Дирижабль с электродвигателем и способ его эксплуатации

Дирижабль с электродвигателем и способ его эксплуатации

Реферат

Дирижабль с электродвигателем и с заменяемыми отсеками для пассажиров и грузов относится к летательным аппаратам с использованием подъемной силы несущего газа и двигателями для полета, работающими на электрической энергии. Существуют много видов таких аппаратов, дирижаблей с жестким, мягким, комбинированным корпусом, силовыми установками на основе ЛВС и электродвигателями. К ним относится и выбранное в качестве прототипа изобретение «Летательный аппарат на основе дирижабля с электродвигателем (патент RU №2478518 С1 от 10.04.2013, автор Карпухин М.Г.), в нем у дирижабля жесткий корпус с крыльями и двигатели для полета, работающие на электрической энергии, вырабатываемой секционной канальной ветреной электростанцией. Она расположена внутри корпуса дирижабля в помещениях-секциях, размещенных над сквозным секционным ветреным каналом, поперечное сечение которого уменьшается с каждой последующей секцией на определенное количество процентов от значения первой секции. Он начинается от входного сопла с сечением, превышающим сечение начального участка ветреного канала, и заканчивается выходным соплом меньшего сечения. Оба сопла защищены предохранительными сетками. Канал проходит через центральную часть конструкции летательного аппарата. Для ремонта оборудования вдоль ветреного канала смонтирован проход с доступом в упомянутые помещения. В оборудование секций входит: ветреное колесо с горизонтальной осью вращения, расположенной перпендикулярно ветреному каналу, промежуточные шкивы, ускоряющие скорость вращения генераторов, их количество меняется от одного генератора и более, а также аккумуляторные батареи. Уменьшение площади поперечного сечения последующей секции ветреного канала происходит за счет уменьшения длины поперечного сечения, при постоянной его ширине. Это обеспечивает дополнительное ускорение ветреного потока в канале и увеличение мощности ветреной электростанции. Она зависит от количества секций и обеспечивает работу двигателей летательного аппарата и подзарядку аккумуляторных батарей. Данное изобретение имеет определенные недостатки, большие размеры жесткого корпуса дирижабля, что снижает скорость полета и уменьшает его грузоподъемность. На загрузку и выгрузку грузов и пассажиров требуется длительное время, изготовление дирижабля дорого и трудоемко.

Раскрытие изобретения:

Технический эффект от применения рассматриваемого изобретения выражается в обеспечении безопасной и быстрой погрузки и выгрузки грузов и пассажиров, увеличение скорости полета дирижабля и уменьшение времени нахождения дирижабля в порту прибытия, увеличение его грузоподъемности, удешевление стоимости изготовления и уменьшение ее трудоемкости.

- Сущность изобретения заключается в том, что отсеки дирижабля для пассажиров или грузов, находящиеся на отдельной, прикрепленной общеизвестным способом крепления, крепежными лентами, снизу его корпуса, рубке управления, являются заменяемыми. Это уменьшает время нахождения дирижабля в порту прибытия, ускоряет и обеспечивает безопасность выгрузки и погрузки пассажиров и грузов, увеличивает грузоподъемность дирижабля.

- Корпус дирижабля изготавливается из синтетического мягкого легкого материала, что повышает его грузоподъемность и уменьшает трудоемкость и стоимость его изготовления.

- В дополнение к ветреной электростанции, находящейся внутри корпуса дирижабля, на внешней защитной его оболочке крепятся гибкие элементы солнечной электростанции, что позволяет увеличить мощность электродвигателей и его скорость.

- Снабжение электродвигателей воздушных винтов осуществляется от инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный ток, установленного в помещении рубки управления и соединенного проводами с обеими электростанциями и аккумуляторами.

- Входное и выходное сопла сквозного ветреного канала имеют диаметр, равный диаметру поперечного сечения корпуса дирижабля, что уменьшает воздушное сопротивление его движению, увеличивая скорость полета, и не создает, в отличие от самолетов, возмущение в атмосфере земли.

- Внутри корпуса дирижабля отсутствует канал для ремонта оборудования, что также увеличивает его грузоподъемность.

- В герметической рубке управления дирижаблем (далее по тексту РУ), напоминающей по внешнему виду фюзеляж самолета, ограниченный снизу плоской платформой крепления (далее по тексту ПК), повторяющей конфигурацию РУ, но существенно превышающей ее контурные размеры, находятся помещения: для управления полетом; служебные и подсобные; в них, как и в пассажирских заменяемых отсеках, имеются обзорные окна. Снаружи рубки, на нижней стороне ПК, запорными стержнями крепятся заменяемые отсеки. На верхней стороне ПК, на наклонных, оборудованных гидравлическими устройствами, стойках, установлены воздушные винты, выходящие за контур ПК, что обеспечивает им возможность работы в режимах снижения и подъема дирижабля, изменяя их рабочее положение на 90 градусов в необходимую сторону. Рубка управления имеет выход на платформу крепления и соединена герметическим проходом с заменяемым отсеком (далее по тексту ЗО). Заменяемый отсек похож на пассажирский вагон скоростного поезда, его размеры зависят от грузоподъемности дирижабля.

- Способ эксплуатации дирижабля с электродвигателем и заменяемыми отсеками для пассажиров и грузов (далее по тексту ЗОПГ) заключается в их замене на круглой взлетно-посадочной площадке при помощи имеющей возможность вращаться вокруг центра этой площадки взлетно-посадочной платформы (далее по тексту ВПП). Центровка устройств, крепление и открепление, происходит автоматически с помощью причальных мачт, расположенных на основной части ВПП, и причальных отверстий на платформе крепления рубки управления (далее по тексту ПКРУ) дирижаблем. Замена отсеков обеспечивается открепительными штоками, находящимися в сквозных, обособленно проходящих от внутренних помещений отсеков, каналах, и посадочными гидроцилиндрами транспортной части ВПП.

Осуществление изобретения:

Для изготовления мягкого корпуса дирижабля с электродвигателем и ЗОПГ используется один из общеизвестных синтетических тканевых материалов. Мягкий корпус дирижабля состоит из отдельных продольных сечений-сегментов, объединенных внешней защитной оболочкой в единое целое. Каждый сегмент, кроме начального и конечного, собирается из трех мягких оболочек. Нижняя оболочка, на которой устанавливаются и крепятся, общеизвестным способом, секции ветреной электростанции и две боковые. Все сегменты имеют единые размеры, что облегчает изготовление дирижаблей различной длины и грузоподъемности. Передний и задний сегменты, из-за наличия в них входного и выходного сопла, имеют четыре одинаковые мягкие оболочки, закрытые с внешней стороны и со стороны поверхности сопла защитными оболочками. Оба сопла оборудованы световыми сигналами. Для изготовления деталей конструкций: сопла; сквозного ветреного канала с помещениями-секциями; РУ с заменяемыми отсеками, используются углеполимерные панели, необходимая фасонная арматура, крепежные элементы из этого же материала. Эти конструкции собираются общеизвестными способами с использованием общеизвестных устройств, генераторов, аккумуляторов, инвертора и различных приспособлений, с обеспечением герметизации всех соединений. Собранные в сегментах мягкого корпуса секции ветреной электростанции состыковываются при его сборке в единую электростанцию. На внешней защитной обшивке корпуса дирижабля, общеизвестными способами, крепятся гибкие элементы солнечной электростанции. Обе электростанции и аккумуляторы подключаются проводами к инвертору, расположенному в одном из помещений РУ дирижаблем. РУ дирижаблем крепится общеизвестным способом к его корпусу углеполимерными крепежными лентами. Заменяемые отсеки дирижабля крепятся к ПКРУ общеизвестным запорным устройством. На нижней поверхности ПК, вдоль ее продольного края с каждой стороны расположены стержни крепления, с зауженными овальными головками и проточенными запорными углублениями на теле стержней. Их длина определяется принимаемыми конструктивными решениями. Они направлены вертикально вниз и расстояние между ними принимается от 1 метра и более, в зависимости от количества пассажиров или грузоподъемности отсека, а расстояние от края платформы до них принимается до 3-х метров, в зависимости от типа отсека. Заменяемые отсеки для пассажиров - это герметические помещения со смотровыми окнами, трех типов, купейные, комбинированные (купейные и сидячие), сидячие. Внутри они имеют свободный проход вдоль смотровых окон по периметру помещения. Со стороны дверей купе или со стороны краев рядов пассажирских кресел проходит ряд изолированных от внутреннего помещения отсека каналов. Их расположение соответствует положению стержней крепления на ПК, в них проходят штоки автоматического открепления. Верхняя часть каналов оборудована запорными устройствами для прикрепления к запорным стержням ПКРУ. Запорное устройство состоит из прямоугольного ящика, прикрепленного общеизвестным способом, под верхней балкой элемента жесткости заменяемого отсека. Элемент жесткости состоит из четырех связанных общеизвестным способом крепления углеполимерных балок (две боковые, верхняя и нижняя). В верхней и нижней балках проделаны отверстия для прохождения сквозного канала автоматического открепления, переходящего в канал автоматического крепления заменяемых отсеков. Элементы жесткости заменяемого отсека располагаются через определенное расстояние, по всей его длине, создавая каркас для крепления углеполимерных панелей. Запорное устройство крепится непосредственно на сквозном канале автоматического крепления и открепления, проходящем через отсек. Оно, так же как и он, герметически изолировано от внутреннего помещения. С обеих широких сторон ящика, по его центру, проделаны отверстия диаметром, большим, чем диаметры штоков автоматического открепления и запорных стержней ПКРУ дирижабля. Внутри ящика, сверху и снизу, закреплены, общеизвестным способом, по две равные, имеющие возможность раздвигаться, пластины, соединенные между собой в центре проделанных в ящике отверстий. Верхние пластины - запорные, подпертые с обоих торцов удлиненных сторон ящика пружинами. В них, соосно отверстиям в ящике, выполнено отверстие, равное диаметру запорного углубления на запорном стержне, но больше начального диаметра его зауженной головки. Нижние пластины предназначены для автоматического открепления отсеков. Они жестко соединены кронштейнами с верхними - запорными, находящимися над ними, и отверстие в их центре больше диаметра запорных стержней. Расстояние между запорными пластинами и пластинами автоматического открепления равно длине запорных стержней от запорных углублений до начала их овальных зауженных головок плюс три ширины запорных углублений. Овальные головки открепительных штоков, длиной в две ширины запорных углублений запорных стержней, переходящие затем в тела штоков с диаметрами, большими диаметров запорных стержней. Они находятся на некотором расстоянии от пластин автоматического открепления и подаются в них поршнями второй ступени посадочных гидравлических цилиндров ВПП. В заменяемых отсеках в сквозных каналах расположены штоки автоматического открепления из углеполимерного материала с овальными головками, открывающие пластины автоматического открепления и, соответственно, запорные пластины. Посадочные места для посадочных гидроцилиндров располагаются на стыке сферических углублений и сквозных каналов для штоков автоматического открепления. Это отверстия с диаметром, равным диаметру цилиндров, и глубиной, обеспечивающей удержание отсека при транспортировке, переходящие в отверстия с диаметром, равным диаметру поршней первой ступени посадочных гидроцилиндров и меньше их длиной. Штоки начинаются после места упора поршней первой ступени и заканчиваются перед пластинами автоматического открепления запорных устройств, где они и каналы имеют расширение, что удерживает штоки в каналах при полете. Перемещаются штоки поршнями второй ступени. Выходы сквозных каналов для штоков автоматического открепления с обеих сторон заменяемых отсеков оканчиваются сферическими углублениями, направленными широкой стороной к наружным стенкам заменяемых отсеков. Они предназначены для центровки запорных стержней с каналами и установки на посадочные места гидроцилиндров ВПП. Такие же сферические углубления располагаются на нижней стороне ПКРУ дирижаблем у ее причальных отверстий. Причальные отверстия располагаются в начале и в конце ПК.

Замена отсеков проводится на круглой с твердым покрытием взлетно-посадочной площадке, диаметр которой равен полторы длины самого длинного дирижабля. Замена производится с помощью вращающейся вокруг ее центра ВПП. Она состоит из двух частей, основной и транспортной. Основная часть состоит из двух тележек на колесном ходу, жестко скрепленных между собой с одной стороны, вторая сторона остается свободной для установки между тележками транспортной части платформы. Каждая тележка оборудована причальной гидравлической мачтой. Высота мачт превышает высоту заменяемых отсеков на три-четыре метра. Они служат для центровки запорных стержней ПКРУ дирижаблем и посадочных гидравлических цилиндров транспортной части ВПП с сквозными каналами в теле заменяемых отсеков. Передняя тележка оборудована также мачтой с устройством для определения направления ветра. При посадке дирижабль должен быть направлен входным соплом навстречу ветреному потоку. Для этого центр жестко скрепленной стороны основной части ВПП, общеизвестным способом, соединен с общеизвестным поворотным устройством для установки ее в необходимом направлении. К закрепленной стороне, стационарно, прикреплены мостики с вращающимися стержнями, на которые устанавливают колеса транспортной части для ее перемещения и фиксации в основной части ВПП. Перемещение производится при помощи углеполимерных тросов, электрическими лебедками, со стороны жестко закрепленной основной части ВПП. Лебедки равномерно расположены по окружности диаметром, равным длине ВПП. Они располагаются в перекрытых по уровню площадки углублениях, позволяющих свободно использовать углеполимерные тросы и обеспечивать проезд по площадке. Транспортная часть представляет собой тележку на колесном ходу с посадочными гидроцилиндрами, точную копию ПК, буксируемую автотранспортом. Расположение гидроцилиндров на транспортной части ВПП соответствует расположению запорных стержней на ПК. И при условии фиксации причальных мачт ВПП в причальных отверстиях ПКРУ с установкой и фиксацией, общеизвестным способом, транспортной части ВПП к основной ее части системы автоматического крепления и открепления работают безотказно. При посадке дирижабля выдвинутые причальные мачты основной части ВПП входят в причальные отверстия ПК и фиксируются в них. Для фиксации используют общеизвестный способ фиксации тремя шарами и проточенными углублениями на мачте, который обеспечивает ее фиксацию и в то же время дает возможность ей перемещаться в причальном отверстии, после открепления. После фиксации и, соответственно, центровки посадочные гидроцилиндры входят в посадочные отверстия каналов автоматического открепления. Затем включаются в работу поршни первой ступени гидроцилиндров, частично принимая на себя вес заменяемого отсека. После этого включаются в работу поршни второй ступени, которые имеют диаметры, равные диаметрам штоков автоматического открепления, и передвигают их, раздвигая пластины автоматического открепления и запорные пластины. Запорные стержни освобождаются от запорных пластин и под действием подъемной силы дирижабля выводятся из каналов автоматического крепления заменяемого отсека. При этом воздушные винты РУ работают в режиме снижения, не давая причальным мачтам выйти из причальных отверстий ПК. После этого транспортная часть освобождается от фиксации в основной части ВПП и при помощи электролебедок, расположенных напротив жестко скрепленной стороны основной части ВПП, по тем же мосткам, выводится из основной части ВПП и буксируется площадку выгрузки. Все это время воздушные винты дирижабля работают в режиме снижения, не давая причальным мачтам полностью выйти из причальных отверстий из-за снижения весовой нагрузки на дирижабль. На место убывшей на мостки устанавливается следующая транспортная часть ВПП с заполненным пассажирами отсеком. Она такими же лебедками, но с противоположной стороны, и по тем же мосткам устанавливается и фиксируется в основной части ВПП, рубка управления снижается при помощи воздушных винтов. Запорные стержни ПК входят в запорные каналы, а затем и в запорные устройства заменяемого отсека и крепятся в них. Гидравлические причальные мачты основной части опускаются и выводятся из причальных отверстий ПК и дирижабль отправляется по маршруту.

Грузовые заменяемые отсеки отличаются от пассажирских отсутствием окон, все остальные операции с ними происходят аналогично.

1. Дирижабль с электродвигателем и заменяемыми отсеками для пассажиров и грузов является летательным аппаратом, использующим подъемную силу несущего газа и работу двигателей для полета на электрической энергии, отличающийся тем, что отсеки дирижабля для пассажиров или грузов, находящихся на отдельной, прикрепленной снизу его корпуса рубке управления дирижаблем, являются заменяемыми, корпус дирижабля изготавливается из мягкого синтетического материала, входное и выходное сопла сквозного ветреного канала ветреной электростанции имеют диаметр, равный диаметру поперечного сечения корпуса дирижабля, на внешней защитной обшивке мягкой оболочки прикреплены гибкие фотоэлементы солнечной электростанции, снабжение электродвигателей воздушных винтов осуществляется от инвертора, преобразующего постоянный ток в переменный ток, соединенного с обеими электростанциями и аккумуляторами проводами, внутри герметической рубки управления имеются: выход на платформу крепления, размещенную снизу рубки управления с заменяемыми отсеками для пассажиров и грузов, и проход на указанные отсеки, а снаружи размещается платформа крепления с заменяемыми пассажирскими или грузовыми отсеками на ней и упомянутыми воздушными винтами.

2. Способ эксплуатации дирижабля с электродвигателем и заменяемыми отсеками для пассажиров и грузов, отличающийся тем, что отсеки для пассажиров и грузов на дирижабле являются заменяемыми, они заменяются на круглой взлетно-посадочной площадке при помощи вращающейся вокруг центра этой площадки взлетно-посадочной платформы, замена отсеков происходит автоматически с помощью причальных мачт на взлетно-посадочной платформе и причальных отверстий на платформе крепления рубки управления дирижаблем, прикрепление производится за счет запорных стержней платформы крепления рубки управления дирижаблем и запорных устройств на заменяемых отсеках, а открепление производится при помощи открепительных штоков, находящихся в сквозных, обособленно проходящих от внутренних помещений отсеков, каналах, и посадочных гидроцилиндров взлетно-посадочной платформы.