ДИРИЖАБЛЬ Российский патент 2016 года по МПК B64B1/02 B64C25/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к дирижаблям.

В частности, объектом данного изобретения является дирижабль, предназначенный для полета по воздуху и посадки на твердую поверхность или поверхность водоема, включающий в себя:

мягкую оболочку без какой-либо жесткой механической конструкции, заполненную газом легче воздуха, вытянутую вдоль продольной оси от расположенного впереди носа до расположенного сзади хвоста и включающую в себя верхнюю и нижнюю части, и

гондолу, прикрепленную к нижней части оболочки между носом и хвостом.

Уровень техники

Известно много примеров дирижаблей такого "нежесткого" типа, т.е. имеющих мягкую оболочку. В документе FR-A-2628061 описан один из примеров дирижаблей данного типа.

У дирижабля данного типа крепление гондолы к мягкой оболочке недостаточно прочное для поднятия гондолы. Это происходит потому, что газ, находящийся внутри мягкой оболочки, создает подъемную силу, распределенную по поверхности верхней части оболочки. Таким образом, гондола подвешена на данной верхней части оболочки на кабелях, которые проходят непосредственно сквозь оболочку.

Кроме того, дирижаблям данного типа необходима посадочная зона с причальной мачтой, служащей для удержания дирижабля вблизи земной поверхности. Таким образом, при изменении направления ветра такой дирижабль, естественно, будет разворачиваться вокруг мачты как флюгер, пока его нос не будет направлен точно навстречу ветру. Подобные причальные мачты являются дорогими сооружениями, и они должны быть прочно закреплены на земле.

При приземлении такого дирижабля требуется большое количество людей, чтобы удержать его около причальной мачты, пришвартовать к мачте, протянув, как минимум, один трос от дирижабля к верхней точке мачты и к земной поверхности, чтобы притянуть нос дирижабля ближе к верхней точке мачты, а также трос вокруг дирижабля, чтобы добавить балласт и облегчить удержание дирижабля около поверхности земли.

Известны также дирижабли "жесткой" или "полужесткой" конструкции типа описанных в патентах US 1949304, US 1350221, US 2131155 и US 2061075.

Однако дирижабли такого типа являются сложными в производстве, обладают большим весом и, следовательно, являются дорогостоящими и неэффективными.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в усовершенствовании конструкции дирижаблей мягкого типа, в частности в усовершенствовании соединения между гондолой и мягкой оболочкой, чтобы избежать необходимости использования вышеупомянутого оборудования и персонала в посадочной зоне.

С целью достижения поставленной цели предлагается конструкция дирижабля, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит:

как минимум, три горизонтально раздвинутые опоры, предназначенные для установки дирижабля на поверхность, и

посадочное устройство, расположенное на внешней поверхности мягкой оболочки и связывающее вместе вышеупомянутые опоры, гондолу и оболочку.

Указанное посадочное устройство включает в себя усиливающую конструкцию, как минимум, частично окружающую вышеупомянутую оболочку и разделяющую, таким образом, ее первую и вторую стороны; оболочка включает в себя первую поверхность на первой стороне и вторую поверхность на второй стороне; первая и вторая поверхности оболочки являются мягкими и во время полета находятся в контакте с набегающим потоком воздуха.

С помощью вышеуказанной конструкции данный дирижабль можно устойчиво закрепить на земле при посадке, без необходимости использования оборудования типа причальной мачты и какого-либо персонала в посадочной зоне. Данный дирижабль является, таким образом, автономным. Он может совершать посадку в любом месте: на земле, на море или на озере.

Дирижабль имеет легкое, простое в изготовлении посадочное устройство.

Его производство и эксплуатация не требуют больших затрат.

В различных вариантах осуществления дирижабля в соответствии с данным изобретением, кроме того, могут быть использованы одно или несколько нижеперечисленных устройств:

посадочное устройство, дополнительно содержащее:

усиливающую конструкцию, частично окружающую оболочку и закрепленную на внешней поверхности оболочки, поддерживающую и удерживающую оболочку дирижабля в посадочном устройстве, и

траверсы, соединяющие гондолу с указанной выше усиливающей конструкцией;

усиливающая конструкция, имеющая круглую, полукруглую или изогнутую форму (по выбору);

усиливающая конструкция, включающая в себя, как минимум, одну первую часть, расположенную выше проходящей по продольной оси горизонтальной медианной плоскости, и вторую часть, расположенную ниже указанной плоскости;

первая часть, находящаяся рядом с носом оболочки;

усиливающая конструкция, выполненная в виде цельной изогнутой балки;

узлы крепления, прикладывающие усилие к оболочке с целью сохранения ее формы, как минимум, рядом с усиливающей конструкцией, для обеспечения хорошей обтекаемости оболочки потоком воздуха во время полета;

усиливающая конструкция, выполненная, как минимум, из одного из нескольких материалов, в число которых входят алюминий, углеволокно, магний, титан, стекловолокно, синтетика, полимерные материалы, дерево;

посадочное устройство, дополнительно включающее в себя прикрепленные к усиливающей конструкции стойки, отходящие вниз от первого края до второго края; каждый второй край содержит одну из вышеуказанных опор, предназначенных для посадки дирижабля на поверхность;

дирижабль, помимо того, содержит швартовочный трос, соединяющий переднюю часть усиливающей конструкции с неподвижной точкой швартовки на поверхности, служащий для удержания дирижабля вблизи точки швартовки после посадки не поверхность, и, как минимум, одну из стоек, выполненных с наклоном вперед относительно усиливающей конструкции, с целью обеспечения сопротивления тяговому усилию от швартовочного троса;

дирижабль, кроме того, содержит швартовочный трос, соединяющий, как минимум, одну точку посадочного устройства с неподвижной точкой швартовки на поверхности, служащий для удержания дирижабля около точки швартовки после посадки на поверхность;

дирижабль, кроме того, включает в себя продольный кронштейн, установленный практически горизонтально от гондолы к носу дирижабля, и швартовочный трос, соединяющий дальний конец данного кронштейна с неподвижной точкой швартовки на поверхности, предназначенный для удержания дирижабля около точки швартовки после посадки.

Каждая опора оснащена, как минимум, одним колесом, установленным таким образом, чтобы дирижабль мог совершать посадку на твердую поверхность и горизонтально передвигаться по ней; опоры установлены вертикально вниз под гондолой;

гондола содержит корыто и загрузочное устройство, предназначенное для поднятия материалов с поверхности и укладки в корыто в качестве балласта;

каждая опора оснащена поплавком, служащим для обеспечения возможности посадки дирижабля на водную поверхность;

в гондоле предусмотрены емкость и насос для заполнения указанной емкости водой с целью обеспечения балласта для дирижабля при полете в режиме висения над водой или при посадке на воду;

кроме того, дирижабль включает в себя определенное количество поворотных силовых установок, причем, как минимум, одна из силовых установок способна поворачиваться относительно двух последовательно (одна за другой) смонтированных осей таким образом, что указанная силовая установка может быть ориентирована в любом направлении;

каждая опора оснащена емкостью, как минимум, частично заполняемой с целью обеспечения балласта для дирижабля при полете в режиме висения над поверхностью или при посадке на поверхность;

как минимум, одна опора оснащена также поплавком;

задняя опора и гондола оборудованы поплавками;

обе передние опоры, расположенные сбоку относительно продольной оси оболочки, соединяются кабелем с целью удержания емкостей передних опор в вертикальном положении;

посадочное устройство включает в себя также передние стойки, соединяющие указанные передние опоры с гондолой;

когда дирижабль находится в полете, передние стойки могут складываться практически параллельно продольной оси, и могут выпускаться вбок, когда дирижабль либо готовится совершить посадку на поверхность, либо совершает полет в режиме висения над поверхностью.

Краткое описание чертежей

Другие характерные признаки и преимущества данного изобретения станут очевидными после ознакомления с приведенным ниже описанием трех возможных вариантов осуществления, приводимых здесь в качестве неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.

Указанные выше чертежи содержат:

Фиг.1 - вид в перспективе дирижабля в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения,

Фиг.2 - вид сбоку дирижабля, представленного на Фиг.1;

Фиг.3 - вид спереди дирижабля, представленного на Фиг.1;

Фиг.4 - вид сбоку, аналогичный представленному на Фиг.2, со схематично изображенным способом швартовки дирижабля,

Фиг.5 - детальное изображение задней силовой установки дирижабля, показанного на Фиг.1,

Фиг.6 - вид в перспективе дирижабля в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения,

Фиг.7 - вид сбоку дирижабля, представленного на Фиг.6, со схематично изображенным способом швартовки дирижабля,

Фиг.8 - вид в перспективе дирижабля в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения, и

Фиг.9 - вид спереди дирижабля, представленного на Фиг.8.

Идентичные или аналогичные элементы на различных чертежах обозначены одинаковыми позициями.

Направление вперед, упоминаемое в настоящем описании, следует понимать как направление по оси X, показанной на приводимых чертежах. Направление назад, соответственно, следует понимать как противоположное направление. Аналогичным образом, вышеупомянутая верхняя часть соответствует показанному на чертежах направлению по оси Z. Данные направления приведены лишь для упрощения чтения и понимания описания данного изобретения.

Осуществление изобретения

Как показано на Фиг.1-3, дирижабль 1 включает в себя:

мягкую оболочку 2 без какой-либо внутренней конструкции, заполненную газом легче воздуха,

гондолу 3, предназначенную для размещения и транспортировки, например, пилота.

Оболочка 2 вытянута вдоль продольной оси АХ от носа 2а, расположенного в передней части дирижабля, до хвоста 2b, находящегося в задней части дирижабля. Хвост 2b включает в себя элероны или хвостовое оперение 2е, обеспечивающие устойчивость дирижабля в прямолинейном горизонтальном полете. Мягкая оболочка 2 содержит верхнюю и нижнюю части (2с и 2d, соответственно, находящиеся над и под горизонтальной плоскостью, проходящей по продольной оси АХ).

Хвостовое оперение 2е включает в себя руль высоты и руль направления, а оболочка 2 содержит баллонеты, наполняемые газом для обеспечения возможности управления дирижаблем.

Гондола 3 прикреплена к нижней части 2d оболочки между носом 2а и хвостом 2b дирижабля.

Кроме того, дирижабль 1 включает в себя, как минимум, три горизонтально разнесенные опоры 6а, 6b, 6с. Данные опоры 6а, 6b, 6с предназначены для посадки дирижабля 1 на поверхность посадочной зоны.

Дирижабль 1 также содержит посадочное устройство 5, расположенное вне оболочки 2 и объединяющее опоры (6а, 6b, 6с), гондолу 3 и оболочку 2, и частично окружающее указанную оболочку 2 в плоскости, пересекающей продольную ось АХ.

В соответствии с первым вариантом осуществления дирижабля 1, представленным на Фиг.1-5, посадочное устройство 5 включает в себя:

усиливающую конструкцию 7 округлой формы, начинающуюся от носа 2а и частично окружающую нижнюю часть 2d оболочки 2,

первую траверсу 4а, проходящую между гондолой 3 и усиливающей конструкцией 7 с первой боковой стороны дирижабля 1,

вторую траверсу 4b, проходящую между гондолой 3 и усиливающей конструкцией 7 со второй боковой стороны дирижабля 1, расположенной напротив первой боковой стороны,

третью траверсу 4с, расположенную сзади между гондолой 3 и задней стойкой 8с и соединяющую усиливающую конструкцию 7 с третьей опорой 6с, и

прикрепленные к усиливающей конструкции стойки 8а, 8b, 8с, отходящие вниз от первого конца 8.1 до второго конца 8.2; на каждом втором конце 8.2 установлена одна из вышеуказанных опор 6а, 6b, 6с, предназначенных для посадки дирижабля на поверхность.

В частности, посадочное устройство 5 содержит следующие элементы (указаны с позициями):

первую и вторую передние стойки 8а, 8b, расположенные на боковых сторонах усиливающей конструкции 7 в ее передней части, перед гондолой 3, и

третью стойку 8с, расположенную в задней части усиливающей конструкции 7, за гондолой 3.

С целью придания жесткости конструкции посадочное устройство 5, в принципе, может также включать в себя и другие траверсы, расположенные между указанными элементами.

В качестве варианта, передние стойки 8а, 8b могут выполняться шарнирными, чтобы их можно было складывать из показанного на чертежах выпущенного (посадочного) положения в полетное положение, в котором они располагаются практически параллельно продольной оси АХ, а опоры 8а, 8b при этом придвигаются ближе к оболочке 2 дирижабля.

Как показано на Фиг.1-3, усиливающая конструкция 7 имеет практически эллиптическую кольцевую форму, но данная усиливающая конструкция 7, расположенная на внешней поверхности оболочки 2, может быть выполнена в форме замкнутой изогнутой петли, а также может иметь круглую форму или полукруглую форму, как балка, изогнутая таким образом, что она частично охватывает оболочку 2. Форма данной усиливающей конструкции 7 аналогична форме "дужки", охватывающей парус виндсерфера.

Усиливающая конструкция 7, к примеру, может быть заключена в плоскости P (см. Фиг.2), наклоненной вниз относительно продольной оси АХ в сторону хвостовой части дирижабля. Таким образом, усиливающая конструкция 7 частично охватывает нижнюю часть 2d оболочки 2, и стойки 8а, 8b, 8с имеют небольшую длину. Усиливающая конструкция 7 может, например, быть загнутой вверх в сторону носа дирижабля, если смотреть сбоку, аналогично изображению, представленному на Фиг.2, для дополнительного уменьшения длины стоек 8а, 8b, 8с и повышения их механической прочности.

Усиливающая конструкция 7 может быть выполнена в виде цельной изогнутой балки.

Усиливающая конструкция 7 и все элементы посадочного устройства 5 должны иметь малый вес и обладать высокой механической прочностью. Например, эти элементы могут быть выполнены из алюминия или углепластика. В частности, кольцеобразная усиливающая конструкция 7 может выполняться по той же самой технологии, по которой выполняются мачты лодок. Еще одним возможным вариантом является использования магния, дерева, стали, а также любой комбинации данных материалов.

Поперечное сечение усиливающей конструкции 7 или стоек 8а, 8b, 8с можно, предпочтительно, спрофилировать в направлении продольной оси АХ с целью снижения аэродинамического сопротивления данных компонентов. Поперечное сечение не обязательно должно быть постоянным по длине конструкции.

Усиливающая конструкция 7 прикреплена к оболочке 2 с помощью узлов крепления 9, расположенных, как минимум, в передней точке 7а усиливающей конструкции около носа дирижабля и в боковой точке 7b, расположенной сбоку, ближе к задней части усиливающей конструкции, например, рядом с гондолой 3, для обеспечения опоры для оболочки 2 дирижабля 1.

Вышеупомянутые узлы крепления 9, например, могут быть выполнены в виде кабелей или растяжных канатов, оказывающих растягивающее усилие на соединительный элемент, прикрепленный к оболочке 2 для обеспечения сохранения профиля оболочки 2, как минимум, рядом с усиливающей конструкцией. Соединительный элемент, например, может включать в себя опорную пластину, закрепляемую на поверхности оболочки 2 с целью распределения нагрузки, и кольцо, прикрепленное к данной пластине, через которое пропущен, как минимум, один из вышеуказанных растяжных канатов. В качестве опорной пластины можно использовать диск ткани с радиусом больше диаметра кольца и предусмотренными в нем спицами для обеспечения жесткости.

При движении дирижабля вперед во время полета на его носовую часть воздействуют значительные аэродинамические силы, направленные назад по оси АХ. Данные аэродинамические силы не только замедляют скорость полета дирижабля, но и деформируют носовую часть 2а оболочки. При достижении определенной скорости полета нос дирижабля "сплющивается", что еще больше увеличивает аэродинамические силы и усиливает эффект воздействия данного явления. Указанная проблема, в частности, является особенно острой для мягких дирижаблей. Таким образом, благодаря наличию усиливающей конструкции 7 и узлов крепления 9, оболочка 2 вынуждена сохранять свою форму вблизи усиливающей конструкции 7, в направлении вдоль продольной оси АХ. Это предотвращает "сплющивание" носа 2а оболочки 2 при движении дирижабля 1 вперед во время полета. За счет этого поддерживается и сохраняется прохождение мягкой оболочки 2 сквозь набегающий поток воздуха.

В качестве возможного варианта, из гондолы 3 дирижабля может производиться управление узлами крепления 9. Например, растягивающую нагрузку можно изменять, увеличивать или уменьшать, в зависимости от параметров полета, а именно скорости полета, высоты полета, набора высоты, снижения, поворотов. Таким образом, форму и натяжение оболочки можно регулировать, чтобы упростить управление полетом.

Обычно дирижабли обладают крайне высокой чувствительностью к воздействию бокового ветра. При боковом ветре оболочка 2 имеет склонность к деформированию, и дирижабль начинает раскачиваться. Усиливающая конструкция 7 позволяет оболочке 2 оставаться в первоначальном положении, а боковые передние стойки 8а, 8b обеспечивают дирижаблю 1 более высокую устойчивость при воздействии бокового ветра.

Дирижабли известного уровня техники при швартовке к мачте в швартовочной зоне вращаются вокруг данной мачты под воздействием ветра. Иногда дирижабль ударяется о мачту или какой-либо находящийся рядом объект; подобные случаи не являются нередкими и иногда являются фатальными для дирижабля, особенно дирижабля мягкого типа. Усиливающая конструкция 7 дирижабля 1 защищает мягкую оболочку 2 от контакта, как минимум, в боковом и продольном направлениях его передней части.

Создание дирижабля с мягкой оболочкой 2 означает, что затраты на его постройку будут невелики, что он будет обладать малым весов, и что посадочное устройство 5 будет способно стабилизировать и защитить такой дирижабль.

Дирижабль 1, кроме того, содержит швартовочный трос 10, соединяющий носовую часть 7а усиливающей конструкции 7 с неподвижной точкой швартовки 11 на поверхности, служащий для удержания дирижабля 1 около точки швартовки 11 после посадки на поверхность.

В указанном выше положении от швартовочного троса 10 к носу дирижабля 1 прикладывается растягивающее усилие Т, как показано на Фиг.4.

Передние стойки 8а, 8b выполнены с наклоном вперед от усиливающей конструкции 7 с целью оказания противодействия данному растягивающему усилию и удержания дирижабля 1 в стабильном положении.

В качестве возможного варианта, швартовочный трос 10 может соединять гондолу 3 или любой элемент посадочного устройства 5 с точкой швартовки 11; в этом случае он все равно будет оказывать на дирижабль направленное вперед растягивающее усилие, особенно при встречном ветре.

Дирижабль 1 также содержит:

первую и вторую силовые установки 15а, 15b, установленные сбоку с обеих сторон гондолы 3, установленные шарнирно и способные вращаться относительно поперечной оси AT, перпендикулярной продольной оси АХ, и

третью силовую установку 15с, расположенную в задней части дирижабля, например на задней стойке 8с, и способную поворачиваться относительно двух последовательно расположенных и перпендикулярных друг другу осей управления АС1, АС2 таким образом, что указанная третья силовая установка может создавать тягу практически в любом направлении (см. Фиг.5). Данная третья силовая установка 15с, например, может поворачиваться относительно автоматизированной стойки 16 любого другого аналогичного устройства.

Указанные силовые установки снабжены вращающимися воздушными винтами, приводимыми одним или несколькими двигателями.

Первая и вторая силовые установки 15а, 15b предназначены для создания тяги с целью продвижения дирижабля вперед в крейсерском полете. При их повороте относительно поперечной оси AT создаваемая ими тяга помогает либо произвести взлет, либо осуществить посадку.

Третья силовая установка 15с, расположенная около хвостовой части дирижабля, сама способна, в зависимости от ориентации двух вышеупомянутых осей, обеспечить поворот дирижабля вокруг вертикальной оси, как вертолет, или компенсировать продольный момент тангажа с целью стабилизации дирижабля при полете в режиме висения.

Указанные силовые установки 15а, 15b, 15с обеспечивают легкость управления дирижаблем, в частности, при полете в режиме висения, а также на взлете и при посадке.

Предлагаемый настоящим изобретением дирижабль может совершать посадку:

на водной поверхности (например, на море или на озере)

или на твердой поверхности, например на аэродроме или в поле.

В предыдущем примере у дирижабля 1, предназначенного для посадки да поверхность воды, все опоры 6а, 6b, 6с оснащены поплавками 12а, 12b, 12с. Например, на конце швартовочного троса 10 имеется якорь, а на какой-то определенной длине - маркерный буй.

При посадке дирижабля 1 на воду пилот выпускает швартовочный трос 10 таким образом, что якорь погружается в воду, а буй остается на поверхности воды; данное место считается точкой швартовки 11, и пилот производит посадку, касаясь поверхности воды поплавками 12, в непосредственной близости от него, а затем дает задний ход. Под действием ветра на оболочку 2 дирижабль, естественно, сместится в сторону от указанного маркерного буя, швартовочный трос 10 между носовой частью 7а и буем натянется, и дирижабль 1 займет положение, при котором его продольная ось АХ будет параллельна направлению ветра; при этом нос дирижабля будет направлен навстречу ветру. При изменении направления ветра дирижабль сместится на определенный угол относительно буя.

В качестве варианта, швартовочный трос 10 может быть оснащен якорным устройством, служащим для крепления к бую, уже установленному ранее на поверхности воды. После посадке на поверхности воды пилот пододвигает дирижабль 1 ближе к бую, закрепляет якорное устройство на буе и осуществляет касание всеми поплавками поверхности воды вблизи него. Остальная часть маневра аналогична. В качестве якорного устройства может быть использовано кольцо, которое можно надеть на буй и которое может затянуться, когда дирижабль 1 сдвинется в сторону от буя, и растягивающее усилие швартовочного троса 10 увеличится.

Кроме того, гондола 3 может дополнительно включать в себя емкость 3а и насос. После посадки на воду пилот включает насос, чтобы заполнить водой емкость гондолы 3. Таким образом, дирижабль 1 автономно загружается балластом, и его устойчивость повышается.

В предыдущем примере у дирижабля 1, предназначенного для посадки да твердую поверхность, все опоры 6а, 6b, 6с оснащены колесами. Данные колеса, в принципе, могут поворачиваться относительно вертикальной оси. Таким образом, гондола 3 находится на заданной высоте относительно поверхности земли. На конце швартовочного троса, например, может быть предусмотрен крюк или захватывающее устройство.

При посадке дирижабля 1 пилот выпускает швартовочный трос 10 таким образом, что захватывающее устройство прикрепляется к точке швартовки 11 на поверхности земли; пилот производит посадку на указанные выше колеса вблизи данной точки 11, а затем дает задний ход. Под действием ветра на оболочку 2 дирижабль, естественно, сместится в сторону от указанной точки швартовки, швартовочный трос 10 между носовой частью 7а и швартовочной точкой 11 натянется, и дирижабль 1 займет положение, при котором его продольная ось АХ будет параллельна направлению ветра; при этом нос дирижабля будет направлен навстречу ветру. При изменении направления ветра дирижабль сместится на определенный угол относительно точки швартовки 11.

Кроме того, гондола 3 может дополнительно включать в себя емкость 3а, или корыто, и загрузочное устройство, предназначенное для подъема материала с поверхности земли и загрузки его в корыто 3а. После посадки на твердую поверхность пилот включает вышеуказанное загрузочное устройство, чтобы заполнить водой корыто 3а гондолы 3. Таким образом, дирижабль 1 автономно загружается балластом, и его устойчивость повышается.

В качестве данного загрузочного устройства может использоваться, например, небольшой одноковшовый экскаватор, оснащенный ковшом, захватным устройством или винтовым конвейером для бурения отверстия в грунте под гондолой 3 и загрузки извлеченного материала.

В зависимости от характера породы, извлеченным материалом может быть грунт, песок или гравий. Загрузочное устройство может быть модифицировано или может выбираться в соответствии с природой материала на поверхности земли.

Два вышеупомянутых опорных устройства могут быть комбинированными. Каждая опора 6а, 6b, 6с дирижабля 1 может быть оснащена поплавком и колесом, выступающим под указанным поплавком. Данные опоры также могут быть оборудованы любыми другими устройствами, служащими для посадки на поверхность.

Гондола 3 дирижабля может содержать несколько устройств ее утяжеления, в частности насос для заполнения емкости водой и загрузочное устройство. Описанный выше дирижабль может производить посадку автономно на поверхности моря или на земной поверхности, при отсутствии каких-либо специальных устройств типа причальной мачты и без необходимости присутствия персонала в посадочной зоне.

Утяжеляющие устройства могут применяться не только при посадке. В действительности, при длительных полетах вес гондолы уменьшается по мере расходования топлива силовыми установками. Следовательно, дирижабль 1 может время от времени снижаться и производить полет в режиме висения в течение короткого периода времени, чтобы компенсировать снижение веса. Например, оснащение дирижабля емкостью и насосом позволяет ему осуществлять полеты с пересечением моря.

В соответствии со вторым вариантом осуществления данного изобретения, представленным на Фиг.6 и 7, посадочное устройство 5 включает в себя:

усиливающую конструкцию 7 в виде дуги, проходящей от первой передней опоры 6а вверх до крайней верхней секции 7f над оболочкой 2, а затем снова вниз до второй передней опоры 6b;

первую траверсу 4а, соединяющую гондолу 3 с первой передней опорой 6а;

вторую траверсу 4b, соединяющую гондолу 3 со второй передней опорой 6b, и

третью траверсу 4 с, соединяющую гондолу 3 с третьей опорой 6с, расположенной в задней части дирижабля.

Усиливающая конструкция 7 соединена с оболочкой 2 с помощью, как минимум, одного узла крепления. На Фиг.6 показан такой узел крепления 9, соединяющий крайнюю верхнюю секцию 7f усиливающей конструкции 7 с оболочкой 2, и еще один узел крепления 9, расположенный в средней части дирижабля на боковой поверхности оболочки 2.

Вышеупомянутые узлы крепления обеспечивают охват оболочки 2 посадочным устройством 5 и жесткое соединение оболочки к данному посадочному устройству.

Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения, как показано на Фиг.7, при посадке дирижабля 1 на поверхность швартовочный трос 10 вытянут вперед, соединяя гондолу 3 или одну из траверс 4а, 4b с точкой швартовки 11. Швартовочный трос 10 в данном положении, как и в предыдущем примере, снова создает направленное вперед растягивающее усилие Т.

В соответствии с третьим вариантом осуществления данного изобретения, представленным на Фиг.8 и 9, посадочное устройство 5 включает в себя:

усиливающую конструкцию 7 округлой формы, начинающуюся от носа 2а и частично окружающую нижнюю часть 2d оболочки 2,

первую траверсу 4а, проходящую между гондолой 3 и усиливающей конструкцией 7 с первой боковой стороны дирижабля 1,

вторую траверсу 4b, проходящую между гондолой 3 и усиливающей конструкцией 7 со второй боковой стороны дирижабля 1, расположенной напротив первой боковой стороны,

третью траверсу 4с, расположенную сзади между гондолой 3 и задней стойкой 8с и соединяющую усиливающую конструкцию 7 с третьей опорой 6с, и

прикрепленную к усиливающей конструкции 7 заднюю стойку 8с, отходящую вниз от первого конца 8.1 до второго конца 8.2; на втором конце 8.2 установлена одна из вышеуказанных опор 6с, предназначенная для посадки дирижабля на поверхность.

Посадочное устройство 5 включает в себя передние стойки 8а, 8b, отличающиеся от стоек по первому варианту осуществления изобретения тем, что они расположены практически горизонтально, соединяя прикрепленный к гондоле первый край со вторым краем с установленными на нем передними опорами 6а, 6b. Данные передние опоры 6а, 6b расположены сбоку с каждой стороны дирижабля 1 относительно его продольной оси АХ. Вместе с задней опорой 6с они позволяют дирижаблю производить посадку на поверхность.

Передние опоры ба, 6b сдвинуты вбок и расположены на расстоянии D от гондолы 3; они удерживаются с помощью передних стоек 8а, 8b.

Обе передние опоры 6а, 6b оборудованы емкостями 13а, 13b взамен поплавков 12а, 12b, служащих для посадки дирижабля на водную поверхность. Данные емкости могут заполняться жидкостью (или опорожняться) с помощью насоса, с целью создания водяного балласта.

Обе емкости 13а, 13b могут погружаться в жидкость и подниматься из нее с помощью кабелей 18а, 18b, соединяющих данные емкости с усиливающей конструкцией 7, например, с каким-либо местом около точки крепления траверсы 4а, 4b к усиливающей конструкции 7.

Данные емкостные кабели 18а, 18b предназначены, таким образом, для погружения емкостей под воду и поднятия их на поверхность воды.

Задняя опора 6с и гондола 3 также оснащены емкостями 13с, 13d. Они также могут быть оборудованы поплавками 12с, 12d.

Исходя из изложенного, принцип работы данного варианта осуществления изобретения противоположен принципу работы рассмотренных ранее вариантов.

В предыдущих вариантах осуществления данного изобретения, когда дирижабль касается поверхности воды, его подъемная сила (направленная вверх сила, создаваемая газом легче воздуха, которым заполнена оболочка) меньше его веса (направленной вниз силы земного притяжения). Поплавки 12а, 12b, 12с компенсируют отрицательную разность между подъемной силой и весом таким образом, что дирижабль 1 может оставаться на поверхности воды.

В третьем варианте осуществления изобретения при посадке дирижабля 1 на воду подъемная сила дирижабля все еще больше, чем его вес. Указанные выше емкости компенсируют положительную разность между подъемной силой и весом, таким образом, что дирижабль 1 остается на поверхности воды.

При посадке дирижабля 1 на воду передние емкости 13а, 13b погружаются в воду и заполняются водой. Затем включаются кабели 18а, 18b, поднимающие указанные емкости 13а, 13b, как минимум, частично на поверхность воды. Это создает дополнительную направленную вниз силу, величина которой определяется весом жидкости, поднятой выше поверхности воды; указанная дополнительная сила равна величине вышеуказанной положительной разности, что создает эффект "привязывания" дирижабля 1 к поверхности воды. Устойчивость данного дирижабля на поверхности поды очень высока.

При воздействии на дирижабль бокового ветра он создает значительную силу, действующую на боковую поверхность оболочки 2 с той стороны, откуда дует ветер, и стремится опрокинуть его на подветренную сторону. В данном случае, емкость на передней стойке с наветренной стороны можно поднять выше. При этом кабели 18а, 18b создают действующие на усиливающую конструкцию тянущие усилия разной величины, которые противодействуют опрокидывающему моменту, компенсируя, таким образом, воздействие бокового ветра.

Данный вариант осуществления изобретения имеет ряд преимуществ.

Емкостные кабели 18а, 18b реагируют на усилие от передних опор 6а, 6b таким образом, что передние стойки 8а, 8b могут быть более прочными и более легкими.

Передние стойки 8а, 8b могут быть выполнены более длинными с тем, чтобы раздвинуть передние опоры 6а, 6b на большее расстояние D по горизонтали. Таким образом можно повысить устойчивость дирижабля 1 при воздействии бокового ветра.

Кроме того, увеличение размера D и использование жидкости в емкостях взамен воздуха в поплавках означает, что габариты данных опор могут быть уменьшены. Такие опоры будут создавать меньшее сопротивление при движении дирижабля 1 вперед.

Емкости 13а, 13b, 13с и 13d, предпочтительно, выполнены линзовидной формы, имеющей:

удлиненное вертикальное сечение эллиптической формы, обеспечивающее низкий коэффициент лобового сопротивления при перемещении в направлении, параллельном поверхности, и небольшое сопротивление при перемещении дирижабля 1 вперед, и

горизонтальное поперечное сечение практически круглой формы, создающее высокий коэффициент лобового сопротивления при перемещении в направлении, перпендикулярном поверхности.

Указанные характеристики емкостей обеспечивают низкое сопротивление при движении дирижабля вперед, но создают высокое сопротивление качанию под воздействием бокового ветра, а также амортизируют килевую качку и "болтанку", создаваемые волнами.

В представленных различных вариантах осуществления данного изобретения усиливающая конструкция 7 дирижабля обеспечивает возможность обтекания воздухом мягкой оболочки дирижабля 1. Усиливающая конструкция 7 частично окружает оболочку 2, разделяя ее первую и вторую стороны. Оболочка 2 включает в себя первую поверхность на первой стороне и вторую поверхность на второй стороне. Первая и вторая поверхности оболочки являются мягкими и во время полета дирижабля 1 находятся в контакте с набегающим потоком воздуха.

Таким образом, оболочка 2 не имеет какой-либо жесткой внутренней конструкции и не покрыта какой-либо жесткой внешней структурой.

Указанная усиливающая конструкция 7 представляет собой конструкцию типа рамы с отверстием, в которое вставлена оболочка 2; данная конструкция разделяет первую и вторую стороны оболочки. Указанная усиливающая конструкция 7 удерживает оболочку 2 внутри вышеупомянутого отверстия с помощью узлов крепления.

Усиливающая конструкция 7 не проходит сквозь оболочку 2, а оболочка 2 не имеет какой-либо жесткой внутренней конструкции.

Усиливающая конструкция 7 не закрывает оболочку 2; она не закрывает какую-либо значительную площадь оболочки. Большая часть внешней поверхности описываемой мягкой оболочки 2, например, 80% поверхности, находится в контакте с набегающим воздушным потоком. Усиливающая конструкция 7, таким образом, не является закрывающей структурой. Например, она может иметь кольцевую форму и быть расположенной вокруг оболочки 2.

Усиливающая конструкция 7 может находиться на некотором расстоянии от мягкой оболочки 2, не контактируя с ней, что достигается использованием узлов крепления 9, обеспечивающих соединение усиливающей конструкции 7 с мягкой оболочкой 2.

Предлагаемая настоящим изобретением усиливающая конструкция 7 не подпадает под класс конструкции полужестких или жестких дирижаблей.

Несколько точек крепления, распределенных по длине усиливающей конструкции 7, могут быть, например, соединены кабелями с узлами крепления 9, расположенными на внешней поверхности оболочки 2 по кривой, соответствующей горизонтальной проекции усиливающей конструкции 7 на оболочку 2. Поскольку усиливающая конструкция 7 охватывает оболочку 2, упомянутая выше кривая имеет большую длину, и силы взаимодействия между оболочкой 2 и усиливающей конструкцией 7 лучше распределены по поверхности оболочки.

Вышеупомянутые узлы крепления 9 могут располагаться на оболочке 2 по очереди и/или попеременно с точками крепления усиливающей конструкции 7. Они могут быть расположены как над кривой проекции усиливающей конструкции 7, так и под ней. Таким образом, усиливающая конструкция 7 соединена с большей частью площади оболочки 2, чем достигается более равномерное распределение нагрузки по оболочке.

Усиливающая конструкция 7 позволяет прикрепить мягкую оболочку 2 к гондоле 3, воспринимает нагрузку от опор, удерживает форму оболочки и предупреждает ее деформацию. Вес предлагаемой усиливающей конструкции невелик, стоимость невысока.

Кроме того, конструкция дирижабля может включать в себя практически горизонтальный продольный кронштейн 10а (см. Фиг.8), отходящий от гондолы 3 в сторону носа 2а дирижабля. Данный продольный кронштейн 10а может быть выполнен телескопическим, чтобы можно было регулировать положение его дальнего конца в диапазоне от гондолы до вертикальной проекции носа 2а.

Указанный продольный кронштейн 10а служит для подсоединения швартовочного троса от его дальнего конца к неподвижной точке швартовки 11 на поверхности. Таким образом, это обеспечивает удержание дирижабля 1 вблизи точки швартовки 11 при посадке на поверхность.

Применение указанного швартовочного устройства обеспечивает неподвижность дирижабля 1 на поверхности при посадке. Под воздействием ветра на оболочку 2 дирижабля швартовочный трос 10 натягивается, и дирижабль занимает положение, при котором его продольная ось АХ параллельна направлению ветра.

Продольный кронштейн 10а малой длины (меньше, чем от гондолы до вертикальной проекции носа 2а) легче изготовить, он лучше выдерживает нагрузку и обеспечивает малый радиус поворачивания дирижабля под действием ветра при швартовке. Однако если часть площади поверхности оболочки расположена впереди дальнего конца вышеуказанного продольного кронштейна 10а, воздействие бокового ветра частично уменьшается.

При выборе длины продольного кронштейна 10а такой длины, при которой его дальний конец практически совпадает с вертикальной проекцией носа 2а, все воздействие ветра будет направлено на ориентацию дирижабля 1 по ветру; при этом радиус поворота дирижабля будет больше, чем в предыдущем случае.

В обоих случаях, ориентация дирижабля 1 по направлению ветра происходит быстро, и воздействие поперечного ветра имеет место лишь в течение короткого периода времени, чем снижается опасность опрокидивания дирижабля.

Дирижабль включает мягкую оболочку (2) без какой-либо жесткой внутренней структуры, наполненную газом легче воздуха, и гондолу (3). Дирижабль содержит также три опоры для посадки на поверхность и посадочное устройство (5), которое охватывает оболочку (2) с внешней стороны, обеспечивает соединение опор (6а, 6b, 6с) с гондолой (3) и оболочкой (2). Изобретение направлено на упрощение приземления дирижабля. 22 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Дирижабль, предназначенный для полета по воздуху и посадки на твердую поверхность или поверхность водоема, содержащий:
гибкую оболочку (2) без какой-либо жесткой механической конструкции, заполненную газом легче воздуха, вытянутую вдоль продольной оси (АХ) от расположенного впереди носа (2а) до расположенного сзади хвоста (2b) и включающую в себя верхнюю часть (2с) и нижнюю часть (2d), и
гондолу (3), расположенную под нижней частью (2d) оболочки между носом и хвостом,
отличающийся тем, что он дополнительно включает в себя:
по меньшей мере три горизонтально раздвинутые опоры (6а, 6b, 6с), предназначенные для установки дирижабля на поверхность, и
усиливающую конструкцию, располагающуюся снаружи оболочки и прикрепленную к ней, при этом усиливающая конструкция, по меньшей мере, частично окружает нижнюю часть (2d) оболочки (2) для удержания оболочки (2), при этом ограничивая первую и вторую стороны оболочки, и
посадочное устройство (5), располагающееся на внешней поверхности оболочки (2) и связывающее вместе, по меньшей мере, опоры (6а, 6b, 6с) и гондолу (3) с усиливающей конструкцией;
оболочка включает в себя первую поверхность на первой стороне оболочки и вторую поверхность на второй стороне оболочки; первая и вторая поверхности оболочки являются гибкими и во время полета находятся в контакте с набегающим потоком воздуха.

2. Дирижабль по п.1, посадочное устройство (5) которого дополнительно содержит:
усиливающую конструкцию (7), частично окружающую оболочку (2) и прикрепленную к внешней поверхности оболочки (2) с помощью узлов крепления (9), поддерживающую и удерживающую оболочку дирижабля в посадочном устройстве, и
траверсы (4а, 4b), соединяющие гондолу (3) с указанной выше усиливающей конструкцией (7).

3. Дирижабль по п.2, усиливающая конструкция (7) которого может быть выбрана кольцевой, полукольцевой и криволинейной формы.

4. Дирижабль по п.2, усиливающая конструкция (7) которого включает в себя как минимум одну первую часть, расположенную выше проходящей по продольной оси (АХ) горизонтальной медианной плоскости, и вторую часть, расположенную ниже указанной плоскости.

5. Дирижабль по п.4, указанная первая часть которого расположена рядом с носом (2а) оболочки.

6. Дирижабль по п.2, усиливающая конструкция (7) которого выполнена из цельной криволинейной балки.

7. Дирижабль по п.2, узлы крепления (9) которого создают действующие на оболочку (2) усилия, способствующие сохранению ее формы, как минимум рядом с усиливающей конструкцией (7), что обеспечивает хорошую обтекаемость оболочки потоком воздуха во время полета.

8. Дирижабль по п.2, усиливающая конструкция (7) которого выполнена как минимум из одного из нескольких материалов, в число которых входят алюминий, углеволокно, магний, титан, стекловолокно, синтетика, полимерные материалы, дерево.

9. Дирижабль по п.2, посадочное устройство (5) которого включает в себя также прикрепленные к усиливающей конструкции (7) стойки (8а, 8b, 8с), отходящие вниз от первого конца (8.1) до второго конца (8.2), причем на каждом втором конце (8.2) установлена одна из вышеуказанных опор (6а, 6b, 6с), предназначенных для посадки дирижабля на поверхность.

10. Дирижабль по п.9, включающий в себя, кроме того, швартовочный трос (10), соединяющий переднюю часть (7а) усиливающей конструкции с неподвижной точкой швартовки (11) на поверхности, служащий для удержания дирижабля вблизи точки швартовки после посадки на поверхность, и как минимум одну из стоек (8а, 8b, 8с), выполненных с наклоном вперед относительно усиливающей конструкции (7), с целью обеспечения сопротивления тяговому усилию от швартовочного троса (10).

11. Дирижабль по п.1, содержащий, кроме того, швартовочный трос (10), соединяющий как минимум одну точку посадочного устройства (5) с неподвижной точкой швартовки (11) на поверхности, служащий для удержания дирижабля около точки швартовки после посадки на поверхность.

12. Дирижабль по п.1, содержащий, кроме того, продольный кронштейн, установленный практически горизонтально от гондолы (3) к носу (2а) дирижабля, и швартовочный трос (10), соединяющий дальний конец данного кронштейна с неподвижной точкой швартовки (11) на поверхности, предназначенный для удержания дирижабля около точки швартовки после посадки на поверхность.

13. Дирижабль по п.1, каждая опора (6а, 6b, 6с) которого включает в себя как минимум одно колесо, служащее для обеспечения возможности посадки дирижабля на твердую поверхность и его горизонтального передвижения по данной поверхности, причем указанные опоры (6а, 6b, 6с) установлены вертикально под гондолой (3).

14. Дирижабль по п.13, гондола (3) которого включает в себя корыто и загрузочное устройство, предназначенное для поднятия материалов с поверхности и укладки в корыто в качестве балласта для указанного дирижабля.

15. Дирижабль по п.1, каждая опора (6а, 6b, 6с) которого включает в себя поплавок, обеспечивающий возможность посадки указанного дирижабля на водную поверхность.

16. Дирижабль по п.1, гондола (3) которого включает в себя емкость и насос для заполнения указанной емкости водой с целью обеспечения балласта для дирижабля при полете в режиме висения над водой или при посадке на воду.

17. Дирижабль по п.1, включающий в себя определенное количество поворотных силовых установок (15а, 15b, 15с), как минимум одна из которых способна поворачиваться относительно двух последовательно (одна за другой) смонтированных осей (АС1, АС2) таким образом, что указанная силовая установка может быть ориентирована в любом направлении.

18. Дирижабль по любому из пп.1-12, каждая опора (6а, 6b, 6с) которого включает в себя емкость (13а, 13b, 13с) для как минимум частичного заполнения указанной емкости с целью обеспечения балласта для дирижабля при полете в режиме висения над поверхностью или при посадке на поверхность.

19. Дирижабль по п.18, как минимум одна опора которого также оснащена поплавком.

20. Дирижабль по п.18, задняя опора (6с) и гондола (3) которого оборудованы поплавками.

21. Дирижабль по п.18, обе передние опоры (6а, 6b) которого, расположенные сбоку относительно продольной оси (АХ) оболочки (2), соединены кабелем с посадочным устройством с целью удержания емкостей (13а, 13b) указанных передних опор (6а, 6b) в вертикальном положении.

22. Дирижабль по п.21, посадочное устройство (5) которого, кроме того, включает в себя передние стойки (8а, 8b), соединяющие обе указанные передние опоры (6а, 6b) с гондолой (3).

23. Дирижабль по п.22, передние стойки (8а, 8b) которого могут складываться практически параллельно продольной оси (АХ) во время полета и могут выпускаться вбок, когда дирижабль либо готовится совершить посадку на поверхность, либо совершает полет в режиме висения над поверхностью.