ITBG940040A1 - Dirigibile di sicurezza a volume di galleggiamento aerostatico cilindrico verticale ed a navicella sospesa pendolarmente - Google Patents

Abstract

Questo dirigibile di sicurezza ha la particolarità di avere il suo volume di sostentazione aerostatica essenzialmente a forma di lunghissimo cilindro verticale e la sua navicella, per il trasporto di persone e di cose, sospesa pendolarmente ad esso e dotata di mezzi propulsori a spinta variamente orientabile. Tali mezzi propulsori sono preferibilmente orientabili per almeno 90° attorno ad un asse orizzontale trasversale al senso di avanzamento, onde poter in tal modo svolgere autonomamente azione di sostentamento della navicella. Detti mezzi propulsori sono associati a dispositivi creatori di momenti di forze o coppie di forze idonei ad orientare la navicella nel piano orizzontale.

Description

Descrizione di un'invenzione industriale a nome:

DESCRIZIONE

Questa invenzione si riferisce ad un dirigibile a volume aerostatico cilindrico verticale ed a navicella sospesa pendolarmente. Come è noto, i dirigibili sono velivoli che trovarono applicazione e successo nel passato. L'attuale sviluppo tecnologico degli aeroplani ha reso inaccettabili i loro difetti intrinseci costituiti dalla notevole resistenza aerodinamica all'avanzamento e dalla scarsa manovrabilità. Scopi della presente invenzione sono quelli di definire un dirigibile dotato di grande facilità di manovra, ridottissimo ingombro nel piano orizzontale e tale da consentirgli atterraggi e involi da piazzali idonei per elicotteri, superficie frenante all'avanzamento che si riduca proporzionalmente alla velocità, navicella dotata di sostentazione e guida autonome dall'involucro del volume aerostatico di sostentamento. Questi ed altri scopi appariranno come raggiunti dalla lettura della descrizione dettagliata seguente, nonché da quanto sinteticamente espresso dalle rivendicazioni. L'invenzione è illustrata, a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, nelle allegate tavole di disegno in cui:

la fig. 1 mostra frontalmente un lungo involucro cilindrico verticale, costitutivo del volume di galleggiamento aerostatico, associato ad una navicella conica sospesa pendolarmente ad esso;

- la fig. 2 mostra lateralmente il lungo involucro di cui alla figura precedente inclinato all'indietro per effetto dell'avanzamento della navicella;

- la fig. 3 mostra frontalmente un tipo di navicella con due propulsori orientati nel senso dell'avanzamento nel piano orizzontale e con funi protettive periferiche;

- la fig. 4 mostra lateralmente un tipo di navicella anulare con mezzo di propulsione ad elica centrale associato ad un timone verticale;

- la fig. 5 mostra frontalmente un tipo di navicella con due propulsori laterali ad elica orientati verticalmente;

- la fig. 6 mostra in vista dall'alto una navicella anulare con due propulsori supportati da due ali verticali, disposti obliquamente, e con orientamenti opposti;

- la fig. 7 mostra schematicamente le principali forze in equilibrio durante l'avanzamento del dirigibile;

- la fig. 8 mostra schematicamente il funzionamento della regolazione del volume di sostentazione dell'involucro;

la fig. 9 mostra schematicamente la trasmissione con alberi di rinvio della potenza di un motore ad un'elica lontana ed orientabile per 360° attorno ad un asse orizzontale;

la fig. 10 mostra in vista prospettica un tipo di navicella con funi protettive e di sospensione agganciate in posizione mediana.

Con riferimento alla sopra citata figura 1, un involucro 1 ha una struttura essenzialmente cilindrica e molto allungata. Tale involucro è in tessuto estremamente leggero, resistente alle sollecitazioni meccaniche, fisiche e chimiche, impermeabile ai gas e realizzabile secondo tecniche notorie nel campo. Esso è diviso in tante camere cilindriche sovrapposte ed indipendenti 1A, 1B, 1C, 1D, riempite di gas più leggeri dell'aria: per esempio, elio. Tale involucro potrebbe essere realizzato anche mediante una rete 1Z di funi verticali, orizzontali circonferenziali ed orizzontali diametrali definenti una serie di gabbie cilindriche sovrapposte dove alloggiano distinti palloni aerostatici 1F, 1G, 1H, 11, IL, 1M, 1N, riempiti opportunamente di elio. L'estremità inferiore dell'involucro, e/o delle funi che lo circondano, confluisce in una fune centrale di sostentazione 2. A tale fune è appesa pendolarmente una navicella 3, preposta al contenimento di persone e cose. La navicella indicata è dotata di due propulsori ad elica 4 e 5, controrotanti per bilanciare le loro coppie motrici. Essi potrebbero consistere sia in due eliche aeronautiche, sia in due usuali motori a reazione, come indicato dalla fig. 6. Tali propulsori sono montati su di un supporto orizzontale girevole 6; in questo modo, la loro spinta può avvenire sia verso l'alto per sollevare e far decollare la navicella, sia verso il basso per far atterrare rapidamente la navicella vincendo la spinta aerostatica di sostentazione, sia verso l'avanti per la propulsione, sia verso il dietro per eventuali manovre di arretramento senza variazione di orientazione. Benché la possibilità di far ruotare i propulsori 4,5 attorno al loro asse orizzontale 6 possa avvenire liberamente sui 360° è sufficiente una rotazione di soli 180° per ottenere gli stessi risultati propulsivi. E' sufficiente cioè poter passare dalla posizione orizzontale ad una posizione perpendicolare con spinte verso l'alto 90° oppure verso il basso -90°. La possibilità di invertire la spinta in avanti in una spinta all'indietro viene in tal modo ottenuta imprimendo alla navicella una coppia 7 (fig.

3) attorno alla sua fune centrale verticale 2 di sospensione e creata dalla obliquità delle spinte: come in fig. 6. Tale fune 2 è infatti incapace di opporre una significativa reazione torsionale; tanto più, che appartiene ad un corpo, l'involucro 1, che è liberamente fluttuante nell'aria e capace pertanto solo di reazioni inerziali. Una qualsiasi coppia 7.8A-8B è pertanto in grado di orientare la navicella secondo qualsiasi direzione: appunto anche secondo un verso a 180° nel quale i propulsori si troverebbero a spingere la navicella, che è opposto a quello propulsivo precedente.

Tale coppia 7 va dunque esercitata fino a quando la navicella non ha percorso l’angolo di orientamento voluto, che potrebbe essere anche di pochi gradi. Tale coppia 7 (oppure 8A-8B) è realizzabile in molteplici modi: o mediante un'elica eccentrica specifica (non disegnata), oppure accelerando il motore 4 rispetto all’altro 5 (o viceversa); oppure, inclinando in senso opposto le spinte dei propulsori 4A, 5A che, da semplicemente orizzontali, concordi e parallele, diventerebbero spinte oblique creanti, oltre alle spinte propulsive fondamentali, anche la coppia di forze 8A,8B attorno alla fune verticale 2. Ciò vale sia nel caso che i propulsori siano disposti con leggera obliquità rispetto ad un loro orientamento verticale (sostentazione, atterraggio), sia nel caso che siano disposti con leggera obliquità rispetto ad un loro orientamento orizzontale (propulsione o navigazione). Inoltre, ciò vale sia che i propulsori siano del tipo ad elica che del tipo a reazione o getto. Tale modalità di creare la coppia 8A-8B è illustrata dalla fig. 6. Una soluzione preferita per la sua semplicità e precisione è tuttavia quella illustrata in fig.

4: in essa il flusso dell'aria spinta all'indietro da eliche 9 (ovvero, il getto dei gas di un motore a reazione) va ad investire un timone verticale 10 che crea in tal modo un momento eccentrico rispetto alla fune 2 e realizza pertanto una coppia 11. Ciò è meglio illustrato in fig. 3, dove si Può notare che dei timoni 10A e 10B si spostano a sinistra rispetto al loro asse di timoneria 11A e 11B e generano, pertanto, una risultante eccentrica rispetto alla fune centrale 2. In fig. 5, i propulsori sono orientati verticalmente per spingere la navicella verso il suolo: in questo caso i due timoni 10A e 10B non creerebbero alcun momento attorno alla fune 2, bensì solo spinte trasversali utilizzabili eventualmente per particolari atterraggi. Con riferimento alla fig. 7 si possono rilevare le forze fondamentali che regolano l'equilibrio, ovvero la configurazione spaziale che esse possono determinare alla navicella 3. Ad una forza 12, risultante dalla combinazione di una forza di sostentazione aerostatica S con una resistenza aerodinamica 15 (entrambe generate sull'involucro 1 ed applicate sulla fune 2) si contrappone una forza-peso verticale 13 applicata ad un baricentro 14 della navicella 3. Tra queste due forze agisce, con direzione sostanzialmente perpendicolare, una forza di propulsione 16 (dovuta ai due propulsori 4 e 5), passante per il supporto orizzontale girevole 6 con cui sono vincolati alla navicella ma perpendicolare ad esso. Più è grande la forza 16, più la fune 2 da verticale diventa obliqua verso l'orizzontale insieme all'involucro 1; contemporaneamente, tale forza 16 da orizzontale si orienta verso l'alto, spostando verso l'alto la navicella 3 "incernierata" su un punto 17 di sospensione all'involucro 1. A seguito di ciò, si riduce la sua componente orizzontale propulsiva e si raddrizza l'involucro 1 fino ad una inclinazione di equilibrio. Ciò non esclude che, orientando verso il basso la spinta 16 dei propulsori, si crei una situazione di equilibrio analoga, che consente tuttavia alla navicella 3 un assetto verticale nonostante l'obliquità della fune centrale 2. All'effetto raddrizzante esercitato stabilmente dalla forza peso 13 per effetto dello spostamento baricentrico 18 rispetto ad un suo punto di sospensione 19 si associerebbe infatti un maggiore momento (antiorario guardando il disegno) attorno al baricentro 14. Con riferimento alla fig. 8 è illustrato come, il dirigibile di cui all'invenzione, possa essere definito di sicurezza. Esso infatti, oltre al fatto di poter essere equipaggiato con una navicella 3 che è dotata di propulsori disponibili verticalmente ed idonei perciò a sostentarla in modo autonomo, è dotato di un particolare modo di regolare il suo sostentamento aerostatico. Esso trae la sua possibilità di risalire o di scendere di quota non già, secondo la tecnica nota del "ballonet" avvalendosi di una zavorra di aria compressa, bensì avvalendosi di elio-compresso. L'involucro 1 è di tipo floscio per cui, più diventa voluminoso a seguito dell'elio introdotto in esso con bassa pressione, più galleggia. Ecco, pertanto, che alcune o tutte le sue camere 1A,18,1C... o palloni 1F,1G,1H... sono poste in comunicazione con una tubazione 20 che, a seguito dell'apertura volontaria (o pilotata elettronicamente) di una valvola V fa affluire in esse elio fuoriuscente da bombole ad alta pressione 22. Quando invece le citate camere a bassa pressione 1A,1B,1C devono essere sgonfiate, allora un compressore 23 aspira elio da esse mediante una tubazione di ritorno 21 e lo invia compresso alle bombole 22 tramite usuale valvola automatica 24. Sia il compressore 23 che le bombole 22 sono ubicati sulla navicella 3; le tubazioni 20 e 21 che giungono alle varie camere dell'involucro sono avvolte attorno alla fune centrale 2 di sospensione (non illustrata in fig. 8). Su tale fune 2 sono da considerarsi avvolti pure i fili elettrici delle luci di segnalazione dislocate lungo l'involucro cilindrico aerostatico 1 per favorire la sua visibilità notturna da parte di altri velivoli. Con riferimento alla figura 9 è indicato un esempio di motorizzazione unica e posta all'interno della navicella per abbassarne la posizione del baricentro, per consentire la riparazione di eventuali avarie del motore, e per evitare concentrazione di sorgenti di calore localizzabili dai sensori di missili a guida infrarossa. La navicella 3 è dotata di due ali verticali parallele 3C,3D (simili a quelle 3A,3B di fig. 6) per il supporto di un albero cavo 30 montato su cuscinetti 31 che ne consentano la sua completa rotazione. Tale albero cavo supporta in posizione diametrale un albero 32 su cui è calettata un'elica 34. Tale albero 32 è associato ad una ruota conica 35 impegnata con un’altra ruota conica 36 montata su un albero 37A coassiale con l'albero cavo 30. L'albero 37A riceve il moto da un motore 38 mediante un albero verticale 39 assistito da un rinvio 40 a ruote coniche 40A.40B. Tale rinvio 40 potrebbe essere costituito anche da un usuale differenziale, in modo che l'albero 37A diventi uno dei suoi due semiassi di uscita; l'altro semiasse sarebbe il 37B e servirebbe un sistema speculare a quello precedentemente descritto. Con il citato sistema a differenziale si avrebbero ovviamente due eliche, come negli esempi delle figure 1,3,4,5, che potrebbero differenziare reciprocamente le loro spinte mediante la frenatura differenziata dei due semiassi 37A e 37B, onde creare le coppie 7, oppure 8A-8B. L'orientamento delle eliche è invece indipendentemente tratto da una movimentazione irreversibile dell'albero cavo 30, ottenuta da una coppia di ingranaggi del tipo a vite senza fine comprendente una <">corona 41 ed una vite 42, mossa con mezzi usuali. Dalla fig. 3 sono rilevabili altri fattori che fanno del dirigibile di cui all'invenzione un velivolo di sicurezza: una forma idonea al galleggiamento stabile sull'acqua e delle funi periferiche che impediscono alla navicella di urtare direttamente contro linee elettriche e piloni per alta tensione. Tale concetto di sicurezza è riferito anche all'impiego del dirigibile di cui all'invenzione come modello radiocomandato per gioco o per gare tra appassionati di aeromodellismo. Una navicella 3A è inferiormente dotata di una base anulare 24, in resina rinforzata scatolare e riempita di schiuma poliuretanica o equivalente. Tale base consente di elasticizzare sia urti verticali che trasversali. A ciò contribuisce pure l'elasticità di pareti radiali 25 che collegano tale base anulare 24 alla navicella propriamente detta 3A; dette sottili pareti sono infatti preferibilmente realizzate, come la base anulare, in resine poliesteri o epossidiche rinforzate con fibra di vetro. Su tali pareti sono ancorate delle funi periferiche 26, verticali oppure oblique come altre funi superiori 28 di unione alla fune centrale 2 e distanziate dalla navicella 3A mediante puntoni 27. Le pareti 25 sono relativamente sottili perchè esse non devono ostacolare i flussi dell'aria o dei gas creati dalla disposizione verticale dei propulsori 4A,5A. Le funi 2,28,26, le pareti 25,27, la base anulare 24 sono tutte realizzate in materiale isolante, in modo da non creare archi elettrici a seguito di eventuali accidentali urti contro le linee elettriche ad alta tensione frequenti al suolo; anche questo è un vantaggio evidente ed esclusivo. Nella fig. 10 è raffigurato un esempio di navicella avente sue funi di sospensione 43 ancorate in una posizione 44 intermedia alle altre possibili posizioni di sommità (figg.

1,2,4,5,6,7,8) oppure di base (fig. 3). Tale navicella è dotata di un foro centrale 45, preposto a consentire il libero transito del flusso dell'aria spinta oppure aspirata da un propulsore centrale 46 quando è disposto verticalmente. Tale foro 45 è utilizzabile pure come zona operativa per una gru di sollevamento, identificabile, per semplificazione, in una trave tubolare 47. La forma di tale navicella di fig. 10 è analoga a quella illustrata schematicamente dalla fig. 4, dove è visibile un foro 45A ed una trave tubolare 47. A tale trave è ancorabile una fune 48 dotata di gancio 49 utilizzabile sia per il sollevamento di cose, sia per l'ancoraggio di emergenza ad appigli del suolo. Nella fig. 10 è visibile un supporto orizzontale girevole 6A attorno a cui può orientarsi il propulsore 46, nonché un timone 10C che, deviando il flusso creato dal propulsore 46, genera dei momenti attorno all'asse verticale della fune 2. La navicella illustrata in fig. 10 è di grandezza media che si può dedurre, fatte le debite proporzioni, dalla grandezza di una porta 50 attraverso la quale i passeggeri possono accedere ad un balcone all'aperto 51, provenendo da un salone sottostante definito da vetrate

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dirigibile di sicurezza, anche ad uso di modellismo radiocomandato, caratterizzato dal fatto di avere il suo volume di sostentazione aerostatica tratto da un involucro essenzialmente a forma di lunghissimo cilindro verticale (1) e la sua navicella (3), per il trasporto di persone e di cose, sospesa (2) pendolarmente ad esso e dotata di mezzi propulsori (4,5,4A,5A,9,34,46) a spinta variamente orientabile.
2. 2) Dirigibile di sicurezza come alla rivendicazione precedente, caratterizzato da propulsori preferibilmente orientabili per almeno 90° attorno ad un asse orizzontale trasversale al senso di avanzamento, onde poter in tal modo svolgere autonomamente azione di sostentamento della navicella (fig. 5).
3. 3) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da mezzi propulsori associati a dispositivi creatori di momenti di forze o coppie di forze (7,8A-8B,11) attorno alla fune (2) di sospensione ed idonei ad orientare la navicella (3) nel piano orizzontale per stabilire la sua direzione di navigazione.
4. 4) Dirigibile di sicurezza come alla rivendicazione precedente caratterizzato da una navicella (3) a forma conica con foro centrale (fig. 6, 45.45A) di base confluente in un sovrastante canale diametrale a pareti verticali (fig. 6, fig. 10, 3C-3D) tra le quali è supportato un supporto orizzontale girevole (6,30,6A) per il sostegno e l'orientamento di un mezzo propulsore (4,5,4A,5A,9,34,46).
5. 5) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza del citato foro centrale è presente una trave diametrale (47) per il sostegno di una gru o verricello, da adibirsi al sollevamento di cose e persone e/o all'ancoraggio di grandi oggetti pesanti da trasportarsi appesi alla navicella, nonché al vincolo di una fune (48) con gancio (49) di ancoraggio di emergenza ad appigli fissi al suolo.
6. 6) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il mezzo propulsore può consistere in una pluralità di propulsori ad elica o a getto disposti simmetricamente ai lati dell'asse verticale della navicella per creare coppie di forze (7,8A-8B,11) attorno ad esso identificabile materialmente nella fune (2) tramite differenziazione delle loro spinte e capaci di orientare su 360° la navicella (3) nella direzione di avanzamento orizzontale voluta.
7. 7) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la sua navicella (3) trae il suo orientamento nel piano orizzontale girando sul suo asse verticale costituito materialmente dalla fune di sospensione (2) per effetto di uno o più timoni (10,10A-1OB,1OC) deviatori del flusso dell'aria o dei gas creato dai mezzi propulsori, detti mezzi essendo preferibilmente costituiti da eliche aereonautiche.
8. 8) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i suoi mezzi propulsori possono consistere in una pluralità di propulsori ad elica o a getto disposti simmetricamente ai lati dell'asse orizzontale di supporto girevole (6) di essi, onde consentire, con la differenziazione o la deviazione delle loro spinte, una coppia capace di orientare nel piano verticale le loro spinte per utilizzarle a scopi propulsivi, oppure sostentativi, oppure combinati.
9. 9) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da un lunghissimo cilindro verticale (1) di sostentazione aerostatica mediante suo riempimento con gas leggeri, preferibilmente elio, detto cilindro essendo formato da una pluralità di camere sovrapposte (1A,1B,1C,1D,1F,1G,1H,11,1L,1M,1N), tra loro non comunicanti se non a seguito di interventi volontari (23,V) legati alla realizzazione in esse di variazioni della loro pressione.
10. 10) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il cilindro verticale (1) di sostentazione aerostatica è realizzato da una pluralità di palloni (1F,1G,1H...) imprigionati in una serie di gabbie sovrapposte definite da delle strutture a rete (1Z).
11. 11) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da una regolazione della sua spinta di sostentazione tratta da specifiche camere (1A,1B,1C. 1F,1G,1H...) gonfiabili a bassa pressione mediante immissione (V) in esse di elio, o di altri gas equivalenti, precedentemente contenuto in bombole (22) ad alta pressione, ubicate nella navicella (3), dette bombole (22) essendo ricaricate mediante compressore (23) con elio aspirato (21) dalle stesse camere quando le si deve sgonfiare per far scendere di quota il dirigibile, detto ricircolo avvalendosi di valvole manuali (V) e/o automatiche (24).
12. 12) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da una navicella (3) sospesa (2) al suo involucro (1) di sostentazione aerostatica mediante una sola fune verticale (2), preposta a ridurre il vincolo torsionale della navicella (3) all'involucro (1) per rendere rapide le sue variazioni di orientamento della spinta, attorno a detta fune (2) essendo fissate le tubazioni (20,21) per il gonf iaggio-sgonfiaggio delle camere (1A,1B,1C. 1F,1G,1H...) dell'involucro (1), nonché fili elettrici delle luci di segnalazione dislocate lungo l'involucro (1) per renderlo visibile di notte.
13. 13) Dirigibile di sicurezza come alle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di avere la motorizzazione (38) delle eliche (34) nella zona inferiore della navicella (3) onde posizionare in basso il baricentro della stessa ed avere un gruppo motore utilizzabile per le eliche, per i compressori e per i generatori elettrici.
14. 14) Dirigibile di sicurezza come alla rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di avvalersi di una trasmissione a differenziale (40) utilizzabile per la differenziazione delle spinte di una coppia di eliche.