростатичних апаратів з жорсткою оболонкою у вигляді тора. Відома конструкція аеростата, який має оболонку у вигляді пластмасової кулі, до якої прилаштоване корисне навантаження (КН) вагою 102кг. Цей аеростат піднімався у стратосферу Землі на висоту 40км над рівнем моря [1, с.71]. Недоліком цієї конструкції є низька вантажопідйомність апарата. Відомі креслення дирижабля [2, с.86] конструкції Е.К. Ціолковського. Мета цієї розробки - створення дирижабля (з жорсткою оболонкою і постійною вагою несучого газу), який би мав можливість, за допомогою зміни об'єму оболонки дирижабля (стягування її поліспастами), міняти (за умовами закону Архімеда) висоту свого польоту. Недоліки цієї конструкції були визначені під час експериментального будівництва (1935 рік, СРСР) цього дирижабля - було встановлено [2, с.87-88], що „дихаюча" оболонка дирижабля конструкції Е.К.Ціолковського практично не придатна. Відома конструкція тороїдального дирижабля, який має оболонку, заповнену легким несучим газом, корпус, встановлений у центральному отворі тора, плиту, яка кріпиться до корпусу поверх оболонки, ракетний двигун, який встановлений на плиті соплом догори для примусової посадки, гондолу, яка розміщена під оболонкою і жорстко зв'язана з корпусом, та двигун, що розташований на гондолі [3]. Конструкція [3] є найбільш близьким до того, що заявляється за сукупністю суттєвих ознак і вибрана як прототип. Недоліками прототипу є відсутність у конструкції дирижабля „балонетів"-пристроїв для регулювання перепадів тиску носійного газа, що може зруйнувати оболонку. Відомо, що атмосферний тиск, по вертикалі підйому дирижабля, швидко падає, тим самим порушується баланс „паритету тисків", який (у момент початка відриву дирижабля від поверхні Землі) складається на стартовій площадці дирижабля між: тиском атмосфери на зовнішню поверхню оболонки і тиском несучого газа, яким заповнена порожнина оболонки: падіння тиску повітря зовні оболонки приводить до критичного зростання тиску несучого газа на оболонку із її середини. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення експлуатаційних характеристик тороїдального дирижабля шляхом впровадження в його конструкцію спеціальних технічних рішень щодо надання можливості дирижаблю підніматись у стратосферу Землі з КН на борту і опускатись на свою стартову естакаду, використовуючи природні можливості - за рахунок маніпуляцій з сплавною силою дирижабля на базі дотримання балансу „паритету тисків" між природним градієнтом тиску атмосферногоповітря по висоті, та тиском несучого газу комбінованої оболонки дирижабля. Поставлена задача досягається тим, що тороїдальний дирижабль має оболонку у вигляді тора, корпус, встановлений у центральному отворі тора, плиту, яка кріпиться до корпусу поверх оболонки, 18600 4 ракетний двигун для примусової посадки дирижабля, який встановлений на плиті соплом догори, гондолу, яка розміщена під оболонкою і жорстко зв'язана з корпусом, та двигун, що розташований на гондолі, відповідно до корисної моделі, згідно з технічним рішенням, пропонується, що: по-перше, стратосферний тороїдальний дирижабль має корпус, у вигляді диска спеціальної конструкції, комбіновану оболонку, яка розмішується на верхній частині диска корпусу і складається з двох частин жорстко, поділеного на секції, тора, який будується по периметру диска корпусу дирижабля, та „балонета", виготовленого із м'якого газонепроникного матеріалу у вигляді циліндра, який розміщується всередині центрального отвору тора і кріпиться, відомим способом, одним своїм кінцем до верхньої кромки внутрішнього периметра тора, далі опускається донизу центрального отвору тора і там кріпиться, таким же способом, своїм другим кінцем до обичайки „ковпака балонета", який накриває собою, жорстко закріплену до корпуса, силову лебідку, трос якої, своїм вільним кінцем, кріпиться відомим способом до дна „ковпака балонета" (з його середини), при цьому між порожнинами кожної секції тора і загальною порожниною „балонета" існує зв'язок за допомогою газових трубок, які, у приміщенні операторського кубрика, розташованого у нижній частині корпусу дирижабля, попарно сходяться на газових перепускних клапанах (для кожної пари свій), завдяки яким здійснюється керування польотом дирижабля (підйом-опускання) шляхом маніпуляцій з „стартовим паритетом тисків" несучого газу, який знаходиться в порожнинах секцій тора і в загальній порожнині „балонета" дирижабля, та атмосферним тиском, який обіймає (здавлює) поверхню комбінованої оболонки дирижабля, при цьому, з висотою підйому дирижабля, атмосферний тиск повільно і постійно зменшується, що автоматично зменшує його тиск на зовнішню поверхню м'якої оболонки „балонета", тим самим виникає можливість, шляхом повільного відкриття перепускних клапанів, перепускати несучий газ із порожнин секцій тора у порожнину „балонета", що призводить до повільного роздування (зростання об'єму) „балонета", тим самим постійно збільшується сплавна сила дирижабля і він досягає стратосфери, з якої дирижабль повертається на Землю за допомогою силової лебідки, трос якої втягує „ковпак балонета" усередину центрального отвору тора, що призводить до зменшення об'єму „балонета" - зменшується сплавна сила дирижабля і він опускається на поверхню Землі, при цьому тиск атмосферного повітря поступово видавлює несучий газ із порожнини „балонета" у порожнину кожної секції тора, а це, на поверхні Землі, знову відтворює рівновагу „стартового паритету тисків"; по-друге, дирижабль обладнується п'ятьма реактивними двигунами: один маршовий, розташований знизу корпуса під операторським кубриком, і чотири маневрових , які попарно кріпляться, діагональне один одному, на торцях диску корпуса дирижабля, з яких одна пара встановлюється паралельно вісі маршового двигуна , а друга - над маршовим двигуном (один спереду, а другий ззаду), при цьому маневрові двигу 5 18600 6 ни мають шарнірне з'єднання з корпусом дирижа- реактивні двигуни (п'ять одиниць): маршовий бля, що дозволяє їм обертатись навколо своєї вісі, 14, розташований знизу корпуса 1 під операторсьа це забезпечує можливість дирижаблю (у стратоким кубриком 12, і маневрові 15 (чотири одиниці), сфері чи у приземному шарі атмосфери Землі) які попарно кріпляться, діагональне один одному , здійснювати різноманітні маневри; по-третє, дирипо торцу диска корпусу 1 дирижабля, при цьому жабль, знизу диска корпусу, має опорні лапи (не продольна вісь маршового 14 реактивного двигуна менше чотирьох), якими дирижабль спирається визначає головну ось („уперед - назад") дирижаб(під час старту чи посадки) на „стартову естакаду", ля відносно центрального пульта (на кресленні не яка є інженерною спорудою, обладнаною технічпоказано) управління польотом дирижабля, а маними засобами для збірки, підготовки і запуску неврові 15 реактивні двигуни обладнані шарнірним апаратів для повітряного плавання. кріпленням до диска корпусу 1, що дозволяє їм Таким способом, маніпулюючи „стартовим паобертатись навколо своєї вісі (0-360°) , що забезритетом тисків", та об'ємом комбінованої оболонки печує можливість дирижаблю (у стратосфері чи у дирижабля можна фіксувати момент зависання приземному шарі Землі) здійснювати спеціальні дирижабля ( у будь-якій точці по висоті атмосфери маневри; - до 25 км) за умовами рівняння: - опорні лапи 16 (не менше чотирьох), що розташовуються знизу диска корпусу 1, якими дири(1) c. ( 1 )Vк.о. д. 2 жабль спирається (під час старту чи посадки) на де: „стартову естакаду" 17, яка є інженерною споруРс. - сплавна сила дирижабля; дою, обладнаною технічними засобами для збірки, 1 - щільність атмосферного повітря у точці підготовки і запуску у політ апаратів для повітрянозависання дирижабля; го плавання. Працює стратосферний тороїдальний дири2 - щільність несучого газа; жабль наступним способом. Vк.о. - об'єм комбінованої оболонки дирижабВ початковому стані (на старті) дирижабль ля; знаходиться на „стартовій естакаді " 17, спираюМ д. - загальна вага конструкції дирижабля чись на неї своїми опорними лапами 16, які жорстплюс КН. ко примикаються до естакади „стартовими фіксаСутність винаходу пояснюється кресленнями, торами" (на кресленні не показано). Проводиться, де: згідно плану польоту, стартова підготовка дирижана фіг.1 схематично зображений у розрізі забля, після завершення якої виконуються стартові гальний вигляд дирижабля у стані приготування до процедури запуску дирижабля у політ: нагнітають, польоту (вигляд збоку); відомим способом , в секції (2а) тора 2 несучий газ на Фіг.2 схематично зображений у розрізі за(вибрано гелій, в цілях пожежної безпеки) до того гальний вигляд дирижабля у польоті (вигляд збомоменту, коли контрольні прилади „стартових фікку); саторів" вкажуть на достатність (за технічними на Фіг.3 - вигляд по стрілці А на Фіг.2; характеристиками дирижабля) зростання сплавної на Фіг.4 - вигляд по стрілці Б на фіг.3. сили дирижабля, яка потрібна для його старту. Стратосферний тороїдальний дирижабль місПерший етап підйому (скоюється завдяки тить в собі корпус 1, у вигляді диска спеціальної сплавної сили дирижабля, яку утворює оболонка конструкції; комбіновану оболонку, яка складаєтьтора 2 під час виконання стартових процедур). ся з двох частин - жорстко тора 2, поділеного на За командою „пуск", „стартові фіксатори" відсекції (2а), і „балонета" 3, який розташовується у пускають опорні лапи 16 дирижабля і він починає центральному отворі тора 2. При цьому дири(початкове з прискоренням) підйом у стратосферу. жабль має суттєві конструкційні ознаки: Етап завершується зависанням дирижабля на ви- комбінована оболонка (2;3) будується на соті 7-8км над рівнем моря. верхній площині корпуса 1 і виготовляється: обоДругий етап підйому дирижабля (скоюється за лонка тора 2 з будь-якого легкого жорстко матерірахунок збільшення об'єму „балонета" 3), алу і розмішується вздовж: периметра диска корПідйом дирижабля (з висоти 7-8км над рівнем пусу 1, а „балонет" 3 виготовляється із м'якого моря), відбувається за наступним регламентом: газонепроникного матеріалу у вигляді циліндра і одночасно відкривають (на дуже малому розході) кріпиться, відомим способом, одним своїм кінцем газові перепускні клапани 13 - несучий газ, який до верхньої кромки 4 внутрішнього периметра тознаходиться у порожнинах 9 секцій (2а) тора 2, ра 2, далі опускається униз центрального отвору починає перетікати у порожнину 10 „балонета" 3, тора 2 і там кріпиться, таким же способом, своїм що викликає „роздування" (рух догори) оболонки другим кінцем до обичайки 5 „ковпака балонета" б, „балонета" 3, яка тягне за собою (піднімає) „ковпак під яким розміщується, жорстко закріплена до корбалонета" 6, до якого (з його середини) закріплено пуса 1, силова лебідка 7, трос 8 якої, своїм вільтрос 8 силової лебідки 7, тим самим, трос 8 те ж ним кінцем кріпиться, відомим способом, до дна починає рух догори і поступово розмотуватись з „ковпака балонета" 6 (з його середини); барабана силової лебідки 7. Роздування „балоне- порожнини 9 кожної секцій (2а) тора 2 і порота" 3 призводить до нового зростання сплавної жнина 10 „балонета" 3 з'єднані між собою газовисили дирижабля (зростає загальний об'єм комбіми трубками 11, які, у приміщенні операторського нованої оболочки дирижабля) і він починає знову кубрика 12, розташованого у нижній частині корпупідніматись у стратосферу, Процедуру роздувансу 1 дирижабля, сходяться попарно на газових ня, в цілях уникнення можливості пошкодження перепускних клапанах 13 (для кожної пари свій, (розриву) оболонки „балонета" 3, проводять ступідив. Фіг.1); 7 18600 8 нчато: перша ступінь - до 60% об'єму „балонета" 3; кожною порцією заходження зовнішнього повітря у друга - до 85%; третя - до 100%. Показники відсотпорожнини 9 тора 2. ків роздування оболонки „балонета" 3 контролюНа висоті 200-150 метрів, над місцем посадки, ють за „Шкалою відсотків", яка розмішується на дирижабль повинен зависнути (майстерність капікомандному пульті дирижабля. Градуїровка „Шкатана дирижабля). Далі, за допомогою маневрових ли відсотків" функціонально залежить від кількості 15 реактивних двигунів, дирижабль примусово виконання обертів тросовим барабаном силової робить посадку на свою стартову естакаду. лебідки 7. При завершенні кожної ступені процеМаневреність дирижабля. дури „роздування", закривають газові перепускні Завдяки своїм реактивним двигунам (маршоклапани 13. Гранична висота підйому дирижабля у вий 14, та чотири маневрових 15) дирижабль може стратосферу Землі фіксується остаточним завиздійснювати маневрування (у стратосфері чи у санням дирижабля після виконання ступіні роздуприземному шарі атмосфери Землі) в горизонтавання -100%. Термін знаходження дирижабля у льній площині, та навколо своєї вертикальної вісі, стратосфері визначається планом його польоту. а саме: підніматись чи опускатись - по вертикалі; Повернення дирижабля на поверхню Землі. просуватись уперед з поворотами наліво чи наПерший етап опускання дирижабля (скоюється право, або розвертатися на місці і відходити назад за рахунок зменшення об'єму „балонета" 3). - по горизонталі. Такі, маневри виконуються згідно Опускання дирижабля відбувається (із стратоз планом завдань щодо конкретного польоту дисфери Землі) за наступним регламентом: вклюрижабля. чать у роботу силову лебідку 7, трос 8 якої почиНайбільш складним, для екіпажу дирижабля, є нає намотуватись на її барабан і тягнути за собою маневр посадки дирижабля на його стартову еста„ковпака балонета" 6 (див. Фіг.2), а також, одночакаду 17 (з висоти зависання 200-150 метрів над сно з цим, відкривають газові перепускні клапани стартовою естакадою), процедури виконання якого 13, при цьому, поступовий рух „ковпака балонета" скоюються за регламентом: 6 донизу починає втягувати в середину централь- розвертають маневрові 15 реактивні двигуни ного отвору тора 2 верхню частину оболонки (цисоплами догори і вмикають їх у роботу - дириліндра) „балонета" 3, тим самим починає зменшужабль починає примусово (і повільно) опускатись ватись об'єм порожнини 10 „балонета" 3, а донизу. На відстані 20-15 метрів, над стартовою несучий газ починає заганятися назад у кожну поестакадою 17, з борта дирижабля опускають чотирожнину 9 секцій (2а) тора 2, тим самим зменшури тросових фала (на кресленні не показано), коється загальний об'єм комбінованої оболонки (2; 3) жен з яких несе на своєму вільному кінці сталеву дирижабля, що призводить до зменшення його шайбу, закріплену відомим способом. Кожен фал сплавної сили. Робота силової лебідки 7 припинярозташовано біля тих опорних лап 16, які встановється на позначці „85%" по „Шкалі відсотків", але лені на основних („хрест-на-хрест") діагоналях дирижабль продовжує опускатись до моменту дирижабля; першого проміжного його зависання при опусканні - опущені на поверхню стартової естакади 17 (момент рівноваги, між: сплавною силою дирижасталеві шайби накладаються (операторами „старбля і підйомною силою повітря на даній висоті аттової естакади" 17) на електромагнітні пристрої, мосфери Землі). які жорстко їх приєднують до себе. Далі електроДалі, аналогічно, повторюють процедури опусмагнітні пристрої починають втягувати в себе вкакання дирижабля на позначках „60%" і „0" по „Шказані фали, чим досягається центрування основної лі відсотків", після виконання яких дирижабль повертикальної вісі корпуса 1 дирижабля щодо основинен зависнути на висоті 7-8 км над рівнем моря вної вертикальної вісі „стартової естакади" 17, Землі, при цьому газові перепускні клапани 13 певодночас з цим, підвищують тягу маневрових 15 реводяться в положення „Порожнини тора зареактивних двигунів - дирижабль „сідає" на „старкриті". тову естакаду" 17, де його лапи 16 захвачуються Другий етап опускання дирижабля (скоюється „стартовими фіксаторами", за рахунок маніпуляцій з несучим газом, що зна- відкривають, для випуску залишків несучого ходиться у порожнинах 9 секцій (2а) тора 2). газу, запобіжні клапани секцій (2а), вимикають реПеріодично відкривають запобіжні клапани (на активні двигуни і дирижабль знову займає свій кресленні не показані) секцій (2а) тора 2, таким початковий стан. способом, щоб атмосферне повітря порціями поДжерела інформації: чинало заходити у кожну порожнину 9 секцій (2а), 1. Бурдаков В.П., ДаніловЮ.І. „Ракеты будуа дирижабль почав повільно опускатися на місце щего", Москва, „Энергоатомиздат", 22.01.91р., посадки. За такої процедури постійно скоюється: с.71. по-перше, „балансовий паритет" тисків - атмосфе2. Бойко Ю.С. Турян В.А. „Голубая мечта стори, на зовнішню поверхню оболонки тора 2, і несулетий", Москва, „Машиностроение", 13.06.91р., чого газа, на внутрішню поверхню оболонки тора с.86-88. 2, що захищає тор 2 від руйнування; по - друге, 3.Авторське свідоцтво СРСР №1821408, кл. поступове зменшення сплавної сили дирижабля з В64В1/00, 15.06.1993, Бюл. №22 (прототип). 9 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 18600 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601