Дирижабль

 

Изобретение относится к воздухоплаванию, в частности к дирижаблестроению. Дирижабль содержит баллон 1 с несущим газом, баллонеты 2, вентилятор 3, теплообменник 4, двигательную установку 5, установленную в мотогондоле 6, и выпускные клапаны 7. Баллонеты 2 выполнены из термостойкого материала и размещены в баллоне 1 с несущим газом без контакта с его оболочкой. Объем баллонетов рассчитывается по формуле в зависимости от высотных и сезонных изменений параметров атмосферы. Изобретение позволяет рассчитать оптимальный объем баллонетов и улучшить летно-технические характеристики дирижабля. 1 ил.

Изобретение относится к воздухоплаванию, в частности к дирижаблестроению.

Известно, что для поддержания формы нежесткого дирижабля вне зависимости от высоты полета, параметров окружающей среды и других причин в дирижабле, кроме оболочки с несущим газом, имеется оболочка (баллонет), заполняемая подогреваемым воздухом. Роль баллонетов поддержание необходимого давления несущего газа, управление величиной подъемной силы дирижабля, управление балансировкой.

Известны диржабли [1 и 2] содержащие баллоны с несущим газом, баллонеты с воздухом, устройство для генерации нагрева воздуха.

Недостаток приблизительность выбранного объема баллонетов, что ухудшает летно-технические характеристики.

Известен дирижабль "Скайшип 500", содержащий 2 воздушных баллонета, помещенных внутри гелиевых оболочек, клапана. Объем баллонетов выбран приблизительно 26% от общего объема газовых оболочек.

Недостаток их в том, что приблизительность выбора объема баллонета ухудшает летно-технические характеристики дирижабля.

Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение [3] в котором описан дирижабль с регулируемой подъемной силой, содержащий наружную оболочку, заполненную несущим газом, внутреннюю оболочку, заполненную воздухом, теплообменник для подогрева воздуха, вентилятор и клапаны подачи-отвода воздуха. Внутренняя оболочка выполнена из термостойкого материала и размещена без контакта с наружной оболочкой.

Однако в данном техническом решении также отсутствует механизм определения оптимального объема баллонет.

В процессе эксплуатации дирижабля внешние факторы изменение температуры окружающей среды и барометрического давления оказывают существенное влияние на состояние несущего газа в оболочке изменяется давление, что может привести к разрушению оболочки или необходимости стравливать несущий газ, ухудшению летно-технических характеристик дирижабля. Поддержание постоянным давления несущего газа достигается подбором объема баллонета. Проблема состоит в выборе оптимального объема баллонета.

Решение данной задачи достигается за счет того, что в дирижабле, содержащем баллоны несущего газа, мотогондолу, двигательную установку, теплообменник, вентилятор, клапаны и баллонеты, выполненные из термостойкого материала и размещенные в баллоне несущего газа без контакта с его оболочкой, объем баллонетов (Vбал) выбран по формуле Vбал= где A= V1 часть объема баллонетов, компенсирующая изменение барометрического давления с поднятием на заданную высоту; V1 расчетный объем оболочки; Т значение абсолютной температуры воздуха места старта; Тh значение абсолютной температуры воздуха на высоте полета; Рh барометрическое давление воздуха на высоте полета; Р барометрическое давление воздуха на месте старта; Б V1 часть объема баллонетов, компенсирующая сезонное изменение температуры; То наименьшее значение абсолютной температуры воздуха за сезон; Т1 наибольшее значение абсолютной температуры воздуха за сезон;
B V1 часть объема баллонетов, компенсирующая изменение барометрического давления за сезон;
Р1 минимальное значение барометрического давления за сезон;
Ро максимальное значение баромерического давления за сезон;
C часть объема баллонетов, компенсирующая вес израсходованного топлива.

R газовая постоянная воздуха;
mт масса израсходованного топлива.

Р перепад давления на оболочке дирижабля;
D часть объема баллонетов, компенсирующая расход балласта;
в удельный вес воздуха;
г удельный вес несущего газа (гелия);
mкан mстар mт "сухая" масса дирижабля;
mстар масса дирижабля с полной заправкой.

На чертеже показана схема устройства.

Дирижабль содержит баллон 1 несущего газа, баллонеты 2, вентилятор 3, нагреватель 4, двигатель 5, установленный в мотогондоле 6. Баллонеты 2 выполнены из термостойкого материала и для улучшения конвентивного теплообмена размещены внутри баллона 1 без контакта с его оболочкой. На баллонете 2 размещен выпускной клапан 7.

Устройство работает следующим образом.

Перед полетом дирижабль имеет избыток массы, т. е. аэростатическая подъемная сила несколько меньше его стартовой массы. Включается нагреватель 4 и вентилятор 3 гонит горячий воздух в баллонеты 2. При открытом клапане 7 в баллонетах 2 происходит смена холодного воздуха на горячий. Через оболочку баллонета 2 нагревается несущий газ, который при этом расширяется, вытесняя воздух из баллонетов 2. Аэростатическая подъемная сила дирижабля повышается, и когда она достигает величины, превышающей стартовую массу дирижабля, дирижабль начинает подниматься. С подъемом в высоту барометрическое давление падает, но при этом понижается и температура атмосферного воздуха. С подъемом в высоту на 1 м несущий газ увеличивается в объеме на 0,6 м3, а это приводит к увеличению аэростатической подъемной силы при сохранении постоянства перепада давления на оболочке дирижабля. При подъеме дирижабля на высоту переключается двигатель 5 и дирижабль начинает горизонтальный полет. Нагреватель 4 при этом может быть выключен.

Снижение дирижабля происходит следующим образом.

В баллонеты 2 с помощью вентилятора 3 закачивается холодный воздух, взятый из-за борта. Несущий газ, контактирующий с баллонетами 2, охлаждается. Аэростатическая подъемная сила дирижабля падает. При этом клапан 7 сначала открыт, а затем по достижении необходимого значения подъемной силы закрыт. Эффективность предлагаемого решения показана на примере. Определяют объем баллонетов изменения барометрического давления, связанного с поднятием дирижабля на высоту полета, равную 1000 м.

A V1 = 50001 426 (м3) Температура воздуха в течение года может меняться от (-50) до (+45)оС. Следовательно
Б V1 = 5000 1- = 1282 (м3) При сезонном обслуживании дирижабля температура может быть от (-50)оС (зимой) и от о до 45оС (летом). Тогда
Б1 674 м3, Б2 712 м3 Объем В, соответствующий сезонному измерению барометрического давления
B V1 50001 = 983 (м3) Объем С, соответствующий компенсации расхода топлива,
C 161 (м3) Объем D, соответствующий величине массы балласта
D =
= 280 (м При годовой заправке гелием суммарный объем баллонетов (Vбал)
Vбал= 1701 (м3) При сезонной (от (-50) до 0оС) заправке гелием
Vбал= 1306 (м3) При сезонной (от 0 до 45оС) заправке гелием
Vбал= 1326 (м3) В баллонеты закачивают теплый воздух, нагреты в нагревателе.

Нагретый воздух в баллонетах через оболочку нагревает несущий газ.

Допустим, что дирижабль имеет расчетный объем оболочки 5000 м3, из них объем несущего газа Vбал 1320 м3. Подъемная сила F дирижабля вырабатывается формулой
F (Vг + Vбал) вI-Vгг-Vбалв, где Vг объем несущего газа, Vг 3680 м3;
Vбал объем баллонетов, Vбал 1320 м3;
вI удельный вес воздуха за бортом;
г удельный вес несущего газа (гелия);
в удельный вес воздуха в баллонетах. При температуре гелия и воздуха за бортом и в баллонетах, равной 0оС (вI=в) 1,293 кГс/м3, г 0,1785 кГс/м3)
F 5000 1,293 3680 0,1785
1320 1,293 4103 (кГс).

Нагреватель позволяет нагреть воздух в баллонетах до 100оС. При этом гелий нагревается на 30оС.

Аэростатическая подъемная сила F будет
F 5000 1,293 3680 0,1611
1320 0,9463 4624 (кГс).

Таким образом, увеличение аэростатической подъемной силы будет
F 4624 4103 521 (кГс).


Формула изобретения

ДИРИЖАБЛЬ, содержащий баллоны несущего газа, мотогондолу, двигательную установку, теплообменник, вентилятор, клапаны и баллонеты, выполненные из термостойкого материала и размещенные в баллоне несущего газа без контакта с его оболочкой, отличающийся тем, что объем баллонетов Vбал выбран по формуле

где часть объема баллонетов, компенсирующая изменение барометрического давления с поднятием на заданную высоту;
V1 расчетный объем оболочки;
T значение абсолютной температуры воздуха места старта;
Th значение абсолютной температуры воздуха на высоте полета;
Ph барометрическое давление воздуха на высоте полета;
P барометрическое давление воздуха места старта;
часть объема баллонетов, компенсирующая сезонное изменение температуры;
T0 наименьшее значение абсолютной температуры воздуха за сезон;
T1 наибольшее значение абсолютной температуры воздуха за сезон;
часть объема баллонетов, компенсирующая изменение барометрического давления за сезон;
P1 минимальное значение барометрического давления за сезон;
P0 максимальное значение барометрического давления за сезон;
часть объема баллонетов, компенсирующая вес израсходованного топлива;
mт масса израсходованного топлива;
R газовая постоянная воздуха;
P перепад давления на оболочке дирижабля;

часть объема баллонетов, компенсирующая расход балласта;
в удельный вес воздуха;
т удельный вес несущего газа (гелия);
mкон mстар mт - "сухая" масса дирижабля;
Mстар масса дирижабля с полной заправкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Дирижабль // 2034744
Изобретение относится к дирижаблестроению и может быть использовано при создании безбалластного дирижабля с изменяемым объемом оболочки

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха и может быть использовано при проектировании и постройке дирижаблей

Дирижабль // 2030326
Изобретение относится к воздухоплавательной технике, в частности к дирижаблям с безбалластным управлением аэростатической подъемной силой

Дирижабль // 2028962
Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к дирижаблям

Изобретение относится к области воздухоплавания, может быть использовано при оборудовании монгольфьера и позволяет повысить экономичность и уменьшить загрязнение окружающей среды

Изобретение относится к области воздухоплавательной техники, в частности к способам и устройствам для заправки оболочки дирижабля подъемным газом

Изобретение относится к воздухоплаванию , а именно к оборудованию монгольфьера

Изобретение относится к космической и авиационной технике, в частности к конструкциям космических взлетных систем и кораблей, и может быть использовано для доставки на орбиту и с орбиты на Землю грузов

Изобретение относится к аэростатическим летательным аппаратам, а именно к тепловым дирижаблям жесткой схемы

Изобретение относится к воздухоплаванию, а именно к летательным аппаратам легче воздуха

Изобретение относится к воздухоплаванию (аэронавтике), конкретно - к технике создания оболочек аэростатических летательных аппаратов (АЛА) - аэростатов, а также дирижаблей, у которых динамические методы управления высотой не играют существенной роли

Дирижабль // 2160209
Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха

Дирижабль // 2177894
Изобретение относится к дирижаблестроению

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха

Изобретение относится к технике летательных аппаратов

Аэростат // 2284279
Изобретение относится к воздухоплаванию

Изобретение относится к средствам передвижения по воздуху

Изобретение относится к воздухоплаванию, в частности к дирижаблестроению

Наверх