Надувне літаюче вітрило

1. Надувне літаюче вітрило, виконане у вигляді вертикального крила симетричного профілю з газонепроникної оболонки, розділеної на газонепроникні відсіки, які з'єднані індивідуальними шлангами з арматурою для подачі та відведення стиснутого газу, яке відрізняється тим, що містить механізм керування вітрилом, стропову систему з канатами, одні з кінців яких приєднані до прив’язного вузла, що містить трос кріплення до об’єкта, що буксирується, та аеродинамічну оболонку, що має пористу передню поверхню, причому згадана газонепроникна оболонка заповнена газом, легшим за повітря, а її внутрішній об'єм C2 2 (19) 1 3 керованість парашуту. До недоліків цього літального апарату при використанні як вітрила можливо віднести недостатню жорсткість, втрату форми вітрила та падіння при відсутності повітряного потоку, через відсутність герметичного крила, заповненого газом, легшим за повітря, неможливість зміни площі вітрила без його складування та відновлення парусності після рифлення. Відомий винахід «Криловий профіль», МПК В63Н9/06, публ. 30.05.1986 бюл. №20. авторське свідоцтво СРСР №1234284. Даний винахід являє собою криловий профіль, переважно вітрила, що містить зовнішню оболонку з розміщеними в середині газонепроникними камерами, з'єднаними через, розташований на кінці крилового профілю, ресивер з шлангом подачі-випуску стиснутого газу, поворотну основу з системою напрямних роликів та приводним барабаном. Прийняте конструктивне рішення підіймання та складання вітрила не забезпечує жорсткості, стійкості і зміни площі вітрила без його складання через відсутність аеродинамічного і герметичного крила, стропової системи та тросу. Найбільш подібним по конструкції та функціональному застосуванню до запропонованого винаходу є винахід «Надувне вітрило», МПК В63Н9/06, публ. 15.03.1984, бюл. №10, авторське свідоцтво СРСР №1079542. Даний винахід має вигляд вертикального крила симетричного профілю з газонепроникної оболонки, розділеної профільованими діафрагмами на газонепроникні відсіки, з'єднані індивідуальними шлангами з арматурою для подачі та відведення стиснутого газу. Запропоноване виконання відсіків через відсутність вертикальної перегородки, герметичного і аеродинамічного крил та стропової системи не забезпечує жорсткість вітрила, виключає його рифлення без складування. Конструктивна закріпленість до щогли судна виключає можливість польоту вітрила, його використання за межами транспортного засобу. Відсутність стропової системи та механізму керування положенням вітрила, множини взаємонезалежних газонепроникних відсіків, з'єднаних між собою по горизонтальних рядах у внутрішньому об'ємі крила, зменшує його надійність, не дає можливості даному апарату здійснювати вертикальний зліт та посадку, робить неможливим зміну та відновлення площі вітрила без його складання. Все це виключає можливість використання апарата як літаючого вітрила. Задачею винаходу «Надувне літаюче вітрило» є, шляхом з'єднання газонепроникної оболонки вітрила, заповненої газом, легшим за повітря, з внутрішнім об'ємом, розділеним щонайменше однією вертикальною перегородкою, з аеродинамічною оболонкою, передня поверхня якої пориста, за допомогою наскрізних горизонтальних діафрагм, передні кромки яких в місцях з'єднання з пористою поверхнею та кромками аеродинамічної оболонки за допомогою закріплених, рівномірно по їх довжині, канатів стропової системи та механізму керування вітрилом, прив'язного вузла та тросу закріплені до об'єкта, який буксирується, з'єднання наскрізних горизонтальних діафрагм в місцях перетину з внутрішньою поверхнею оболонок та вертикальною перегородкою, розподілу внутрішнього 95204 4 об'єму оболонок на відсіки, з'єднання індивідуальними шлангами відсіків газонепроникної оболонки, розташованих по горизонтальних рядах, між собою і з арматурою для подачі та відведення стиснутого газу, виконання бічної та задньої поверхні відсіків аеродинамічної оболонки газонепроникною, розміщення на верхній та нижній поверхні крила керованих рознімань для кріплення до об'єкта, який буксирується, а також розташування у варіанті виконання на бічній поверхні відсіків аеродинамічної оболонки крила щонайменше по одному отвору, закріплення у варіанті виконання додаткового літального апарата до керованих рознімань, розташованих на верхній поверхні крила, закріплення у варіанті виконання баласту до керованих рознімань, розташованих на нижній поверхні крила, - створити вітрило, яке було б простим в керуванні, маневреним та універсальним, забезпечити жорсткість вітрила та можливість його розміщення в повітрі за межами об'єкта, який буксирується, зміну площі вітрила без його складування, за рахунок чого підвищити оперативність і зручність його обслуговування та експлуатацію на транспортних засобах, забезпечити можливість застосування його як індивідуального засобу для буксирування людини та в літальних апаратах. Суть винаходу. Наступне відомо. Надувне вітрило виконане у вигляді вертикального крила симетричного профілю з газонепроникної оболонки, розділеної профільованими діафрагмами на газонепроникні відсіки, з'єднані індивідуальними шлангами з арматурою для подачі та відведення стиснутого газу. Наступне нове. Газонепроникна оболонка вітрила заповнена газом, легшим за повітря, а її внутрішній об'єм розділений щонайменше однією вертикальною перегородкою, та з'єднана з аеродинамічною оболонкою, передня поверхня якої пориста, за допомогою наскрізних горизонтальних діафрагм, передні кромки яких в місцях з'єднання з пористою поверхнею та кромками аеродинамічної оболонки за допомогою закріплених, рівномірно по їх довжині, кінців канатів стропової системи, механізму керування вітрилом, прив'язного вузла та тросу закріплені до об'єкта, який буксирується, крім того наскрізні горизонтальні діафрагми з'єднані в місцях перетину з внутрішньою поверхнею оболонок та вертикальною перегородкою ділять внутрішній об'єм оболонок на відсіки, при цьому відсіки газонепроникної оболонки по горизонтальних рядах з'єднані індивідуальними шлангами між собою і з арматурою для подачі та відведення стиснутого газу, бічна та задня поверхня відсіків аеродинамічної оболонки виконана газонепроникною, а на верхній та нижній поверхні крила розташовані керовані рознімання для кріплення до об'єкта, який буксирується. Бічна поверхня відсіків аеродинамічної оболонки крила має щонайменше по одному отвору. До керованих рознімань, розташованих на верхній поверхні крила, закріплений додатковий літальний апарат. 5 До керованих рознімань, розташованих на нижній поверхні крила, закріплений додатковий баласт. Технічний результат. Ці надувні літаючі вітрила використовують, як розташованими в повітрі за межами об'єкта, який буксирується, з закріпленим до нього тросом, так і розміщеними на об'єкті, який буксирується. Несуча здатність крила вітрила посилена за рахунок заповнення газом, легшим за повітря, газонепроникної його оболонки та розташування у її внутрішньому об'ємі щонайменше однієї вертикальної перегородки, з'єднання якої з наскрізними горизонтальними діафрагмами забезпечує стабільність форми крила, підвищує його керованість. Жорсткість крила вітрила посилена за рахунок з'єднання наскрізними горизонтальними діафрагмами більш жорсткої газонепроникної оболонки крила з аеродинамічною оболонкою та заповнення через передню пористу поверхню внутрішнього об'єму його відсіків повітряними потоками. З'єднання за допомогою наскрізних горизонтальних діафрагм стійкого по формі герметичного крила з аеродинамічним крилом не тільки забезпечує технологічність їх виготовлення, а й виключає можливість втрати форми останнім, при відсутності повітряних потоків, підвищуючи надійність. Рівномірне розміщення канатів стропової системи по довжині наскрізних горизонтальних діафрагм і поверхні аеродинамічної оболонки крила дозволяє концентрувати тиск повітряних потоків на поверхню вітрила і перетворювати його на тягове зусилля тросу. У внутрішньому просторі крила бічна поверхня відсіків аеродинамічної оболонки крила у варіанті виконання має щонайменше по одному отвору, ця ознака забезпечує рівномірність заповнення всіх секцій аеродинамічного крила вітрила повітряним потоком, стабілізує його форму і положення. Можливість кріплення крила до об'єкта, який буксирується, забезпечена розташуванням на верхній та нижній його поверхні керованих рознімань. Універсальність та можливість застосування на висотах та у віддаленості від об'єкта, який буксирується, забезпечені підвищенням вантажопідйомності вітрила за рахунок закріплення на верхній поверхні крила додаткового літального пристрою. Можливість фіксації крила у вертикальному положенні забезпечує розташування баласту на керованих розніманнях кріплення, розміщених на нижній його поверхні. Все це дозволяє використовувати апарат як літаючий буксирний засіб, робить його застосування універсальним та багатогалузевим. Винахід ілюструється наступними кресленнями: Фіг.1 - схематичне зображення надувного літаючого вітрила при підготовці до роботи, закріпленого до об'єкта, який буксирується, вид збоку; Фіг.2 - схема рифлення вітрила та схематичне зображення надувного літаючого вітрила в польоті при буксируванні транспортного засобу, вид збоку; 95204 6 Фіг.3 - схематичне зображення надувного літаючого вітрила в польоті при буксируванні транспортного засобу з додатковим літальним апаратом і баластом, вид збоку; Фіг.4 - принципіальна схема дії механізму керування вітрилом, при повороті вітрила влівовправо, вид ззаду. Надувне літаюче вітрило у вигляді вертикального крила симетричного профілю (Фіг.1) складається із газонепроникної оболонки поз.1, внутрішній об'єм якої розділений щонайменше однією вертикальною перегородкою поз.2, яка з'єднана з аеродинамічною оболонкою поз.3, передня поверхня якої пориста поз.4, за допомогою наскрізних горизонтальних діафрагм поз.5, передні кромки яких в місцях з'єднання з пористою поверхнею та кромками аеродинамічної оболонки за допомогою закріплених, рівномірно по їх довжині, кінців канатів поз.6 стропової системи поз.7, механізму керування вітрилом поз.8, прив'язного вузла поз.9 та трос поз.10 закріплені до об'єкта, який буксирується поз.11, крім того наскрізні горизонтальні діафрагми з'єднані в місцях перетину з внутрішньою поверхнею оболонок та вертикальною перегородкою та ділять внутрішній об'єм оболонок на відсіки аеродинамічної оболонки поз. 13 та відсіки газонепроникної оболонки поз.12, які при цьому по горизонтальних рядах поз.14 з'єднані індивідуальними шлангами поз.15 між собою і з арматурою поз.16 для подачі та відведення стиснутого газу, бічна та задня поверхня відсіків аеродинамічної оболонки виконана газонепроникною, а на верхній поз.17 та нижній поз.18 поверхні крила розташовані керовані рознімання для кріплення до об'єкта, який буксирується. Стропова система поз.7, призначена для створення форми крила та забезпечення її незалежності від набігаючих повітряних потоків, концентрації їх тиску на поверхню крила і перетворення його на тягове зусилля, що передається через трос об'єкту, який буксирується, і складається з канатів поз.6, одні кінці яких закріплені до кромок наскрізних горизонтальних діафрагм поз.5 та кромок аеродинамічної оболонки поз.3, рівномірно по їх довжині, а інші кінці з'єднані з плитою поз.19 прив'язного вузла поз.9, який призначений для кріплення канатів стропової системи поз.7 до тросу поз.10, не передає крутний момент з тросу на крило і являє собою, наприклад, конусний роликопідшипник, зовнішня обойма якого закріплена до плити поз.19 прив'язного вузла поз.9, а внутрішня має кріплення до тросу поз.10 - не показано, як загальновідоме. Механізм керування вітрилом поз.8, Фіг.4, подібний загальновідомому механізму керування повітряним змієм і включає в себе, наприклад, хрестовину поз.20, верхні та нижні, ліві та праві кінці якої з'єднані тросами керування поз.21 з кінцями додаткових строп поз.22, інші кінці яких закріплені до відповідних кромок аеродинамічної оболонки крила, рівномірно по їх довжині. При використанні вітрила на висотах понад 30 метрів або на великій відстані від об'єкта, який буксирується, застосовується механізм керування вітрилом з дистанційним комп'ютерним управлін 7 ням, при цьому довжина тросів керування змінюється відповідними електролебідками, розташованими на плиті прив'язного вузла, а на тросі кріплення до об'єкта, який буксирується, розміщені кабелі живлення та пульт керування ними - не показано, як загальновідоме. На Фіг.3 схематично зображено надувне літаюче вітрило в польоті при буксируванні транспортного засобу з додатковим літальним апаратом поз.23 і баластом поз.24. Пристрій працює наступним чином. Фіг.1-4. Після транспортування до місця злету в зібраному стані, апарат розміщується на поверхні об'єкта, який буксирується поз.11, для перевірки та підготовки до польоту і кріпиться до нього керованими розніманнями, поз.18, після чого арматура для підведення стиснутого газу, легшого за повітря поз.16, підключається до балонів поз.25 зі стиснутим газом і через індивідуальні шланги поз.15, починаючи з верхніх, відсіки газонепроникної оболонки по горизонтальних рядах заповнюються газом, легшим за повітря, переводячи крило у вертикальне положення. При цьому стропова система поз.7, механізм керування вітрилом поз. 8, прив'язний вузол поз.9, після перевірки дієздатності, кріпиться до тросу поз.10 і лебідки об'єкта, який буксирується поз.11. Готовність до старту визначається компенсацією маси вітрила - відривом йоговід поверхні транспортного засобу і створенням додаткової аеростатичної підіймальної сили. Після чого керовані рознімання вітрила поз.17, 18, від'єднується від об'єкта, який буксирується і збільшенням довжини тросу поз.10 вітрило піднімається на визначену висоту, перебуваючи у стані рифлення з найменшим опором повітряним потокам Фіг.2. вид «А». При появі вітру, механізмом управління вітрилом, площина поверхні його аеродинамічної оболонки орієнтується перпендикулярно до повітряних потоків, які заповнюючи через передню пористу поверхню аеродинамічної оболонки крила його секції, тиснуть на їх внутрішню поверхню, забезпечуючи жорсткість крила і через внутрішню поверхню секцій аеродинамічної оболонки крила вітрила, наскрізні горизонтальні діафрагми, стропову систему, перетворивши його зусилля тросу передають транспортному засобу, рухаючи його в заданому напрямку. Управління вітрилом, поз.4, здійснюється механізмом керування аналогічно управлінню повітряним змієм з врахуванням напрямку руху та вітру. Для повороту крила вітрила вліво оператор притягує до себе лівий кінець хрестовини, для повороту вправо - правий. Для підйому крила вітрила вгору оператор притягує до себе верхній кінець хрестовини, для опускання вниз - нижній. Для збільшення висоти польоту оператор зменшує довжину тросу кріплення нижньої кромки крила, збільшуючи кут атаки площини аеродинамічної оболонки крила після чого одноразово збільшуючи довжину тросів механізму керування вітрилом і тросу кріплення вітрила до об'єкта який буксирується, збільшує висоту його польоту. Для зменшення висоти польоту зменшується довжина тросу та тросів механізму керування вітрилом. Для досягнення най 95204 8 більшого тягового зусилля вітрила площина аеродинамічної оболонки крила переводиться в положення, близьке до вертикального, з кутом атаки, близьким до 90 градусів Фіг.2 вид. «Б». Для рифлення - зміни площі парусності вітрила без його складання, оператор збільшує довжину троса кріплення нижньої кромки аеродинамічної оболонки вітрила або притягує до себе верхній кінець хрестовини і відводить нижній від себе, переводячи її площину в горизонтальне положення, при цьому площа взаємодії з повітряними потоками і тягове зусилля зменшуються до мінімуму. В разі аварійної ситуації можливе від'єднання тросу вітрила від об'єкта, який буксирується. Для закінчення сеансу використання, вітрило переводиться в положення рифлення, зменшенням довжини тросу наближається до об'єкта, який буксирується, і фіксується до нього керованими розніманнями, після чого арматура для подачі та відведення стиснутого газу підключається до системи відкачування газу, легшого за повітря, наприклад компресора з редуктором і газовим балоном, газ відкачується до балона, а оболонка і стропова система складається. Конструктивні особливості вітрил дозволяють оператору особисто без сторонньої допомоги здійснювати всі види робіт по постановці, експлуатації, складанню вітрила, що дозволяє використовувати його як індивідуальний буксир людини. При цьому трос кріпиться до тіла людини на рівні грудей за допомогою підвіски, а троси керування вітрилом фіксуються в зоні досяжності рук, ноги людини можуть бути у взутті, закріпленому до плавальної дошки, роликів, ковзанів, лиж, або рухатись по землі, підстрибуючи і перелітаючи під дією підіймальної сили аеродинамічної оболонки крила, створеної повітряними потоками - не показано. До переваг запропонованого технічного рішення, в порівнянні з аналогами, можливо віднести наступну сукупність таких нових суттєвих ознак, як: - можливість розміщення вітрила за межами об'єкта, який буксирується; - підвищення жорсткості крила за рахунок застосування щонайменше однієї вертикальної перегородки, аеродинамічної та герметичної оболонок крила; - концентрація енергії повітряних потоків строповою системою і перетворення її в тягове зусилля тросу; - можливість керування тяговим зусиллям вітрила, маніпулюючи його положенням в повітряному просторі без складування, рифлення і оперативне відновлення парусності. Надувне літаюче вітрило компактне, автономне, універсальне, технологічне у виготовленні, просте в зборці, розбиранні, транспортуванні та використанні, знайде застосування в першу чергу в транспортних системах, здатних використовувати повітряні потоки для їх приводу, в тому числі на літальних апаратах, може використовуватися як індивідуальний буксирний засіб людини, в різновидах спортивних змагань. 9 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 95204 Підписне 10 Тираж 24 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