ДИРИЖАБЛЬ Российский патент 1994 года по МПК B64B1/06 

Изобретение относится к области воздухоплавания и касается конструкции дирижаблей.

Известен дирижабль, содержащий ряд шпангоутов и установленные между ними лонжероны несущего каркаса для создающих подъемную силу корпусов, наполненных газом, и необходимых для дирижабля модулей, причем шпангоуты, разделяющие несущий каркас на продольные отсеки, состоят соответственно из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника, вершины которого выполнены в виде узловых точек для присоединения лонжеронов к поперечинам [1] .

Однако расположенные на нижней вершине треугольников лонжероны чувствительны к повреждению, а отсутствие разгружающих конструкцию каркаса элементов приводит к необходимости усиления каркаса, что ведет к увеличению его веса и, как следствие, к снижению несущей способности дирижабля.

Целью изобретения является увеличение несущей способности и прочности дирижабля при снижении веса его конструкции.

Цель достигается тем, что в дирижабле, содержащем ряд шпангоутов и установленные между ними лонжероны несущего каркаса для создающих подъемную силу корпусов, наполненных газом, и необходимых для дирижабля модулей, причем шпангоуты, разделяющие каркас на продольные отсеки, состоят соответственно из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника, вершины которого выполнены в виде узловых точек для присоединения лонжеронов к поперечинам, основание равнобедренного треугольника шпангоутов расположено горизонтально в нижней части несущего каркаса, образованные в продольных отсеках четырехугольные поверхности, ограниченные двумя поперечинами, соответствующими одна другой на концах отсека, и двумя лонжеронами снабжены двумя диагонально проходящими растяжками, в продольных отсеках расположен прилегающий верхней частью изнутри к лонжеронам и закрепленный там корпус, наполненный газом, выступающий в газонаполненном состоянии сбоку над поперечинами и лонжеронами и образующий по длине отсека своей оболочкой наружную оболочку дирижабля, нижняя часть корпуса свободно лежит на растяжках четырехугольной поверхности, образованной обоими нижними лонжеронами, и образует перегородку для воздушной камеры в нижней части дирижабля, причем между нижними лонжеронами расположена также отдельная оболочка, закрывающая воздушную камеру снизу и дополняющая форму поперечного сечения дирижабля.

Хвостовое оперение дирижабля может состоять из трех частей, а его стабилизаторы располагаться на концах трех лонжеронов.

Шпангоуты могут быть выполнены в виде равносторонних треугольников.

Поперечины и лонжероны могут быть выполнены в виде решетчатых балок.

Выполненные в виде решетчатых балок лонжероны при прямолинейном прохождении нижнего пояса имеют соответствующую наружному контуру дирижабля продольную выгнутость верхнего пояса.

Двигатели дирижабля могут быть установлены в узловых точках основания несущего каркаса.

Двигатели могут быть установлены с возможностью поворота.

Двигатель может быть установлен позади хвостовой части дирижабля.

В узловых точках могут располагаться анкерные крепления.

Кроме этого, диагональные растяжки, расположенные в продольных отсеках, герметично пропущены сквозь стенку расположенного в этом отсеке корпуса, наполненного газом, а натяжные элементы растяжек расположены в воздушном пространстве узловых точек несущего каркаса.

Дирижабль может быть снабжен уплотняющими сильфонами в месте ввода растяжек.

Образующий перегородку для воздушной камеры нижний корпус, наполненный газом, имеет между растяжками выпячивания, провисающие вниз в воздушную камеру.

Для нескольких корпусов расположенных в последовательных отсеках, наполненных газом, предусмотрена одна общая воздушная камера.

Кроме того, в каждой воздушной камере установлен вентилятор, регулирующий в ней необходимое избыточное давление.

Промежуточные пространства между двумя соседними корпусами, наполненными газом, отделенными друг от друга поперечинами шпангоута, соединены с воздушными камерами.

Кроме того, отделенные друг от друга поперечинами шпангоута корпуса, наполненные газом, двух соседних отсеков соединены между собой одной или несколькими охватывающими и дополняющими при герметизации промежуточных пространств наружной оболочки дирижабля покровными полосами.

Пространство, в котором в вершине дирижабля расположены лонжероны, может быть покрыто покровными полосами, дополняющими наружную оболочку дирижабля.

Пространство, в котором в низу дирижабля расположены лонжероны, покрыто краевыми полосами оболочки воздушной камеры.

Гондола может быть подвешена на несущем каркасе и упруго входить в воздушную камеру.

Кроме того, система подвески гондолы снабжена демпфирующими элементами.

На фиг. 1 изображен дирижабль с частично удаленной наружной оболочкой, аксонометрия; на фиг. 2-5 - хвостовая часть дирижабля; на фиг. 6 - продольный отсек дирижабля, аксонометрия; на фиг. 7 и 8 - то же, поперечный и продольный разрезы; на фиг. 9 и 10 - узлы I и II соответственно на фиг. 7 и 8; на фиг. 11-13 - узловые соединения в несущем каркасе дирижабля; на фиг. 14-16 - лонжерон; на фиг. 17-21 - разные виды дирижабля с установкой гондолы и двигателей, частично в разрезе; на фиг. 22 и 23 - расположение двигателей.

Дирижабль разделен на несколько продольных отсеков 1. Шпангоуты поперечного сечения дирижабля выполнены из поперечин 2-4 и 5-7 расположенных в форме равнобедренного треугольника. Шпангоуты в виде треугольника своей вершиной, т. е. углом, образованным поперечинами 2 и 3, 5 и 6, направлены вверх, а основание треугольника - поперечины 4 и 7 - лежит в нижней части несущего каркаса. Соответствующие вершины шпангоутов в виде треугольника соответственно соединены между собой лонжеронами 8-10. Таким образом, несущий каркас получает призматическую форму с тремя прямоугольными плоскостями, одна из которых лежит в основании несущего каркаса, а две другие плоскости образуют косые боковые стенки призмы. В указанных плоских поверхностях встроены соответственно две проходящие диагонально растяжки 11. Растяжки 11 могут быть выполнены гибкими и, например, в виде натяжных тросов с регулирующим механизмом, что значительно повышает прочность несущего каркаса.

Благодаря последовательному соединению продольных отсеков лонжероны 8 - 10 получаются непрерывные . Лонжероны 8 и 10, проходящие в основании несущего каркаса вместе со своими узловыми точками, расположенными на поперечинах 2 - 4, пригодны прежде всего для установки двигателей Т.

На фиг. 2-5 изображена хвостовая часть дирижабля.

Стабилизаторы 12 - 14 хвостового оперения могут быть закреплены предпочтительно на лонжеронах 8 -10. Состоящее из трех частей хвостовое оперение образует своими стабилизаторами 12 - 14 перевернутую Y-образную форму.

На фиг. 2 на хвосте дирижабля показан один отдельный двигатель 15 и устройство для отклонения струи. Благодаря более или менее сильному отклонению струи вниз или при необходимости в сторону, кроме аэродинамического управления за счет рулей направления хвостового оперения, получается предпочтительное управление дирижаблем в парящем полете, если из-за недостаточной крейсерской скорости рули направления еще не эффективны.

На фиг. 5 показан шпангоут, состоящий из поперечин 2-4. Наружное ограничение дирижабля обозначено кругом. Это ограничение образуется в верхней части дирижабля покрытием корпусов 16, наполняемых газом. Показано также и расположение двигателей 17. Треугольная связь смонтирована в виде равнобедренного треугольника с имеющими равную длину боковыми поперечинами 2 и 3. Длина основания 4 менее критическая. Однако предпочтительно, если все три последовательно соединенные поперечины 2 - 4 имеют равную длину и образуют равносторонний треугольник.

На фиг. 6 изображен продольный отсек 1 дирижабля.

Корпус 1, наполняемый газом, в верхней зоне, проходящей от лонжерона 8 через лонжерон 9 к другой стороне до лонжерона 10, имеет круглую форму. Корпус 16, наполняемый газом, прилегает изнутри к трем лонжеронам. Таким образом, лонжероны 8 - 10 лежат в корпусе 16, наполняемом газом, несколько углубленно в имеющем форму канавы образовании.

Остальная часть корпуса 16, простирающаяся внизу между двумя лонжеронами 8 и 9, свободно лежит на диагональной растяжке 11 поверхности, образованной лонжеронами 8 и 10 и поперечинами 4 и 7. В участках поверхности, образованных диагональной растяжкой 11 и ограничительными балками, нижняя часть корпуса 16 может провисать в виде мешка. Нижняя часть образует перегородку 18 между корпусом 16 и воздушной камерой 19, расположенной в нижней части дирижабля. Воздушная камера 19 заканчивается наружу газонепроницаемой оболочкой 20 между лонжеронами 8 и 10. Для этой цели боковые края 21 оболочки 20 газонепроницаемо закрепляются вдоль лонжеронов 8 и 10. Закрепление выполнено так, что углубленные канавы для лонжеронов 8 - 10 наружу перекрыты боковыми краевыми полосами 21. Лонжерон 9, проходящий наверху в гребне структуры дирижабля вместе со своей канавой, покрывается продольной полосой 22. Таким образом, корпус 16 расположен между поперечинами 2 - 4 на одной стороне и 5 - 7 - на другой. Другой корпус, наполняемый газом, присоединяется за шпангоутом с поперечинами 5 - 7. Оба корпуса, наполняемые газом, отделены друг от друга шпангоутом в форме треугольника и образуют дискообразное промежуточное пространство 23, соединенное с воздушной камерой 19. Также и промежуточное пространство 23 на своем наружном контуре аналогичным образом газонепроницаемо закрывается, как и покрытие гребня, продольной покровной полосой 22. При промежуточном пространстве 23 покровная полоса 22 проходит поверх оболочки дирижабля.

На фиг. 7 показаны три поперечины 2 - 4 шпангоута. В их местах соединения проходят лонжероны 8 - 10. В поперечинах 2 - 4 двумя штрихпунктирными линиями указаны диагональные растяжки 11, проходящие в этой плоскости. Верхняя часть газонепроницаемой оболочки корпуса 16 показана дугой окружности. При этом видно, что в местах, занимаемых лонжеронами 8 - 10, возвышаются сбоку от покрытия корпуса 16. Продольное уплотнение на лонжероне 9 обозначено цифрой 22. Воздушная камера 19 отделена провисающей перегородкой 18. Наполнение воздухом воздушной камеры 19 указано пунктиром.

На фиг. 8 отчетливо показаны растянутые по диагонали плоские поверхности и провисание перегородки 18. Мешкообразные выпячивания, образующиеся рядом с местами прилегания к диагональной растяжке 11, обозначены поз. 24.

На фиг. 9 дан узел I на фиг. 7. В упрощенном изображении виден лонжерон 9 со своими двумя присоединенными поперечинами 2 и 3. Лонжерон 9 лежит в углубленной канаве корпуса 16 и имеет направление влево и вправо по всей своей длине в своей точке гребня крепежные ушки 25, на которых посредством устройств 26 соединены между собой удлинительные полосы корпуса 16. На этих удлинительных полосах или же на покрытии самого корпуса 16 своим краем 27 газонепроницаемо закреплена покровная полоса 22, например пришита или приклеена. Покровная полоса 22 перекрывает всю канаву для лонжерона 9 и устройства 26 и другим краем закреплена на корпусе 16, например, застежкой типа "репейник".

На фиг. 10 дан узел II на фиг. 8. В продольном разрезе изображен лонжерон 9 с присоединенной поперечиной 2. В этой узловой точке закреплены диагональные растяжки 11. Позицией 27 обозначены натяжные элементы диагональных растяжек 11, а последующие выполнения диагональных растяжек 11 через стенку корпусов 16 известным способом уплотнены сильфоном 28.

Аналогичное продольному покрытию 22 предусмотрено и другое покрытие 29, перекрывающее наружу на окружности дирижабля промежуточное пространство 23.

На фиг. 11 показано узловое соединение, при котором лонжерон 10 и поперечины 3 и 4 присоединены друг к другу, и к которому, кроме того, подсоединены диагональные растяжки 11. Лонжерон 10 и поперечины 3 и 4 изображены в виде простых стержней или труб. Простые стержни без труда могут заменяться решетчатыми балками. Образованная таким образом узловая точка показана на фиг. 12 в поперечном разрезе, а на фиг. 13 - в виде сверху. Штриховыми линиями на фиг. 12 обозначена форма образующего наружное покрытие дирижабля покрытия корпуса 16. Кроме того, штриховыми линиями обозначена боковая покровная полоса 28, закрывающая наружу канаву, образованную лонжероном 8.

На фиг. 13 показаны диагональные растяжки 11, проходящие сквозь покрытие корпуса 16, причем место прохождения перекрыто сильфоном 28.

На фиг. 14 схематически показана особенность при монтаже лонжеронов 8, 9 и 10. Чтобы достичь аэрогидродинамически благоприятной формы наружного покрытия дирижабля, вставленные в отдельных отсеках лонжероны 8 - 10 используются не просто в прямо вытянутой форме, а применяется прямо вытянутый по основанию лонжерон, наружный пояс 30 которого соответствует локальной выпуклости дирижабля. Наружный пояс 30 имеет разные расстояния относительно основания решетчатой конструкции.

На фиг. 17 показан дирижабль вид сбоку. На фиг. 17 и 19 некоторые шпангоуты обозначены поз. 31-34. Между этими шпангоутами находится продольный отсек 1. Несущий каркас простирается от носовой к хвостовой части дирижабля и благодаря особому типу растяжек придает ему высокую прочность. Хвостовое оперение обозначено стабилизаторами 12 и 14. Кроме того, в хвостовой части предусмотрен двигатель 15, обеспечивающий управление вектором тяги. Ниже основания несущего каркаса проходит воздушная камера 19. Гондола 35 податливо подвешена посредством распорок или канатов 36 и 37, например на шпангоутах 31-34. В подвеску гондолы может быть добавлено, например, также демпфирующее устройство 38 (см. фиг. 20). При жестком ударе о землю подвешенная гондола 35 податливо входит в воздушную камеру 19. Подвески гондолы 36 и 37 походят без повреждения в воздушной камере 19 (см. фиг. 21). Благодаря этому в значительной степени предотвращаются повреждения гондолы 35 и структуры несущего каркаса.

Вследствие большой естественной тяги воздушная камеpа может разделяться. Таким образом, возможно либо предусмотреть одну цельную воздушную камеру 19 для всего дирижабля, либо произвести разделение, при котором один или несколько корпусов 16 соединены и снабжены своей собственной воздушной камерой. Для каждой из частичных воздушных камер в этом случае предусмотрен по меньшей мере один вентилятор 39, регулирующий избыточное давление воздуха, необходимое для эксплуатации.

На фиг. 17 показано, что передняя часть дирижабля до шпангоута 34 имеет общую воздушную камеру, а задняя часть - отдельную вторую воздушную камеру. Для передней воздушной камеры предусмотрен вентилятор 40, а для задней воздушной камеры - вентилятор 39. При необходимости вместо вентилятора достаточно одного приемника воздушного давления, чтобы обеспечить необходимое избыточное давление воздуха.

На фиг. 22 показано в узловой точке, образованной лонжероном 10 и поперечной 3, присоединение турбовинтового двигателя 17 к лонжерону 10. К пилону 41, подсоединенному к узловой точке, через поворотную опору 42 примыкает балка для турбовинтового двигателя 17. Посредством поворотной опоры 42 двигатель 17 может поворачиваться относительно продольной оси дирижабля так, что струя от двигателя 17 направлена вниз.

На фиг. 23 показано расположение двигателя 17 (вид сверху в положении для тяги), причем штрихпунктиром обозначен сметаемый воздушным винтом диск 42 для поворотного положения двигателя 17. (56) 1. Bericht des PGLR-Fashausschusses 2A6 "Flugsysteme leichter als Luft" vom Marz 1976 findel sich auf Seite 161 ff. ein Abschnitt "Vergleichende Strukturuntersuchungen an Luftschiffmodel len".

Изобретение относится к конструкции дирижаблей. Целью изобретения является повышение способности и прочности дирижабля при снижении веса конструкции. Дирижабль содержит ряд шпангоутов и установленные между ними лонжероны 8 - 10 несущего каркаса для корпусов, создающих подъемную силу. Шпангоуты разделяют несущий каркас на продольные отсеки 1 и состоят из трех поперечин 2 - 4, расположенных в форме равнобедренного треугольника. Образованные в продольных отсеках 1 четырехугольные поверхности, ограниченные двумя поперечинами 2 и 5, 3 и 6, 4 и 7 и лонжеронами 8 - 10, снабжены диагонально проходящими растяжками 11. В продольных отсеках 1 расположен прилегающий в своей нижней части изнутри к лонжеронам 8 - 10 и закрепленный там корпус, создающий подъемную силу. Корпус в газонаполненном состоянии выступает сбоку над поперечинами 2 - 7 и лонжеронами 8 - 10 и образует по длине отсека 1 своей оболочкой наружную оболочку дирижабля. 19 з. п. ф-лы, 23 ил.

1. ДИРИЖАБЛЬ, содержащий ряд шпангоутов и установленные между ними лонжероны несущего каркаса для создающих подъемную силу корпусов, наполненных газом, и необходимых для дирижабля модулей, причем шпангоуты, разделяющие несущий каркас на профильные отсеки, состоят соответственно из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника, вершины которого выполнены в виде узловых точек для присоединения лонжеронов к поперечинам, отличающийся тем, что основание равнобедренного треугольника шпангоутов расположено горизонтально в нижней части несущего каркаса, образованные в продольных отсеках четырехугольные поверхности, ограниченные двумя поперечинами, соответствующими друг другу на концах отсека, и двумя лонжеронами, снабжены двумя диагонально проходящими растяжками, в продольных отсеках расположен прилегающий в своей верхней части изнутри к лонжеронам и закрепленный там корпус, наполненный газом, выступающий в газонаполненном состоянии сбоку над поперечинами и лонжеронами и образующий по длине отсека своей оболочкой наружную оболочку дирижабля, нижняя часть корпуса свободно лежит на растяжках четырехугольной поверхности, образованной обоими нижними лонжеронами, и образует перегородку для воздушной камеры в нижней части дирижабля, причем между нижними лонжеронами расположена также отдельная оболочка, закрепляющая воздушную камеру снизу и дополняющая форму поперечного сечения дирижабля. 2. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что хвостовое оперение состоит из трех частей, а его стабилизаторы расположены на концах трех лонжеронов. 3. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что шпангоуты выполнены в виде равносторонних треугольников. 4. Дирижабль по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что поперечины и лонжероны выполнены в виде решетчатых балок. 5. Дирижабль по п. 4, отличающийся тем, что выполненные в виде решетчатых балок лонжероны при прямолинейном прохождении нижнего пояса имеют соответствующую наружному контуру дирижабля продольную выгнутость верхнего пояса. 6. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что двигатели установлены в узловых точках основания несущего каркаса. 7. Дирижабль по п. 6, отличающийся тем, что двигатели установлены с возможностью поворота. 8. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что двигатель установлен позади хвостовой части дирижабля. 9. Дирижабль по пп. 1, 3 и 6, отличающийся тем, что в узловых точках расположены анкерные крепления. 10. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что диагональные растяжки, расположенные в продольных отсеках, герметично пропущены сквозь стенку расположенного в этом отсеке корпуса, наполненного газом, а натяжные элементы растяжек расположены в воздушном пространстве узловых точек несущего каркаса. 11. Дирижабль по п. 10, отличающийся тем, что снабжен уплотняющим сильфоном в месте ввода растяжек. 12. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что нижний, образующий перегородку для воздушной камеры, корпус, наполненный газом, имеет между растяжками выпячивания, провисающие вниз в воздушную камеру. 13. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что для нескольких корпусов, расположенных в последовательных отсеках, наполненных газом, предусмотрена одна общая воздушная камера. 14. Дирижабль по пп. 1 и 13, отличающийся тем, что в каждой воздушной камере установлен вентилятор, регулирующий в ней необходимое избыточное давление. 15. Дирижабль по пп. 1 и 13, отличающийся тем, что промежуточные пространства между двумя соседними корпусами, наполненными газом, отделенными друг от друга поперечинами шпангоута, соединены с воздушными камерами. 16. Дирижабль по пп. 1 и 15, отличающийся тем, что отделенные друг от друга поперечинами шпангоута корпуса, наполненные газом, двух соседних отсеков соединены между собой одной или несколькими охватывающими и дополняющими при герметизации промежуточных пространств наружной оболочки дирижабля покровными полосами. 17. Дирижабль по пп. 1 и 16, отличающийся тем, что пространство, в котором в вершине дирижабля расположены лонжероны, покрыто покровными полосами, дополняющими наружную оболочку дирижабля. 18. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что пространство, в котором внизу дирижабля расположены лонжероны, покрыто краевыми полосами оболочки воздушной камеры. 19. Дирижабль по п. 1, отличающийся тем, что гондола податливо подвешена на несущем каркасе и упруго входит в воздушную камеру. 20. Дирижабль по п. 19, отличающийся тем, что система подвески гондолы снабжена демпфирующими элементами.