дирижабль многоцелевой

Формула изобретения

1. Дирижабль жесткой конструкции, содержащий негерметичный корпус, внутреннюю оболочку, объем которой состоит из секций первой части (А), обеспечивающей уравновешивание веса конструкции силой подъемного газа, и секций второй части (Б), в виде мягких полостей, выполненных с возможностью откачки сжатого подъемного газа компрессорами в резервуары пустотелых силовых элементов конструкции, выбранных из группы каркас, киль, элементы грузопассажирской гондолы, обеспечивающих уравновешивание полезной загрузки и выполнение маневра подъем-спуск, осуществляющих данный маневр за счет изменения объема подъемного газа путем перевода газа из сжатого состояния в свободное и обратно, а также дирижабль для выполнения своих функциональных задач снабжен дизель-генераторами, электродвигателями с воздушными винтами реверсивного типа, изменяющими свое положение из горизонтального в вертикальное, расположенными на верхней части корпуса дирижабля, оборудованием для перевозки пассажиров и грузов как внутри корпуса, так и на внешней подвеске.

2. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что воздушные винты вращаются электродвигателями и расположены на верхней части корпуса дирижабля попарно, симметрично продольной оси и имеют возможность изменять свое положение из горизонтального в вертикальное.

3. Дирижабль по п.1, отличающийся тем, что силовая установка в виде двух дизель-генераторов располагается внутри нижней части корпуса дирижабля.

Описание изобретения к патенту

Дирижабль многоцелевой (далее по тексту - дирижабль) относится к летательным аппаратам легче воздуха. Область техники - воздухоплавание. Техническим результатом изобретения является создание дирижабля, способного выполнять современные авиационные работы с наименьшими финансовыми затратами.

Известны дирижабли схожих конструкций, в частности дирижабль (патент СССР, SU 1790528), конструкцией которого предусмотрено осуществление маневрирования по высоте при помощи заполнения воздухом одной из двух оболочек дирижабля. Откачиванием воздуха для взлета и закачиванием его при снижении и посадке обеспечивается выполнение данного маневра, как бы используя атмосферный воздух в качестве изменяемого балласта. В предлагаемой конструкции достижение этих же целей происходит за счет изменения объема подъемного газа путем изменения его состояния из свободного в сжатое и обратно.

Но наиболее близким аналогом является конструкция дирижабля патент США 6805319, 19.10.2004, где маневрирование дирижабля по вертикали также происходит за счет перевода подъемного газа из свободного состояния в сжатое и обратно. Но одной из причин, препятствующих получению необходимого технического результата, в данной конструкции является то, что управление приземлением (всплытием) с заданной вертикальной скоростью при помощи только одного инертного процесса перевода подъемного газа из свободного состояния в сжатое и обратно без дополнительных сил переменной тяги поворотных воздушных винтов приводит к затруднению выполнения этого значимого этапа работы дирижабля.

Данная конструкция дирижабля являет конструкцией жесткого типа (фиг. 1). Корпус его по форме может быть как классическим - сигарообразным, так и в виде диска или двояковыпуклой линзы (поз.1 фиг. 1). Внешняя оболочка корпуса дирижабля не герметична, внутренний объем разделен (возможно даже условно) на две части. В верхней части (условно часть А, поз.2 фиг. 1) находятся герметичные отсеки с подъемным газом (гелий, невзрывоопасная смесь гелия с водородом). Отсеки выполнены (заполнены газом) таким образом, чтобы с подъемом на высоту увеличивающийся объем газа не разорвал их. Сила подъемного газа в верхней части дирижабля приблизительно (не считая веса полного запаса топлива) уравновешивает вес конструкции дирижабля. Вторая, нижняя часть (условно часть Б, поз.3 фиг. 1) дирижабля имеет объем в виде мягких полостей, рассчитанный на подъемную силу газа, равную грузоподъемности дирижабля. При незагруженном состоянии в этой части подъемный газ отсутствует (откачан), он находится в сжатом до определенного (расчетного, максимально возможного) состояния в пустотелых силовых элементах конструкции (каркас, киль, элементы грузопассажирской гондолы или специальные резервуары поз.4 фиг. 1) и не создает подъемной силы. Силовая установка представляет собой два дизель-генератора (режим работы попеременный, при необходимости работают совместно (поз.8 фиг. 1)). На верхней части дирижабля расположены симметрично продольной оси шесть-восемь (или более) электродвигателей с воздушными винтами реверсивного типа (поз.9, 10, фиг. 1). Два передних и два задних (или 2-4 средних поз.10, фиг. 1) имеют возможность изменять свое положение из горизонтального в вертикальное. Два-четыре стационарных (не поворотных, поз.9 фиг. 1) воздушных винта удерживают дирижабль на необходимом месте в продольном отношении (против ветра), поворотные воздушные винты (поз.10 фиг. 1) вместе с этой же функцией участвуют в маневрах «подъем - спуск» (вверх - вниз) и выполняют дополнительную (вспомогательную) функцию по увеличению «приемистости» этого маневра. Основное назначение поворотных реверсивных воздушных винтов (поз.10 фиг. 1) состоит в том, что управляя их знакопеременной тягой (вверх - вниз), достигается возможность выполнения касания при приземлении и отрыва при всплытии с заданной, легко изменяемой, вертикальной скоростью. Дирижабль оборудован системой для перевозки грузов на внешней подвеске, которая вместе с четырехстоячным самоориентирующимся шасси выполняет роль швартовочного устройства при стоянке дирижабля на специально оборудованных площадках при длительной стоянке без экипажа. Необходимости в причальной мачте не будет. Оборудование специальной площадки будет состоять из наличия центрального швартовочного элемента (кольцо, стропа), надежно прикрепленного к поверхности и окружности (кольца) бетонированной (дощатой) поверхности для движения по ней колес шасси. На дирижабле имеется спусковое устройство (кабина, лифт), рассчитанное грузоподъемностью на 2-4 человек (до 500 кг). Для различных видов работ дирижабль должен быть снабжен легкосъемным оборудованием. Для борьбы с лесными пожарами - водосливным устройством, для обследования нефте-газопроводов, ЛЭП и других протяженных объектов - соответствующим оборудованием. Наличие двух складывающихся резиновых емкостей пирамидальной формы, рассчитанных на предельную грузоподъемность, озволит использовать дирижабль и для борьбы с лесными пожарами, для доставки топлива в необходимые труднодоступные места в интересах организаций геологоразведки и МЧС, а также использовать топливо для собственных двигателей при перегонке дирижабля на большие расстояния.

Гондола дирижабля состоит из двух уровней (этажей, поз.5 фиг. 1). Нижний этаж представляет собой грузопассажирский отсек; верхний - служебные помещения и комнаты (каюты) для отдыха экипажа, тем самым обеспечивая круглосуточную работу. Кабина экипажа (поз.7 фиг. 1) выполнена раздельно от грузопассажирской гондолы, находится на некотором удалении от нее впереди по полету, тем самым обеспечивая почти круговой обзор и удобство при монтажных работах и перевозке грузов на внешней подвеске. Проход из служебных помещений верхнего уровня (этажа) в кабину экипажа и обратно осуществляется через двигательный отсек (поз.8 фиг. 1), расположенный выше второго этажа между гондолой и кабиной экипажа, внутри оболочки дирижабля. Такое расположение двигательного отсека обеспечит не только легкий доступ к двигателям и генераторам в случаи неисправности, но и наименьший уровень шума в грузопассажирской гондоле (выполнение гондолы модульного типа и несложная замена ее на пассажирско-туристический вариант даст возможность использовать дирижабль в туриндустрии).

После загрузки или подцепки груза на внешнею подвеску газ из отсеков, где он находится в сжатом состоянии, поступает во вторую (нижнюю часть Б поз.3 фиг. 1), заполняет в свободном состоянии необходимое количество объема, создавая тем самым подъемную силу, равную весу загрузки. Дальнейшее увеличение объема газа в нижней части (Б) до значений, уравновешивающих груз, совместно с подъемной (или прижимающей) силой тяги крайних (или средних) воздушных винтов, отклоненных в вертикальное положение, приводит к подъему дирижабля до необходимой высоты. Увеличение тяги горизонтальных, а затем и всех воздушных винтов приводит дирижабль в движение в необходимом направлении. По прибытию в намеченное место происходит зависание над ним, ориентирование против ветра. Для снижения над заданной точкой газ из нижней части (Б) компрессорами (поз.6 фиг. 1) откачивается и закачивается в полости сжатого газа (поз.4 фиг. 1). Также применяется тяга (вниз или вверх) крайних (или средних) реверсивных винтов (поз.10 фиг. 1). После касания опорами (колесами) шасси места посадки (или укладки груза, перевозимого на внешней подвеске) происходит дальнейшая перекачка газа в полости хранения (резервуары) поз.4 фиг. 1 до тех пор, чтобы разгруженный дирижабль самопроизвольно не стал всплывать после разгрузки (при укладке груза на внешней подвеске до момента ослабления стропов подвесной системы). Дальнейшая работа происходит в той же последовательности.

Принцип действия образно можно представить так: в корзине воздушного шара, в оболочке которого имеются дополнительные свободные объемы для газа, находится «все необходимое» (двигатели, топливо, воздушные винты, компрессоры, баллоны с подъемным газом и все необходимое оборудование) Вес всей конструкции приблизительно уравновешен подъемной силой газа в оболочке. Для того, чтобы произвести подъем (всплытие) воздушного шара, необходимо выпустить из имеющихся в корзине шара баллонов часть подъемного газа в дополнительные свободные объемы оболочки шара. При наличии загрузки количество газа необходимо большее с учетом этой загрузки. Поворотные воздушные винты в вертикальном положении обеспечивают необходимое плавное касание при приземлении и отрыв при всплытии. Для движения в заданном направлении происходит работа воздушных винтов. Снижение в заданной точке происходит в обратной последовательности. Газ откачивается из дополнительных объемов оболочки шара компрессорами в баллоны, переходит из свободного состояния в сжатое, уменьшается подъемная сила, воздушный шар приземляется.

К недостаткам предлагаемого дирижабля можно отнести сравнительно малое (по сравнению с летательными аппаратами вертикального взлета - вертолетами, автожирами) соотношение предельно допустимой полезной загрузки к максимальному взлетному весу дирижабля. Хотя при протяженных маршрутах перевозки и при отсутствии промежуточных пунктов заправки эти показатели могут быть и в пользу дирижабля. Современное спутниковое навигационное и другое оборудование позволит дирижаблю выполнять поставленные задачи почти в любых погодных условиях с достаточной степенью безопасности и с неплохими экономическими показателями.