Стаціонарна стратосферна станція для метеоастрономічних досліджень конструкції є.б.левіна

1. Стаціонарна стратосферна станція для метеоастрономічних досліджень (дирижабль спеціальної конструкції), що містить в собі корпус, всередині якого розміщується спеціальна "шахта", що має верхній і нижній конусні розтруби і поділену на секції жорстку оболонку, всередині якої розміщуються спеціальні сильфони, за допомогою яких дирижабль виконує вертикальні маневри ("підйом-посадка"); реактивні двигуни для виконання різноманітних маневрів дирижабля; операторський кубрик, який розташовується на верхній частині опорних лап, що монтуються на зовнішній площині нижнього розтруба "шахти", яка відрізняє ться тим, що для проведення астрономічних досліджень, на базі верхнього розтруба "шахти" станції будується "обсерваторний купол", всередині якого на поворотній платформі монтується оптичний (або радіо-) телескоп і відповідне до нього дослідницьке обладнання, при цьому, для обслуговування (екіпажем дирижабля) "обсерваторного купола", всередині "шахти" будуються "гвинтові сходи", які технологічно з'єднуються з операторським кубриком, а для проведення метеорологічних досліджень всередині нижнього розтруба "шахти" монтується "перехідна камера", яка з одного боку, технологічно з'єднується з операторським U СТАНЦІЯ (13) (54) СТАЦІОНАРНА СТРАТОСФ ЕРНА КОНСТРУКЦІЇ Є.Б.ЛЕВІНА в идається під в ідпов ідальність в ласника патенту 29813 ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС (11) МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 3 29813 телескопа і досліджувальною зіркою на небосхилі знаходиться щільний багатокілометровий тропосферний прошарок атмосферного повітря, у якому постійно виникають стратифікаційні і турбулентні явища атмосфери, та існує наявність забруднення його пилом, водяними парами (та інше). Крім того, ці дослідження залежать від погодних умов(хмарно чи ясно). Все це призводить до: - порушення графіку досліджень (погодні умови); - неможливості дослідження на небосхилі об'єктів, які мають малу яркість світіння (конкури такого об'єкту в окулярі телескопа мають розпливчастий вигляд страти фікація і турбулентність повітря тропосфери порушують прямолінійність руху сві тового потоку, що лине до нас від цієї зірки); По-друге. Виконання метеорологічних досліджень атмосфери скоюється різноманітними приладами та пристроями (метеорологічні повітряні кулі, метеорологічні реактивні ракети, радіозонди та інше) і, також різноманітними, методами, які побудовані, в основному, на непрямих вимірюваннях, що не дозволяє враховувати виконані дослідження, як завершення роботи з вивчення закономірностей стратосфери (див. [2], с.:5; 11). Відомий спосіб метеорологічних досліджень стратосфери за допомогою стратостатів (див. [2], с.:9; 10), які мають металеву герметичну кабіну, до якої на розтяжках кріпиться м'яка оболонка, що заповнюється легким носійним газом. Такі апарати дозволяють проводити метеорологічні дослідження на висоті до 22км над рівнем моря (зона ближньої стратосфери). Недоліком цих стратостатів [2] є надвеликі труднощі, що пов'язані з підйомом стратостатів у верхні шари атмосфери Землі (складні технічні процедури). Відома конструкція стратосферного тороідального дирижабля [3], що містить в собі корпус у вигляді диска спеціальної конструкції (нижня частина диска містить в собі операторський кубрик), комбіновану оболонку, яка складається з двох частин: жорсткого тора, поділеного на секції, і, розташованого у центральному отворі тора, спеціального м'якого "балонета", за допомогою якого скоюються маневри дирижабля по вертикалі, - а для горизонтальних маневрів дирижабль обладнується маневровими реактивними двигунами, що розташовуються по периметру корпуса дирижабля. Недоліком [3] є неможливість розміщення на борту дирижабля (зверху жорсткої оболонки - на місці м'якого "балонета") астрономічного обладнання (оптичний чи радіотелескоп, та інше), бо без "балонета" дирижабль втрачає можливість маневрування по вертикалі. Найбільш близькими по технічній суті до пропонуємої корисної моделі є конструкція стратосферного тороідального дирижабля [4], що містить в собі корпус, в середині якого розміщується спеціальна "шахта" (для запуску космічних ракет) і, поділену на секції, жорстку 4 оболонку, в середині якої розмішуються сильфони (оригінальної конструкції), за допомогою яких дирижабль скоює вертикальні маневри ("підйомпосадка"); реактивні двигуни для скоєння різноманітних маневрів дирижабля; операторський кубрик, який розташовується на верхній частині опорних лап, які монтуються на зовнішній площині нижнього раструба "шахти". Ця конструкція прийнята за найближчий аналог. Недоліки найближчого аналога [4] не визначаються тому, що його конструкція приймається як базова конструкція метеоастрономічної станції (за винятком модернізації корпуса дирижабля в зоні "пускової шахти"). В основу корисної моделі "Стаціонарна стратосферна станція" поставлена задача провести модернізацію конструкції найближчого аналога [4] таким чином, щоб була можливість розмістити на його борту спеціалізоване обладнання для: - проведення астрономічних і метеорологічних досліджень; - забезпечення умов для обслуговування бортових дослідницьких приладів та обладнання; забезпечення енергоресурсами дослідницького обладнання та обладнання для забезпечення життєдіяльності екіпажу; - забезпечення можливості заміни членів екіпажу станції (згідно "вахтового графіку чергування") та те хнічного обслуговування дирижабля (заміна відпрацьованих систем для дихання екіпажу, поповнення харчових припасів, інше). "Стаціонарна стратосферна станція..." (являє собою "дирижабль-матку" конструкції Є.Б. Левіна) містить в собі такі істотні ознаки: по-перше, на базі верхнього раструба „шахти’’ дирижабля, для проведення астрономічних досліджень, будується "обсерваторний купол", в середині якого на поворотній платформі монтується оптичний (або радіо) телескоп і відповідне до нього дослідницьке обладнання, при цьому, для обслуговування (екіпажем дирижабля) "обсерваторного купола", в середині "шахти" дирижабля будуються "гвинтові сходи", які технологічно з'єднується з операторським кубриком, а для проведення метеорологічних досліджень, в середині нижнього раструба "шахти" монтується "перехідна камера", яка, з одного боку, технологічно з'єднується з операторським кубриком, із якого (через неї) передбачений технологічний вихід, на обладнаний спеціальними приладами, „кільцевий балкон’’, який розташовується (під операторським кубриком) на зовнішній стороні опорних лап дирижабля, а з другого боку (дно цієї "перехідної камери") обладнується "пристроєм для стикування", який призначений для виконання процедур щодо забезпечення життєдіяльності стаціонарної станції (вахтова заміна екіпажу, та інше) за рахунок його стикування з "дирижаблем-челенджером", який має зверху своєї жорсткої оболонки аналогічний „пристрій для стикування" з відповідною "перехідною камерою", яка (за допомогою змонтованого в середині жорсткої оболонки 5 29813 "челенджера" штатного ліфта") з'єднується з його "вантажнопасажирською гондолою", в середині якої є операторський кубрик для скоєння процедур маневрування польотом "дирижабля-челенджера", а для керування процедурою стикування "челенджера" з станцією ("дирижаблем-маткою") він обладнується двома спеціальними операторськими кубриками, які діагонально розташовуються по боках його "перехідної камери" над оболонкою "челенджера"; по-друге, в цілях забезпечення енергоресурсами технологічного обладнання та обладнання для забезпечення життєдіяльності членів екіпажу, зверху жорсткої оболонки "дирижабля - матки" (навколо "обсерваторного купола") монтується мережа сонячних батарей, які призначені для постійної підзарядки його штатних електроаккумуляторів. Сутність корисної моделі пояснюється кресленнями і їх докладним описом де : - на Фіг.1 зображено в розрізі (в стані зависання) загальний вигляд стаціонарної стратосферної станції для метео-астрономічних досліджень („дирижабль-матка"); - на Фіг.2 зображено (в розрізі) "дирижабльчеленджер" під час скоєння ним процедури стикування з "дирижаблем-маткою" (стаціонарною стратосферною станцією). "Стаціонарна стратосферна станція..." являє собою комплексну систему з двох спеціалізованих дирижаблів і відповідного "центра управління стаціонарною стратосферою станцією", яка включає в себе: 1) "дирижабль-матку", що являє собою спеціально облаштовану лабораторію (станцію) для проведення в стратосфері Землі метеоастрономічних (та інших) досліджень, а також має спеціальні приміщення для забезпечення життєдіяльності екіпажу дирижабля (довгострокові вахти); 2) "дирижабль-челенджер", що являє собою спеціальний транспортний пристрій, який забезпечує планові зв'язки станції з відповідним "наземним центром", який вирішує наукові та технічні питання щодо забезпечення життєдіяльності стаціонарної станції ("дирижабляматки"). "Дирижабль-матка" (див. Фіг.1) включає в себе такі основні складові: корпус 1; жорстка оболонка 2 (спеціальні сильфони, за допомогою яких регулюється сплавна сила оболонки дирижабля, не показано); "ша хта" 3 (опорна металева труба); раструби "ша хти": верхній 4 і нижній 4а; "гвинтові сходи" 5 (показано умовно); "обсерваторний купол" 6; оптичний телескоп 7; поворотна платформа оптичного телескопа 8; операторський кубрик 9 (приміщення життєзабезпечення екіпажу не показано); „стиковий пристрій’’ 10, "перехідна камера" 11; балкон для метеодосліджень 12 (показано умовно); проміжні (технологічні) перехідні камори: нижня 13 і верхня 13а; лапи 14 (використовуються під час будування і запуску дирижабля); маневрові реактивні двигуни 15. 6 Аналогом конструкції "дирижабля-матки" є конструкція дирижабля, що викладена в [4]. "Дирижабль-челенджер" (див. Фіг.2) включає в себе такі основні складові: "вантажопасажирська гондола" 1; каркас оболонки 2; жорстка, поділена на секції, оболонка 3 (спеціальні сильфони, за допомогою яких регулюється сплавна сила оболонки дирижабля, не показано); шахта вантажопіднімального ліфта 4; вантажоприймальний тамбур 5; привідний механізм ліфта 6 (ліфт не показано); "перехідна камера" 7; "пристрій для стикування" 8; операторські кубрики для виконання "процедури стикування" (9 і 9а); операторський кубрик 10 (для виконання процедур транспортного маневрування); маршовий реактивний двигун 11; маневрові реактивні двигуни 12; опорні лапи 13. Аналогом конструкції "дирижабля - челенджера" є конструкція дирижабля, що викладена в [3]. Працює "Стаціонарна стратосферна станція..." наступним чином. Виходячи з функціональних призначень (див. вище пункти "1)" і "2)") робота кожного елемента станції має свої відмінності: "Дирижабль-матка", за призначенням приречений на довічне помешкання (зависання) в заданій точці стратосфери Землі (згідно завдань щодо моніторингу погодних умов стратосфери Землі за планом наукових досліджень міжнародної метеорологічної організації). Тому спеціальні стартові естакади окремо для кожного "дирижабля-матки" не створюють. Кожен "дирижабль-матка" на заводському стапелі завантажується необхідними матеріалами і обладнанням, комплектується, згідно штатного розкладу, екіпажем і стартує з заводського стапеля у стратосфер у Землі. Процедури щодо запуску у стратосфер у Землі (або опускання) і маневрування "дирижабляматки" викладено в [4]. При цьому опускання дирижабля на поверхню Землі (на заводський стапель) скоюється в особистих випадках: для модернізації наукового обладнання, або для ліквідації непередбачених аварійних наслідків. Експлуатація "дирижабля-матки" за призначенням відбувається за вимогами спеціальної (штатної) технічної літератури, яка входить в перелік комплектації дирижабля. При цьому, під час проведення наукових досліджень (вихід у "відкритий космос"), членам екіпажу необхідно користуватись індивідуальними скафандрами, що розташовані в перехідних камерах (13 і 13а): метеорологічні дослідження виконуються з відкритих балонів 12; астрономічні дослідження (оптичним телескопом 7) виконуються під час коли "обсерваторний купол " 6 також відкритий; - "Дирижабль-челенджер" працює таким чином. В початковому стані (ви хідне положення) "дирижабль-челенджер" встановлюється на „стартові естакаді’’ (на Фіг.2 не показано), яка будується на поверхні літосфери Землі якомога ближче до точки нормалі опущеної на поверхню Землі з точки зависання станції ("дирижабляматки") у стратосфері. Інфраструктура даної 7 29813 "стартової естакади" водночас, виконує роль "центра управління стаціонарною стратосферною станцією" щодо вирішення наукових та технічних питань забезпечення життєдіяльності "дирижабляматки" (відповідної стаціонарної станції). Старт "дирижабля-челенджера" у стратосфер у Землі дозволяється "центром управління стаціонарною стратосферною станцією" після виконання програми підготовки "челенджера" до польоту. Підйом (або посадка) та маршова хода "дирижабля-челенджера" у ви щих шарах атмосфери до своєї стаціонарної станції виконується за викладеним в [3] регламентом з використанням штатного обладнання "дирижаблячеленджера" (див. вищевикладений докладний опис креслень). Стикування "дирижабля-челенджера" з "дирижаблем-маткою" (стаціонарною стратосферною станцією) починається з точки зависання "челенджера" під стаціонарною станцією на відстані 150...200 метрів від неї (після завершення "челенджером" маршового маневру від своєї "стартової естакади"). Процедура керування польотом "челенджера" (під час "стикування") відбувається з пультів управління "операторських кубриків" 9 і 9а, з яких капітан "челенджера" і його помічник виконують дії, що визначені встановленим технічним регламентом; - етап перший. Встановлюється радіозв'язок між капітанами об'єктів стикування, для домовлення між: ними щодо підготовки до роботи відповідних "пристроїв для стикування" (на "дирижаблі-матка" 10, а на "дирижаблі-челенджер" 8); - етап другий. Включаються у роботу маневрові реактивні двигуни "челенджера" і виконуються, за їх допомогою, маневри його підльоту до стикового пристоя "дирижабля-матки": відбувається контакт відповідних "пристроїв для стикування" і вмикається (автоматично) знаряддя для їх зачіплення. Швидкість і обережність цієї операції залежить від майстерності капітана "челенджера"; - етап третій. Після зачіплення "пристроїв для стикування", відкриваються їх спеціальні люки (на креслені позначені відомими спеціальними позначками), тим самим, перехідні камери (13 і 7) обох дирижаблів об'єднуються в одну "об'єднану порожнину", яка за командою капітана "челенджера" заповнюється повітрям для дихання (використовується спеціальний газовий балон "челенджера", який на креслені не показано); - етап четвертий. За командою капітанів обох дирижаблів відкриваються відповідні технологічні люки в корпусі 1 "дирижабля-матки" і у "вантожопасариській гондолі" 1 „дирижаблячеленджера’’, чим досягається можливість, через "об'єднану порожнину", екіпажам обох дирижаблів спілкуватись між собою та виконувати необхідні роботи щодо перевантаження дирижаблів згідно з планом подальшого життєзабезпечення стратосферної станції (при цьому використовується спеціальне обладнання 8 "челенджера": вантажоприймальний тамбур 5; шахта вантажопіднімального ліфта 4; штатний ліфт з привідним механізмом 6). Після завершення планового перезавантаження стаціонарної стратосферної станції та заміни складу ва хти екіпажу, "дирижабль-челенджер" повертається на поверхню Землі. При цьому дії щодо повернення "челенджера" мають практично зворотній алгоритм "процедур стикування" і польотних маневрів на шляху досягнення ним своєї "стартової естакади". Таким чином застосовування пропонуємої корисної моделі, при створенні глобальної мережі спостережувальних пунктів, забезпечить виконання прямих і довгострокових вимірів параметрів повітря в стратосфері Землі, що дозволить більш точно прогнозувати тенденції погодних умов в тропосфері Землі - це перше. І друге, за рахунок більшої „прозорості" повітря у вищи х шарах атмосфери поліпшиться якість астрономічних досліджень космічного простору оптичними пристроями. Джерела інформації: 1. "Радянський енциклопедичний словник", Москва, "Советская энциклопедия", 1989р., с:922 і 1329. 2. Логвинов К.Т. "Метеорологічні параметри стратосфери", Ленінград, "Гидрометеорологическое издательство", 13.07.1970р., с.:5; 9; 10; 11. 3. Патент на корисну модель №18600, кл. В64В1/00, 15.11.2006р. Бюл. №11, 2006р. 4. Заявка на винахід №u200700676 від 22 січня 2007 року, лист "Укрпатенту" від 31 січня 2007 року №3711/3. 9 29813 10