Привязной аэростат Российский патент 2020 года по МПК B64B1/50 B64D45/02 

Привязной аэростат полужесткой конструкции относится к области воздухоплавания, а именно к привязным аэростатам, обладающим устойчивостью к сложным погодным условиям, предназначенный, в частности, для подъема вертикальных тросовых антенн, оборудования на заданную высоту и ведения наблюдения за земной поверхностью.

Известен привязной аэростат, включающий молниезащитное устройство, содержащее изоляционные штанги с молниеприемниками, в том числе прикрепленные к хвостовой части оперения аэростата и токопроводящие леера, соединяющие молниеприемники между собой и привязным тросом. Опыт использования молниезащитного устройства показал малую ее эффективность, так как молниезащитное устройство не полностью защищает аэростатную оболочку от грозы, в результате чего, после воздействия грозовых разрядов, наблюдаются точечные прожоги на незащищенной части оболочки аэростата.

С увеличением ветра на высоте (более 20 м/с) в носовой части оболочки образуется, так называемая, «ложка», в результате чего резко возрастает лобовое сопротивление аэростата ветровому потоку, что часто приводило к отрыву носовых строп или повреждению самой аэростатной оболочки в носовой ее части и, как следствие, к потере аэростата.

При нахождении привязного аэростата на высоте с повышенной влажностью (мокрый снег) и температуре окружающего воздуха около 0°, преимущественно в местах расположения стабилизаторов аэростата образуется ледяная корка, которая приводит к потере аэродинамической устойчивости аэростата в пространстве и его всплывной силы.

Известен также, привязной аэростат устойчивый к ветровой нагрузке [1], дополнительно содержащей флюгирующее аэродинамическое устройство стабилизации, прикрепленное к штанге, проходящей через верхний полюс оболочки аэростата. Конструкция данного привязного аэростата сложна и требует специальной подготовки личного состава.

Известна полезная модель [2], выбранная в качестве прототипа, «Гибридный привязной аэростат»: состоящий из оболочки, заполненной подъемным газом, аэродинамических поверхностей, выполненных из полотнищ, натянутых на каркас, представляющих собой крыло малого удлинения, киль, и системы подвеса, соединенной с подъемным тросом. Однако данный аэростат является сложным в конструкторском исполнении и обладает малой надежностью при сильных ветрах, грозе и гололеде.

Задача изобретения - создание привязного аэростата, устойчивого к воздействию сложных погодных условий, а именно: сильных, порывистых ветров, грозовых разрядов и образованию гололеда на поверхности аэростата.

Поставленная задача достигается тем, что в привязном аэростате, включающем газонаполненную оболочку, аэродинамическую поверхность выполненную из полотнищ, натянутых на каркас, хвостовые стабилизаторы, токопроводящие леера, привязные стропы и кабель-трос, согласно изобретению аэродинамическая поверхность аэростата выполнена из верхнего токопроводящего полотна, перекрывающего внахлест нижнее диэлектрическое полотно, при этом они соединены между собой поперечными резиновыми стяжками и натянуты на каркас из эластичных штанг, охватывающих вдоль по периметру газонаполненную оболочку с продольными катенарными поясами, причем концы штанг соединены между собой и полюсами оболочки, а ее катенарные пояса с помощью гибких связей прикреплены к каждой из штанг соответственно. Поставленная задача достигается также тем, что нижнее диэлектрическое полотно, охватывающее нижние эластичные штанги, выполнено со сквозными поперечными карманами с упругими вкладышами, взаимодействующими с нижними эластичными штангами, к которым прикреплены привязные стропы аэростата, а верхнее токопроводящее полотно электрически соединено со стабилизаторами, выполненными из токопроводящего материала, при этом стабилизаторы соединены между собой токопроводящим леером, прикрепленным к токопроводящему покрытию привязного кабель-троса.

Привязной аэростат полужесткой конструкции устойчивый к сложным погодным условиям иллюстрируется чертежами:

Фиг. 1 Представлен в разрезе общий вид привязного аэростата полужесткой конструкции;

Фиг. 2 Вид спереди А (фиг. 1);

Фиг. 3 Вид сзади В (фиг. 1);

Фиг. 4 Аксонометрический вид.

В привязной аэростат полужесткой конструкции, с учетом применения предлагаемых материалов и устройств, входят:

1. Газонаполненная оболочка (может быть выполнена из одной или более оболочек: сферической, каплевидной или какой-либо другой формы из, например, тканепленочного газодержащего материала);

2. Продольные катенарные пояса оболочки (катенарные пояса оболочки, расположенные вдоль эластичных штанг, соответствуют их количеству и могут быть выполнены, например, из лавсана, армированного усилительными лентами из кевлара);

3. Гибкие связи (соединение катенарных поясов оболочки с эластичными штангами может быть выполнено из тросов на основе кевлара);

4. Полюса аэростатной оболочки (соединение полюсов с концами эластичных штанг предполагается выполнить из тросов на основе кевлара);

5. Подъемный газ - гелий (в некоторых случаях - водород);

6. Эластичные штанги (не менее трех, могут быть выполнены, например, из углепластиковых или стеклопластиковых стержней или трубок, различных поперечных сечений, для сборных или телескопических вариантов конструкций);

7. Верхнее токопроводящее полотно (может быть выполнено, как вариант, из фольги на лавсане армированной токопроводящей сеткой, например, из меди на основе высокопрочного материала - кевлар);

8. Нижнее диэлектрическое полотно (может быть выполнено из кевлара с фторопластовым напылением и сквозными поперечными карманами для упругих вкладышей);

9. Резиновые стяжки (выполнены из влагостойкой, морозостойкой резины с возможностью веерного крепления, типа «паук», между верхним и нижним полотнами);

10. Упругие вкладыши (размещение в сквозных поперечных карманах диэлектрического полотна, например, упругих стержней или пластин на основе стеклопластика с элементами крепления между нижними эластичными штангами);

11. Стабилизаторы аэростата (выполнены из сборных, токопроводящих, например, дюралевых конструкций и установлены в кормовой части каркаса аэростата, выполняя одновременно функции молниеприемников, с учетом расположения их с минимальным образованием между ними накопления мокрого снега и образования гололеда);

12. Токопроводящие леера (выполнены, например, из медных тросов);

13. Привязные стропы (привязные стропы аэростата выполнены, например, из кевларовых лент);

14. Узел привязи (соединение привязных строп из кевларовых лент в единый узел);

15. Привязной кабель-трос (состоит из токопроводящей части (15а), выполненной, например, в виде оплетки из медной проволоки и грузонесущей части из высокопрочного каната (15в), выполненного из нитей кевлар);

16. Аэростатное удерживающее устройство (в стационарном или мобильном исполнении).

17. Грозоразрядник (для стекания грозовых разрядов через то ко проводящее покрытие кабель-троса на землю).

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является то, что аэростатная газонаполненная оболочка аэростата должна быть полностью защищена от воздействия на нее грозы, сильного, порывистого ветра и гололеда.

Данная задача решается в предлагаемой заявке на изобретение следующим образом.

1. При грозе электрические разряды проходят через верхнее токопроводящее полотно (7), токопроводящие стабилизаторы (11) и токопроводящие леера (12), поступают на электрическую оплетку кабель-троса (15а), далее через грозоразрядник (17), аэростатного удерживающего устройства (16), на землю. При этом нижнее диэлектрическое полотно (8), привязные стропы аэростата (13) выполненные из синтетических нитей с узлом привязи (14) и синтетическая, грузонесущая часть привязного кабель-троса (15в), в том числе инертный подъемный газ-гелий (5) в оболочке (1), все они, обладая изоляционными свойствами, препятствуют прямому прохождению электрических разрядов. В результате чего, обеспечивается гарантированная защита от прожигания газонаполненной оболочки (1) грозовыми разрядами.

2. При увеличении скорости ветра на оболочке (1) не образуется «ложка» из-за крепления ее с двух сторон за полюса (4) к концам эластичных штанг (6), причем с возрастанием нагрузки на привязной аэростат, через привязные стропы (13) прикрепленные к нижним эластичным штангам (6) полужесткого каркаса, не передается нагрузка на газонаполненную оболочку (1). Упругие вкладыши (10) нижнего полотна (8) расположенные между нижними эластичным штангам (6) под нагрузкой не дают прижиматься к внутренней газонаполненной оболочке (1), сохраняя обтекаемую аэродинамическую форму аэростата. Газонаполненная оболочка (1) аэростата своими продольными катенарными поясами (2), в том числе через гибкие связи (3) полюсов 4 оболочки (1), воздействует изнутри на эластичные штанги (6), сохраняя при этом аэродинамическую форму каркаса аэростата, а стабилизаторы (11) обеспечивают аэродинамическую устойчивость аэростата в пространстве. Таким образом, экстремальные нагрузки на газонаполненную оболочку (1), расположенную в нутрии каркаса аэростата, отсутствуют.

3. При повышенной влажности и температуре окружающего воздуха около 0°, полужесткий каркас, выполненный из эластичных штанг (6) обтянутых верхним (7) и нижним (8) полотнищами, охватывающими по периметру газонаполненную оболочку (1), находятся в постоянном движении, меняя свою форму при встречном ветровом потоке не давая образовываться ледяной корке как на поверхности аэростата, так и на стабилизаторах в кормовой его части. Кроме того, верхнее покрытие, например, из фольги токопроводящего полотнища (7) так же не дает образовываться ледяной корке из-за ее гладкой «зеркальной» поверхности. Изменение температуры воздуха вокруг газонаполненной аэростатной оболочки (1) (например, день-ночь) влияет на изменение газового объема, а следовательно и на ее форму, которая через катенарные пояса (2) и свои полюса (4), соединенные с эластичными штангами (6), передают изменение своей формы полужесткому каркасу, что так же не дает образовываться ледяной корке на поверхности полужесткого каркаса привязного аэростата, при этом стабилизаторы установлены в кормовой части аэростата так, что не образуется между ними скопление мокрого снега, а следовательно снижается до минимума вероятность образования гололеда.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2279994;

2. Патент на полезную модель РФ №85147.

1. Доп. Авт. св. №866932 к Авт. св. №2917968

2. Aвт. св. RU №2279994

3. Патент на полезную модель №85147), В64 В 1/50, опубликован

Изобретение относится к области воздухоплавания. Привязной аэростат включает газонаполненную оболочку, аэродинамическую поверхность, выполненную из полотнищ, натянутых на каркас, хвостовые стабилизаторы, токопроводящие леера, привязные стропы и кабель-трос. Аэродинамическая поверхность выполнена из верхнего токопроводящего полотна, перекрывающего внахлест нижнее диэлектрическое полотно. Оба полотна соединены между собой поперечными резиновыми стяжками и натянуты на каркас из эластичных штанг, охватывающих вдоль по периметру газонаполненную оболочку с продольными катенарными поясами. Концы штанг соединены между собой и полюсами оболочки. Катенарные пояса с помощью гибких связей прикреплены к каждой из штанг соответственно. Изобретение направлено на повышение устойчивости к воздействию сложных погодных условий. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Привязной аэростат, включающий газонаполненную оболочку, аэродинамическую поверхность, выполненную из полотнищ, натянутых на каркас, хвостовые стабилизаторы, токопроводящие леера, привязные стропы и кабель-трос, отличающийся тем, что аэродинамическая поверхность аэростата выполнена из верхнего токопроводящего полотна, перекрывающего внахлест нижнее диэлектрическое полотно, при этом они соединены между собой поперечными резиновыми стяжками и натянуты на каркас из эластичных штанг, охватывающих вдоль по периметру газонаполненную оболочку с продольными катенарными поясами, причем концы штанг соединены между собой и полюсами оболочки, а ее катенарные пояса с помощью гибких связей прикреплены к каждой из штанг соответственно.

2. Привязной аэростат по п. 1, отличающийся тем, что нижнее диэлектрическое полотно, охватывающее нижние эластичные штанги, выполнено со сквозными поперечными карманами с упругими вкладышами, взаимодействующими с нижними эластичными штангами, к которым прикреплены привязные стропы аэростата.

3. Привязной аэростат по п. 1, отличающийся тем, что верхнее токопроводящее полотно электрически соединено со стабилизаторами, выполненными из токопроводящего материала, при этом стабилизаторы соединены между собой токопроводящим леером, прикрепленным к токопроводящему покрытию привязного кабель-троса.