RU2184679C2

RU2184679C2 - Solar aerostat

Info

Publication number: RU2184679C2
Application number: RU2000113622A
Authority: RU
Inventors: Г.З. Асиньяров
Original assignee: Красноярский государственный университет
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2002-07-10

Abstract

FIELD: lighter-than-air flying vehicles. SUBSTANCE: proposed aerostat includes external envelope whose outer surface is provided with reflecting metallized coat, internal envelope whose inner side is provided with black coat, nacelles and lines for suspension of nacelle to lower parts of above-mentioned envelopes where access hole is made. Provision is made for partitions between above-mentioned envelopes, hose for supply of atmospheric air, control valve, hermetic container with light-absorbing envelope which is half-filled with air. Control valve is located in upper portion of above-mentioned envelopes in outlet hole and is connected with above-mentioned container by means of supper cable; container is connected with nacelle by means of lower cable. EFFECT: increased altitude and duration of flight; facilitated start. 1 dwg

Description

Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к аэростатам. The invention relates to aircraft lighter than air, and in particular to balloons.

Известен аэростат с подогретым воздухом, содержащий гондолу, наружную оболочку с верхней прозрачной частью и внутреннюю, выполненную теплопоглощающей энергию солнечного света [1]. Known hot air balloon containing a gondola, an outer shell with an upper transparent part and an inner shell made of heat-absorbing energy of sunlight [1].

Недостатком известного аэростата является сильная зависимость подъемной силы аэростата от колебаний солнечной радиации, вызывающая нестабильность высоты полета. A disadvantage of the known balloon is the strong dependence of the lift of the balloon on fluctuations in solar radiation, causing instability of the flight altitude.

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]. The closest in technical essence to the claimed invention is a balloon containing a shell with an outer transparent airtight layer, an inner opaque black layer and a reflective layer, the reflective layer is made in the form of a metallized coating deposited on the upper part of the outer side of the outer layer of the shell, and in the lower part of the shell there is an open neck, the diameter of which is not less than half the diameter of its mid-section [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. The disadvantage of this aerostat is the rapid change in the lift force and the altitude of the balloon during short-term fluctuations in the intensity of solar radiation due to convective air exchange near the shell, the lack of automatic regulation of the lift of the balloon depending on the flight altitude and the intensity of solar radiation.

Техническим результатом изобретения является увеличение продолжительности полета, большая стабилизация высоты полета и удобство запуска аэростата. The technical result of the invention is to increase flight duration, greater stabilization of flight altitude and the convenience of launching a balloon.

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. The technical result is achieved in that in a solar balloon containing an outer shell, on the inside of which a reflective metallized coating is applied, an inner shell, on the inside of which a black coating is applied, a gondola and slings on which the gondola is suspended from the lower parts of the said shells, where it is made the neck, new is that it is equipped with partitions between the said shells, a hose for supplying atmospheric air, a control valve, a sealed cylinder with light absorbing a shell half-filled with air, the control valve being located in the upper part of the said shells in the outlet and the upper rope is connected to the cylinder, which is connected to the nacelle by the lower rope.

На чертеже представлен общий вид аэростата в разрезе. The drawing shows a General view of the balloon in section.

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. An aerostat is a ball consisting of two shells built into one another (1 and 2) of thin film material with an external metallized coating. The shells are radially bonded to each other by partitions (3) and are located at the same distance from each other over the entire surface of the balloon. A black coating is applied to the inner shell (1) from the inside. In the upper part of the balloon are located the outlet (4) and the valve (5). In the lower part there is a balloon neck (6) and a sleeve (7). Using a sling (8), a gondola (9) is attached to the balloon. The valve (5) is connected by the upper control cable (10) to a sealed balloon (11) having a light-absorbing shell, half filled with air and located below the balloon neck, and the balloon is connected to the nacelle by its lower part using the lower control cable (12).

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. A solar balloon contains two shells, the space between which is divided by partitions that delay air circulation, which ensures a longer heat storage and, therefore, the lift of the balloon. Auto-control of the flight altitude is achieved by the fact that the aerostat contains a half-filled airtight balloon (11) made of a light-absorbing shell located below the neck of the aerostat (6) and connected by control ropes to the valve and the nacelle. When rising to a height or increasing the intensity of solar radiation, the volume of the cylinder (6) increases, and the vertical size decreases. As a result, the valve connected by the control cable to the cylinder opens slightly and the warm air is vented. In this case, the lift of the balloon decreases. With a decrease in the flight height of the balloon or a decrease in the intensity of solar radiation, the valve (5), respectively, closes, which leads to the preservation of the lifting force of the balloon.

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). Initially, in calm weather, the balloon is spread out on a surface accessible to solar radiation. In the presence of a small wind, to facilitate filling, the aerostat is located at the apex in the direction of the wind, and the throat (6), respectively, towards it. The outlet of the balloon (4) in the initial position is tightly closed by the valve (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. Through the sleeve (7), atmospheric air is supplied to the space between the shells (1 and 2) by a fan. The resulting increase in pressure between the shells leads to the expansion of the balloon, and the balloon tends to take a spherical shape. This, in turn, leads to a decrease in pressure in the inner shell (1) and an accelerated flow of air through the neck of the balloon (6). Due to solar radiation and its one-way penetration into the inner shell of the balloon, the air entering the balloon is heated. Upon reaching the volume of heated air in the shells, sufficient for the appearance of a lifting force equal to the weight of the shells of the balloon, the latter takes a vertical position and continues to be filled with atmospheric air to the maximum volume.

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). As a result of heating the air in the inner and outer shells of the aerostat, a lifting force arises that is sufficient to raise the nacelle (9), attached to the aerostat using slings (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. The flight height of the balloon can be automatically adjusted due to the fact that with the climb, atmospheric pressure decreases and the sealed balloon (11) takes a more spherical shape. This leads to a decrease in the length of the associated structure, including the vertical dimensions of the valve, rope (10), cylinder (11) and rope (12). As a result, the valve (5) opens the outlet (4) and the warm air from the inner shell (1) comes out, which in turn leads to a decrease in the lift of the balloon and stabilization of the flight altitude.

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. The height of the balloon can also be adjusted depending on the level of solar radiation. Due to the fact that the balloon (11) has a light-absorbing shell and is located below the neck of the balloon (6), a decrease in the level of solar radiation leads to a drop in temperature in the balloon and, as a result, to a decrease in the volume of air filling it. As a result, the balloon takes on a more elongated shape and the valve (5) attached to it more tightly covers the balloon outlet and the balloon loses less lift.

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). The flight height of a manned balloon can be manually adjusted by the pilot by changing the length of the rope (12), resulting in a change in the distance between the valve (5) and the balloon outlet (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. The present invention will increase the duration of the flight of the balloon, will stabilize the flight at the desired altitude and reduce the amplitude of the fluctuations in flight altitude associated with changes in the intensity of solar radiation, and will facilitate the launch of the balloon.

Источники информации
1. Альманах "История развития воздухоплавания" под. ред. В.Гастона, Лондон - Нью-Йорк, 1985, с. 28.Sources of information
1. Almanac "History of the development of aeronautics" under. ed. W. Gaston, London - New York, 1985, p. 28.

2. А.с. 600970, М.кл. В 64 В 1/64; 1/62, 1977 г. (прототип). 2. A.S. 600970, M.C. 64V 1/64; 1/62, 1977 (prototype).

Claims

A solar balloon containing an outer shell, on the outside of which a reflective metallized coating is applied, an inner shell, on the inside of which a black coating is applied, a gondola and slings on which the gondola is suspended from the lower parts of the said shells, where a neck is made, characterized in that it equipped with partitions between the mentioned shells, a hose for supplying atmospheric air, a control valve, a sealed cylinder with a light-absorbing shell half filled with air, comb The control valve is located in the upper part of the said shells in the outlet and the upper rope is connected to the cylinder, which is connected to the nacelle by the lower rope.