ЗМЕЙКОВЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ А.С.КУЗЬМИНА Российский патент 1994 года по МПК B64B1/50 

Изобретение относится к технике летательных аппаратов легче воздуха и предназначено для использования в качестве носителя различного оборудования, требующего сохранения заданных координат и углового положения в пространстве на большой высоте, например антенн, ретранслирующих радиосигналы или передающих электроэнергию без линий электропередач.

Известен привязной аэростат с жестким корпусом, в котором установлены ретрансляционная антенна и преобразователь энергии ветра для питания станции. Такой аэростат удерживается канатом на большой высоте в районах постоянных устойчивых ветров.

Недостатком известной конструкции является невозможность ретрансляции радиосигналов в заданном направлении при смене направления ветра ввиду невозможности сохранения координат и углового положения в пространстве, что обусловлено формой корпуса аэростата и системой привязи.

Известен змейковый летательный аппарат-змей-диск, конструкция которого похожа на два невысоких конуса, сложенных вместе. Змей-диск удерживается леером, имеющим уздечку из четырех нитей, присоединенных к диску в трех точках по его периметру и в одной центральной точке.

Недостатком известной конструкции является невозможность сохранения данным змейковым летательным аппаратом своих координат и углового положения в пространстве при смене направления ветра, что обусловлено формой его корпуса и наличием лишь одного леера, кроме того, его парение в воздухе возможно только при наличии ветра.

Известен змейковый летательный аппарат, содержащий дисковый корпус, образованный оболочкой, выполненной из газонепроницаемого материала, заполненной газом легче воздуха и состоящей из кольцевых секций, расположенных концентрично, при этом осевое сечение дискового корпуса выполнено в виде несимметричного аэродинамического профиля, и привязную систему, включающую привязной канат, одним концом закрепленный на земле, а другим соединенный через вращающуюся связь с уздечкой, состоящей из нескольких тросов, закрепленных на дисковом корпусе по его периметру, так что дисковый корпус и тросы уздечки могут вращаться вместе относительно привязного каната.

Недостатком известной конструкции является невозможность сохранения координат данного змейкового летательного аппарата при наличии ветра, что обусловлено формой его корпуса и привязной системой, имеющей лишь один привязной канат. Кроме того, дисковый корпус обладает недостаточной жесткостью ввиду отсутствия силовых элементов, обеспечивающих сохранение заданного аэродинамического профиля в его осевом сечении при наличии ветра.

Цель изобретения - аэродинамическая стабилизация координат и углового положения в пространстве змейкового летательного аппарата, несущего ретрансляционные антенны и другое оборудование, при наличии ветра, а также увеличение жесткости его дискового корпуса.

Это достигается тем, что змейковый летательный аппарат снабжен дополнительно несколькими привязными системами и лебедками, установленными на земле, к которым присоединены привязные канаты, а тросы каждой уздечки присоединены к дисковому корпусу в одной центральной точке и в трех точках по периметру, и снабжен ретрансляционными антеннами, заключенными в обтекатель, выполненный из радиопрозрачного материала и установленный над дисковым корпусом, оболочка снабжена центральным газонаполненным ребром жесткости, выполненным в виде тора, охваченным жестким каркасом, на котором закреплен обтекатель, и газонаполненными нервюрами, расположенными радиально, а центральное отверстие тора снизу закрыто оболочкой, выполненной из радиопрозрачного материала, при этом центр тяжести летательного аппарата расположен ниже точки приложения аэростатической подъемной силы, а тангенс угла наклона каждого привязного каната к горизонтальной плоскости приблизительно равен аэродинамическому качеству летательного аппарата при нулевом угле атаки.

На фиг. 1 представлен общий вид змейкового летательного аппарата; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - осевой разрез дискового корпуса с обтекателем; на фиг. 4 - вид сверху на дисковый корпус змейкового летательного аппарата.

Змейковый летательный аппарат включает диск 1 пневмокаркасной конструкции, канаты 2 привязи которого одним концом связаны с тросами 3 и тросом 4 уздечки, а другим концом - с лебедками 5, оболочка 6 диска имеет несколько концентрично расположенных отсеков 7, в центре диска расположено центральное газонаполненное ребро 8 жесткости, выполненное в виде тора, охваченное жестким каркасом 9, несущим обтекатель 10 из радиопрозрачного материала для ретрансляционных антенн 11, внутри диска установлены газонаполненные нервюры 12, имеющие отверстия 13, соединяющие секторы отсеков, разделяемых кольцевыми стенками 14, центральное отверстие 15 диска снизу закрыто оболочкой 16 из радиопрозрачного материала.

Змейковый летательный аппарат работает следующим образом.

В безветренную погоду канаты 2 удерживают змейковый летательный аппарат, будучи натянуты аэростатической подъемной силой. При наличии ветра несимметричный аэродинамический профиль диска 1 позволяет приобрести аэродинамическую подъемную силу при нулевом угле атаки, кроме того, на змейковый летательный аппарат действует также сила аэродинамического сопротивления, результирующая этих сил направлена вдоль каната 2, расположенного с наветренной стороны, что обеспечивается при угле наклона привязного каната 2 к горизонту, тангенс которого приблизительно равен аэродинамическому качеству змейкового летательного аппарата при нулевом угле атаки. При изменении направления ветра нагружается аэродинамическими силами другой привязной канат 2, расположенный с неветренной стороны. С увеличением числа привязных канатов точность аэродинамической стабилизации координат и углового положения в пространстве повышается.

При наличии ветра сохранить заданный аэродинамический профиль в любом осевом сечении диска 1 позволяют его силовые элементы-нервюры 12 и центральное ребро 8 жесткости, которые будучи наполнены газом легче воздуха, имеющим повышенное давление, приобретают значительную жесткость, которая намного увеличивается за счет подкрепления этих силовых элементов тросами 3 и тросами 4 уздечки, при натяжении последних силовые элементы диска 1 разгружаются от значительной части изгибающих моментов, вызванных аэродинамическими силами. (56) Броуде Б. Г. Воздухоплавательные летательные аппараты, М. : Машиностроение, 1976, с. 74-75, рис. 3,3.

Заворотнов В. А. "От идеи до модели", М. : Просвещение, 1988, с. 21.

Заявка Великобритании N 1264362, кл. В 64 В 1/50, 1972.

Изобретение относится к технике летательных аппаратов легче воздуха и предназначено для использования в качестве носителя антенн, ретранслирующих радиосигналы или передающих электроэнергию без линий электропередачи. Змейковый летательный аппарат содержит дисковый пневмокаркасный корпус 1, наполненный газом легче воздуха, снабженный системой привязных канатов 2, одни концы которых связаны с уздечкой из четырех тросов 3, 4, присоединенных к диску 1 в трех точках по его периметру, и в одной центральной точке, а другие концы соединены с лебедками 5, установленными на земле. Секционированная оболочка 6 диска выполнена из газонепроницаемого материала, в центре диска 1 имеется центральное тороидальное ребро жесткости, охватываемое жестким каркасом, несущим обтекатель 10 из радиопрозрачного материала для ретрансляционных антенн 11, установленный над диском 1, любое осевое сечение диска 1 летательного аппарата имеет несимметричный аэродинамический профиль, отсеки дискового корпуса расположены концентрично, осевое отверстие снизу закрыто оболочкой из радиопрозрачного материала, внутри диска 1 установлены газонаполненные нервюры, ориентированные радиально. При этом центр тяжести аппарата расположен ниже центра объема газа, тангенс угла наклона каждого привязного каната 2 к горизонту приблизительно равен аэродинамическому качеству летательного аппарата при нулевом угле атаки. Предложенная конструкция позволяет осуществить аэродинамическую стабилизацию в воздухе летательного аппарата с установленными на нем ретрансляционными антеннами и иным оборудованием при переменном по силе и направлению ветре. 4 ил.

Змейковый летательный аппарат, содержащий дисковый корпус, образованный оболочкой, выполненной из газонепроницаемого материала, заполненной газом легче воздуха и состоящей из кольцевых секций, расположенных концентрично, при этом осевое сечение дискового корпуса выполнено в виде несимметричного аэродинамического профиля, и привязную систему, включающую привязной канат, одним концом закрепленный на земле, а другим связанный с уздечкой, состоящей из нескольких тросов, закрепленных на дисковом корпусе, отличающийся тем, что он снабжен дополнительно несколькими привязными системами и лебедками, установленными на земле, к которым присоединены привязные канаты, а тросы каждой уздечки присоединены к дисковому корпусу в одной центральной точке и в трех точках по его периметру, и снабжен ретрансляционными антеннами, заключенными в обтекатель, выполненный из радиопрозрачного материала и установленный над дисковым корпусом, оболочка снабжена центральным газонаполненным ребром жесткости, выполненным в виде тора, охваченным жестким каркасом, на котором закреплен обтекатель, и газонаполненными нервюрами, расположенными радиально, а центральное отверстие тора снизу закрыто оболочкой, выполненной из радиопрозрачного материала, при этом центр тяжести летательного аппарата расположен ниже точки приложения аэростатической подъемной силы, а тангенс угла наклона каждого привязного каната к горизонтальной плоскости приблизительно равен аэродинамическому качеству летательного аппарата при нулевом угле атаки.