RU1768448C

RU1768448C - Способ уравновешивани дирижабл жидким балластом

Info

Publication number: RU1768448C
Application number: SU894735490A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Петрович Зайцев; Сергей Васильевич Иванов; Роман Валентинович Пятышев
Original assignee: Филиал Центрального аэрогидродинамического института им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1989-07-11
Filing date: 1989-07-11
Publication date: 1992-10-15

Abstract

Изобретение относитс к авиационной технике, в частности к воздухоплаванию и дирижаблестроению. Целью изобретени вл етс повышение весовой эффективности дирижабл путем использовани в качестве жидкого балласта сжиженного воздуха. Это достигаетс путем забора воздуха из окружающей среды, котора по мере выработки топлива в полете сжимают, охлаждают атмосферным воздухом, очищают от влаги и углекислого газа, сжижают и сливают в балластные емкости, поддержива в них нормальное давление. 1 ил.

Description

Изобретение относитс к авиационной технике, в частности к воздухоплаванию и дирижаблестроению, и представл ет собой усовершенствованный способ уравновешивани дирижабл жидким балластом.

Известны способы уравновешивани дирижаблей, полетна масса которых уменьшаетс за счет расходовани топлива при работе силовых установок. Вследствие этого по вл етс избыточна подъемна сила (всплывна )

Фс Фс- тпол.д,

которую необходимо уравновесить дл сохранени высоты полета дирижабл , т.е. сохранени услови

Фс ГПполЗ,

где Фс - статическа подъемна сила дирижабл ;

g - ускорение силы т жести;

тпол - полетна масса (без массы подъемного газа).

Способы уравновешивани можно разделить на две части: в первой уравновешивание производитс за счет уменьшени подъемной силы, во второй - за счет стабилизации полетной массы дирижабл путем накапливани балласта.

Уменьшение подъемной силы св зано в той или иной степени с потерей подъемного газа. Это неэкономично, учитыва высокую стоимость используемого в современных и перспективных дирижабл х дорогосто щего гели , Всплывную силу можно также уменьшить за счет отрицательной аэродинамической подъемной силы, создаваемой оперенным корпусом, либо за счет вертикальных составл ющих т ги воздушных винтов, Однако это ведет к резкому увеличению расхода топлива. Более рационально накапливать балласт в полете по мере выработки топлива, сохран полетную массу дирижабл . Причем, перераспредел накапливаемый балласт емкост ми, расположенными с разных сторон центра масс дирижабл . Так можно измен ть угол дифферента , что в некоторых случа х более эффективно , чем, например, с помощью рулей.

В известных способах накопление жидкого балласта - воды производитс путем конденсации вод ных паров из выхлопных

сл

с

1 о

I

00

газов двигателей или забором вод ного балласта при полете над водными пространствами .

Известен способ уравновешивани дирижабл по мере выработки топлива путем накапливани в дирижабле забортного воздуха Однако весова эффективность такого способа весьма невысока.

Целью изобретени вл етс повышение весовой эффективности дирижабл пу- тег использовани в качестве жидкого балласта сжиженного атмосферного воздуха . , , .Ј

Это достигаетс за счет производства непосредственно на борту дирижабл в течение полета жидкого воздуха в количествах , равных расходу топлива в силовых установках дирижабл . Дл этой цели атмосферный воздух сжимаетс в компрессоре , предварительно охлаждаетс забортным воздухом, очищаетс от влаги и углекислого газа, сжижаетс в бортовой холодильной установке и затем сливаетс в балластировочные емкости, которые должны быть теплоизолированы, т.к. температура жидкого воздуха составл ет 195°С. Причем слив сжиженного воздуха в носовые и кормовые балластировочные баки может быть неодинаковым и зависить от заданного угла дифферента. В случае необходимости изменени угла дифферента накопленный балласт может быть перераспределен между балластировочными баками , а в аварийных ситуаци х или при случае изменени высоты полета слит за борт,

На чертеже изображена принципиальна схема установки, реализующей предла.- гаемый способ уравновешивани дирижабл посредством сжижени забортного воздуха и закачки его в балластировочные емкости, расположенные по обеим сторонам центра масс дирижабл

Установка дл получени балласта - жидкого воздуха в полете состоит из компрессора 1, который может вл етс компрессором двигател дирижабл , соединенного на выходе с последовательно расположенными воздуховоздушным теплообменником 2, реверсивным теплообменником-выморэжива- телем 3, конденсатором 4 и дросселем 5 К выходу теплообменника 3 подключен детандер 6, механически св занный с вентил тором 7, подключенным к теплообменнику 2. После дроссел 5 установлен отделитель жидкости 8, соединенный по жидкостной линии с балластировочными емкост ми 9, а по газовой - с выходом из детандера 6. Насос Юслужитдл перекачки жидкого воздуха из одной балластировочной емкости в другую при уравновешивании и перераспределении массы дирижабл , а клапан 11 - дл аварийного сброса балласта.

Установка дл сжижени воздуха работает следующим образом.

Воздух из атмосферы сжимаетс в компрессоре 1, охлаждаетс в теплообменнике 2 и очищаетс от влаги и углекислого газа в теплообменнике 3.После теплообменника 3 поток сжатого воздуха раздел етс на две

0 части. Одна часть подаетс в конденсатор 4, где воздух сжижаетс . Жидкий воздух через дроссель 5 и охладитель жидкости 8 сливаетс в балластировочные емкости 9. Втора часть сжатого воздуха после теплообменни5 ка 3 поступает в детандер 6, где расшир етс и охлаждаетс . Охлажденный воздух после детандера смешиваетс с газообразным воздухом, выход щим из отделител жидкости 8 и емкости 9, и подаетс в кон0 денсатор 4 и теплообменник 3 дл охлаждени и сжижени сжатого воздуха, а затем сбрасываетс в атмосферу. Охлаждение сжатого воздуха в теплообменнике 2 осуществл етс атмосферным воздухом, прокачи5 ваемым через теплообменник вентил тором 7, приводом которого служит детандер 6.

Масса бортовой установки дл сжижени воздуха будет зависеть от ее произво0 дительности и давлени воздуха за компрессором. Расчеты показывают, что при давлении пор дка 1,5 МПа масса основных технологических агрегатов сжижитель- ной установки составит 3,1-3,3 кг на

5 производство в час одного килограмма накапливаемого жидкого воздуха. Если же от- бор сжатого воздуха будет производитьс не от компрессора двигател , а от специального компрессора, удельна масса сжижи0 тельной установки возрастет до 3,6-4,3 кг/кг жидк.возд. Расход сжатого воздуха при этом составит около 11 кг/кг жидкого воздуха.

Выбор типа компрессора будет зави5 сеть от относительного количества отбираемого в систему сжижени забортного воздуха. Существующие газотурбинные двигатели рассчитаны на отбор 3-4% воздуха , проход щего через компрессор. При уве0 личении отбора сверх указанной величины параметры двигател начинают ухудшатьс . В этих случа х необходима установка специального компрессора, привод которого может быть обеспечен как от самого двига5 тел дирижабл , так и с помощью электродвигател .

Величина получаемого эффекта от применени изобретени зависит от типа дирижабл , его размерюсти (объема оболочки), назначени , запас топлива и т.д, и может

быть определена в каждом конкретном случае .

Claims

Формула изобретени Способ уравновешивани дирижабл жидким балластом, включающий получение ж ллкого балласта и распределение его по мере выработки топлива по балластным емкост м , отличающийс тем, что, с целью повышени весовой эффективности

дирижабл путем использовани в качестве жидкого балласта сжиженного воздуха, в процессе полета по мере расходовани топлива воздуха, забираемый из окружающей атмосферы, сжимают, охлаждают забортным воздухом, очищают от влаги и углекислого газа, сжижают и сливают в балластные емкости, поддержива в них нормальное давление.