Летательный аппарат легче воздуха - RU2323849C2
Код документа: RU2323849C2
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к летательному аппарату типа, имеющего оболочку, заполненную газом легче воздуха (далее называемому "летательным аппаратом легче воздуха"), и пару убираемых средств для приземления, расположенных на удалении друг от друга с обеих сторон от проходящей в продольном направлении вертикальной плоскости летательного аппарата. В частности, но не исключительно, изобретение относится к летательным аппаратам, таким как дирижабли мягкой системы.
Известные летательные аппараты легче воздуха в форме дирижаблей имеют расположенные снизу от оболочки колеса для обеспечения приземления и взлета летательного аппарата. Такие колеса находятся в выпущенном положении при использовании для посадки и взлета, но могут быть убраны, когда летательный аппарат находится в полете, для уменьшения сопротивления воздуха. Также был предложен летательный аппарат легче воздуха в форме гибридного воздушного транспортного средства, в котором скомбинированы характеристики самолета, дирижабля легче воздуха и транспортного средства на воздушной подушке с отнесенными друг от друга в поперечном направлении и проходящими в продольном направлении посадочными воздушными подушками. Такие посадочные элементы шасси поддерживают оболочку на воздушных подушках, обычно ограниченных так называемыми "юбками", но они не приспособлены для убирания при использовании.
Задачей настоящего изобретения является получение летательного аппарата легче воздуха, оснащенного убирающимися посадочными элементами шасси на воздушных подушках.
Согласно настоящему изобретению получен летательный аппарат легче воздуха, имеющий наполненную газом оболочку и пару отнесенных друг от друга посадочных элементов шасси, расположенных на нижней стороне оболочки на противоположных сторонах от проходящей в продольном направлении центральной вертикальной плоскости оболочки, отличающийся тем, что каждый посадочный элемент шасси содержит воздушную подушку, включающую пакетные ограждения, средства для подачи воздуха в пакетные ограждения и выпуска воздуха из них и приводное средство для перемещения пакетных ограждений между рабочей конфигурацией, в которой они образуют одну или более воздушных подушек, и нерабочей конфигурацией. Предпочтительно, пакетные ограждения двух посадочных элементов на воздушной подушке в рабочих конфигурациях находятся в накачанном состоянии и отступают вниз от нижней стороны оболочки, образуя открытые вниз воздушные полости, в которых создаются воздушные подушки, а в нерабочих конфигурациях они находятся ближе к нижней стороне оболочки.
Благодаря расположению пакетных ограждений в нерабочих конфигурациях посадочных элементов шасси ближе к нижней стороне оболочки, посадочные элементы шасси на воздушной подушке притягиваются или складываются к нижней стороне оболочки, что позволяет придавать летательному аппарату легче воздуха более обтекаемую форму.
Предпочтительно, пакетное ограждение каждого посадочного элемента шасси на воздушной подушке содержит первое и второе пакетные ограждения, проходящие вдоль противоположных сторон посадочного элемента шасси на воздушной подушке и снабженные сцепляемыми и расцепляемыми соединительными средствами, и приводные средства для соединения соединительных средств друг с другом в нерабочей конфигурации пакетных ограждений и для разъединения соединительных средств, когда пакетные ограждения перемещаются в их рабочую конфигурацию. В наиболее простой форме их выполнения соединительные средства содержат соединения типа застежки-молнии или подобные соединения, при этом приводное средство перемещает скользящую часть соединения для сцепления или расцепления рядов зубцов на первом и втором пакетных ограждениях. Каждое пакетное ограждение воздушной подушки, в дополнение к проходящим в продольном направлении и отнесенным друг от друга пакетным ограждениям, может включать в себя разнесенные в продольном направлении поперечные ограждения, проходящие между пакетными ограждениями и образующие совместно с пакетными ограждениями, по меньшей мере, одну воздушную полость.
Предпочтительно, каждое пакетное ограждение содержит накачиваемые и спускаемые эластичные баллонные средства, прикрепленные к нижней стороне оболочки. Средство для подачи воздуха в пакетные средства предназначено для полного накачивания эластичных баллонных средств, для получения рабочих конфигураций пакетного ограждения, воздухом, одновременно подаваемым в воздушные полости для создания воздушных подушек. Как это обычно бывает в конструкциях на воздушной подушке, воздух, подаваемый в накачиваемое эластичное баллонное средство, может выходить, например, через отверстия во внутренней кромке эластичного баллонного средства в воздушные полости. Когда пакетные ограждения перемещаются в их нерабочие конфигурации, эластичные баллонные средства, по меньшей мере, частично сдуваются, и включаются приводные средства для притягивания и соединения друг с другом, по меньшей мере, частично спущенных эластичных баллонных средств. Пространство, охватываемое соединенными друг с другом, по меньшей мере, частично спущенными эластичными баллонными средствами, может быть частично наполнено или накачано воздухом для стабилизации посадочного элемента шасси на воздушной подушке. В этом "спущенном" состоянии внешняя оболочка, образуемая эластичными баллонными средствами, располагается ближе к оболочке корпуса, чем при рабочем состоянии эластичных баллонных средств.
Предпочтительно, каждое пакетное ограждение может иметь свисающую с него гибкую завесу.
Теперь варианты осуществления изобретения будут описаны только для примера со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1-4 - схематические виды спереди, сзади, сбоку и снизу летательного аппарата легче воздуха, соответствующего настоящему изобретению,
фиг.5-7 - схематические виды, иллюстрирующие три положения посадочного элемента шасси на воздушной подушке летательного аппарата, показанного на фиг.1-4, перемещающегося из рабочего положения в нерабочее положение,
фиг.8 - схематический вид, иллюстрирующий альтернативную конструкцию посадочных элементов шасси на воздушной подушке, и
фиг.9 - схематическая иллюстрация того, как воздух подают внутрь одного из эластичных баллонных средств одного из посадочных элементов шасси на воздушной подушке и выпускают из него.
На фиг.1-4 показан летательный аппарат легче воздуха, соответствующий изобретению и обозначенный в целом ссылочным номером 1. Летательный аппарат выполнен в форме дирижабля, предпочтительно, мягкой системы со стабилизированным давлением, имеющего оболочку 2 со сплющенным, в целом, эллиптическим поперечным сечением на протяжении большей части его длины. Оболочку 2 формируют из двух проходящих в продольном направлении боковых выступающих долей 3 и 4, выполненных из армированного листового материала, например, из высокопрочной слоистой ткани. Обычно газом легче воздуха, находящимся внутри оболочки, является гелий.
Листовой материал, из которого формируют оболочку, точно разрезают на плоские куски определенной формы, которые склеивают друг с другом для получения точно искривленной конфигурации оболочки. Когда боковые доли наполняют гелием, формируется оболочка со стабилизированным давлением, имеющая полость, проходящую по ее длине. В сущности, две боковые доли 3 и 4 соединены друг с другом или расположены вблизи друг друга и образуют в нижней части оболочки центральную продольную вогнутую поверхность или выемку 9 по длине оболочки. Заполненная оболочка имеет сплющенную конфигурацию и обычно имеет аэродинамическую форму, которая способна создавать для летательного аппарата аэродинамическую подъемную силу. Обычно в проиллюстрированной конструкции приблизительно от 1/4 до 1/2 подъемной силы летательного аппарата обеспечивается аэродинамическим способом благодаря подъемной конфигурации корпуса, и приблизительно от 1/2 до 3/4 подъемной силы летательного аппарата обеспечивается подъемной силой газа в оболочке, например, гелия. В продольном сечении оболочка имеет, в целом, большую выпуклость на верхней стороне, чем на нижней стороне.
На нижней стороне летательного аппарата 1 находятся ориентированная в продольном направлении гондола или грузовой модуль 10, расположенный в выемке 9, и посадочные элементы 11 и 12 шасси на воздушной подушке, расположенные на долях 3 и 4 оболочки, соответственно. Расположение этих элементов облегчается, в целом, более плоской формой нижней стороны оболочки по ее длине, по меньшей мере, в центральной части оболочки, где располагают эти элементы. Каждый посадочный элемент шасси обычно содержит гибкое внешнее ограждение, образованное отнесенными друг от друга надувными ограждениями воздушной подушки с гибким ресивером, прикрепленными к нижней стороне оболочки 2 и содержащими первые баллонные средства 5, 5', шасси. Пространство между расположенные вдоль противоположных сторон каждого элемента первыми баллонными средствами 5 и 5' разделено тремя разнесенными в продольном направлении гибкими поперечными ограждениями 6 для образования двух воздушных полостей 7 и 7'. Каждое баллонное средство 5, 5' имеет расположенное по его длине второе накачиваемое баллонное средство 20, 20', проходящее ниже первого накачиваемого баллонного средства, когда все баллонные средства накачаны, причем второе баллонное средство имеет вдоль своей длины сцепляемое соединительное средство в форме входящих в зацепление зубцов типа застежки-молнии. Соединительные средства соединяются на одном конце при помощи скользящего элемента (не показан) застежки-молнии, который может передвигаться приводным средством (не показано) по длине посадочного элемента шасси для притягивания соединительных средств друг к другу и запирания их в состоянии соединения друг с другом. При движении скользящего элемента назад в его первоначальное положение, соединительные средства 20, 20′ отсоединяются друг от друга. Таким образом, эластичные баллонные средства 5 и 5′ можно "пристегивать" друг к другу и "отстегивать" при необходимости.
При использовании эластичные баллонные средства 5, 5′ в рабочем положении не соединены или не "пристегнуты" друг к другу и накачаны. В воздушные полости 7, 7′ подают воздух для получения воздушных подушек для удерживания летательного аппарата при посадке, взлете и рулежке. Воздух, подаваемый в накачанные эластичные баллонные средства 5, 5′, может выходить из внутренних кромок последних непосредственно в воздушные полости 7, 7′ для создания воздушных подушек. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, воздух можно подавать независимо в воздушные полости. На фиг.5 схематически показана рабочая конфигурация одного из посадочных элементов шасси.
В полете эластичные баллонные средства 5, 5′ могут быть, по меньшей мере, частично спущены и затем соединены или "пристегнуты" друг к другу (см. фиг.6) таким образом, чтобы они могли быть притянуты ближе к нижней стороне оболочки 2. Пространство 21, образованное внутри соединенных друг с другом эластичных баллонных средств 5, 5′, может быть частично накачанным (см. фиг.7) для стабилизации посадочного элемента шасси на воздушной подушке в его нерабочем состоянии. В их нерабочем положении посадочные элементы шасси "спущены" и приближены к нижней стороне оболочки 2, образуя более обтекаемый профиль, чем в рабочем положении. Другими словами, когда летательный аппарат находится в полете, посадочные элементы шасси на воздушной подушке образуют более эффективную аэродинамическую поверхность, вызывающую меньшее сопротивление воздуха.
На фиг.9 схематически показано, как одно из эластичных баллонных средств 5 можно накачивать и спускать. Как показано, внутри оболочки 2 расположены две полости 40 и 41, герметично изолированные от нее и сообщающиеся с внутренним пространством эластичного баллонного средства 5. Воздух можно накачивать в эластичное баллонное средство 5 и откачивать из него посредством избирательного приведения в действие вентиляторов 42 и 43, приводимых, например, реверсивными двигателями мощностью 100 л.с., расположенными внутри полостей 40 и 41, соответственно. В частности, в рабочей конфигурации вентилятор 42 включают для подачи воздуха снаружи в эластичное баллонное средство 5 для накачивания последнего. Одновременно воздух может проходить через полость 41, возможно, с регулированием вентилятором или клапанным средством (не показано) в воздушную полость 7 для создания воздушной подушки внутри воздушной полости. В нерабочей конфигурации могут приводиться в действие либо оба, либо один из вентиляторов 42 и 43 для удаления воздуха из эластичного баллонного средства 5 для, по меньшей мере, частичного спуска эластичного баллонного средства 5. Когда два эластичных баллонных средства 5, 5′ соединены или "пристегнуты" друг к другу, в пространстве между соединенными между собой эластичными баллонными средствами и нижней стороной оболочки можно частично повышать давление посредством избирательного использования вентиляторов 42 и 43 для предотвращения раскачивания эластичного баллонного средства.
Когда в эластичных баллонных средствах повышают давление, воздух может быстро выходить из каждой воздушной полости таким образом, что прилагается присасывающая или притягивающая сила, прижимающая на месте летательный аппарат к земле. Это присасывание может создаваться работой вентиляторов 42 и 43 таким образом, чтобы воздух откачивался из воздушных полостей в каждое из эластичных баллонных средств 5 и 5′. Относительно широко разнесенные посадочные элементы 11, 12 шасси на воздушных подушках в комбинации с малой высотой оболочки 2 по сравнению с ее длиной придают летательному аппарату высокую степень устойчивости при посадке, позволяя обходиться без сложных швартовочных систем (хотя менее сложные швартовочные системы могут требоваться в дополнение к присасывающимся посадочным элементам шасси на воздушной подушке).
На каждой из фиг.1-4 посадочный элемент 11 шасси показан с накачанным эластичным баллонным средством, и посадочный элемент 12 шасси показан со спущенным эластичным баллонным средством. Конечно, на практике эластичные баллонные средства двух посадочных элементов 11, 12 шасси будут либо оба накачаны, либо оба спущены.
На фиг.8 показано, как посадочные элементы 11 и 12 шасси можно располагать для обеспечения хорошей видимости для оператора в грузовом модуле 10 в форме гондолы. Каждый посадочный элемент 11, 12 шасси может быть сформирован из пакетных ограждений 50 низкого давления, расположенных ближе к гондоле, и пакетных ограждений 51 высокого давления, расположенных дальше от гондолы. Благодаря этому пакетное ограждение 50 имеет меньший профиль, чем пакетное ограждение 51, и не препятствует обзору из гондолы.
Особым преимуществом использования посадочных элементов 11, 12 шасси на воздушной подушке является то, что летательный аппарат может приземляться и взлетать с любой достаточно плоской поверхности, включая неподготовленный грунт, топи, болотистую местность и воду, например, море. Специальная взлетно-посадочная полоса не требуется, как в случае с летательными аппаратами, имеющими колесные шасси. Кроме того, лобовое сопротивление шасси уменьшается или устраняется. В полете сопротивление воздуха существенно снижается благодаря втягиванию посадочных элементов шасси. Посадочные элементы 11 и 12 шасси располагают с широким разнесением друг от друга для обеспечения устойчивости летательного аппарата при посадке и взлете.
Хвостовая часть летательного аппарата сформирована отнесенными друг от друга концами двух боковых долей 3 и 4. На хвостовых частях долей 3 и 4 устанавливают двигатели 13 и 14, соответственно, причем эти двигатели могут быть приспособлены для управления движением в вертикальной и горизонтальной плоскости. На каждой стороне оболочки устанавливают дополнительные двигатели 15 и 16, причем, предпочтительно, их устанавливают с шарнирным соединением для обеспечения управления в вертикальной и горизонтальной плоскости. Использование двигателей с поворотными устройствами, устанавливаемых для создания вертикальных векторов тяги, действующих через центры тяжести и давления оболочки, обеспечивает вертикальную посадку и взлет летательного аппарата.
В хвостовой части оболочки расположены четыре наклонных хвостовых стабилизатора 17-20.
При использовании, когда летательный аппарат приземляется, и воздух из воздушных полостей откачивают и осуществляют присасывание для удерживания летательного аппарата на месте, летательный аппарат мягко опускается, плавно доставляя грузовой модуль 10 близко к земле. Модуль имеет спускную рампу (не показана), позволяющую колесным транспортным средствам въезжать в грузовой модуль и выезжать из него, как это практикуется с контейнерными судами. Малая высота оболочки относительно ее длины в совокупности с присасыванием, создаваемым посадочными элементами шасси на воздушной подушке, придает летательному аппарату высокую степень устойчивости на грунте и упрощает погрузочно-разгрузочные работы на земле.
Летательный аппарат предназначен для безопасной транспортировки больших грузов на большие расстояния. Например, описанный и проиллюстрированный летательный аппарат, в типичном случае, имеет длину 307 м, высоту 77 м и ширину 136 м. Такой летательный аппарат имеет объем оболочки, составляющий 2000000 м3, дальность полета 4000 морских миль при высоте полета до 9000 футов. Обычно летательный аппарат имеет крейсерскую скорость 100 морских узлов и максимальную скорость 110 морских узлов. Грузоподъемность составляет 1000000 кг при размерах грузового отсека 80 м в длину, 12 м в ширину и 8 м в высоту. Можно рассматривать варианты меньшей грузоподъемности, например, для перевозки грузов весом менее одной тонны.
Реферат
Изобретение относится к области воздухоплавания. Летательный аппарат (1) имеет наполненную газом оболочку (2) и пару отнесенных друг от друга посадочных элементов (11, 12) шасси, расположенных на нижней стороне оболочки с противоположных сторон от центральной продольной вертикальной плоскости оболочки. Каждый посадочный элемент (11, 12) шасси содержит пакетные ограждения (5-7, 5'-7'), средства для подачи воздуха в пакетные ограждения и выпуска воздуха из пакетных ограждений и приводные средства для перемещения пакетных ограждений между рабочей конфигурацией, в которой они образуют одну или более воздушных подушек, и нерабочей конфигурацией для придания более обтекаемой формы летательному аппарату. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
