Солнечный аэростат

 

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха. Аэростат содержит наружную оболочку, на внешнюю сторону которой нанесено отражающее металлизированное покрытие, внутреннюю оболочку, с внутренней стороны которой нанесено черное покрытие, гондолу и стропы, на которых гондола подвешена к нижним частям упомянутых оболочек, где выполнена горловина. Предусмотрены перегородки между упомянутыми оболочками, рукав для подачи атмосферного воздуха, клапан управления, герметичный баллон с поглощающей свет оболочкой, наполовину заполненной воздухом. Клапан управления расположен в верхней части упомянутых оболочек в выпускном отверстии и верхним канатом соединен с упомянутым баллоном, который нижним канатом соединен с гондолой. Изобретение направлено на увеличение продолжительности и высоты полета, а также удобства запуска. 1 ил.

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к аэростатам.

Известен аэростат с подогретым воздухом, содержащий гондолу, наружную оболочку с верхней прозрачной частью и внутреннюю, выполненную теплопоглощающей энергию солнечного света [1].

Недостатком известного аэростата является сильная зависимость подъемной силы аэростата от колебаний солнечной радиации, вызывающая нестабильность высоты полета.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является аэростат, содержащий оболочку с внешним прозрачным воздухонепроницаемым слоем, внутренним непрозрачным черным слоем и отражающим слоем, отражающий слой выполнен в виде металлизированного покрытия, нанесенного на верхнюю часть наружной стороны внешнего слоя оболочки, а в нижней части оболочки имеется открытая горловина, диаметр которой не менее половины диаметра ее миделевого сечения [2].

Недостатком этого аэростата является быстрое изменение подъемной силы и колебания высоты полета аэростата при кратковременных колебаниях интенсивности солнечной радиации вследствие конвекционного обмена воздуха вблизи вешней оболочки, отсутствия автоматической регуляции подъемной силы аэростата в зависимости от высоты полета и интенсивности солнечной радиации.

Техническим результатом изобретения является увеличение продолжительности полета, большая стабилизация высоты полета и удобство запуска аэростата.

Технический результат достигается тем, что в солнечном аэростате, содержащем наружную оболочку, на внутреннюю сторону которой нанесено отражающее металлизированное покрытие, внутреннюю оболочку, с внутренней стороны которой нанесено черное покрытие, гондолу и стропы, на которых гондола подвешена к нижним частям упомянутых оболочек, где выполнена горловина, новым является то, что он снабжен перегородками между упомянутыми оболочками, рукавом для подачи атмосферного воздуха, клапаном управления, герметичным баллоном с поглощающей свет оболочкой, наполовину заполненной воздухом, причем клапан управления расположен в верхней части упомянутых оболочек в выпускном отверстии и верхним канатом соединен с упомянутым баллоном, который нижним канатом соединен с гондолой.

На чертеже представлен общий вид аэростата в разрезе.

Аэростат представляет собой шар, состоящий из двух встроенных одна в другую оболочек (1 и 2) из тонкого пленочного материала с внешним металлизированным покрытием. Оболочки радиально скреплены между собой перегородками (3) и находятся на одинаковом расстоянии друг от друга по всей поверхности аэростата. На внутреннюю оболочку (1) с внутренней стороны нанесено черное покрытие. В верхней части аэростата расположены выпускное отверстие (4) и клапан (5). В нижней части находится горловина аэростата (6) и рукав (7). С помощью строп (8) к аэростату прикреплена гондола (9). Клапан (5) соединен верхним канатом управления (10) с герметичным баллоном (11), имеющим светопоглощающую оболочку, наполовину наполненным воздухом и расположенным ниже горловины аэростата, а баллон своей нижней частью с помощью нижнего каната управления (12) соединен с гондолой.

Солнечный аэростат содержит две оболочки, пространство между которыми разделено перегородками, задерживающими циркуляцию воздуха, что обеспечивает более длительное сохранение тепла и, тем самым, подъемной силы аэростата. Авторегуляция высоты полета достигается тем, что аэростат содержит наполовину заполненный воздухом герметичный баллон (11), выполненный из светопоглощающей оболочки, расположенный ниже горловины аэростата (6) и соединенный канатами управления с клапаном и гондолой. При подъеме на высоту или увеличении интенсивности солнечной радиации объем баллона (6) увеличивается, а вертикальный размер уменьшается. В результате клапан, соединенный канатом управления с баллоном, приоткрывается и происходит стравливание теплого воздуха. При этом подъемная сила аэростата уменьшается. При снижении высоты полета аэростата или уменьшении интенсивности солнечной радиации клапан (5), соответственно, закрывается, что приводит к сохранению подъемной силы аэростата.

Исходно, в безветренную погоду аэростат расстилается на поверхности, доступной для солнечного излучения. При наличии небольшого ветра для облегчения наполнения аэростат располагается вершиной по направлению ветра, а горловиной (6), соответственно, ему навстречу. Выпускное отверстие аэростата (4) в исходном положении плотно закрыто клапаном (5).

Через рукав (7) в пространство между оболочками (1 и 2) подается атмосферный воздух с помощью вентилятора. Возникающее увеличение давления между оболочками приводит к расправлению аэростата, и аэростат стремится принять шарообразную форму. Это, в свою очередь, приводит к снижению давления во внутренней оболочке (1) и ускоренному поступлению воздуха через горловину аэростата (6). Благодаря солнечной радиации и одностороннему ее проникновению во внутреннюю оболочку аэростата поступающий в аэростат воздух нагревается. При достижении объема нагретого воздуха в оболочках, достаточного для появления подъемной силы, равной весу оболочек аэростата, последний принимает вертикальное положение и продолжает наполняться атмосферным воздухом до максимального объема.

В результате прогрева воздуха во внутренней и внешней оболочках аэростата возникает подъемная сила, достаточная для поднятия гондолы (9), прикрепленной к аэростату с помощью строп (8).

Высота полета аэростата может регулироваться автоматически за счет того, что с набором высоты атмосферное давление снижается и герметичный баллон (11) принимает более шарообразную форму. Это приводит к уменьшению длины связанной конструкции, включающей вертикальные размеры клапана, каната (10), баллона (11) и каната (12). В результате клапан (5) приоткрывает выпускное отверстие (4) и теплый воздух из внутренней оболочки (1) выходит наружу, что в свою очередь приводит к снижению подъемной силы аэростата и стабилизации высоты полета.

Высота полета аэростата может регулироваться также в зависимости от уровня солнечной радиации. Благодаря тому, что баллон (11) имеет светопоглощающую оболочку и расположен ниже горловины аэростата (6), снижение уровня солнечной радиации приводит к падению температуры в баллоне и вследствие этого к уменьшению объема заполняющего его воздуха. В результате баллон приобретает более вытянутую форму и прикрепленный к нему клапан (5) более плотно прикрывает выпускное отверстие аэростата и аэростат в меньшей степени теряет подъемную силу.

Высота полета пилотируемого аэростата может регулироваться пилотом вручную за счет изменения длины каната (12), приводящего к изменению расстояния между клапаном (5) и выпускным отверстием аэростата (4).

Настоящее изобретение позволит увеличить длительность полета аэростата, позволит стабилизировать полет на желаемой высоте и уменьшить амплитуду колебаний высоты полета, связанных с изменениями интенсивности солнечной радиации, и позволит облегчить процедуру запуска аэростата.

Источники информации 1. Альманах "История развития воздухоплавания" под. ред. В.Гастона, Лондон - Нью-Йорк, 1985, с. 28.

2. А.с. 600970, М.кл. В 64 В 1/64; 1/62, 1977 г. (прототип).

Формула изобретения

Солнечный аэростат, содержащий наружную оболочку, на внешнюю сторону которой нанесено отражающее металлизированное покрытие, внутреннюю оболочку, с внутренней стороны которой нанесено черное покрытие, гондолу и стропы, на которых гондола подвешена к нижним частям упомянутых оболочек, где выполнена горловина, отличающийся тем, что он снабжен перегородками между упомянутыми оболочками, рукавом для подачи атмосферного воздуха, клапаном управления, герметичным баллоном с поглощающей свет оболочкой, наполовину заполненной воздухом, причем клапан управления расположен в верхней части упомянутых оболочек в выпускном отверстии и верхним канатом соединен с упомянутым баллоном, который нижним канатом соединен с гондолой.

РИСУНКИ

Рисунок 1