RU2644813C1

RU2644813C1 - Airship

Info

Publication number: RU2644813C1
Application number: RU2016151047A
Authority: RU
Inventors: Юлия Алексеевна Щепочкина
Original assignee: Юлия Алексеевна Щепочкина
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-02-14

Abstract

FIELD: aircraft.

SUBSTANCE: invention relates to aeronautics equipment. Airship contains a soft shell, the wall of which covers a cavity filled with lighter-than-air gas, a coating applied to the wall from its outer side that generates electrical energy, stabilizers attached to the wall with rudders of height and direction, propellers, engines, an uninhabited nacelle, elements of approach. In the wall-ceiling of the nacelle, holes for laying picking and returning gas pipes with stop valves are made. Pipes are connected to a nacelle plant for gas compression / liquefaction and storage. Nacelle has a vibration-damping floor.

EFFECT: invention is aimed at maintaining the integrity of the airship shell in the aeronautics mode above the lower boundary of the stratosphere.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике воздухоплавания, а именно к моделированию дирижаблей, работающих в стратосфере.The invention relates to the technique of aeronautics, namely the modeling of airships operating in the stratosphere.

Известен дирижабль, содержащий мягкую оболочку, стенка которой охватывает полость, заполненную газом легче воздуха, нанесенное на стенку с внешней ее стороны покрытие, вырабатывающее электрическую энергию, прикрепленные к стенке стабилизаторы с рулями высоты и направления, воздушные винты, двигатели, необитаемую гондолу, элементы причаливания [1].Known is an airship containing a soft shell, the wall of which covers a cavity filled with gas lighter than air, a coating applied to the wall from its outer side that generates electrical energy, stabilizers with elevators and rudders attached to the wall, propellers, engines, uninhabited gondola, mooring elements [one].

В режиме воздухоплавания на стенку оболочки дирижабля действуют суммарные силы внешнего разрежения воздуха и возрастающего положительного давления газа в полости оболочки, что на больших высотах может вызвать ее разрыв. Разрыв оболочки равноценен потере дирижабля.In the ballooning mode, the total forces of external rarefaction of air and increasing positive gas pressure in the shell cavity act on the wall of the airship’s airship, which at high altitudes can cause it to rupture. Rupture of the shell is equivalent to the loss of the airship.

Задачей изобретения является сохранение целостности оболочки дирижабля в режиме воздухоплавания выше нижней границы стратосферы.The objective of the invention is to maintain the integrity of the shell of the airship in the ballooning mode above the lower boundary of the stratosphere.

Технический результат достигается тем, что в дирижабле, содержащем мягкую оболочку, стенка которой охватывает полость, заполненную газом легче воздуха, нанесенное на стенку с внешней ее стороны покрытие, вырабатывающее электрическую энергию, прикрепленные к стенке стабилизаторы с рулями высоты и направления, воздушные винты, двигатели, необитаемую гондолу, элементы причаливания, в стенке-потолке гондолы выполнены отверстия для прокладки отбирающей газ трубы и возвращающей газ трубы с запорными арматурами, причем трубы соединены с расположенной в гондоле установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Гондола имеет гасящий вибрацию пол.The technical result is achieved by the fact that in an airship containing a soft shell, the wall of which covers a cavity filled with gas lighter than air, a coating applied to the wall from the outside, generating electrical energy, stabilizers with elevators and elevators attached to the wall, propellers, engines , uninhabited nacelle, mooring elements, in the wall-ceiling of the nacelle there are holes for laying a gas-taking pipe and gas returning pipe with stop valves, the pipes being connected to gas-laid installation in the nacelle. The gondola has a vibration damping floor.

На фиг. 1 изображен вид дирижабля сбоку; на фиг. 2 изображен фрагмент фиг. 1.In FIG. 1 shows a side view of the airship; in FIG. 2 shows a fragment of FIG. one.

Дирижабль (фиг. 1) содержит мягкую оболочку 1, стенка 2 которой охватывает полость 3, заполненную газом легче воздуха (водородом), прикрепленные к оболочке элементы 4 причаливания. На оболочку может быть установлен прилегающий к стенке сетчатый, сплетенный из синтетических шнуров, мягкий каркас 5. На стенку оболочки с внешней стороны нанесено покрытие 6, вырабатывающее электрическую энергию. В кормовой части дирижабля к стенке оболочки прикреплены стабилизаторы 7 с рулями 8 высоты и рулями 9 направления. С боков оболочки к стенке прикреплены воздушные винты 10 с приводами от электродвигателей 11. Снизу к стенке оболочки прикреплена необитаемая гондола 12. В стенке-потолке 13 гондолы (фиг. 2) выполнены отверстия 14 и 15 для прокладки с выходом в полость оболочки, соответственно, отбирающей газ трубы 16 и возвращающей газ трубы 17. Трубы снабжены запорной арматурой 18 и соединены с расположенной в гондоле установкой 19 для сжатия/сжижения и хранения газа (теплоизоляция не показана). В полости оболочки расположен датчик (не показан) давления газа, соединенный (шлангами, электрическим кабелем) с исполнительными механизмами системы (не показана) автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Гондола имеет гасящий вибрацию пол 20.The airship (Fig. 1) contains a soft shell 1, the wall 2 of which covers a cavity 3 filled with gas lighter than air (hydrogen), mooring elements 4 attached to the shell. On the shell can be installed adjacent to the wall mesh, woven from synthetic cords, a soft frame 5. On the wall of the shell from the outside is coated 6, which generates electrical energy. In the aft part of the airship, stabilizers 7 with rudders 8 of height and rudders of 9 directions are attached to the wall of the shell. From the sides of the shell to the wall are fixed propellers 10 with drives from electric motors 11. From the bottom to the wall of the shell is attached an uninhabited nacelle 12. In the wall-ceiling 13 of the nacelle (Fig. 2), holes 14 and 15 are made for laying with access to the cavity of the shell, respectively, the gas-taking pipe 16 and the gas-returning pipe 17. The pipes are equipped with shutoff valves 18 and are connected to a gas compression / liquefaction and storage unit 19 located in the gondola (thermal insulation is not shown). In the cavity of the shell there is a gas pressure sensor (not shown) connected (by hoses, electric cable) to the actuators of the system (not shown) of the automatic control of the gas compression / liquefaction and storage facility. The gondola has a vibration damping floor of 20.

Изготавливают макет, модель, опытный образец дирижабля (фиг. 1), содержащего мягкую оболочку 1, стенка 2 которой охватывает полость 3. Оболочку изготавливают из эластичного газонепроницаемого материала (прорезиненная ткань, синтетическая пленка). На оболочку с внешней стороны устанавливают прилегающий к стенке сетчатый, сплетенный из синтетических шнуров, мягкий каркас 5. К оболочке снизу прикрепляют элементы 4 причаливания. Снаружи на стенку оболочки (свободные места) наносят покрытие 6, вырабатывающее электрическую энергию. Покрытие может состоять, например, из солнечных батарей, соединенных, по меньшей мере, с одним аккумулятором (не показан) электрической энергии. В кормовой части дирижабля к стенке оболочки прикрепляют стабилизаторы 7 с рулями 8 высоты и рулями 9 направления. С боков оболочки к стенке прикрепляют (трехлопастные, многолопастные) воздушные винты 10 с приводами от электродвигателей 11. Длина лопасти воздушного винта может составлять, например, 2-4 м. Снизу к стенке оболочки прикрепляют обтекаемую гондолу 12. Гондолу, воздушные винты, электродвигатели изготавливают легкими (алюминиевые, титановые сплавы). В стенке-потолке 13 гондолы (фиг. 2) выполняют отверстия 14 и 15 для прокладки с выходом в полость оболочки, соответственно, отбирающей газ трубы 16 и возвращающей газ трубы 17. На трубы устанавливают запорную арматуру 18 и соединяют ее с расположенной в гондоле установкой 19 для сжатия/сжижения и хранения газа. В гондоле устраивают гасящий вибрацию пол 20. В полость оболочки помещают датчик (не показан) давления газа, соединяют его, например, электрическим кабелем, с исполнительными механизмами системы (не показана) автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа.A mockup, model, and prototype of an airship are made (Fig. 1) containing a soft shell 1, the wall 2 of which covers the cavity 3. The shell is made of flexible gas-tight material (rubberized fabric, synthetic film). On the outside of the shell, a mesh frame woven from synthetic cords, adjacent to the wall, is installed, a soft frame 5. Mooring elements 4 are attached to the bottom of the shell. Outside, a coating 6 is produced on the wall of the shell (empty spots), which generates electrical energy. The coating may consist, for example, of solar panels connected to at least one battery (not shown) of electrical energy. In the stern of the airship, stabilizers 7 with elevators 8 and rudders 9 are attached to the wall of the shell. From the sides of the shell, (three-blade, multi-blade) propellers 10 are mounted with drives from electric motors 11. The length of the propeller blade can be, for example, 2-4 m. From the bottom, a streamlined nacelle is attached to the shell wall 12. The nacelle, propellers, electric motors are made light (aluminum, titanium alloys). In the wall-ceiling 13 of the nacelle (Fig. 2), holes 14 and 15 are made for laying with access to the shell cavity, respectively, taking the gas of the pipe 16 and returning the gas of the pipe 17. Stop valves 18 are installed on the pipes and connected to the installation located in the nacelle 19 for compressing / liquefying and storing gas. A vibration damping floor 20 is arranged in the gondola. A gas pressure sensor (not shown) is placed in the shell cavity, connected, for example, by an electric cable, to the actuators of the system (not shown) for automatically controlling the gas compression / liquefaction and storage unit.

В наземных условиях оболочку заполняют, например, на 3/4, газом легче воздуха (водородом в свободном состоянии), исходя из условия создания достаточной подъемной силы для перехода дирижабля в режим воздухоплавания. Управление дирижаблем осуществляют рулями высоты и направления, а также изменением частоты вращения воздушных винтов. С набором высоты на стенку оболочки начинают действовать возрастающие силы отрицательного давления (разрежения) воздуха и силы положительного давление газа. При этом увеличивается объем оболочки. Мягкий каркас ограничивает увеличение объема оболочки. При достижении нижней границы стратосферы давление газа на стенку оболочки может достичь критической величины, при которой возможен ее разрыв. Для исключения разрыва стенки оболочки и продолжения дирижаблем набора высоты, находящийся в полости оболочки датчик включает систему автоматического управления установкой для сжатия/сжижения и хранения газа. Все исполнительные механизмы (приводы рулей направления и высоты, воздушных винтов, установки для сжатия/сжижения и хранения газа) в дирижабле работают, получая электрическую энергию, например, от солнечных батарей, отдельные элементы которых соединены свитыми в виде пружин проводниками электрического тока (с учетом увеличения/уменьшения объема мягкой оболочки).Under ground conditions, the shell is filled, for example, by 3/4, with gas lighter than air (hydrogen in the free state), based on the condition of creating sufficient lift for the airship to go into aeronautics mode. The airship is controlled by elevators and elevators, as well as by changing the speed of the propellers. With the climb to the wall of the shell, the increasing forces of negative pressure (rarefaction) of air and the forces of positive gas pressure begin to act. This increases the volume of the shell. The soft frame limits the increase in shell volume. Upon reaching the lower boundary of the stratosphere, the gas pressure on the wall of the shell can reach a critical value at which its rupture is possible. To prevent rupture of the shell wall and the airship to continue climbing, the sensor located in the cavity of the shell includes an automatic control system for the gas compression / liquefaction and storage facility. All actuators (rudder and elevator drives, propellers, gas compression / liquefaction and storage units) in the airship operate by receiving electrical energy, for example, from solar panels, the individual elements of which are connected by electrical current conductors in the form of springs (taking into account increase / decrease the volume of the soft shell).

Для набора высоты воздухоплавания, снижения и посадки дирижабля выполняют следующие операции.To climb aeronautics, lowering and landing the airship perform the following operations.

Операция 1. При включении установки для сжатия/сжижения и хранения газа из полости оболочки начинают отбор газа (водорода) и его накопление в сжатом или сжиженном состоянии. Цель этой операции заключается в сохранении подъемной силы газа, находящегося в полости оболочки. Операцию повторяют многократно до достижения дирижаблем заданной высоты, например 20 км и более.Step 1. When you turn on the installation for compression / liquefaction and storage of gas from the cavity of the shell, the selection of gas (hydrogen) and its accumulation in a compressed or liquefied state begin. The purpose of this operation is to maintain the lifting force of the gas located in the shell cavity. The operation is repeated many times until the airship reaches a predetermined height, for example, 20 km or more.

Операция 2. Продолжают непрерывный отбор газа из полости оболочки до состояния, при котором его подъемная сила станет недостаточной для удерживания дирижабля на заданной высоте. Дирижабль начнет терять высоту. При переходе дирижабля из стратосферы в тропосферу начинают процесс возвращения накопленного установкой сжатого/сжиженного газа в полость оболочки. Операцию повторяют многократно до посадки и причаливания дирижабля.Operation 2. Continue the continuous selection of gas from the cavity of the shell to a state in which its lifting force becomes insufficient to hold the airship at a given height. The airship will begin to lose altitude. When the airship moves from the stratosphere to the troposphere, the process of returning the accumulated compressed / liquefied gas to the shell cavity begins. The operation is repeated many times before landing and landing of the airship.

Изобретение сохраняет целостность оболочки дирижабля в режиме воздухоплавания выше нижней границы стратосферы.The invention maintains the integrity of the airship shell in the ballooning mode above the lower boundary of the stratosphere.

Источник информацииThe source of information

1. Голубятников В. Дирижабли набирают высоту // Наука и жизнь. - 2007. - №7. - С. 48-51.1. Golubyatnikov V. Airships are gaining height // Science and Life. - 2007. - No. 7. - S. 48-51.

Claims

1. An airship containing a soft shell, the wall of which covers a cavity filled with gas lighter than air, a coating applied to the wall from the outside, generating electric energy, stabilizers with elevators and elevators attached to the wall, propellers, engines, uninhabited gondola, elements approaching, characterized in that in the wall-ceiling of said nacelle there are openings for laying a pipe taking off said gas and returning said gas to a pipe with shutoff valves, said the pipes are connected to a compression / liquefaction and storage facility for said gas located in said gondola.

2. The airship according to claim 1, characterized in that said gondola has a vibration damping floor.