«Дирижабль с подъемной силой пара и комплексной электростанцией как средство транспорта» относится к летательным аппаратам, использующим подъемную силу несущего газа. Он может быть использован для перевозки пассажиров, перевозки различных грузов, обеспечения работы многофункциональных станций на больших высотах, при разгрузке судов, стоящих на рейде, для доставки древесины из леса на лесоперерабатывающие предприятия.“An airship with a lift of steam and an integrated power plant as a means of transport” refers to aircraft using the lift of a carrier gas. It can be used to transport passengers, transport various cargoes, ensure the operation of multi-functional stations at high altitudes, while unloading vessels in the roads, to deliver wood from forests to timber processing enterprises.
Известны различные виды таких аппаратов, дирижабли с мягким, жестким, комбинированным корпусом и различными силовыми установками. В качестве прототипа изобретения принято изобретение «Летательный аппарат на основе дирижабля с электродвигателем» (патент RU №2478518 C1, от 26.07.2011 г.). Летательный аппарат выполнен с жестким корпусом, крыльями, двигатели которого работают от электроэнергии, вырабатываемой секционной канальной ветряной электрической станцией, которую располагают в служебных помещениях-секциях, которые размещены над сквозным ветреным каналом и от энергии аккумуляторных батарей, которые также заряжают током, вырабатываемым электрической станцией. В оборудование секции включено: ветреное колесо с горизонтальной осью вращения, промежуточные шкивы, ускоряющие скорость вращения генераторов, по меньшей мере один генератор, а также аккумуляторные батареи, мощность упомянутой электрической станции зависит от количества секций и размеров летательного аппарата, она обеспечивает упомянутые двигатели летательного аппарата и подзарядку аккумуляторных батарей.Various types of such devices are known, airships with a soft, hard, combined body and various power plants. As a prototype of the invention, the invention “Aircraft based on an airship with an electric motor” was adopted (patent RU No. 2478518 C1, dated July 26, 2011). The aircraft is made with a rigid body, wings, the engines of which are powered by electricity generated by a sectional channel wind power station, which is located in service rooms-sections, which are located above the through wind channel and from the energy of the batteries, which are also charged with the current generated by the power station . The equipment of the section includes: a wind wheel with a horizontal axis of rotation, intermediate pulleys that accelerate the speed of rotation of the generators, at least one generator, as well as batteries, the power of the said electric station depends on the number of sections and dimensions of the aircraft, it provides the mentioned engines of the aircraft and recharging the batteries.
Данное изобретение принято за прототип предлагаемого изобретения. Но в нем есть определенные недостатки: для увеличения мощности двигателей требуется значительное увеличение размеров корпуса дирижабля, что вызывает увеличение сопротивления полету дирижабля, а значит, и уменьшению скорости полета, удорожание его изготовления и большой расход материалов для изготовления корпуса дирижабля, большой расход средств на приобретение несущего газа.This invention is taken as a prototype of the invention. But it has certain drawbacks: to increase engine power, a significant increase in the size of the airship body is required, which causes an increase in flight resistance of the airship, which means a decrease in flight speed, an increase in the cost of its manufacture and a large consumption of materials for manufacturing the airship’s body, and a large expenditure of funds for the acquisition carrier gas.
Все эти недостатки исчезают полностью при использовании изобретения «дирижабль с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в качестве транспортного средства». В нем в качестве подъемной силы используют водяной пар, который получают кипячением налитой в отдельные отсеки мягкого корпуса дирижабля воды электронагревателями. Температуру пара в отсеках регулируют терморегуляторами. Все электрооборудование дирижабля снабжает электрическим током комплексная электростанция, состоящая из двух частей: первая часть - это ветряная электростанция, которая расположена внутри корпуса дирижабля, вторая - солнечная часть, которую размещают на внешней защитной обшивке корпуса дирижабля. Мягкий корпус дирижабля собирают из сборных сегментов, которые состоят из отдельных отсеков, наружную сторону которых теплоизолируют. Их собирают с помощью внешней защитной обшивки мягкого корпуса дирижабля. Она же соединяет сборные сегменты в единый корпус дирижабля. Ширина среднего сегмента кратна длине помещения-секции над сквозным ветреным каналом, а их количество зависит от мощности комплексной электростанции. Герметичную рубку управления дирижаблем располагают под корпусом дирижабля с помощью крепежных лент.All these disadvantages completely disappear when using the invention of "airship with a lifting force of steam and an integrated power plant as a vehicle." In it, water vapor is used as the lifting force, which is obtained by boiling electric water heaters poured into separate compartments of the soft hull of the airship. The temperature of the steam in the compartments is regulated by temperature regulators. All electric equipment of the airship is supplied with electric current by a complex power station consisting of two parts: the first part is a wind power station, which is located inside the airship’s body, the second is the solar part, which is placed on the outer protective casing of the airship. The soft airship body is assembled from prefabricated segments, which consist of separate compartments, the outer side of which is insulated. They are collected using the outer protective skin of the soft airship body. It also connects prefabricated segments into a single airship body. The width of the middle segment is a multiple of the length of the room section above the through wind channel, and their number depends on the capacity of the integrated power plant. An airtight control cabin of the airship is located under the airship body using fixing tapes.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Корпус дирижабля мягкий, сборный и состоит из двух видов сегментов, которые носят название концевой и средний. Сегмент - это часть корпуса дирижабля, концевые сегменты включают в себя входное и выходное сопла, а средние сегменты имеют одинаковые размеры и составляют основной корпус дирижабля. Концевые сегменты имеют диаметр входного и выходного сопла, равный внешнему диаметру основного тела дирижабля, а диаметр сопел, примыкающих к сквозному ветреному каналу, равен его диаметру. Все сегменты состоят из шести отдельных отсеков. Если начать отсчет снизу - это нижний, средний, два боковых, средний и верхний. Каждый отсек изготавливают из общеизвестной прочной водонепроницаемой синтетической теплоустойчивой и морозоустойчивой, от плюс 200 до минус 100 градусов по Цельсию, ткани общеизвестным способом. Со стороны наружной атмосферы отсеки теплоизолируют общеизвестной многослойной пленочной теплоизоляцией и закрепляют общеизвестным способом, внешней защитной обшивкой мягкого корпуса дирижабля в сегменты, которые общеизвестным способом собирают в единый корпус дирижабля. На его внешней защитной обшивке общеизвестным способом закрепляют гибкие фотоэлементы солнечной части комплексной электростанции. Все отсеки оборудованы шлангом с обратным клапаном для заливки их необходимым объемом воды, требуемым для полного заполнения водяным паром объемов отсеков. Общеизвестно, что кипячение одного объема воды при атмосферном давлении, равном 1 атмосфере, дает получение около 1600 объемов водяного пара, поэтому легко рассчитать объем воды для заполнения каждого отсека. Через центр корпуса дирижабля проходит сквозной ветреный канал, состоящий из частей двух видов. Одна часть, граничащая с соплами, изготовлена из мягкого материала отсеков, вторая - помещения-секции, герметично собранные из плоских сборных элементов и общеизвестной фасонной соединительной арматуры, изготовленных из углеполимерного материала с использованием общеизвестных крепежных и изоляционных материалов. В состав каждого помещения-секции входят: часть сквозного ветреного канала, имеющая отверстие в верхней стенке, в начале секции, для установки ветреного колеса с горизонтальной осью вращения, расположенной перпендикулярно ветреному каналу, и помещение-секции над ним, которое образует с частью ветреного канала единое герметичное пространство. Ветреное колесо, верхняя половина которого расположена в помещении-секции, а нижняя половина входит в часть ветреного канала, получает вращение от движения ветреного потока в нем. Ветреное колесо состоит из оси и трех воздушных лопастей, это три пластины, оканчивающиеся круглым стержнем с одной длинной стороны. Их вставляют в отверстия со щелью на оси колеса, диаметр которых равен диаметру круглого стержня на конце воздушной лопасти и расположены они на одном расстоянии от центра оси колеса, под углом в 120 градусов. С торцов воздушные лопасти закрепляют общеизвестным способом двумя шкивами ветреного колеса со сплошными стенками. Все оси в помещении-секции устанавливают на подшипниках, шкивы ветреного колеса кинематически связаны со шкивами на оси ускоряющих шкивов, которая также связана со шкивами на оси, передающей вращение шкивам генераторов, которые в количестве от одного и более, как и аккумуляторные батареи, от шести и более, также установлены общеизвестным способом в этом же помещении. Они передают электроэнергию через инвертор, расположенный в рубке, на все электрическое оборудование и заряжают аккумуляторные батареи. Все части сквозного ветреного канала и помещения-секции теплоизолируют той же многослойной пленочной теплоизоляцией и крепят на растяжках общеизвестным способом к отсекам, так чтобы между отсеками и ветреным каналом с помещениями-секциями был воздушный промежуток. Все его части и концевые сегменты корпуса дирижабля общеизвестным способом герметично соединяют между собой. Водяной пар для получения дирижаблем подъемной силы получают кипячением воды в отсеках общеизвестными электронагревателями, расположенными для полного испарения воды внизу отсеков, а подогрев пара и поддержание его температуры выше 110 градусов по Цельсию осуществляют такие же электронагреватели, закрепленные общеизвестным способом на стенках отсеков. Нижние отсеки сегментов имеют небольшие размеры и, как следствие, в них наливают небольшое количество воды, но в них устанавливают наибольшее количество нижних нагревателей. Образовавшийся пар в нижнем отсеке своей температурой помогает ускорить процесс получения пара во всех вышерасположенных отсеках. Температурой пара в отсеках управляют с помощью общеизвестных терморегуляторов. Для регулирования подъемной силы дирижабля они могут уменьшить температуру в симметричных отсеках корпуса дирижабля до температуры меньше 100 градусов, обеспечив переход водяного пара в состояние воды, этим уменьшив подъемную силу дирижабля. Электронагреватели представляют из себя общеизвестный нагревательный элемент, заключенный в герметический круглый электроизоляционный корпус с хорошей теплопроводимостью. Он закреплен в нижней части полусферы из теплоизоляционного материала с отверстиями на ее поверхности, обеспечивающими свободный доступ воде и пару к нагревательному элементу, но препятствующими его прямому контакту с мягкой оболочкой отсека. Все оборудование, работающее от электрического тока, соединено проводами. Герметичная рубка управления дирижаблем с силовой установкой, с воздушными винтами, установленными на платформе крепления взаимозаменяемых пассажирских, грузовых и специальных отделений, расположена под корпусом дирижабля. Ее крепят к корпусу дирижабля при помощи углеполимерных крепежных лент. Рубка управления напоминает корпус тяжелого вертолета с расположенной внизу этого корпуса платформой крепления для пассажирских, грузовых и специальных отделений. На ней расположены воздушные винты для полета. Они могут менять свою направленность на угол до 180 градусов, помогая дирижаблю взлетать вверх, лететь прямо и совершать снижение. В рубке управления есть помещения: для управления полетом; для отдыха экипажа; для силовой установки с инвертором, технические помещения. Все помещения оборудованы обзорными окнами, есть выход на платформу крепления и проход в салон пассажирского отделения. В изобретении пассажирское, грузовое и специальные отделения рубки управления дирижаблем являются комплектом. Их крепят одинаковым для всех отделений общеизвестным способом к платформе крепления, давая широкую возможность использовать дирижабль с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в различных сферах экономики. Все необходимое оборудование для функционирования отделений по направлениям их работы располагают на самих этих отделениях и подключают общеизвестным способом к комплексной электростанции. Рубку управления дирижаблем изготавливают из углеполимерного материала по общеизвестным правилам изготовления аналогичных летательных аппаратов. Дирижабль может быть использован на высоте 20-25 км как многофункциональная станция с постоянным местом ее расположения и автоматическим автономным управлением, что позволит значительно удешевить стоимость ее работы. Общеизвестно, что на этой высоте ветреные потоки отличаются постоянным направлением, но имеют достаточно небольшую скорость. И направление входного сопла дирижабля им навстречу обеспечит минимальное сопротивление его полету, что позволит воздушным винтам поддерживать скорость дирижабля равной скорости ветреного потока. Использование данного изобретения при доставке лесоматериала позволит значительно уменьшить затраты на изготовление пиломатериалов и изделий из дерева. Участие дирижабля с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в разгрузке судов, стоящих на рейде в ожидании захода в порт, позволит сократить время разгрузки судов. Использование дирижабля с подъемной силой пара и комплексной электростанцией в качестве транспорта поможет решить проблему безопасной и дешевой доставки пассажиров и грузов в пункты назначения.The airship body is soft, prefabricated and consists of two types of segments, which are called the terminal and the middle. A segment is part of the airship’s hull, end segments include inlet and outlet nozzles, and middle segments are the same size and make up the airship’s main body. The end segments have an inlet and outlet nozzle diameter equal to the outer diameter of the airship main body, and the diameter of the nozzles adjacent to the through wind channel is equal to its diameter. All segments consist of six separate compartments. If you start counting from the bottom - this is the lower, middle, two side, middle and upper. Each compartment is made of a well-known durable waterproof synthetic heat-resistant and frost-resistant, from plus 200 to minus 100 degrees Celsius, fabric in a well-known way. From the outside atmosphere, the compartments are thermally insulated with a well-known multilayer film thermal insulation and fixed with a well-known method, with an external protective sheathing of the soft airship casing into segments that are generally known to be assembled into a single airship casing. The flexible solar cells of the solar part of the integrated power plant are fixed on its outer protective casing in a well-known manner. All compartments are equipped with a hose with a check valve for filling them with the required volume of water required to completely fill the compartment volumes with water vapor. It is well known that boiling one volume of water at atmospheric pressure equal to 1 atmosphere gives about 1600 volumes of water vapor, so it is easy to calculate the volume of water to fill each compartment. Through the center of the airship’s body passes a through wind channel, consisting of two types of parts. One part, bordering the nozzles, is made of soft material of compartments, the second is rooms-sections hermetically assembled from flat prefabricated elements and well-known shaped connecting fittings made of carbon-polymer material using well-known fixing and insulating materials. The structure of each room-section includes: a part of the through wind channel, having an opening in the upper wall, at the beginning of the section, for installing a wind wheel with a horizontal axis of rotation perpendicular to the wind channel, and a room-section above it, which forms part of the wind channel single tight space. The wind wheel, the upper half of which is located in the room-section, and the lower half is part of the wind channel, receives rotation from the movement of the wind flow in it. The wind wheel consists of an axis and three air blades, these are three plates ending with a round shaft on one long side. They are inserted into the holes with a slit on the wheel axis, the diameter of which is equal to the diameter of the round rod at the end of the air blade and they are located at the same distance from the center of the wheel axis, at an angle of 120 degrees. From the ends, the air blades are fixed in a well-known manner by two pulleys of a windy wheel with continuous walls. All the axes in the room-section are mounted on bearings, the pulleys of the wind wheel are kinematically connected with the pulleys on the axis of the accelerating pulleys, which is also connected with the pulleys on the axis, transmitting rotation to the pulleys of the generators, which in quantity from one or more, like rechargeable batteries, from six and more, also installed in a well-known manner in the same room. They transmit electricity through an inverter located in the wheelhouse to all electrical equipment and charge the batteries. All parts of the through wind channel and the room section are thermally insulated with the same multilayer film thermal insulation and fastened to extensions in the well-known way to the compartments, so that there is an air gap between the compartments and the wind channel with the section rooms. All its parts and end segments of the airship body in a well-known manner are hermetically connected to each other. Water vapor is obtained by boiling water in the compartments by well-known electric heaters located in the compartments for complete evaporation of water at the bottom of the compartments, and steam heating and maintaining its temperature above 110 degrees Celsius are carried out by the same electric heaters mounted on the walls of the compartments in a well-known manner. The lower compartments of the segments are small and, as a result, a small amount of water is poured into them, but the largest number of lower heaters are installed in them. The resulting steam in the lower compartment with its temperature helps to accelerate the process of steam production in all upstream compartments. The temperature of the steam in the compartments is controlled using well-known temperature controllers. To regulate the lift of the airship, they can reduce the temperature in the symmetrical compartments of the airship to a temperature of less than 100 degrees, ensuring the transition of water vapor to the state of water, thereby reducing the lift of the airship. Electric heaters are a well-known heating element enclosed in a sealed round electrical insulating casing with good heat conductivity. It is fixed in the lower part of the hemisphere from a heat-insulating material with holes on its surface, providing free access to water and steam to the heating element, but preventing its direct contact with the soft shell of the compartment. All equipment powered by electric current is connected by wires. A hermetic airship control cabin with a power plant, with propellers mounted on the platform for fastening interchangeable passenger, cargo and special compartments, is located under the airship body. It is attached to the airship body using carbon-polymer fastening tapes. The control cabin resembles a heavy helicopter body with a mounting platform located at the bottom of this body for passenger, cargo and special departments. It has propellers for flying. They can change their orientation to an angle of up to 180 degrees, helping the airship fly up, fly straight and make a descent. There are rooms in the control room: for flight control; for crew rest; for a power plant with an inverter, technical rooms. All rooms are equipped with panoramic windows, there is access to the mounting platform and a passage to the passenger compartment. In the invention, the passenger, cargo and special sections of the wheelhouse control airship are a set. They are fastened in the same way for all departments in a well-known way to the mounting platform, giving a wide opportunity to use an airship with a lifting force of steam and an integrated power plant in various sectors of the economy. All the necessary equipment for the functioning of the departments in the areas of their work is located on these offices themselves and connected in a well-known way to an integrated power plant. The airship control cabin is made of carbon polymer material according to well-known rules for the manufacture of similar aircraft. The airship can be used at an altitude of 20-25 km as a multifunctional station with a permanent location and automatic autonomous control, which will significantly reduce the cost of its work. It is well known that at this altitude windy currents differ in a constant direction, but have a fairly low speed. And the direction of the entrance nozzle of the airship towards them will provide minimal resistance to its flight, which will allow propellers to maintain the speed of the airship equal to the speed of the wind flow. The use of this invention in the delivery of timber will significantly reduce the cost of manufacturing lumber and wood products. The participation of an airship with steam lifting force and an integrated power plant in the unloading of vessels on the road awaiting entry into the port will reduce the time for unloading ships. Using an airship with a lifting force of steam and an integrated power plant as a transport will help to solve the problem of safe and cheap delivery of passengers and goods to destinations.