RU2155143C1

RU2155143C1 - Airship (versions)

Info

Publication number: RU2155143C1
Application number: RU99112660A
Authority: RU
Inventors: К.Б. Васильев
Original assignee: Васильев Константин Борисович
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: lighter-than-air flying vehicles; transport and cargo rigid airship. SUBSTANCE: airship has case made in form of toroid, lifting propellers-motors, maneuvering propellers-motors and pilot cabin. Cavity of case formed by surface of toroid directed towards its axis of symmetry is used as cargo compartment. Flat encircling ring secured on toroid over its maximum diameter is used for securing the lifting propellers-motors. According to second version, case of toroid has form of polygon in radial section; this polygon includes upper and lower horizontal sections connected by means of vertical section. Located coaxially relative to case is annular fairing which has form of polygon in radial section with flat encircling ring secured over maximum diameter; lifting propellers- motors are secured to this ring. EFFECT: improved aerodynamic properties of airship; simplified construction; enhanced operational reliability. 3 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к транспортно-грузовым дирижаблям жесткой конструкции. The group of inventions relates to aircraft lighter than air, and in particular to transport-cargo airships of a rigid construction.

Известен дирижабль, модель "СССР-В-6" [Большая Cоветская Энциклопедия (второе издание). - 1952, т. 14, с. 415]. Его корпус имеет сигарообразную форму. Под корпусом расположена килевая ферма, три винтомоторные гондолы и грузопассажирская гондола. При низком лобовом сопротивлении данная конструкция обладает колоссальным боковым сопротивлением, что делает крайне затруднительным управление дирижаблем при боковом ветре. Кроме того, дирижабли подобного типа требуют сложной системы удифферентованности. The airship, the model "USSR-V-6", is known [Great Soviet Encyclopedia (second edition). - 1952, t. 14, p. 415]. Its body is cigar-shaped. Under the hull there is a keel farm, three propeller gondolas and a passenger-and-passenger gondola. With low drag, this design has tremendous lateral drag, which makes it extremely difficult to control the airship in a crosswind. In addition, airships of this type require a complex system of differentiation.

В качестве прототипа выбран транспортно-грузовой дирижабль [патент Франции 2366989, МКИ B 64 B 1/06, опубл. 05.05.78 г.]. Корпус дирижабля выполнен в виде тороида, радиальное сечение которого представляет собой круг. Под корпусом дирижабля закреплена кольцевая гондола. В центральной части кольца корпуса установлена коническая конструкция, с помощью которой закреплен подъемный винтомотор с системой изменения угла наклона винта. Кабина пилота размещена в непосредственной близости от гондолы или под винтомотором с доступом к гондоле через специальную решетку. С наружной стороны гондолы закреплены маневровые винтомоторы, служащие для разворота и изменения направления движения дирижабля, а также для удифферентованности. В нижней части гондолы расположены посадочные амортизаторы. Груз подвешивается к стропам, расположенным под гондолой. As a prototype of the selected cargo-airship [patent of France 2366989, MKI B 64 B 1/06, publ. 05/05/78 g.]. The airship body is made in the form of a toroid, the radial section of which is a circle. An annular nacelle is fixed under the airship body. A conical structure is installed in the central part of the housing ring, by means of which a lifting rotor motor is fixed with a system for changing the angle of inclination of the screw. The cockpit is located in the immediate vicinity of the gondola or under the propeller with access to the gondola through a special grill. On the outside of the nacelle, shunting propellers are fixed, which serve to turn and change the direction of movement of the airship, as well as to differentiate. At the bottom of the gondola are landing shock absorbers. The load is suspended from the slings located under the gondola.

По сравнению с традиционными дирижаблями тороидальная конструкция корпуса прототипа более устойчива и уравновешена. Однако корпус с кольцевой гондолой обладает высоким аэродинамическим сопротивлением. Расположение в центре кольца тороида конуса с громоздким подъемным винтомотором исключает возможность размещения груза в приосевой полости, а подвешенный на стропах груз создает дополнительное сопротивление. Кроме того, конструкция ненадежна в эксплуатации, т. к. выход из строя хотя бы одного из маневровых винтомоторов приведет к неуправляемому эффекту Магнуса и как следствие к аварии. Дополнительную опасность представляет собой подвешенный на стропах груз, т. к. возможное смещение центра устойчивости системы под воздействием воздушных потоков или при обрыве части строп приведет к дифференту дирижабля, исключающему возможность дальнейшего полета. Compared with traditional airships, the toroidal design of the prototype hull is more stable and balanced. However, the body with an annular nacelle has a high aerodynamic drag. The location in the center of the ring of a toroid cone with a bulky lifting propeller excludes the possibility of placing the load in the axial cavity, and the load suspended on the slings creates additional resistance. In addition, the design is unreliable in operation, since failure of at least one of the shunting propeller motors will lead to an uncontrolled Magnus effect and, as a consequence, to an accident. An additional danger is the load suspended on slings, since a possible displacement of the center of stability of the system under the influence of air currents or when a part of the lines breaks will lead to the airship trim, which excludes the possibility of further flight.

В основу изобретения поставлена комплексная задача: улучшение аэродинамических свойств дирижабля, упрощение конструкции и повышение надежности эксплуатации. The basis of the invention is a complex task: improving the aerodynamic properties of the airship, simplifying the design and increasing the reliability of operation.

Поставленная задача в первом варианте решается тем, что на дирижабле, включающем корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, согласно изобретению дополнительно устанавливают как минимум еще один подъемный винтомотор, корпус в радиальном сечении представляет собой фигуру, включающую верхний и нижний горизонтальные участки, переходящие в наклонные участки, сближающиеся по мере удаления от оси тороида, на тороиде по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком. The task in the first embodiment is solved by the fact that on the airship, comprising a toroid-shaped body, a lifting rotor, a cockpit, means for securing the load, shunting propellers mounted in the lower part of the airship, according to the invention additionally install at least one more lifting rotor, the body in a radial section is a figure that includes the upper and lower horizontal sections, turning into inclined sections, moving closer to the distance from the axis of the toroid, on the toroid along its poppy a flat girdle ring is fixed to the maximum diameter, to which lifting rotor motors are attached, while the cockpit and shunting rotor motors are fixed on the lower part of the hull in the peripheral zone, and the cavity formed by the surface of the toroid facing its axis of symmetry is the cargo compartment.

Поставленная задача во втором варианте решается тем, что на дирижабле, включающем корпус, имеющий форму тороида, подъемный винтомотор, кабину пилота, средства для крепления груза, маневровые винтомоторы, закрепленные в нижней части дирижабля, согласно изобретению дополнительно размещают как минимум еще один подъемный винтомотор и кольцевой обтекатель, коаксиально установленный на тороиде, корпус тороида в радиальном сечении представляет собой многоугольник, включающий верхний и нижний горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком, а кольцевой обтекатель в радиальном сечении имеет форму многоугольника, наклонные участки которого сближаются по мере удаления от оси тороида, на кольцевом обтекателе по его максимальному диаметру закреплено плоское опоясывающее кольцо, к которому прикреплены подъемные винтомоторы, при этом кабина пилота и маневровые винтомоторы закреплены на нижней части корпуса в периферийной зоне, а полость, образованная поверхностью тороида, обращенной к его оси симметрии, является грузовым отсеком. The task in the second embodiment is solved by the fact that on the airship, comprising a toroid-shaped body, a lifting rotor, a cockpit, means for securing cargo, shunting rotor motors mounted in the lower part of the airship, according to the invention, at least one more lifting rotor rotor is additionally installed and annular cowl mounted coaxially on the toroid, the toroidal body in radial section is a polygon, including upper and lower horizontal sections connected vertically area, and the annular fairing in radial section has the shape of a polygon, the inclined sections of which approach as the distance from the axis of the toroid, on the annular fairing on its maximum diameter is attached a flat encircling ring to which lifting rotor motors are attached, while the cockpit and shunt propellers are fixed to the lower part of the body in the peripheral zone, and the cavity formed by the surface of the toroid facing its axis of symmetry is the cargo compartment.

Изобретение иллюстрируется чертежами, на которыx представлено:
фиг. 1 - дирижабль по первому варианту, фронтальный вид, совмещенный с радиальным сечением;
фиг. 2 - дирижабль по первому варианту, вид снизу;
фиг. 3 - дирижабль по второму варианту, фронтальный вид, совмещенный с радиальным сечением;
фиг. 4 - дирижабль по второму варианту, вид снизу.The invention is illustrated by drawings, on which:
FIG. 1 - airship according to the first embodiment, front view, combined with a radial section;
FIG. 2 - airship according to the first embodiment, bottom view;
FIG. 3 - airship according to the second embodiment, front view, combined with a radial section;
FIG. 4 - airship according to the second embodiment, bottom view.

Дирижабль включает корпус 1, выполненный в форме тороида, как минимум два подъемных винтомотора 2. Маневровые винтомоторы 3 и кабина пилота 4 установлены на корпусе дирижабля, не выступая за его нижнюю плоскость. Полость 5, образованная поверхностью 6 тороида, обращенной к его оси 7 симметрии, является грузовым отсеком, который оборудован в том числе такелажной оснасткой. The airship includes a housing 1, made in the form of a toroid, at least two lifting propellers 2. Shunting propellers 3 and the cockpit 4 are mounted on the airship, without protruding beyond its lower plane. The cavity 5, formed by the surface 6 of the toroid facing its axis of symmetry 7, is a cargo compartment, which is equipped with rigging, among other things.

В первом варианте изобретения тороидальный корпус имеет в радиальном сечении (проходящем через его ось 7 симметрии) форму фигуры, включающей верхний 8 горизонтальный участок и нижний 9 горизонтальный участок, переходящие в наклонные сближающиеся по мере удаления от оси 7 участки 10, 11. Участок 10 является образующей боковой поверхности верхнего усеченного конуса поверхности корпуса дирижабля, участок 11 - образующей боковой поверхности нижнего обратного усеченного конуса поверхности корпуса. В случае если участки 10 и 11 имеют кривизну, то указанные поверхности будут соответственно слегка выпуклыми или вогнутыми и в радиальном сечении будут представлять фигуру, по форме приближающуюся к одному из аэродинамических профилей, например к вогнуто-выпуклому. В месте соединения конических поверхностей, т.е. на линии максимального диаметра тороида, установлено плоское опоясывающее кольцо 12. На кольце 12 закреплены подъемные винтомоторы 2 на максимальном удалении друг от друга (в случае 3-винтомоторов - установлены на расстоянии между ними 120^o).In the first embodiment of the invention, the toroidal casing has a radial section (passing through its axis of symmetry 7) in the form of a figure, including the upper 8 horizontal section and the lower 9 horizontal section, turning into inclined sections 10, 11 moving closer to the axis 7. Section 10 is forming the lateral surface of the upper truncated cone of the surface of the airship body, section 11 - forming the lateral surface of the lower inverse truncated cone of the surface of the airship. If sections 10 and 11 have a curvature, then these surfaces will be slightly convex or concave, respectively, and in a radial section will represent a figure approaching one of the aerodynamic profiles in shape, for example, concave-convex. At the junction of conical surfaces, i.e. on the line of the maximum diameter of the toroid, a flat encircling ring is installed 12. On the ring 12 are mounted lifting rotor motors 2 at a maximum distance from each other (in the case of 3-rotor motors - mounted at a distance between them of 120 ^o ).

Во втором варианте изобретения тороидальный корпус дирижабля имеет в радиальном сечении форму многоугольника, включающего верхний 8 и нижний 9 горизонтальные участки, соединенные вертикальным участком 13. Кольцевой обтекатель 14 коаксиально установлен на тороиде и имеет наклонные участки 15, 16, которые, как и в первом варианте, образуют конические поверхности, в случае если в радиальном сечении обтекатель имеет форму треугольника. Указанные поверхности могут быть слегка выпуклыми или вогнутыми, на линии наибольшего диаметра обтекателя к нему присоединено плоское опоясывающее кольцо 12, к которому прикреплены подъемные винтомоторы 2. Высота обтекателя 14 меньше высоты корпуса 1. In the second embodiment of the invention, the toroidal airship body has a radial section in the form of a polygon, including the upper 8 and lower 9 horizontal sections connected by a vertical section 13. The annular cowl 14 is coaxially mounted on the toroid and has inclined sections 15, 16, which, as in the first embodiment form a conical surface, if in the radial section the fairing has the shape of a triangle. These surfaces can be slightly convex or concave, on the line of the largest diameter of the fairing attached to it is a flat girdle ring 12, to which are attached lifting rotor motors 2. The height of the fairing 14 is less than the height of the housing 1.

В обоих вариантах возможна установка рулей управления (по горизонтали и вертикали), на чертежах не показаны. In both cases, it is possible to install control wheels (horizontal and vertical), not shown in the drawings.

Изобретение работает следующим образом. The invention works as follows.

Подлежащий транспортированию груз с помощью такелажной оснастки размещается в полости 5 (грузовом отсеке) и закрепляется, например, на специальной платформе (не показано). Для облегчения подъема дирижабля и регулирования высотного режима используют подъемные винтомоторы 2. В процессе полета маневровые винтомоторы 3 обеспечивают движение в заданном направлении. Они же обеспечивают поворот дирижабля. The cargo to be transported using rigging is placed in the cavity 5 (cargo compartment) and secured, for example, on a special platform (not shown). To facilitate the lifting of the airship and regulate the altitude mode, lifting propellers 2 are used. During the flight, shunting propellers 3 provide movement in a given direction. They provide the turn of the airship.

Равнозначно обтекаемая форма дирижабля, отсутствие выступающих частей конструкции и возможность транспортирования груза во внутренней полости тороида (груз не свисает) значительно уменьшают аэродинамическое сопротивление. Кроме того, размещение груза в приосевом грузовом отсеке и возможность его жесткой фиксации повышают устойчивость системы, которая не требует сложной конструкции удифферентованности. The equally streamlined shape of the airship, the absence of protruding parts of the structure and the possibility of transporting the load in the inner cavity of the toroid (the load does not hang) significantly reduce aerodynamic drag. In addition, the placement of cargo in the axial cargo compartment and the possibility of its rigid fixation increase the stability of the system, which does not require a complex design of differentiation.

Замена мощного и громоздкого центрального подъемного винтомотора на ряд периферийно и симметрично установленных винтомоторов упрощает конструкцию и исключает возникновение неконтролируемого эффекта Магнуса в случае поломки одного или нескольких винтомоторов (как подъемных, так и маневровых). Таким образом, оба варианта конструкции исключают возможность создания аварийной ситуации при указанных условиях. По достигаемому результату (аэродинамические свойства, устойчивость, надежность) оба варианта изобретения равнозначны. Второй вариант упрощает изготовление дирижаблей повышенной грузоподъемности, т.е. повышенных габаритов. Replacing a powerful and bulky central elevator rotor with a series of peripherally and symmetrically mounted rotor motors simplifies the design and eliminates the uncontrolled Magnus effect in the event of breakdown of one or more rotor motors (both lifting and shunting). Thus, both design options exclude the possibility of creating an emergency under these conditions. According to the achieved result (aerodynamic properties, stability, reliability), both variants of the invention are equivalent. The second option simplifies the manufacture of high-capacity airships, i.e. increased dimensions.

Изобретение может найти применение при транспортировании негабаритных и тяжелых грузов, при тушении пожаров и т.п. The invention may find application in the transportation of oversized and heavy loads, when fighting fires, etc.

Claims

1. An airship including a toroid-shaped hull, a lifting rotor, a cockpit, means for securing cargo, shunting propellers mounted in the lower part of the airship, characterized in that it contains at least one more lifting rotor, the hull in radial section is a figure including the upper and lower horizontal sections, turning into inclined sections, approaching as they move away from the axis of the toroid, a flat encircling ring is fixed to the toroid by its maximum diameter, to which epleny lifting vintomotory, the cockpit and shunting vintomotory fixed to the bottom of the housing in a peripheral area, and the cavity formed by the toroid surface, facing its axis of symmetry, is the cargo bay.

2. An airship including a toroid-shaped hull, a lift rotor, a cockpit, cargo securing means, shunt rotor motors mounted in the lower part of the airship, characterized in that it contains at least one lift rotor and a ring cowl mounted coaxially on the toroid , the toroidal body in radial section is a polygon, including upper and lower horizontal sections connected by a vertical section, and the annular radome in the radial section has the form of many a golnik, whose inclined sections approach as the toroid moves away from the axis of the toroid, a flat encircling ring is attached to the annular cowl along its maximum diameter, to which lifting screw motors are attached, while the cockpit and shunting screw motors are fixed on the lower part of the case in the peripheral zone, and the formed surface of the toroid facing its axis of symmetry is the cargo compartment.