Способ управления привязным аэростатом естественной формы и стратосферный привязной аэростат естественной формы

 

Изобретение относится к области аэростатной техники, в частности к способам управления привязными аэростатами. Цель изобретения - повышение надежности привязного аэростата на счет более равномерного нагружения материала оболочки и снижения действующих на аэростат и привязные тросы аэродинамических и аэростатических нагрузок при подъеме и спуске 00 СО О СО сл ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 64 В 1/40

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4915216/23 (22) 28.02.91 (46) 30.07.93. Бюл. ЛЬ 28 (7 1) Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики . (72) В.И.Федоров, Г.Ф.Чекалин и С.П.Черников (56) Патент США М 3558083, кл. 244-31, опублик. 1971. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВЯЗНЫМ

АЭРОСТАТОМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ФОРМЫ

„„.Я2 „„1830352 А1

И СТРАТОСФЕРНЫЙ ПРИВЯЗНОЙ АЭРОСТАТ ЕСТЕСТВЕННОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к области аэростатной техники, в частности к способам управления привязными аэростатами. Цель изобретения — повышение надежности привязного аэростата на счет более равномерного нагружения материала оболочки и снижения действующих на аэростат и привязные тросы аэродинамических и аэростатических нагрузок при подъеме и спуске

/У

1830352

20

35 аэростата. Способ управления аэростатом вкл ючает газона и ы ление и подъем аэростата на рабочую высоту посредством поочередного использования тяжелого 4 и легкого 5 тросов, при этом сдают аэростат до промежуточной высоты, превышающей высоту тропопаузы на 2 — 3 км при помощи тяжелого троса 4 и лебедки 6, отцепляют этот трос и продолжают сдавать на рабочую высоту посредством легкого троса 5 и лебедки 7. При падьеме и спуске аэростата формируют поверхность оболочки 1 путем образования равномерно распределенных меридианальных складок, а при спуске аэростата осуществляют дозированный выпуск подъемного газа, Аэростат содержит оболочку 1, тяжелый 4 и легкий 5 привязные

Изобретение относится к области летательных аппаратов легче воздуха, Цель изобретения — повышение надежности аэростата за счет более равномерного нагружения материала оболочки и снижения действующих на аэростат и привязные тросы аэродинамических и аэрастатических нагрузок при подьеме и спуске аэростата.

Сущность изобретения заключается в там, чта при подьеме и спуске аэростата формируют поверхность оболочки путем образования равномерно распределенных меридианальных складок, а при спуске аэростата осуществляет дозированный выпуск подъемного газа.

На фиг,1 показан аэростат в начале подъема рабочую высоту; на фиг.2 — аэростат на рабочей высоте; на фиг.3 — поперечное сечение оболочки аэростата во время его подъема; на фиг.4 — вид сверху на аэростат. на рабочей высоте; на фиг.5 — крепление эластичной стяжной ленты на оболочке аэростата; на фиг.6 — нижний полюс аэростата; на фиг.7 — верхний полюс аэростата; на фиг.8 — узел крепления к оболочке эластичной стяжной ленты.

Стратосферный привязной аэростат естественной формы содержит газонапыленную оболочку 1 меридианального раскроя, изготовленную из легкого и прочного газо- 30 непроницаемого материала (пленочного или из прорезиненной синтетической материи), к нижнему полюсу 2 которой, снабженному ушковым болтом 3, прикреплены тяжелый привязной трос 4 и легкий привязной трос 5, изготовленный из высокопрачных синтетических волокон. Тяжелый 4 и тросы, замок 8 отцепа тяжелого троса 4.

Оболочка 1 выполнена раскроенной по меридианам и снабжена эластичными стяжными лентами 23 и управляемым газовым клапаном 13, размещенным на верхнем 14 полюсе оболочки. Эластичные стяжные ленты 23 размещены равномерно по внешней поверхности оболочки 1 и прикреплены к ее поверхности и верхнему 14 и нижнему 2 полюсам, причем длина каждой ленты 23 меньше длины меридиана поверхности оболочки 1. Кроме того, эластичные стяжные ленты 23 прикреплены равномерно по всей длине к поверхности оболочки 1, например, с помощью накладок. выполненных из материала оболочки. 2 с. и 1э.п. ф-лы, 8 ил. легкий 5 привязные тросы намотаны на барабаны двух наземных лебедок 6 и 7. Тяжелый привязной трос 4 прикреплен к оболочке аэростата 1 посредством расцепного замка 8 и мальи 9. К нижнему полюсу оболочки 2 посредством мальи 10 и уздечки

11 подвешен контейнер 12 с полезной аппаратурой аэростата и аппаратурой управления включением замка 8 отцепа тяжелого троса 4 и открытием управляемого газового клапана 13, установленного на верхнем полюсе 14 оболочки 1. Материал поверхности оболочки 1 закреплен в нижнем полюсе 2 посредством резинового бужа 15 и двух оснований — верхнего 16 и нижнего 17, скрепленных между собой посредством винтов

18. Оба основания образуют кольцевую полость клиновидного сечения, в которой размещается резиновый буж 15, вокруг которого обернут материал оболочки 1. Верхний полюс 14 оболочки состоит из двух колец — верхнего 19 и нижнего 20, стянутых между собой посредством болтов 21. Материал оболочки в верхнем полюсе 14 обернут вокруг резинового бужа 22, размещенного в кольцевой клиновидного сечения полости, образованной внутренними кромками колец 19 и 20. На оболочке 1 расположены в меридиональном направлении равномерно распределенные по наружной поверхности оболочки эластичные стяжные ленты 23. выполненные с длиной, меньшей длины меридиана поверхности оболочки, из резинового амортизационного шнура. Эластичные стяжные ленты 23 закреплены в нижнем 2 и верхнем 14 полюсах оболочки посредством шпаговки 24 нижнего конца ленты 23, 1830352

10

20

30

50 продетой через отверстия в фланце нижнего основания 17, и шпаговки 25 верхнего конца ленты, продетой через отверстия в фланце верхнего кольца 19. На поверхности оболочки 1 стяжные ленты 23 закреплены с помощью накладок 26, выполненных из материала оболочки и соединенных с оболочкой посредством склейки, сварки или сшивки в зависимости от вида применяемого .материала для изготовления оболочки аэростата, Накладки 26 равномерно распределены по всей длине меридиана поверхности оболочки 1.

При выполнении подъемным газом привязного аэростата оболочку 1 аэростата с подвешенным в ней аппаратурными контейнером 12 удерживают у земли лебедкой

6 посредством тяжелого привязного троса

4, соединенного с ушковым болтом 3 нижнего полюса 2 оболочки с помощью расцепного замка 8 и мальи 9. При этом легкий привязной трос 5, соединенный с ушковым болтом 3 нижнего полюса 2 оболочки и намотанный на барабан лебедки 7, не нагружен (имеет слабину). В процессе гаэонаполнения аэростата в результате воздействия давления газа (водорода или ге. лия), располагающегося вверху оболочки, верхняя часть оболочки 1 частично расправляется (при этом ненаполненная газом основная нижняя часть оболочки остается нерасплавленной в виде жгута), эластичные стяжные ленты 23, длина которых меньше длины материала поверхности оболочки, . натягиваются и воздействуют на прилегающую к лентам поверхность газонапыленной части оболочки, перемещая ее в направлении к оси оболочки и образуя на ней и на всей остальной ненаполненной газом части оболочки глубокие распределенные по периметру оболочки складки, как это показано на фиг;1 и 3, В дальнейшем при подъеме аэростата по мере увеличения объема газонаполненной части оболочки за счет расширения подъемного газа эти складки будут постепенно расправляться. При достижении аэростатом рабочей высоты подъемный гаэ заполнит весь объем оболочки, складки полностью расправляются (при этом эластичные стяжные ленты 23 растянутся на максимальную длину) и оболочка примет вид, как это показано на фиг.2 и 4.

Образование равномерно распределенных по периметру оболочки складок ма ее поверхности позволяет организовать симметричную и компактную форму аэростата, уложить, разместить в складках большой избыток материала. значительно уменьшить парусность оболочки. и снизить . аэродинамические нагрузки на оболочку и нагрузки на привязной трос, а также обеспечивать более равномерное нагружение материала оболочки.

В процессе подъема аэростата на рабочую высоту первоначально сдавание его осуществляют на тяжелом тросе 4 лебедкой 6 до промежуточной высоты, превышающей на 2 — 3 км высоту тропопаузы в районе запуска привязного аэростата. На промежуточной высоте посредством срабатывания расцепного замка 8 по команде от аппаратуры, размещаемой в контейнере 12, тяжелый трос 4 отсоединяется от аэростата и спускается на парашюте, после приземления он отсоединяется от парашюта (на чертежах не показано) и наматывается на лебедку 6 (фиг.2). Дальнейшее сдавание аэростата на рабочую высоту осуществляют на легком тросе 5 лебедкой 7, При спуске аэростата с рабочей высоты на землю по командам, поступающим от радиоппаратуры, размещенной в контейнере 12, открывается клапан 13 и производится дозированный выпуск подъемного газа в таком количестве, чтобы аэростат получил отрицательную всплывную силу и начал медленное со скоростью не более 2 — 5 м/с снижение. Одновременно со снижением аэростата лебедкой 7 выбирают легкий трос

5. При снижении аэростата избыток материала поверхности оболочки 1 аэростата под воздействием натяжения эластичных стяжных лент 23 закладывается в складки и оболочка принимает форму, показанную на фиг.1 и 3.

Затем по мере снижения аэростата также осуществляют дозированные выпуски газа из аэростата, компенсируя тем самым вес выбираемой лебедкой 7 длины троса 5. В результате выпуска газа из аэростата достигается уменьшение занимаемого газом объема оболочки аэростата так что объем, занимаемый оболочкой при спуске аэростата, будет значительно меньше, чем объем оболочки на той же высоте при подъеме аэростата. Уменьшение объема оболочки, сформированной с помощью эластичных стяжных лент, приводит к уменьшению ее пеперечных размеров и, следовательно, к снижению аэродинамического сопротивления и уменьшению нагрузок на оболочку и привязной трос. Кроме того, выпуск газа из аэростата уменьшает его подъемную силу и соответственно снижает аэростатические нагрузки на привязной трос.

Это приводит к тому, что при снижении аэростата. особенно в момент прохождения им зоны тропопаузы, характеризующейся наибольшими скоростями ветра, суммар1830352. ные нагрузки от аэродинамических и аэростатических сил. приходящие от оболочки на привязной трос, будут значительно снижены. что повышает надежность аэростата и позволяет обеспечить спуск аэростата на землю с использованием одного легкого троса.

Формула изобретения

1, Способ управления привязным аэростатом естественной формы, включающий газонаполнение и подъем аэростата на рабочую высоту при помощи троса и лебедки, о т л и ч à ю шийся тем, что к аэростату прикрепляют два привязных троса, тяжелый и легкий, и испбльзуют их поочередно, при этом сдают аэростат до промежуточной высоты, превышающей высоту тропопаузы на 2 — 3 км, посредством nepeoro тяжелого троса, отцепляют этот трос и продолжают сдавать аэростат на рабочую высоту посредством легкого троса, причем при подъеме и спуске аэростата поверхность оболочки формируют путем образования равномерно распределенных меридиональных складок, а при спуске аэростата осуществляют дозированный выпуск подъемного газа.

2. Стратосферный привязной аэростат естественной формы, содержащий оболочку

5 и привязной трос, отличающийся тем, что он снабжен вторым тросом, легче первого, и замком отцепа первого, тяжелого троса, а оболочка выполнена и снабжена эластичными стяжными лентами, выполнен10 ными, например, иэ резинового амортизационного шнура, и управляемым газовым клапаном, размещенным на верхнем полюсе оболочки, при этом эластичные стяжные ленты размещены равномерно по внешней

15 поверхности оболочки, прикреплены к поверхности и к верхнему и нижнему полюсам оболочки, причем длина каждой ленты меньше длины меридиана поверхности оболочки.

20 3. Аэростат по п.2, отличающийся тем, что эластичные стяжные ленты прикреплены равномерно по всей длине к поверхности оболочки, например, с помощью накладок, выполненных иэ материала обо25 лочки, 1830352