ДИРИЖАБЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК B64B1/30 

Группа изобретений относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к транспортно-грузовым дирижаблям жесткой конструкции.

Известен дирижабль, модель "СССР-В-6" [Большая Cоветская Энциклопедия (второе издание). - 1952, т. 14, с. 415]. Его корпус имеет сигарообразную форму. Под корпусом расположена килевая ферма, три винтомоторные гондолы и грузопассажирская гондола. При низком лобовом сопротивлении данная конструкция обладает колоссальным боковым сопротивлением, что делает крайне затруднительным управление дирижаблем при боковом ветре. Кроме того, дирижабли подобного типа требуют сложной системы удифферентованности.

В качестве прототипа выбран транспортно-грузовой дирижабль [патент Франции 2366989, МКИ B 64 B 1/06, опубл. 05.05.78 г.]. Корпус дирижабля выполнен в виде тороида, радиальное сечение которого представляет собой круг. Под корпусом дирижабля закреплена кольцевая гондола. В центральной части кольца корпуса установлена коническая конструкция, с помощью которой закреплен подъемный винтомотор с системой изменения угла наклона винта. Кабина пилота размещена в непосредственной близости от гондолы или под винтомотором с доступом к гондоле через специальную решетку. С наружной стороны гондолы закреплены маневровые винтомоторы, служащие для разворота и изменения направления движения дирижабля, а также для удифферентованности. В нижней части гондолы расположены посадочные амортизаторы. Груз подвешивается к стропам, расположенным под гондолой.

По сравнению с традиционными дирижаблями тороидальная конструкция корпуса прототипа более устойчива и уравновешена. Однако корпус с кольцевой гондолой обладает высоким аэродинамическим сопротивлением. Расположение в центре кольца тороида конуса с громоздким подъемным винтомотором исключает возможность размещения груза в приосевой полости, а подвешенный на стропах груз создает дополнительное сопротивление. Кроме того, конструкция ненадежна в эксплуатации, т. к. выход из строя хотя бы одного из маневровых винтомоторов приведет к неуправляемому эффекту Магнуса и как следствие к аварии. Дополнительную опасность представляет собой подвешенный на стропах груз, т. к. возможное смещение центра устойчивости системы под воздействием воздушных потоков или при обрыве части строп приведет к дифференту дирижабля, исключающему возможность дальнейшего полета.

В основу изобретения поставлена комплексная задача: улучшение аэродинамических свойств дирижабля, упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации.

Поставленная задача в первом варианте решается тем, что на дирижабле, включающем корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, согласно изобретению дополнительно устанавливают как минимум еще один подъемный винтомотор, корпус в радиальном сечении представляет собой фигуру, включающую верхний и нижний горизонтальные участки, переходящие в наклонные участки, сближающиеся по мере удаления от оси тороида, на тороиде по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком.

Поставленная задача во втором варианте решается тем, что на дирижабле, включающем корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, согласно изобретению дополнительно размещают как минимум еще один подъемный винтомотор и кольцевой обтекатель, коаксиально установленный на тороиде, корпус тороида в радиальном сечении представляет собой многоугольник, включающий верхний и нижний горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком, а кольцевой обтекатель в радиальном сечении имеет форму многоугольника, наклонные участки которого сближаются по мере удаления от оси тороида, на кольцевом обтекателе по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которыx представлено:
фиг. 1 - дирижабль по первому варианту, фронтальный вид, совмещенный с радиальным сечением;
фиг. 2 - дирижабль по первому варианту, вид снизу;
фиг. 3 - дирижабль по второму варианту, фронтальный вид, совмещенный с радиальным сечением;
фиг. 4 - дирижабль по второму варианту, вид снизу.

Дирижабль включает корпус 1, выполненный в форме тороида, как минимум два подъемных винтомотора 2. Маневровые винтомоторы 3 и кабина пилота 4 установлены на корпусе дирижабля, не выступая за его нижнюю плоскость. Полость 5, образованная поверхностью 6 тороида, обращенной к его оси 7 симметрии, является грузовым отсеком, который оборудован в том числе такелажной оснасткой.

В первом варианте изобретения тороидальный корпус имеет в радиальном сечении (проходящем через его ось 7 симметрии) форму фигуры, включающей верхний 8 горизонтальный участок и нижний 9 горизонтальный участок, переходящие в наклонные сближающиеся по мере удаления от оси 7 участки 10, 11. Участок 10 является образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса поверхности корпуса дирижабля, участок 11 - образующей боковой поверхности нижнего обратного усеченного конуса поверхности корпуса. В случае если участки 10 и 11 имеют кривизну, то указанные поверхности будут соответственно слегка выпуклыми или вогнутыми и в радиальном сечении будут представлять фигуру, по форме приближающуюся к одному из аэродинамических профилей, например к вогнуто-выпуклому. В месте соединения конических поверхностей, т.е. на линии максимального диаметра тороида, установлено плоское опоясывающее кольцо 12. На кольце 12 закреплены подъемные винтомоторы 2 на максимальном удалении друг от друга (в случае 3-винтомоторов - установлены на расстоянии между ними 120^o).

Во втором варианте изобретения тороидальный корпус дирижабля имеет в радиальном сечении форму многоугольника, включающего верхний 8 и нижний 9 горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком 13. Кольцевой обтекатель 14 коаксиально установлен на тороиде и имеет наклонные участки 15, 16, которые, как и в первом варианте, образуют конические поверхности, в случае если в радиальном сечении обтекатель имеет форму треугольника. Указанные поверхности могут быть слегка выпуклыми или вогнутыми, на линии наибольшего диаметра обтекателя к нему присоединено плоское опоясывающее кольцо 12, к которому прикреплены подъемные винтомоторы 2. Высота обтекателя 14 меньше высоты корпуса 1.

В обоих вариантах возможна установка рулей управления (по горизонтали и вертикали), на чертежах не показаны.

Изобретение работает следующим образом.

Подлежащий транспортированию груз с помощью такелажной оснастки размещается в полости 5 (грузовом отсеке) и закрепляется, например, на специальной платформе (не показано). Для облегчения подъема дирижабля и регулирования высотного режима используют подъемные винтомоторы 2. В процессе полета маневровые винтомоторы 3 обеспечивают движение в заданном направлении. Они же обеспечивают поворот дирижабля.

Равнозначно обтекаемая форма дирижабля, отсутствие выступающих частей конструкции и возможность транспортирования груза во внутренней полости тороида (груз не свисает) значительно уменьшают аэродинамическое сопротивление. Кроме того, размещение груза в приосевом грузовом отсеке и возможность его жесткой фиксации повышают устойчивость системы, которая не требует сложной конструкции удифферентованности.

Замена мощного и громоздкого центрального подъемного винтомотора на ряд периферийно и симметрично установленных винтомоторов упрощает конструкцию и исключает возникновение неконтролируемого эффекта Магнуса в случае поломки одного или нескольких винтомоторов (как подъемных, так и маневровых). Таким образом, оба варианта конструкции исключают возможность создания аварийной ситуации при указанных условиях. По достигаемому результату (аэродинамические свойства, устойчивость, надежность) оба варианта изобретения равнозначны. Второй вариант упрощает изготовление дирижаблей повышенной грузоподъемности, т.е. повышенных габаритов.

Изобретение может найти применение при транспортировании негабаритных и тяжелых грузов, при тушении пожаров и т.п.

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к транспортно-грузовым дирижаблям жесткой конструкции. Дирижабль содержит корпус, выполненный в форме тороида, подъемные винтомоторы, маневровые винтомоторы и кабину пилота. Полость корпуса, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком. На тороиде по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы. По второму варианту корпус тороида в радиальном сечении представляет собой многоугольник, включающий верхний и нижний горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком. Коаксиально с корпусом расположен кольцевой обтекатель, который в радиальном сечении имеет форму многоугольника и на котором по максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы. Изобретение направлено на улучшение аэродинамических свойств дирижабля, упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации. 2 c.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дирижабль, включающий корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, отличающийся тем, что содержит как минимум еще один подъемный винтомотор, корпус в радиальном сечении представляет собой фигуру, включающую верхний и нижний горизонтальные участки, переходящие в наклонные участки, сближающиеся по мере удаления от оси тороида, на тороиде по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком. 2. Дирижабль, включающий корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, отличающийся тем, что содержит как минимум еще один подъемный винтомотор и кольцевой обтекатель, коаксиально установленный на тороиде, корпус тороида в радиальном сечении представляет собой многоугольник, включающий верхний и нижний горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком, а кольцевой обтекатель в радиальном сечении имеет форму многоугольника, наклонные участки которого сближаются по мере удаления от оси тороида, на кольцевом обтекателе по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхность тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком.