Способ перемещения объекта в воздушном пространстве

Изобретение относится к авиационной технике. Способ перемещения объекта в воздушном пространстве заключается в выведении на заданную высоту в воздушное пространство парашютов, перемещении объекта в направлении парашютов по тросам, закрепленным к парашютам, удержании объекта в воздухе за счет взаимодействия куполов раскрытых парашютов с набегающим потоком воздуха. Из всех парашютов, предварительно находящихся в сложенном состоянии на объекте, n≥1 парашютов выводят на заданную высоту в воздушное пространство с раскрытием их куполов после выведения на заданную высоту. После начинают перемещать объект к раскрытым парашютам по тросам, закрепленным к этим парашютам. Выводят m≥1 парашютов, находящихся до этого момента в сложенном состоянии на объекте, в воздушное пространство и после раскрытия куполов вновь выведенных на высоту m≥1 парашютов купола n≥1 парашютов, выведенных ранее, складывают и перемещают на объект. Перемещение объекта продолжают по закрепленным к раскрытым m≥1 парашютам тросам в направлении раскрытых парашютов. Изобретение направлено на повышение эффективности перемещения объекта в воздушном пространстве с использованием парашютов. 4 ил.

 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть использовано для перемещения объекта в воздушном пространстве.

Известен аналог - патент РФ №68461 на полезную модель, 27.11.2007, включающий выведение на высоту в воздушное пространство двух парашютов, закрепленных к аппарату легче воздуха, и поднятие объекта тросом, проходящим через ролики, закрепленные к парашютам, с помощью привода размещенного на земле.

Недостатками аналога являются малая высота подъема и малая дистанция горизонтального перемещения объекта, обусловленные связью троса с приводом, находящимся на земле.

Известен способ вертикального движения объекта с фиксацией его по высоте в аморфной среде - патент РФ №2130408, 20.05.1999, являющийся наиболее близким по сущности к предлагаемому способу и выбранный в качестве прототипа, включающий вывод парашюта на тросе за корпус объекта и использование взаимодействия его купола с набегающим потоком массы аморфной среды под взаимодействием веса объекта, при этом выводят по крайней мере два парашюта, а их тросы закрепляют на двух шкивах, соединенных между собой с намоткой тросов в разные стороны и общим реверсивным приводом, закрепляют на куполе парашюта элемент с положительной подъемной силой, а для осуществления движения вращают шкивы от привода со скоростью, которая обеспечивает нужное направление движения с реверсированием привода при крайних положениях парашютов.

Недостатком прототипа является низкая эффективность перемещения объекта, обусловленная рядом причин. Во первых, набегающий поток воздуха создает большое сопротивление при выведении купола парашюта в раскрытом состоянии, что не эффективно в плане расхода энергии. Во вторых, скорость подъема раскрытого парашюта с помощью шара с гелием в большинстве случаев будет ниже скорости опускания объекта с раскрытым парашютом под действием силы тяжести, что исключает возможность перемещение объекта вверх. А при необходимом для увеличения подъемной силы увеличении размеров шара с гелием парашют становится ненужным, так как подъемной силы будет достаточно для подъема объекта, но это изменяет способ перемещения объекта в воздушном пространстве и сводит его к способу поднятия с помощью воздушного шара. При использовании в качестве подъемной силы реактивной тяги газа, подаваемого с земли по трубам, также имеет место неэффективное использование энергии, так как в этом случае вместе с объектом придется поднимать трубопровод подачи газа, поднимаемая масса которого будет возрастать с увеличением высоты подъема. Этот способ также налагает ограничения на высоту подъема и дистанцию горизонтального перемещения объекта, что снижает эффективность применения способа.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности перемещения объекта в воздушном пространстве с использованием парашютов.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении сопротивления воздуха при выведении парашютов и исключении необходимости использования таких средств, как закрепленный к земле трос, кабель, трубопровод, налагающих ограничения на высоту перемещения объекта и дистанцию горизонтального перемещения объекта.

Решение технической задачи в способе перемещения объекта в воздушном пространстве, заключающемся в выведении на заданную высоту в воздушное пространство парашютов, перемещении объекта в направлении парашютов по тросам, закрепленным к парашютам, удержании объекта в воздухе за счет взаимодействия куполов раскрытых парашютов с набегающим потоком воздуха, достигается тем, что из всех парашютов, предварительно находящихся в сложенном состоянии на объекте, n≥1 парашютов выводят на заданную высоту в воздушное пространство с раскрытием их куполов после выведения на заданную высоту, после чего начинают перемещать объект к раскрытым парашютам по тросам, закрепленным к этим парашютам, выводят m≥1 парашютов, находящихся до этого момента в сложенном состоянии на объекте, в воздушное пространство и после раскрытия куполов вновь выведенных на высоту m≥1 парашютов купола n≥1 парашютов, выведенных ранее, складывают и перемещают на объект, а перемещение объекта продолжают по закрепленным к раскрытым m≥1 парашютам тросам в направлении раскрытых парашютов.

На фиг. 1 показан вид спереди на перемещаемый объект - парашютиста с минимальным набором оборудования, необходимого для осуществления перемещения.

На фиг. 2 показан вид сзади на перемещаемый объект - парашютиста с минимальным набором оборудования, необходимого для осуществления перемещения.

На фиг. 3 изображена последовательность осуществляемых в способе перемещения объекта в воздушном пространстве действий над объектом и парашютами.

На фиг. 4 изображен пример реализации способа перемещения объекта в воздушном пространстве с использованием четырех парашютов.

Рассмотрим примеры конкретной реализации способа перемещения объекта в воздушном пространстве.

В качестве объекта выступает человек - парашютист 1, изображенный на фиг. 1, 2, 3 и 4, исходное положение которого - стоя на земле. На фиг. 3 и 4 объект изображен упрощенно. В первом примере два парашюта 2 находятся в сложенном состоянии в металлических капсулах 3, размещенных в направляющих трубах 4, закрепленных на подпирающей тело парашютиста 1 стойке 5. Капсулы 3 используются для снижения сопротивления воздуху при выведении парашюта 2 в капсуле 3 на заданную высоту. Парашютист 1 заводит двигатель 6, закрепленный на стойке 5, который используется для привода компрессора сжатого воздуха (на фиг. не показан) и привода, используемого для перемещения парашютиста 1 по тросу 7.

Парашютист 1 выводит один из парашютов 2 на высоту в воздушное пространство выстреливанием сжатым воздухом капсулы 3 с парашютом 2 из направляющей трубы 4, в результате чего парашют 2 в капсуле 3 взлетает на высоту L=50 м, как показано на фиг. 3а и 3б. В конце троса 7, один конец которого закреплен к стойке 5 парашютиста 1, а другой к парашюту 2, имеется крючок (на фиг. не показан), который сбрасывает капсулу 3 с парашюта 2. Капсула 3 пустая возвращается в исходное положение - в направляющую трубу 4, а парашют 2 разворачивается, как показано на фиг. 3б. Этому способствуют встроенные в купол парашюта 2 металлические спицы и пружины (на фиг. не показаны) и натяжение троса 7.

Парашютист 1 перемещается по тросу 7, как показано на фиг. 3в, в направлении парашюта 2 путем наматывания троса 7 на катушку (на фиг. не показана), имеющую привод от двигателя 6. Двигатель 6 работает постоянно, а сцепление его вала с валами катушек управляется автоматически. За счет этого каждая из двух катушек начинает вращаться только на этапе подъема по тросу, который наматывается на данную катушку. Затем катушка с намотанным тросом вкладывается в капсулу. Наглухо закрывается отверстие направляющей трубы и под капсулу нагнетается из компрессора воздух, подготавливая к очередному выстрелу капсулу с парашютом. Размещение сложенного троса в капсуле решает ряд технических проблем по подготовке ее к выстреливанию и при этом придает ей дополнительный импульс и не создает дополнительного воздушного трения. Этот этап на фиг. не отображен. При выстреливании парашюта 2 трос 7 сбрасывается с катушки и не препятствует полету капсулы 3 с парашютом 2. Скорость подъема парашютиста 1 по тросу 7 Vп=8 м/с. А скорость опускания парашюта 2 с парашютистом 1 под действием силы тяжести Vo=4 м/с, зависит от размера парашюта 2 и веса парашютиста 1 с перечисленным оборудованием. Парашютист 1 поднимается на высоту H1 за время t.

При этом высота опускания парашюта Н2 за это же время равна

.

Поскольку Vп>Vo, то и H1>Н2, поэтому парашютист и понимается на высоту, равную .

Далее из второй трубы выстреливается второй парашют 2, как показано на фиг. 3г. При этом движение парашютиста 1 по первому тросу 7 продолжается с постоянной скоростью Vп. Второй парашют 2 разворачивается, как показано на фиг. 3д, и парашютист 1 начинает перемещаться с той же скоростью Vп по тросу 7, закрепленному ко второму парашюту 2. Первый парашют 2 затягивается в капсулу 3, находящуюся в трубе 4. Перечисленные действия повторяются. Высота подъема за один цикл, включающий однократный подъем по двум парашютам, равна 2ΔН, фиг. 3е.

Парашютист 1 может в любой момент остановить подъем и перейти в режим планирования, спускаясь на одном или двух парашютах 2. Для перемещения объекта в горизонтальном направлении капсула выстреливается не вертикально вверх, а под углом к вертикали в нужном направлении. Таким образом, происходит смещение объекта в горизонтальном направлении. Для предотвращения попадания выстреливаемой капсулы 3 в раскрытый парашют 2 на парашютах 2 устанавливается радио-датчик, а на капсуле 3 - радиоприемник для избегания аварийного столкновения двух парашютных систем. Информация с датчиков поступает на блок управления парашютами, который имеется у парашютиста.

Во втором примере, изображенном на фиг. 4, используется четыре парашюта 2. На концах крестовины 8, в центре которой стоит парашютист 1, крепятся четыре направляющие трубы 4, из которых могут выстреливаться по два парашюта 2, расположенных в противоположных концах крестовины 8. В этом варианте парашютист 1 поднимается одновременно по двум тросам 7, закрепленным к двум парашютам 2. Из-за того что парашюты выстреливаются не вертикально вверх, а под углом, во втором примере перемещение парашютиста осуществляется без колебаний, свойственных первому варианту, в котором парашютист постоянно наклоняется из стороны в сторону из за смены парашютов.

Способ ориентирован на возможности использования широкого диапазона парашютов 2, двигателей 6, компрессоров, систем выброса парашютов и тросов 7. Размер и форма парашюта 2 влияют на его подъемную силу, скорость опускания Vo, маневренность и вес. Мощность двигателя влияет на скорость Vп подъема парашютиста 1 по тросу 7. Для подъема парашютиста 1 рекомендуется использовать двигатели, имеющие мощность от 20 л.с. и выше. Максимальное избыточное давление, которое может обеспечить компрессор, определяет максимальную высоту L, на которую возможно доставить парашют. Для подъема парашютиста 1 рекомендуется использовать компрессор, способный создать давление не ниже 5 атмосфер. В целях обеспечений дополнительной безопасности под спинкой парашютиста может быть установлен пиропатрон.

Технический результат изобретения достигается благодаря:

- выведению парашюта на требуемую высоту в сложенном состоянии в капсуле и раскрытие его после выведения на высоту, что экономит затраты энергии за счет снижения силы сопротивления воздуха и увеличивает скорость выведения парашюта;

- исключению из способа действий, связанных с использованием средств, закрепленных к земле и перемещаемому объекту и ограничивающих перемещение объекта.

Предложенное техническое решение повышает эффективность перемещения объекта в воздушном пространстве с использованием парашютов и позволяет перемещаться во всех направлениях.

Способ перемещения объекта в воздушном пространстве, заключающийся в выведении на заданную высоту в воздушное пространство парашютов, перемещении объекта в направлении парашютов по тросам, закрепленным к парашютам, удержании объекта в воздухе за счет взаимодействия куполов раскрытых парашютов с набегающим потоком воздуха, отличающийся тем, что из всех парашютов, предварительно находящихся в сложенном состоянии на объекте, n≥1 парашютов выводят на заданную высоту в воздушное пространство с раскрытием их куполов после выведения на заданную высоту, после чего начинают перемещать объект к раскрытым парашютам по тросам, закрепленным к этим парашютам, выводят m≥1 парашютов, находящихся до этого момента в сложенном состоянии на объекте, в воздушное пространство и после раскрытия куполов вновь выведенных на высоту m≥1 парашютов купола n≥1 парашютов, выведенных ранее, складывают и перемещают на объект, а перемещение объекта продолжают по закрепленным к раскрытым m≥1 парашютам тросам в направлении раскрытых парашютов.