дирижабль и якорь дирижабля (варианты)

Формула изобретения

1. Дирижабль, содержащий оболочку для несущего газа, систему регулирования объема несущего газа, воздушный двигатель, гондолу, спускаемый и поднимаемый аппарат для обеспечения связи, по крайней мере, один причальный канат для связи с базовой поверхностью, отличающийся тем, что указанный аппарат содержит кабину для одного или нескольких человек.

2. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что аппарат выполнен с возможностью спуска и подъема на одном или нескольких тросах с помощью одного или нескольких подъемников, закрепленных на гондоле и/или аппарате.

3 Дирижабль по пп.1 и 2, отличающийся тем, что спускаемый и поднимаемый аппарат содержит воздушную винтовую установку с двигателем, позволяющую передвигаться аппараты в воздухе в горизонтальных направлениях.

4 Дирижабль по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что аппарат снабжен, по крайней мере, одним якорем.

5. Дирижабль по п.4, отличающийся тем, что аппарат снабжен буровой установкой и устройством канатной тяги для закрепления одного или нескольких якорей.

6 Дирижабль по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что аппарат выполнен с возможностью закрепления причального каната на движущемся или неподвижном воздушном и/или плавающем средствах.

7 Дирижабль по п.3, отличающийся тем, что двигатель аппарата выполнен с колесным или гусеничным движителем для передвижения по земной поверхности.

8. Дирижабль по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что причальные канаты снабжены концевыми замками.

9 Дирижабль по любому из пп.1 - 8, отличающийся тем, что аппарат снабжен средством передвижения по причальному канату.

10. Дирижабль по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что содержит дополнительный спускаемый и поднимаемый аппарат большой грузоподъемности, имеет кабину для пассажиров и/или механизмы для закрепления грузов, средства передвижения по причальному канату и, по крайней мере, один тормоз, управляемый из гондолы и/или из этого аппарата.

11. Якорь дирижабля, содержащий корпус с фланцем, шток с крепежным элементом, шарнирно соединенный, по крайней мере, с одним зацепом, выполненным с возможностью размещения в полости корпуса и выхода через выполненные в нем отверстия, отличающийся тем, что шток выполнен с упором для установки фиксатора между упором и фланцем корпуса.

12. Якорь дирижабля, содержащий корпус с подвижными металлическими лепестками шток с крепежным кольцом и резьбой на соответствующих концах, коническую распорную гайку, навинченную на резьбу штока, и кольцевую пружину, сжимающую подвижные лепестки корпуса.

13. Якорь по п. 12, отличающийся тем, что он снабжен фиксатором для предотвращения несанкционированного обратного вращения штока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к воздухоплаванию, к эксплуатации дирижаблей.

Летательные аппараты легче воздуха, используемые для транспортировки грузов и пассажиров, имеют огромные размеры. Поэтому причаливание к месту разгрузки (погрузки) является не простым действием при эксплуатации дирижаблей. Наиболее эффективно применение дирижаблей для транспортных перевозок именно в труднодоступные места, где нет специальных наземных причальных сооружений (дирижаблепортов, причальных матч и т.п.). Поэтому актуальной является задача швартовки дирижабля к площадкам, не имеющим наземных причальных сооружений.

Известны устройства, решающие эту задачу швартовки с помощью вертолетно-аэростатного комплекса, а также с помощью водоплавающего устройства типа "катамаран" (патент РФ N 2110443, кл. В 64 В 1/06). Однако не всегда около заданной площадки, на которую нужно доставить (забрать) грузы и пассажиров, находящейся в труднодоступном месте, имеется водоем. Кроме того, даже при наличии водоема для посадки дирижабля с водоплавающим устройством остаются трудности по доставке пассажиров и грузов на берег, т.к. береговая линия может быть заболоченной.

В изобретении по патенту РФ N 2104903, кл. В 64 В 1/34, 1998 г. предлагается использовать вертолетно-аэростатный комплекс, в котором "подъемная сила аэростата составляет 50-70% от веса вертолета, и вертолет используется для швартовки аэростата".

Основным недостатком известного решения задачи доставки грузов и пассажиров в труднодоступные места является невозможность доставки грузов в отдаленные места, поскольку по существу аэростат лишь облегчает нагрузку на несущий винт вертолета, т. е. за счет использования аэростата у вертолета повышается грузоподъемность, но доставка грузов осуществляется за счет двигателя вертолета и штатного запаса топлива, которые предназначены для полетов на небольшие по авиационным масштабам расстояния. К тому же, при использовании аэростата на вертолетный двигатель возникает дополнительная нагрузка по преодолению силы сопротивления воздуха, действующей на аэростатную оболочку, особенно при сильном встречном ветре, что также уменьшает дальность полета. Другим недостатком является лишь частичное использование подъемной силы аэростата, удержание веса груза и части веса вертолета остается на вертолетном двигателе, хотя использование подъемной силы аэростата позволяет полностью скомпенсировать вес груза и двигательно-энергетической установки и уменьшить расход топлива на удержание грузов в подвешенном состоянии.

Наиболее близким к предлагаемому дирижаблю является дирижабль, содержащий оболочку для несущего газа, гондолу, спускаемый аппарат для обеспечения связи, по крайней мере, одного причального каната с зоной причаливания на поверхности земли (см. патент Германии N 235656 от 1909 г.).

Недостатком данного дирижабля являются его низкие функциональные возможности и низкая эффективность по доставке грузов.

Технический результат, на достижение которого направлено первое изобретение, заключается в оснащении дирижабля устройствами, позволяющими доставлять (забирать) грузы, пассажиров в труднодоступные для обычного транспорта места, на площадки, не имеющие специальных причальных сооружений для причаливания дирижаблей. Другой результат заключается в обеспечении возможности причаливания дирижабля к движущимся объектам, например к другому дирижаблю или к плывущему кораблю, для того, чтобы доставить (забрать) грузы, пассажиров. Причаливание к другому дирижаблю может быть необходимым и для выполнения диагностических и ремонтных работ в состоянии воздухоплавания.

Указанный технический результат достигается тем, что в дирижабле, содержащем оболочку для несущего газа, систему регулирования объема несущего газа, воздушный двигатель, гондолу, спускаемый аппарат для обеспечения связи, по крайней мере, одного причального каната с зоной причаливания на поверхности земли, аппарат содержит кабину для одного или нескольких человек и может быть выполнен с возможностью передвижения по поверхности грунта за счет колесного или гусеничного движителя.

Кроме того, аппарат может быть выполнен в виде якорной машины, несущей, по крайней мере, один якорь, и снабжен воздушной винтовой установкой с двигателем для его перемещения в горизонтальных направлениях при закреплении, по крайней мере, на одном гибком органе (тросе) одного или нескольких подъемников, закрепленных на гондоле и/или аппарате.

На аппарате также может быть установлена буровая установка и устройство с канатной тягой для закрепления одного или нескольких якорей.

Причальные канаты для быстрого их соединения целесообразно снабдить концевыми замками, что позволит также использовать аппарат для закрепления причального каната на движущемся воздушном и/или плавающем средствах, кроме того, причальный канат может служить в качестве направляющегося элемента для перемещения аппарата.

Для повышения эффективности использования дирижабля целесообразно использовать дополнительный спускаемый и поднимаемый аппарат большей грузоподъемности, чем аппарат, имеющий кабину для пассажиров и/или средство для закрепления грузов, имеющий средство перемещения по причальному канату и, по крайней мере, один тормоз, управляемый из него и/или гондолы.

В настоящее время также широко известны различные конструкции якорей, предназначенных для дирижаблей, и наиболее близким из них к предлагаемому якорю по первому варианту является якорь по патенту Германии N 110813, содержащий корпус с фланцем, шток с крепежным элементом, шарнирно соединенный с, по крайней мере, двумя зацепами, выполненными с возможностью размещения в полости корпуса и выхода через выполненные в нем отверстия.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность при его эксплуатации, т.к. он фактически не приспособлен для приведения его в нерабочее состояние и в нем не предусмотрены средства от самопроизвольного сложения зацепов.

Технический результат, на достижение которого направлено второе изобретение, заключается в повышении эффективности закрепления дирижабля и повышении безопасности их эксплуатации.

Указанный результат достигается тем, что в якоре дирижабля, содержащем корпус с фланцем, шток с крепежным элементом, шарнирно соединенный с, по крайней мере, одним зацепом, выполненным с возможностью размещения в полости корпуса и выхода через выполненные в нем отверстия, шток выполнен с упором для установки фиксатора между упором и фланцем корпуса.

В настоящее время широко известны средства закрепления объектов, конструкция которых основана на эффекте расклинивания, однако ни одно из них не используется в качестве якоря дирижабля, т.к. они, как правило, предназначены для однократного закрепления объекта.

Технический результат, на достижение которого направлено третье изобретение, заключается в использовании расклинивающего эффекта в якоре дирижабля, предназначенного для твердых грунтов.

Для достижения указанного результата якорь дирижабля по второму варианту содержит корпус с подвижными металлическими лепестками, шток с крепежным кольцом и резьбой на соответствующих концах, коническую распорную гайку, навинченную на резьбу штока, кольцевую пружину, сжимающую подвижные лепестки корпуса.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид дирижабля; на фиг. 2 - то же, с привязкой к другому дирижаблю; на фиг. 3 показан якорь дирижабля по первому варианту; на фиг. 4 показан дирижабль с дополнительной грузоподъемной кабиной; на фиг. 3 показан второй вариант якоря дирижабля.

Дирижабль содержит оболочку 1 для несущего газа с хвостовой частью 2 и лобовой частью 3 и гондолу 4, систему регулирования объема несущего газа и воздушный двигатель (не показаны).

Для достижения поставленной цели летательный аппарат легче воздуха (фиг. 1) оснащен якорной машиной 5 (аппаратом) для установки якорей, по аналогии с якорями на морских кораблях, но с учетом специфики, связанной с воздухоплаванием. В отличие от морского дна земная поверхность более удобна для передвижения, поэтому якорная машина имеет двигательную установку 6, позволяющую ему передвигаться в воздухе в горизонтальном направлении с помощью винтовой тяги 7 и в вертикальном направлении с помощью изменения длины несущего каната 8 и по земной поверхности с помощью колесной или гусеничной тяги 9. Якорная машина 5 передвигается в пространстве достаточно автономно относительно движения дирижабля для того, чтобы достичь заданную площадку 10 на земной поверхности или на движущемся объекте 11 (фиг. 2) с целью закрепить с помощью концевого замка 13 на этой площадке свободный конец причального (привязного) каната 12, прикрепленного к летательному аппарату легче воздуха. Работой якорной машины управляют один или несколько операторов, находящихся на борту якорной машины, или (и) управление осуществляется дистанционно с борта дирижабля.

Закрепление свободного конца привязного каната 12 на неподготовленной площадке 10 осуществляется к жестко закрепленным конструкциям, способным выдержать действие воздушных потоков на оболочку дирижабля, например металлическим конструкциям, жестко закрепленным в фундаменте зданий. Привязка дирижабля к движущимся объектам осуществляется с помощью якорной машины, например, к причальным устройствам на кораблях и к специальным привязным канатам 12 с концевыми замками 13, выпускаемым с дирижаблей и аэростатов (фиг. 2). Если подходящие закрепленные конструкции на земной поверхности отсутствуют, то свободный конец привязного каната 12 закрепляется с помощью одного или нескольких якорей 14, находящихся на борту якорной машины 5. Якоря 14 (фиг. 3) закрепляются на заданной площадке 10 с помощью буровой установки 15, находящейся на борту якорной машины 5, которая пробуривает скважину для спуска в нее якоря 14.

Якорь, помещенный в скважину 16 (фиг. 3), содержит неподвижную часть (корпус), например трубу 17 с отверстиями 18. В неподвижной части (трубе) находится шток 19 для выдвигания якорных лап (зацепов) 20 в грунт 21, которые обеспечивают жесткое сцепление якоря с земной поверхностью. Выдвижение якорных лап 20 в грунт 21 осуществляется, например, посредством вытягивания за крепежное кольцо 14 якорного штока 19 относительно трубы 17. При этом поскольку якорные лапы 20 одним концом связаны с якорным штоком 19 шарнирным соединением 22, а другим заостренным концом упираются в направляющие металлические упоры 23, жестко прикрепленные к трубе 17, то при движении штока 19 вверх лапы 20 выходят из отверстий 18 трубы 17 и заостренным концом входят в грунт. Упоры 23 прикреплены к трубе 17 рядом с отверстиями 18 таким образом, чтобы заостренные концы лап 20 выходили из отверстий 18, а не скользили вдоль трубы 17 при движении штока 19 относительно трубы 17. Вытягивание штока 19 из трубы 17 осуществляется путем движения вверх каната 25, одним концом прикрепленного с помощью замка 13 к крепежному кольцу 14, а другим концом - к тяговому устройству 26, находящемуся на якорной машине 5. Тяговое устройство 26, например лебедка, при вытягивании каната 25 упирается во фланец 24 трубы 17 с помощью упора 27, при этом сила натяжения каната определяется возможной силой натяжения привязного каната 12 (фиг. 1) при воздействии на дирижабль воздушных потоков. После того, как якорный шток 19 перестает двигаться относительно трубы 17 под действием тягового каната 25, положение якорного стержня закрепляется с помощью фиксатора 28, который снизу опирается на фланец трубы 24, а сверху на него упираются упоры 29, жестко прикрепленные к якорному штоку 19. Таким образом, предотвращается возможность самопроизвольного ухода якорных лап 20 обратно в трубу 17 и возможный срыв дирижабля с якоря. Снятие якоря состоит в освобождении штока 19 от фиксатора 28 и опускания его вниз относительно трубы 17 до тех пор, пока лапы 20 не войдут в свое исходное положение в трубе 17. Необходимое усилие для движения штока 19 вниз создается тем же тяговым устройством 26, но при этом тяговый канат 25 охватывает трубу 17 ниже опорного фланца 24 трубы 17 и фиксируется замком 13, а упор 27 опирается на упорные элементы 29 якорного стержня 19. Затем осуществляется вынимание трубы 17 из скважины 16 с помощью того же каната 25, но с упорным устройством 27, опирающимся на грунт 21.

Может возникнуть ситуация, когда снять якорь достаточно быстро не представляется возможным, например сильно деформировались лапы 20, изогнулась труба 17 и т.п. В такой ситуации якорь оставляется на земной поверхности и привязной канат освобождается с помощью концевого замка 13 (фиг. 1) от крепежного кольца 14. В случае выхода из строя этого замка 13 привязной канат 12 освобождается с помощью тросоруба, находящегося на борту якорной машины. После снятия всех якорей якорная машина поднимается на дирижабль и продолжается свободное воздухоплавание.

Для доставки большого числа пассажиров и больших грузов в заданное место дирижабль (фиг. 4) дополнительно оснащен спускаемой на одном или нескольких тросах кабиной 30 и поднимаемой подъемником 31 для спуска и подъема грузов и (или) пассажиров на заданную площадку 10 с дирижабля, находящегося в состоянии воздухоплавания. Причем поскольку дирижабль находится в состоянии воздухоплавания и может постоянно передвигаться, то вертикальный спуск грузов с дирижабля не решает поставленной задачи. Поэтому спускаемая кабина 30, связанная с подъемником 31 канатом 32, при спуске и подъеме грузов должна быть связана и с привязным канатом 12 и передвигаться вдоль этого привязного каната, используя его как направляющий элемент. У дирижабля может быть один или несколько привязных канатов 12. Соответственно, спускаемая кабина 30 имеет возможность использовать в качестве направляющего любой из привязных канатов 12 и, соответственно, доставлять груз на одну или на несколько заданных площадок 10. Спускаемая кабина 30 передвигается вниз за счет силы тяжести, а вверх за счет канатной тяги, создаваемой подъемником 31, находящимся на борту дирижабля. Подъемник 31 и спускаемая кабина 30 имеют тормоза для остановки спуска или подъема груза. Управление спуском и подъемом производится из спускаемой кабины 30 и (или) с борта дирижабля. Торможение осуществляется посредством остановки тягового троса 32, например, затормозив лебедку подъемника 31, и (или) за счет устройства 33 сцепления спускаемой кабины 30 с направляющим привязным канатом 12.

Спускаемая кабина 30 предназначена для подъема грузов и (или) пассажиров. Она имеет несколько модификаций применительно к конкретной специфике грузов и пассажиров. Конкретный выбор модификации спускаемой кабины определяется техническим заданием по доставке грузов и (или) пассажиров и осуществляется перед отлетом на выполнение задания.

Второй вариант якоря содержит корпус 34 с подвижными металлическими лепестками 35, шток 36 с крепежным кольцом 14 и резьбой на противоположных концах, коническую распорную гайку 37, навинченную на резьбу штока, кольцевую пружину 38, сжимающую лепестки корпуса.

Указанный якорь устанавливают в предварительно пробуренную скважину и осуществляют вращение штока, приводящее к поступательному перемещению гайки 37 и к распору лепестков 35, которые врезаются или просто прижимаются к стенкам скважины.

Для предотвращения обратного вращения штока 36 используется фиксатор 39, исключающий поворот штока относительно корпуса 34.

Доставка грузов и пассажиров в заданное труднодоступное место, где нет специальных причальных сооружений для дирижабля, осуществляется с помощью описанных выше устройств следующим образом. Дирижабль прибывает к заданной площадке и с помощью двигателей зависает над ней. Затем на эту площадку спускается якорная машина. Если число пассажиров мало и масса груза небольшая, то для их доставки на заданную площадку и обратно на дирижабль может использоваться якорная машина без выполнения канатной привязки дирижабля к заданной площадке. При большой продолжительности и (или) большом объеме погрузочно-разгрузочных работ свободный конец одного или нескольких привязных канатов прикрепляется к имеющимся на площадке неподвижным сооружениям с помощью концевых замков. Если подходящие для привязки сооружения отсутствуют, то с помощью якорной машины на заданной площадке устанавливаются один или несколько якорей. Один или несколько привязных канатов прикрепляются к этим якорям с помощью концевых замков. На этом этап привязки дирижабля к заданной площадке заканчивается.

Во время выполнения этапа привязки следует иметь в виду, что при приземлении якорной машины необходимо уменьшить подъемную силу, действующую на дирижабль, на величину, большую веса выгружаемого из якорной машины груза и операторов, но меньшую веса якорной машины в момент приземления.

Следующий этап состоит в проведении погрузочно-разгрузочных работ с помощью спускаемой кабины с большой грузоподъемностью, движущейся вдоль прикрепленного привязного каната, используя подъемник на дирижабле. На этом этапе также следует контролировать подъемную силу, действующую на дирижабль, при изменении его массы в результате выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Этот этап заканчивается возвращением спускаемой кабины на борт дирижабля.

Последний этап заключается в подъеме якорей и освобождении закрепленных концов привязных канатов от связи с наземными сооружениями. Привязные канаты поднимаются на дирижабль. Якорная машина возвращается на борт дирижабля. Дирижабль продолжает свободное воздухоплавание.