RU2003596C1 - Дирижабль - Google Patents

Description

треугольника зоне подвешена к несущему каркасу при помощи упругих держателей.

Кроме того, управл юща  воздушна  камера подвешена к верхним лонжеронам.

Изобретение по сн етс  чертежами, где на фиг.1 показан дирижабль в аксонометрии с частично удаленной оболочкой; на фиг.2 - развертка оболочки дирижабл ; на фиг.З и 4 - поперечное сечение несущего каркаса и оболочки по сечению А-А на фиг.2; на фиг.5 - продольное сечение дирижабл  в вертикальной плоскости; на фиг.6, 7 и 8 - сечение Б-Б на фиг.5 с различным уровнем заполнени  управл ющих воздушных камер; на фиг.9 - продольное сечение дирижабл  в горизонтальной плоскости; на фиг. 10 - крепление дл  сегмента оболочки на лонжероне дирижабл ; на фиг. 11 - то же, вариант; на фиг. 12 - то же, вариант.

На фиг.1 представлен дирижабль, оболочка которого частично удалена. Внутри дирижабл  наход тс  узлы несущего каркаса . Распределенно по длине дирижабл  от носа дл  кормы установлены шпангоуты, состо щие из поперечин 1, 2 и 3, причем поперечины шпангоутов расположенеы в виде равнобедренных треугольников с направленной вверх вершиной. Соответствующие друг другу угловые точки шпангоутов объединены друг с другом лонжеронами 4, 5 или 6. Тем самым получаетс  треугольна  структура несущего каркаса, при которой следующие друг за другом в продольном направлении лонжероны образуют наружный контур поверхности оболочки дирижаб- л . Четырехугольные поверхности, образованные кажда  двум  лонжеронами и двум  поперечинами на отдельном участке , ст нуты по диагонали раст жками 7 и тем самым обеспечивают несущему каркасу хорошую прочность. Продольные отрезки 8 несущего каркаса могут иметь по длине дирижабл  различную длину.

На фиг.1 показаны еще гондола 9 и хвостовое оперение 10. В новосой части находитс  упруга  воздушна  камера 11 первого вида внутри несущего каркаса. Эта воздушна  камера в раздвинутом состо нии принимает треугольную форму несущего каркаса, при этом прилегает изнутри к представл ющим боковое ограничение четырехугольным поверхност м с их диагональными раст жками 7, Оболочка дирижабл  состоит из трех сегментов 12, 13 и 14, которые собираютс  из узких полос. При этом предварительном изготовлении сегментов может быть обеспечен также необходимый пространственный изгиб с помощью раскро  и соединени  полос. Сегменты 12, 13 и 14 дополн ютс  в

каждом поперечном сечении дирижабл  до соответствующего кругового периметра в раздвинутом состо нии. Заранее изготовленные отдельные сегменты стыкуютс  по 5 своим кра м, причем, например, сегменты

12и 14 образуют продольный шов 15 оболочки дирижабл  (на фиг.1 выделен большей толщиной линии). Соответственно сегменты 12 и

13образуют шов 16, а сегменты 13 и 14 - шов 0 17, которого на фиг.1 не видно.

На фиг.2 представлены три сегмента 12, 13 и 14 оболочки в виде развертки. Каждый из этих сегментов (показано в виде продольных линий) собран из р да узких полос или

5 лент. Лежащие р дом друг с другом боковые кромки 18 и 19 сегментов 12 и 14 собираютс  при изготовлении оболочки в шов 15, Такие же швы 16 и V7 получаютс  путем сытковки боковых кромок 20 и 21 сегментов

0 12 и 13, а также боковых кромок 22 и 23 сегментов 14 и 13. При предварительном изготовлении оболочки шов (здесь рациональнее шов 16)отсаетс  вначале открытым. Изготовленна  заранее таким образом обо5 лочка дирижабл  и виде целого может нат гиватьс  на несущий каркас, причем шов проходит в продольном направлении соответствующего лонжерона.

8 насто щем примере исполнени  изо0 бретени  дл  шпангоутов предусмотрены поперечины 1, 2 и 3 равной длины, поэтому треугольна  структура несущего каркаса в поперечном сечении образует равносторонний треугольник. Возможно вместо равно5 стороннего треугольника применить равнобедренный треугольник, при этом только две поперечины будут иметь одинаковую длину. В этом случае сегменты оболочки будут иметь разную ширину.

0 Благодар  этому не причин етс  врем  предварительному, изготовлению или укладке собранных сегментов оболочки. Существенно только то, что шов всегда проходит по лонжерону от носа до кормы.

5 При изготовлении в случае необходимости можно разделить сегменты.

С помощью фиг.З и 4 разъ сн етс  монтаж оболочки дирижабл . Дл  треугольной структуры несущего каркаса выбрана форма

0 равностороннего треугольника. Поэтому все три сегмента 12, 13 и 14 имеют одинаковую форму и дополн ютс  согласно поперечному сечению А-А на фиг.2 в любом месте поперечного сечени  оболочки дири5 жабл  до полной окружности в этом месте. На фиг.З показан шпангоут, состо щий из трех поперечин 1, 2 и 3. К углам шпангоута присоединена лонжероны 4,5 и 6. Как видно на фиг.З и 4, при первой операции монтажа шов 15 заранее изготовленной оболочки на-

т гиваетс  под напр жением в продольном направлении над сопр женным лонжероном 4 и фиксируетс , Соответствующим образом шов 17 нат гиваетс  по лонжерону 6. При этой монтажной операции, однако, сегменты оболочки в своем поперечном сечении остаютс  ненат нутыми и свободно (рыхло) проход т между лонжеронами вышеупом нутой четырехугольной поверхности . Шов 16 вдоль лонжерона 5 еще остаетс  открытым.

Отдельные участки в виде полос, из которых собраны соответствующие сегменты, также показаны на фиг.З (пунктиром на соответствующих сегментах), при этом полосы могут быть выбраны различной ширины.

Благодар  еще открытому шву 16 обеспечена возможность доступа к внутренней полости несущего каркаса, это может осуществл тьс  после установки узлов и т.д. После окончани  асех внутренних работ закрываетс  в качестве последнего шов 16. Это осуществл етс  соединением боковых кромок 20 и 21 сегментов 12 и 13 оболочки и закреплением на лонжероне 5.

На фиг.4 представлено сечение несущего каркаса, соответствующего фиг.З, и показаны сегменты 12, 13 и 14 оболочки. При этом оболочка, то есть полость (отсек) несущего газа, полностью наполнена газом и нат нута, благодар  чему получаетс  замкнута  кругова  форма поперечного сечени  дирижабл . Благодар  заполнению оболочки газом достигаетс  дл  всего дирижабл  хороша  жесткость. Благодар  тому, что собранные сегменты 12, 13 и 14 образуют только единственную полость несущего газа , котора  находитс  под внутренним давлением , незначительно превышающим наружное давление, ужесточаетс  все соединение несущего каркаса и, кроме того, несущий каркас разгружаетс , так как оболочкой воспринимаетс  значительна  часть возникающих усилий. Благодар  соединению оболочки дирижабл  с несущим каркасом вдоль лонжерона все аэродинамические силы, действующие на оболочку, передаютс  на несущий каркас. Сама оболочка благодар  этому нагружаетс  только скоростным напором v, внутренним давлением. Все другие нагрузки из-за собственное веса, от т ги двигател , а также сила, действующа  на хвостовое оперение, воспринимаютс  непосредственно несущим каркасом. Несущий каркас поддерживаетс  нагруженной внутренним давлением оболочкой дирижабл . Гибкие поперечины и лонжероны получают за счет раст гивающих и мембранных напр жений в оболочке также преимущественно раст гивающую нагрузку, то есть на

существующие напр жени  сжати  в поперечинах и лонжеронах накладываютс  раст гивающие напр жени  в оболочке, которые благодар  этому ликвидируютс 

или уменьшаютс . Следовательно, во врем  эксплуатации дирижабл  несущий каркас меньше нагружаетс , поэтому может иметь размеры, обеспечивающие очень небольшой его вес.

0 В вертикальном продольном сечении дирижабл  на фиг.5 также обозначены продольные отрезки 8. На наружный по с лонжерона проходит изогнуто, так достигаетс  оптимальна  аэродинамическа  форма без

5 нарушающих поток углов, В носовой части и в зоне хвоста дирижабл  внутрь треугольной по форме несущей структуры встроены упругие воздушные камеры 11 первого типа, которые отмечены продольной штриховкой.

0 Кажда  управл юща  воздушна  камера имеет устройство, например вентил тор 24, дл  заполнени , а также регул тор 25, предназначенный дл  того, чтобы установить оп- ределенное внутреннее давление в

5 управл ющих воздушных камерах по отношению к наружному давлению и поддерживать его посто нным. Продольные размеры воздушных камер 11 не об зательно должны быть согласованы с длинами отдельных

0 отрезков 8 дирижабл , а в зависимости от необходимых объемов камер 11 могут быть короче или длинней. Объем воздушных камер 11 преимущественно составл ет приблизительно от четверти до трети всего

5 объема дирижабл . При этом управл ющие воздушные камеры прилегают к диагональным раст жкам базовых четырехугольников внутри несущего каркаса. В случае необходимости в этих четырехугольниках может

0 быть предумострена сетка 26 в виде подпирающей опоры дл  управл ющих воздушных камер 11. Управл ющие воздушные камеры выполнены таким образом, что они в полностью заполненном газом состо нии

5 заполн ют свободное поперечное сечение треугольного по форме несущего каркаса. В опорожненном состо нии управл ющие воздушные камеры автоматически складываютс  и укладываютс  в виде узкого пакета

0 по диагонали раст жки 7 или на наход щуюс  там оетку. Могут быть предусмотрены у основани  воздушных камер известные крепежные элементы, которые предотвращают невольные продольные перемещени  воз5 душных камер в несущем каркасе. С помощью этого креплени  27, кроме того, исключаетс  отрыв управл ющих воздушных камер 11 от базовых поверхностей.

Положение наполненной управл ющей воздушной камеры 11 в-поперечном сечении представлено на фиг,6, Частично опорожненна  управл юща  воздушна  камера 28 показана на фиг.7 и 8.

На фиг.9 показано горизонтальное продольное сечение дирижабл . При этом управл ющие воздушные камеры 11 отмечены продольной штриховкой. Сетка 26 показана в виде нижней опорной поверхности дл  такого рода управл ющих воздушных камер . Сами управл ющие воздушные камеры полностью введены в несущий газ дирижабл  и им окружены.

Кроме управл ющих воздушных камер 11 предусмотрены воздушные камеры 29 второго вида, которые расположены в остальных внутренних зонах несущего каркаса аналогично воздушным камерам 11 первого вида. Их положение в опорожненном и сложенном состо нии отмечено на фиг.5 двойной штриховой линией. Если воздушные камеры 11 первого вида необходимы дл  управлени  дирижаблем, то воздушные камеры 29 второго вида предусмотрены исключительно дл  проведени  процесса заполнени  или опорожнени  оболочки дл  несущего газа. По этой причине воздушные камеры второго вида могут выполн тьс  из легких оболочек, которые в опорожненном состо неии могут легко складыватьс  и имеют небольшой вес. При этом это может быть, например, легкий пле- ночно-тканевый ламинат (слоистый пластик ).

Дл  летной эксплуатации считаетс , что оболочка дирижабл  должна наполн тьс  несущим газом дл  определенной предусмотренной высоты полета, например дл  высоты 2300 м до 80% общего объема. Кажда  из управл ющих воздушных камер 11 с помощью отрегулированного по давлению вентил тора 24 и клапана-регул тора давлени  доводитс  до избыточного давлени  приблизительно 5 мбар по отношению к давлению окружающей среды и посто нно поддерживаетс  на этом уровне давлени  с помощью регул тора 25. При этом управл ющие воздушные камеры 11 заполнены приблизительно на 2/3 своего объема. Внутреннее давление управл ющих камер 11 через их оболочку передаетс  на объем несущего газа. Таким образом, с помощью управл ющих воздушных камер 11 может осуществл тьс  весовой дифферент дирижабл . Например, при перет желении на нос дирижабл  давдение в передней управл ющей воздушной камере 11 уменьшаетс , благодар  этому эта камера уменьшаетс , а задн   управл юща  воздушна  камера увеличиваетс  в объеме.

При летной эксплуатации избыточное давление от 4 до 5 мбар по отношению к давлению окружающей среды сохран етс  посто нным. При увеличивгющейс  высоте 5 полета расшир етс  несущий газ в оболочке и вытесн ет воздух из управл ющих воздушных камер 11. Если при определенной высоте полета управл ющие воздушные камеры 11 будут полностью опорожнены, то

0 есть сдавлены, то это означает, что достигнута максимальна  высота подъема или высота полета дирижабл . На фиг.6 схематически представлено полное заполнение управл ющей воздушной камеры 11

5 на земле. На фиг.7 показано состо ние камеры на определенной высоте полета, где благодар  расширению несущего газа управл юща  воздушна  камера 11 уже сложена до доли 28. Очевидно, что при

0 достижении желательной высоты полета управл ющие воздушные камеры 11 полностью опорожнены.

Заполнение дирижабл  несущим газом, например гелием, производитс  по специ5 альной технологии. Смеси гели  с воздухом нужно избегать. Дл  этой цели необходимы воздушные камеры 29 второго вида. Воздушные камеры 11 и 29 в опорожненном состо нии расположены в сеободной внут0 ренней полости несущего каркаса и зафиксированы против продольного смещени  или отрыва от своих опорных поверхностей. Непосредственно после этого полностью заполн ютс  воздухом воздушные камеры

5 11 и 29, так что треугольна  поперечном сечении внутренн   полость несущего каркаса полностью заполнена. Затем из оболочки дирижабл , окружающей несущий каркас, отсасываетс  содержащийс  в ней

0 воздух, причем наружна  оболочка прилегает к образованным между лонжеронами и поперечинами четырехугольным ограничивающим поверхност м и тем самым снаружи к воздушным камерам 11 и 29. Затем

5 несущий газ подаетс  в оболочку дирижабл , причем воздух из воздушных камер 29 второго вида может вытекать наружу, В заполненном состо нии поэтому только несущий газ без каких-либо загр знений из

0 воздуха находитс  в оболочке дирижабл . Воздушные камеры 29 второго вида полностью опорожнены и лежат сложенными на своих четырехугольных опорных поверхност х; дирижабль получает свою окончатель5 ную форму.

На фиг.8 представлено рациональное изменение управл ющей воздушной камеры 1t по отношению к показанной на фиг.7. На фиг.7 показано как при мень- шем атмосферном наружном давлении ,

объем в управл ющей воздушной камере из- за увеличивающего при этом объема несущего газа уменьшаетс  до меньшего объема 28. При этом оболочка камеры 11 в несущем каркасе опадает аниз к основанию треугольника и неупор дочено укладываетс  в складки . Дл  этого чтобы избежать это и осущестпить улор деченную укладку (согласно фиг,8), управл юща  воздушна  камера 11 в своей зоне, противолежащей основанию трбгульникз, подвешиваетс  к несущему каркасу с помощью упругого держател  30. Держатели 30 могут быть выполнены, например, из резинового троса и закреплены на лонжероне 4. При описанмном ранее процессе опорожнени  управл ющих воздушных камер из-за уменьшающегос  атмосферного давлени  достигаетс , как показано на фиг.8, упор доченное складывание оболочки с прохождением по кривой боковых частей оболочки воздушных камер. При этом подвешивание управл ющих воздушных камер к несущему каркасу не ограничиваетс  данной формой исполнени , дл  этого могут примен ть различные конструктивные узлы и места подвешивани  (например, шпангоуты или диагональные распорки в ее верхней зоне). Различными способами также может происходить крепление держателей х управл ющим воздушным камерам.

На фиг. 10, 1 и 12 разъ сн ютс  некоторые возможности креплени  сегментов оболочки к лонжеронам или их соединени  друг с другом, s также образование шэоз,

На фиг, 10, показан пример дл  лонже- рсжз4. Наружный по с 31 лонжеооиа4 имеет форму плоской планки. Крепление сегмертов (здесь 12 и 14) оболочки происходит с помощью кле щейс  пленки 32 и двух соединительных полос 33, между которыми соедин ютс  боковые кромки сегментов 12 и 14 оболочки и образуют шов 15, Вместо кле щей пленки 32 дл  креплени  сегментов оболочки к наружному по су 31 лонже- оона 4 применимы также другие средства закреплени , напоимер замок с соединением типа репейник. Последнее крепление имеет то преимущество, что легко может быть раскрыто. В любом случае шов 15 остаетс  р. своем продольном направлении туго нат нутым, & то орам  как участки сегментов оболочки, присоединенные к нему в окружном направлении оболочки, не нат нуты и их нат жение получаетс  только путем заполнени  оболочки несущим газом,

Соединение двух сегментов 12 и 14 оболочки происходит с помощью соединительных полос 33, которые также уплотн ют шов 15 по всей его длине.

На фиг,11 показан лонжерон 4 в поперечном сечении с плоским наружным по сом 31. Боковые кромки сегментов 12 и 14 стыкуютс  между соединительными полосами 33 и образуют уплотненный шов 15. 8

отличие от исполнени  на фиг.10 к двум сегментам оболочки прикреплены проход щие соответственно в продольном направлении тканевые накладки 34. Эти накладки имеют петлю, чтобы иметь возможность принэйтовать сегменты вдоль лонжерона 4 с помощью крепежного шнура 35, В случае необходимости, как это показано на чертеже , еще может быть предусмотрено соединение внутренней соединительной полосы

33 тканевыми накладками.

На фиг.12 показано раэьемное соединение между граничащими друг с другом сегментами 12 и 14 оболочки, а также с лонжероном 4. В этом случае боковые кромки сегментов 12 и 14 оболочки имеют усиленную шнуром 36 краевую зону, Наружна  часть лонжерона 4 вместо плоского наружного по са 31 снабжена усилением, имеющим дл  каждого из сегметов 12 и 14

профильную канавку 37 дл  приема шнура 36. После укладки двух шнуров 36 зажимна  планка 38, котора  предумострена с соответствующими профильными углублени ми и захватывает оба краевых шнура 36, крепитс  к

усилению 39 лонжерона 4 с помощью разъемного соединени  40, например винтового соединени .

Этот вид креплени  сособенно рационален дл  образовани  шва 16, который (например , по фиг,3) должен быть закрыт последним при монтаже, а в случае обсул- живани  или ремонта за счет легкого разъема обеспечивает особенно простую возможность доступа к внутренним полост м дирижабл .

В случае необходимости дл  дополнительного уплотнени  шва может еще примен тьс  уплотн юща  масса 41. Возможна комбинаци  трех описанных видов креплени , в особенности дополнительное применение с/единенительных полос 33 в последнем виде креплени .

(56) За вка ФРГ № Р 4018749.7, кл. В 64 В 1/08, опублик. 1990.

Claims (17)

1. ДИРИЖАБЛЬ, содержащий р д шпангоутов и установленных между ними лонжеронов закрытого снаружи оболочкой несущего каркаса дл  создающих подъемную силу  чеек подъемного газа и необходимых дл  дирижабл  конструктивных узлов и управл ющие упругие воздушные камеры, при этом раздел ющие несущий каркас на продольные участки шппангоуты выполнены из трех поперечин, расположенных в форме равнобедренного треугольника с вершиной, направленной вверх, вершины углов выполнены в виде узловых точек дл  присоединени  лонжеронов к поперечинам, а четырехугольные площадки , образованные в продольных участках и ограниченные двум  поперечинами и двум  лонжеронами, снабжены двум  диагонально проход щими раст жками, отличающийс  тем. что оболочка выполнена по меньшей мере из трех проход щих от носа до хвоста и дополн ющих друг друга до полной окружности оболочки сегментов , из которых каждые два соседних сегмента соединены друг с другом своими продольными кромками по всей длине дирижабл  и закреплены на наружной стороне лонжерона, при этом сегменты все вместе ограничивают полость подъемного газа дирижабл  и образуют оболочку, определ ющую в заполненном состо нии форму дирижабл , причем управл ющие воздушные камеры расположены в передней и задней част х дирижабл  и в надутом состо нии заполн ют треугольное сечение несущего каркаса и прилегают своими боковыми поверхност ми к четырехугольным поверхност м, образованным шпангоутами и лонжеронами, и к их диагональным раст жкам.

2.Дирижабль по п.1, отличающийс  тем, что он снабжен дополнительными воздушными камерами второго вида, независимыми от управл ющих воздушных камер и расположенными аналогично управл емым воздушным камерам.

3.Дирижабль по пп,1 и 2. отличающийс  тем, что оболочка дирижабл  образует единственную полость дл  подъемного газа , проход щую от носа до хвоста.

4.Дирижабль по пп.1 - 3, отличающийс  тем, что объем со всех сторон свободно окруженных несущим газом управл ющих воздушных камер в заполненном состо нии составл ет приблизительно от одной

четверти до одной трети всего объема дирижабл .

5. Дирижабль по пп,1 - 4, отличающий- с  тем, что управл ющие воздушные камеры или воздушные камеры второго вида закреплены при помощи держателей на четырехугольных поверхност х, сопр женных с основанием треугольного шпангоута.

6. Дирижабль по п.5. отличающийс 

тем, что держатель выполнен в виде сетки, нат нутой в четырехугольной площадке.

7. Дирижабль по п.5, отличающийс 

15

5

тем, что держатели установлены в углах четырехугольной площадки.

8.Дирижабль по пп.1 - 7, отличающийс  тем, что он снабжен устройствами дл  регулировки давлени  в управл ющих воз20 душных камерах.

9.Дирижабль по пп.1 - 8, отличающийс  тем, что кажда  из управл ющих воздушных камер снабжена индивидуальным

устройством регулировки давлени . 25

10.Дирижабль по пп.1 - 9, отличающийс  тем, что по меньшей мере дез из сегментов оболочки перед монтажом на

0 дирижабль соединены друг с другом по их граничащим одна с другой продольным кромкам.

11.Дирижабль по пп.1 - 10, отличаю- 5 щийс  тем, что по меньшей мере одно из

продольных креплений сегментов оболочки выполнено разъемным.

12.Дирижабль по п.11, отличающийс  тем, что разъемное крепление сегментов

0 оболочки к лонжерону выполнено при помощи замка типа «репейник.

13.Дирижабль по п.11, отличающийс  тем, что сегменты оболочки снабжены расположенными на их продольных кромках устройствами дл  принайтовани  к лонжеронам .

14.Дирижабль по п.11, отличающийс  тем, что разъемное крепление сегментов

Q оболочки к лонжерону выполнено в виде шнуров, заделанных в продольные кромки сегментов оболочки, и соответствующих профильных углублений дл  приема усиленной шнуром краевой зоны сегментов

5 оболочки, выполненных в усиленном наружном по се лонжерона и в прижимной планке, раэъемно соединенной с наружным по сом лонжерона.

15.Дирижабль по пп.12 - 14, отличаю- щийс  тем, что продольные швы между

сегментами оболочки снабжены дополнительными уплотнительными средствами.

16. Дирижабль по пп. 1-5, отличающийс  тем, что управл юща  воздушна  камера в своей противолежащей основанию треугольника зоне подвешена к несущему каркасу при помощи упругих держателей,

17. Дирижабль по п.16, отличающийс  тем, что управл юща  воздушна  камера подвешена к верхним лонжеронам,

Т2

/4

70 f

/0

P&ff/

N

I

Tl

N

N

1/ «

f4

12

pv&12