Патент 2277059

Летательный аппарат шестеренко

Изобретение относится к технике летательных аппаратов. Летательный аппарат содержит корпус для полезного груза и устройство эжекторного разгона газа. Устройство эжекторного разгона газа содержит не менее чем два сопла, герметично соединенных между собою, и не менее чем одну вакуумируемую полость, сообщенную с емкостью. Два устройства эжекторного разгона газа установлены последовательно. Сопло устройства эжекторного разгона газа снабжено отсекателем, сообщенным или с соплом запуска, или с не менее чем одним соплом навигации, или с рессивером высокого давления, или с любым из этих сочетаний. Отсекатель выполнен с возможностью изменения отсекаемой площади газового потока вплоть до полного отсечения всего потока. Летательный аппарат снабжен не менее чем двумя герметично соединенными соплами навигации. Корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости. Технический эффект - расширение области применения. 21 з.п. ф-лы, 9 ил.

Предлагаемое изобретение относится к авиации.

Прототип

Летательный аппарат, содержащий корпус для полезного груза и устройство эжекторного разгона газа (Авт. св. СССР №342809).

Недостаток прототипа заключается в том, что он требует много энергозатрат.

Аналог

Известен аэростат - летательный аппарат легче воздуха, подъемная сила которого создается заключенным в оболочку газом с плотностью меньшей, чем плотность воздуха. Управляемый аэростат с движителем называется дирижаблем.

(Политехнический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1977).

Недостаток аналога заключается в том, что он требует много легкого газа и не может свободно менять высоту.

Целью изобретения является энергосбережение и расширение области применения.

Для указанной цели:

1. Летательный аппарат, содержащий корпус для полезного груза и устройство эжекторного разгона газа, отличающийся тем, что устройство эжекторного разгона газа содержит не менее чем два сопла, герметично соединенные между собой, и не менее чем одну вакуумируемую полость, сообщенную с емкостью.

2. Летательный аппарат по пункту 1, отличающийся тем, что устройство эжекторного разгона газа содержит не менее чем два последовательно установленных устройства эжекторного разгона газа.

3. Летательный аппарат или по пункту 1, или по пункту 2, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного газа сообщено отсекателем, сообщенным или с соплом запуска устройства эжекторного разгона, или с не менее чем с одним соплом навигации, или с рессивером высокого давления, или с любым из этих сочетаний.

4. Летательный аппарат по пункту 3, отличающийся тем, что отсекатель выполнен с возможностью изменения отсекаемой площади газового потока вплоть до полного отсечения всего потока.

5. Летательный аппарат по пункту 1, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло навигации выполнено в виде не менее чем двух сопел, герметично соединенных между собой.

6. Летательный аппарат по пункту 2, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло навигации выполнено в виде не менее чем двух сопел, герметично соединенных между собой.

7. Летательный аппарат по пункту 3, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло навигации выполнено в виде не менее чем двух сопел, герметично соединенных между собой.

8. Летательный аппарат по пункту 4, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло навигации выполнено в виде не менее чем двух сопел, герметично соединенных между собой.

9. Летательный аппарат или по пункту 1, или по пункту 2, или по пункту 5, или по пункту 6, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

10. Летательный аппарат по пункту 3, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

11. Летательный аппарат по пункту 4, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

12. Летательный аппарат по пункту 5, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

13. Летательный аппарат по пункту 7, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

14. Летательный аппарат по пункту 8, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

15. Летательный аппарат или по пункту 1, или по пункту 2, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

16. Летательный аппарат по пункту 3, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

17. Летательный аппарат по пункту 4, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

18. Летательный аппарат по пункту 4, отличающийся тем, что выполнен симметричным по горизонтальной оси.

19. Летательный аппарат по пункту 4, отличающийся тем, что выполнен симметричным по вертикальной оси.

20. Летательный аппарат по пункту 8, отличающийся тем, что выполнен симметричным по вертикальной и горизонтальной осям.

21. Летательный аппарат по пункту 18, отличающийся тем, что сообщения потоков вакуума и потоков газа имеют каждый свою замкнутую систему с не менее чем одним устройством перекрытия.

22. Летательный аппарат по пункту 20, отличающийся тем, что сообщения потоков вакуума и потоков газа имеют каждый свою замкнутую систему с не менее чем одним устройством перекрытия.

Предлагаемое изобретение изображено на фиг.1 - 9.

На фиг.1 изображен летательный аппарат, у которого на корпусе 1 установлено устройство эжекторного разгона газа 2, которое состоит из герметично установленных между собой сопел 3, 4, 5 и 6, которые имеют критические сечения 7, 8, 9 и 10. Между соплами 3 и 4 имеется вакуумируемая полость 11. На корпусе 1 установлен рессивер-емкость 12 (фиг.1), который может быть выполнен в виде набора емкостей 16 (фиг.2), причем внутренний объем емкостей рессивера-емкости 12 или емкостей 16 больше вакуумируемого объема вытеснения, необходимого для поднятия полезного груза и самого аппарата на заданную высоту. Устройство эжекторного разгона газа 2 имеет также сопло запуска 13, которое установлено перед критическим сечением сопла 3 коаксиально и не герметично и сообщено через газовод 14 с источником повышенного давления 15. На фиг.1 рессивер-емкость 12 выполнен в виде одной большой емкости, которая через вакуумовод 17, дополнительный вакуумовод 18 и устройство перекрытия 19 сообщена с вакуумируемой полостью 11. На фиг.2 дополнительные вакуумоводы 18 сообщены со всеми емкостями 16.

Одно из сопел устройства эжекторного разгона газа 2 снабжено отсекателем 20 (фиг.3), который через газовод 21 сообщен с устройством перекрытия 22, которое регулирует направление и расход газа (фиг.3). Изменение зазора 23 между соплом 6 устройства эжекторного разгона 24 и отсекателем 20 регулируется при помощи лепесткового устройства с системой управления (на фиг. не показано).

Между устройствами эжекторного разгона 24 и 25 имеется негерметичный зазор 26. Критическое сечение 27 сопла 28 больше критического сечения 29 сопла 30. Сопло 13 установлено на сопле 30 при помощи кронштейна 31. Устройство эжекторного разгона 24 установлено на сопле 28 при помощи кронштейна 32.

На фиг.4 газовод 21 снабжен соплом навигации 33, которое может быть выполнено в виде герметично соединенных между собой сопел. Газовод 21 сообщен с рессивер высокого давления 34 через перекрывающее устройство 35, которое через перекрывающиее устройство 36 сообщено с газоводом 14.

На фиг.5 изображено устройство эжекторного разгона 37, состоящее из герметично соединенных между собой сопел 40 и 38, между которыми имеется вакуумируемая полость 41, сообщенная через устройство перекрытия 42 с емкостью 16. Устройство перекрытия 39, установленное на сопле 38, регулирует расход через устройство эжекторного разгона 37 при помощи системы управления.

На фиг.6 изображен вариант компоновки летательного аппарата, когда корпус 1 размещен внизу, а рессивер-емкость 12 отделен от корпуса 1 газоводом 21 с устройствами перекрытия 22.

На фиг.7 изображен вариант, когда сопла 13 и 3 выполнены лепестковыми и имеют устройства изменения геометрических параметров сопел.

На фиг.8 изображен вариант, когда газоводы 21 сообщены между собой через сообщения 43 для потоков газа с устройствами перекрытия. На фиг.8 также показан вариант, когда емкости 16 сообщены сообщением для потоков волн вакуума 44 с перекрывающим устройством 46. При этом корпус 1 находится между емкостями 16.

На фиг.9 изображен вариант компоновки, когда корпус 1 размещен внутри емкости 16.

Летательный аппарат работает следующим образом.

На фиг.1 включается источник повышенного давления 15. По газоводу 14 воздух подается в сопло запуска 13 под высоким давлением. Поток воздуха, вышедший с большой скоростью из сопла запуска 13, перед критическим сечением 10 смешивается с воздухом, который засасывается через зазор между соплом 3 и соплом запуска 13 из внешней атмосферы за счет эффекта эжекции. Через критическое сечение 10 воздух проходит с усредненной скоростью, но достаточной, чтобы создать эффект эжекции в пространстве между критическими сечениями 10 и 9. В результате в полости 11 создается некоторое разрежение, которое в сопле 3 создает больший перепад давления, чем это было в момент запуска. В результате в критическом сечении 10 увеличивается расход воздуха, идущего в сопло 3 из окружающей среды. Это приводит к усилению эффекта вакуумирования полости 11, а также вакуумовода 17 с рессивером 12.

Так как критические сечения 7, 8 и 9 не меньше критического сечения 10, то запирания потока не будет. Сопла 4, 5 и 6 являются сверхзвуковыми и спрофилированы так, чтобы сверхзвуковой поток только притормаживался перед критическими сечениями 9, 8 и 7, не переходя на дозвуковой режим течения, а за ними опять разгонялся до больших сверхзвуковых скоростей. На Фиг.2 изображен вариант, когда рессивер 12 выполнен в виде маленьких емкостей 16, соединенных между собою вакуумоводами 18. Это позволяет использовать менее прочный и более легкий материал в режиме удержания формы при давлении извне. В зазор 26 поступает из атмосферы воздух за счет эффекта эжекции. На Фиг.3 изображен вариант, когда часть периферийного потока отсекается отсекателем 20, который конструктивно может обеспечить изменение площади отсекаемого потока вплоть до полного его отсечения и направления всего воздуха в газовод 21, используя весь поток для крейсерского режима или в обычных соплах, или в поворотных заслонках (устройствах перекрытия 22), или в сопле запуска 13, или во всех сразу.

На фиг.4 изображена возможная компоновка газового тракта 21 между корпусом 1 и рессивером 12. На этой же фиг.изображен рессивер 34 сжатого воздуха, который можно использовать на режиме запуска или эжекторно (на фиг. не показано) подавать на крейсерском режиме в газовод 14 на входе в источник давления 15 или перед соплом 13.

На фиг.5 изображен вариант, когда сопло 38 на режиме запуска может быть заглушено перекрывающим устройством 39, а весь воздух через полость идет в одну из емкостей 16. После выхода на рабочий режим перекрывающее устройство 39 открывается, а перекрывающее устройство 42 закрывается сразу или после создания в емкости 16 вакуума.

На фиг.6 изображен возможный вариант компоновки основных элементов летательного аппарата, когда корпус 1 находится под рессивером 12.

На фиг.6 изображен возможный вариант компоновки основных элементов летательного аппарата, когда корпус 1 находится под рессивером 12. Для того, чтобы изменить высоту полета, открывается клапан стравливания и в рессивере 12 или в емкостях 16 устанавливается необходимая плотность. Если аппарат необходимо опять поднять вверх, то открывается устройство перекрытия 19, которое открывается только в момент вакуумирования рессиверов 12 или емкостей 16. Летательный аппарат может быть выполнен симметричным относительно или вертикальной оси, или горизонтальной оси, или вертикальной и горизонтальной осей, что и показано на фиг.8.

На Фиг.8 изображен летательный аппарат, у которого корпус 1 для полезного груза размещен симметрично всех осей координат трехмерного пространства, что делает аппарат более устойчивым в горизонтальном положении.

Так как летательный аппарат имеет или сообщения 43 для потоков газа, или сообщения 44 для потоков волн вакуума, или те и другие, которые имеют свою замкнутую систему с устройствами перекрытия 45 и 46 соответственно, и со своими системами обходных путей, то в случае повреждений всегда есть дублирующие обходы и способы локализации этих повреждений. А полная симметрия позволяет в случае необходимости полную переориентацию вплоть до наоборот, что делает аппарат по сравнению с другими известными летательными аппаратами более неуязвимым.

Технический эффект заключается в том, что одноразовое вакуумирование емкостей за счет эжекции позволяют аппарату, как поплавку, подняться вверх с полезным грузом и плавать на этой высоте сколь угодно долго, а при использовании крейсерских сопел, направленно перемещаться. Замкнутость потока во время подъема позволяет сделать эжекторное вакуумирование наиболее экономичным.

Исполнение летательного аппарата симметричным делает его менее уязвимым и более маневренным.

Расширена область применения: мы получили новый тип управляемого аэростата с движителем, называемого дирижаблем, но с вакуумируемыми полостями, которые позволяют менять высоту в зависимости от количества вакуумируемых емкостей.

1. Летательный аппарат, содержащий корпус для полезного груза и устройство эжекторного разгона газа, отличающийся тем, что устройство эжекторного разгона газа содержит не менее чем два сопла, герметично соединенных между собою, и не менее чем одну вакуумируемую полость, сообщенную с емкостью.

2. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что содержит не менее чем два упомянутых устройства эжекторного разгона газа, установленных последовательно.

3. Летательный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона газа снабжено отсекателем, сообщенным или с соплом запуска устройства эжекторного разгона газа, или с не менее чем одним соплом навигации, или с рессивером высокого давления, или с любым из этих сочетаний.

4. Летательный аппарат по п.3, отличающийся тем, что отсекатель выполнен с возможностью изменения отсекаемой площади газового потока вплоть до полного отсечения всего потока.

5. Летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен не менее чем двумя герметично соединенными соплами навигации.

6. Летательный аппарат по п.2, отличающийся тем, что он снабжен не менее чем двумя герметично соединенными соплами навигации.

7. Летательный аппарат по п.3, отличающийся тем, что он снабжен не менее чем двумя герметично соединенными соплами навигации.

8. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что он снабжен не менее чем двумя герметично соединенными соплами навигации.

9. Летательный аппарат по любому из пп.1, 2, 5 и 6, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

10. Летательный аппарат по п.3, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

11. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

12. Летательный аппарат по п.5, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

13. Летательный аппарат по п.7, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

14. Летательный аппарат по п.8, отличающийся тем, что корпус для полезного груза размещен внутри вакуумируемой емкости.

15. Летательный аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона газа выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

16. Летательный аппарат по п.3, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона газа выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

17. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что не менее чем одно сопло устройства эжекторного разгона газа выполнено с возможностью изменения геометрических параметров.

18. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что выполнен симметричным по горизонтальной оси.

19. Летательный аппарат по п.4, отличающийся тем, что выполнен симметричным по вертикальной оси.

20. Летательный аппарат по п.8, отличающийся тем, что выполнен симметричным по вертикальной и горизонтальной осям.

21. Летательный аппарат по п.18, отличающийся тем, что сообщения потоков вакуума и потоков газа имеют каждый свою замкнутую систему с не менее чем одним устройством перекрытия.

22. Летательный аппарат по п.20, отличающийся тем, что сообщения потоков вакуума и потоков газа имеют каждый свою замкнутую систему с не менее чем одним устройством перекрытия.