RU80821U1 - Аэростатическая транспортная система с электроприводными винтомоторными установками - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области воздушных транспортных средств, и может быть использована для перевозки грузов и пассажиров по маршруту расположения наземной электрообеспечивающей шины. Достигаемый технический результат, заключается в обеспечении дальних перелетов в условиях реальной атмосферной турбулентности вблизи поверхности земли аэростатического летательного аппарата с электроприводными винтомоторными установками, которые получают электропитание с наземной питающей шины, при одновременном сохранении маневренных возможностей летательного аппарата в полете. В аэростатической транспортной системе с электроприводными винтомоторными установками аэростатический летательный аппарат выполнен в качестве грузоносителя и взаимосвязан с эстакадной дорогой в монорельсовом или узкоколейном варианте с размещением на ней питающей электрической шины. При этом аэростатический летательный аппарат оснащен газовой подъемной оболочкой мягкой или жесткой конструкции, прикрепленной к двигательной ферме и грузонесущему корпусу, и изготовленной в виде дискообразного в плане тела вращения. Грузонесущий корпус выполнен в форме эллиптического цилиндра с длинной осью, расположенной по направлению полета, и снабжен колесным шасси. Между газовой подъемной оболочкой и грузонесущим корпусом размещена двигательная ферма, на которой смонтированы электроприводные винтомоторные установки в виде взаимосвязанной совокупности тягово-подъемных установок с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в вертикальной плоскости и тягово-стабилизирующих установок с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в горизонтальной плоскости. Кабели питания электроприводных винтомоторных установок намотаны на бобины, которые установлены в механизм вращения бобин, расположенный на электроприводной тележке эстакадной дороги, и соединены с токосъемными элементами тележки, которые предназначены для контактирования с питающей электрической шиной эстакадной дороги. ФПМ - 1 независимый пункт и 14 зависимых, 1 Фиг.

Description

Полезная модель относится к области воздушных транспортных средств, и может быть использована для перевозки грузов и пассажиров по маршруту расположения наземной электрообеспечивающей шины. Аэростатическая транспортная система с электроприводными винтомоторными установками может рассматриваться как альтернатива строительству автомобильной или железной дороги там, где такое строительство дорого, трудоемко или необходимо, как временная мера. Например, на Крайнем Севере, через тайгу в Сибири, на Дальнем Востоке. Одновременно, это простой и, при массовом строительстве, относительно дешевый способ покрыть большие территории грузопассажирской транспортной сетью. Полезная модель не использует какие-либо виды топлива - она работает на электрической энергии, т.е. она экологически чистая. В Европейской части России наземный элемент транспортной системы может проходить прямо через земли сельскохозяйственного назначения, практически не выводя их из оборота (только ставятся сваи) и, не загрязняя выбросами из своих двигателей. При этом решается задача обеспечения транспортировок грузов в отдаленные (от железной дороги) пункты, без отвода значительной территории под трудоемкое строительство дорогой железной или автомобильной дороги и последующего регулярного их ремонта. Не исключается и применение аэростатической транспортной системы в качестве специализированного транспорта для проведений воздушных экскурсий по историческим местам или над природными заповедниками.

Можно предложить и два последовательных различных назначения этой системы по времени:

- сначала использовать как технологическую транспортную систему при строительстве, например, газовых и нефтяных трубопроводов;

- после окончания строительства - как транспортную систему для пассажирских и грузовых перевозок по данному географическому направлению.

Среди известных аналогов предлагаемой полезной модели был произведен поиск ближайшего аналога-прототипа, который должен соответствовать двум основным условиям:

- аэростатический летательный аппарат имеет электроприводные двигательные установки;

- электроэнергия для питания двигательных установок передается на борт по конструктивным элементам с наземного источника.

Наиболее близким из аналогов уровня техники к предлагаемой полезной модели является «Аэротроллейвоз», (заявка №93018879/11, от 1993.04.12, дата публикации заявки 1995.10.20, МПК В61В 7/06, МПК В64В 1/00, заявитель Керов В.Г.).

В этом проекте дирижабль классической схемы перемещается над наземным монорельсом, к которому привязан с помощью каната. Передача электрического тока на тяговый электродвигатель дирижабля происходит через жесткий троллей, установленный на дирижабле и скользящий по контактному проводу, установленному параллельно монорельсу.

Представленный аналог-прототип совпадает с предлагаемой полезной моделью по следующим его особенностям и признакам:

- полет аэростатического летательного аппарата обеспечивает электроприводная винтомоторная установка;

- используется эстакадная дорога для задания направления движения;

- электрический ток вдоль маршрута движения передается по самостоятельной шине, проложенной на эстакадной дороге;

- на борт аэростатического летательного аппарата ток передается через специальный конструктивный элемент.

Основной недостаток аналога-прототипа заключается в возможности его использования только при весьма умеренной интенсивности реальной атмосферной турбулентности вблизи поверхности земли, что исключает возможность дальних перелетов в открытой атмосфере. Это является следствием его жесткой привязки к монорельсу, который задает направление движения, и использования жесткого троллея для питания тяговых электродвигателей. Поскольку активного противодействия боковому смещению в виде поворота тяги двигателей не предусмотрено, то используется свойство статически устойчивого дирижабля классической схемы разворачиваться против направления бокового ветра до момента исчезновения угла между продольной осью дирижабля и вектором направления бокового ветра. Так как дирижабль привязан к

монорельсу, то в условиях реальной турбулентной атмосферы, его движение будет подобно колебательному движению флюгера, что вряд ли приемлемо как с точки зрения комфортности для пассажиров, так и для прочности конструкционных элементов, которые подвергаются колебаниям. К тому же, в условиях сложного движения дирижабля, жесткий троллей может потерять контакт с электрической шиной, что просто недопустимо. Кроме того, использование скользящего по контактному проводу троллея ограничивает, даже при полете в спокойной атмосфере, маневренные возможности летательного аппарата, что дополнительно сужает области его возможного применения.

Задачей предлагаемой полезной модели является совершенствование известных устройств указанного назначения в целях устранения некоторых их существенных недостатков. В результате решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в обеспечении дальних перелетов в условиях реальной атмосферной турбулентности вблизи поверхности земли аэростатического летательного аппарата с электроприводными винтомоторными установками, которые получают электропитание с наземной питающей шины, при одновременном сохранении маневренных возможностей летательного аппарата в полете.

Технический результат достигается применением ряда устройств и конструктивных элементов, которые размещены на разных компонентах аэростатической транспортной системы.

Аэростатическая транспортная система на основе аэростатического летательного аппарата, полет которого обеспечивают электроприводные винтомоторные установки, а электрическая энергия для двигателей винтомоторных установок поступает по кабелю с наземной электрической шины, содержит элементы, размещенные на воздушном и наземном компонентах системы:

- воздушный компонент системы, он же носитель полезной нагрузки - это аэростатический летательный аппарат, использующий электрический привод в своих винтомоторных установках и получающий необходимый для двигателей ток по кабелю с наземного устройства;

- наземный компонент системы, он же носитель электрической шины питания двигателей аэростатического летательного аппарата - это эстакадная рельсовая дорога в монорельсовом или узкоколейном исполнении, вдоль которой проложены электрические шины и перемещается тележка с токосъемными элементами, используемыми для передачи электрического тока через кабель на борт аэростатического летательного аппарата.

Для исключения жесткой сцепки аэростатического летательного аппарата и тележки с токосъемными элементами предусмотрен специальный элемент - размещенный на тележке электроприводной поворотный механизм вращения бобин кабелей питания, который сматывает или разматывает с бобин кабели по мере маневрирования аппарата.

На борту аэростатического летательного аппарата:

- используются тягово-подъемные винтомоторные установки 4, которые могут поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси, создавая дополнительную подъемную силу;

- применяются отдельные тягово-стабилизирующие винтомоторные установки 5, которые могут поворачиваться вокруг своей вертикальной оси так, чтобы их сила тяги противодействовала боковому сносу летательного аппарата;

- вертикально установленный руль направления 6 располагается в зоне воздушных потоков от тягово-подъемных винтомоторных установок;

- ток на борт подается через сматываемый или разматываемый кабель 7, бобины с которым размещены на наземной тележке 8 с токосъемными элементами.

На эстакадной дороге 9, которая конструктивно оформляется в виде монорельсовой или узкоколейной дороги:

- параллельно осевой линии дороги монтируются электрические шины питания электродвигателей аэростатического летательного аппарата;

- перемещается только управляемая экипажем электроприводная тележка 8 с токосъемными элементами, которые, с одной стороны, контактируют с электрической шиной питания, а с другой, соединяются с кабелями питания 7 электродвигателей аэростатического летательного аппарата.

На тележке с токосъемными элементами:

- имеется электроприводной механизм вращения бобин кабелей для разматывания-сматывания кабелей по мере выполнения летательным аппаратом вертикальных маневров;

- механизм вращения бобин кабелей разворачивается в горизонтальной плоскости, отслеживая горизонтальные маневры летательного аппарата;

- управление электроприводным механизмом вращения бобин кабелей и его разворотом проводится от управляющих датчиков следящей системы, которые отслеживают натяжение кабеля 7 и его угловое положение относительно продольной оси тележки 8.

Таким образом, достижение указанного технического результата целенаправленно обеспечивают с помощью следующей взаимосвязанной совокупности существенных

признаков, которую кратко можно охарактеризовать следующим образом. Аэростатическая транспортная система, в которой аэростатический летательный аппарат выполнен в качестве грузоносителя и взаимосвязан с эстакадной дорогой в монорельсовом или узкоколейном варианте с размещением на ней питающей электрической шины. При этом аэростатический летательный аппарат оснащен газовой подъемной оболочкой 1 мягкой или жесткой конструкции, прикрепленной к двигательной ферме 2 и грузонесущему корпусу 3, и изготовленной в виде дискообразного в плане тела вращения. Грузонесущий корпус 3 выполнен в форме эллиптического цилиндра с длинной осью, расположенной по направлению полета, и снабжен колесным шасси. Между газовой подъемной оболочкой 1 и грузонесущим корпусом 3 размещена двигательная ферма 2, на которой смонтированы электроприводные винтомоторные установки в виде взаимосвязанной совокупности тягово-подъемных установок 4 с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в вертикальной плоскости и тягово-стабилизирующих установок 5 с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в горизонтальной плоскости. Кабели питания 7 электроприводных винтомоторных установок намотаны на бобины, которые установлены в механизм вращения бобин, расположенный на электроприводной тележке 8 эстакадной дороги 9, и соединены с токосъемными элементами тележки, которые предназначены для контактирования с питающей электрической шиной эстакадной дороги.

Кроме того, для достижения указанного технического результата существенными являются также следующие особенности предложенной система, в которой расположенная между газовой подъемной оболочкой 1 аэростатического летательного аппарата и его грузонесущим корпусом 3 двигательная ферма 2 выполнена по форме в плане в виде плоского креста с тремя перекладинами и вертикальными стойками, на концах которых установлены ложементы для крепления к ним газовой подъемной оболочки 1. Газовая подъемная оболочка 1 аэростатического летательного аппарата на своей нижней поверхности снабжена конструктивными элементами, которыми она пространственно ориентирована и закреплена на ложементах двигательной фермы 2. На средней перекладине двигательной фермы 2, симметрично, относительно продольной оси аппарата, на левом и правом бортах смонтированы тягово-подъемные винтомоторные электроприводные двигательные установки 4. Тягово-подъемные винтомоторные электроприводные двигательные установки 4 снабжены механизмом поворота в вертикальной плоскости вектора силы тяги установок с возможностью изменения угла его поворота в вертикальной плоскости в пределах от 0 до 20 градусов вниз от и от 0 до 90

градусов вверх, при отсчете угла в вертикальной плоскости симметрии аппарата от продольной оси аппарата.

Крайние пары вертикальных стоек, симметрично расположенных относительно продольной плоскости аппарата на коротких перекладинах двигательной фермы 2 на левом и правом бортах, установлены с возможностью использования их в качестве осей вращения смонтированных на них тягово-стабилизирующих винтомоторных электроприводных двигательных установок 5. Тягово-стабилизирующие винтомоторные электроприводные двигательные установки 5 снабжены механизмом поворота относительно своих осей в пределах от 0 градусов до 180 градусов, при отсчете угла в перпендикулярной к оси вращения плоскости и от исходного положения установки на аппарате. Направление вектора силы тяги тягово-стабилизирующей винтомоторной электроприводной двигательной установки 5 с помощью размещенного на ней ручного привода установлено под предварительно определенным, с возможностью его изменения в зависимости от полетного веса летательного аппарата, положительным углом относительно перпендикулярной к оси вращения установки плоскости.

В грузонесущем корпусе 3 аэростатического летательного аппарата выделены носовой отсек для кабины экипажа с системой управления, средний отсек для полезной нагрузки и кормовой отсек с кабиной для механизма подключения кабеля питания 7 электродвигателей винтомоторных установок и подачи электрического тока в бортовую сеть аппарата, а также для размещения аварийной электростанции с приводом от бензинового двигателя. Электродвигатель каждой винтомоторной установки снабжен отдельным кабелем электропитания. Каждый кабель питания 7 электродвигателей винтомоторных установок одним своим концом механически и электрически закреплен на борту аппарата, а другим своим концом электрически присоединен к контактным элементам бобины, на которую он намотан, каждая из которых размещена на механизме вращения бобин.

Механизм вращения бобин выполнен в виде редуктора с выходными валами с одинаковыми угловыми скоростями вращения, число которых равно числу винтомоторных установок летательного аппарата, и снабжен устройством сближения отдельных кабелей до формирования единого псевдокабеля питания 7. Кроме того механизм вращения бобин снабжен нажимными датчиками положения кабеля, включенными в следящую систему управления работой механизма вращения бобин, с возможностью отслеживания датчиками степени натяжения-провисания единого псевдокабеля 7 и его углового положения относительно продольной оси механизма

вращения бобин. При этом механизм вращения бобин с кабелями питания установлен на электроприводной поворотной платформе, размещенной на электроприводной управляемой экипажем тележке 8 с токосъемными элементами. В следящую систему управления работой механизма вращения бобин введен блок автоматического управления поворотной платформой и ручного управления с пульта электромеханика тележки, с возможностью установки при автоматическом управлении шести, через каждые 15 градусов, стационарных положений поворотной платформы на одну сторону ее поворота, а также с возможностью отклонения в этих стационарных положениях вертикальной плоскости провиса кабеля от продольной оси механизма вращения влево и вправо до 15 градусов.

При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления полезной модели и достижение технического результата целесообразно более детально описать предложенное устройство и модификации его выполнения. При описании изделия нецелесообразно детально останавливаться на известных из опубликованных данных его параметрах и составных элементов, конструктивных его особенностях, в частности, на известных конструкциях аэростатического летательного аппарата и выполнении его в качестве грузоносителя, эстакадной дороги в монорельсовом или узкоколейном варианте с размещением на ней питающей электрической шины и др.

Детально целесообразно остановиться только на отличительных существенных особенностях предложенного изделия, которые, в частности, схематически изображены на Фиг.1. На фиг.1 приведен схематический вид воздушного и наземного компонентов аэростатической транспортной системы и показан принцип работы винтомоторных двигательных установок при сильном боковом ветре, где обозначено:

1 - газовая подъемная оболочка (условно прозрачная и ограничена пунктиром),

2 - двигательная ферма, на вертикальных стойках которой размещены ложементы для крепления газовой подъемной оболочки,

3 - грузонесущий корпус,

4 - тягово-подъемные винтомоторные двигательные установки (одна пара),

5 - тягово-стабилизирующие винтомоторные двигательные установки (две пары),

6 - аэродинамический руль направления,

7 - электрический кабель питания винтомоторных двигательных установок,

8 - электроприводная управляемая экипажем тележка,

9 - эстакадная дорога в монорельсовом или узкоколейном исполнении,

10 - текущий вектор направления полета,

11 - текущий вектор скорости ветра,

12 - текущее положение вектора силы тяги тягово-подъемных винтомоторных двигательных установок (направление его горизонтальной проекции совпадает с вектором 10),

13 - текущее положение вектора силы тяги тягово-стабилизирующих винтомоторных двигательных установок (направление его горизонтальной проекции противоположно вектору 11).

Основные конструктивные признаки полезной модели разнесены по разным элементам входящих в систему компонентов.

Аэростатический летательный аппарат предназначен для перевозки грузов и пассажиров, которые размещаются внутри его корпуса. Управление аппаратом и наблюдение за его механизмами осуществляет экипаж в составе пилота и борттехника.

Аппарат имеет газовую подъемную оболочку 1, предназначенную для создания архимедовой подъемной силы. Проектное значение архимедовой подъемной силы принимается несколько меньше, чем полный взлетный вес аппарата. Недостаток значения подъемной силы для вертикального подъема аппарата компенсируется проекцией на вертикальную ось силы тяги тягово-подъемных двигательных установок 4, которая осуществляется их поворотом в вертикальной плоскости, а также проекцией на вертикальную ось силы тяги тягово-стабилизирующих двигательных установок 5, которую можно устанавливать до начала полета с помощью ручного привода. Форма газовой подъемной оболочки 1 - дискообразное в плане тело вращения, которая не создает аэродинамического момента относительно своей вертикальной оси. Оболочка может быть изготовлена как мягкой, так и жесткой конструкции.

На нижней поверхности оболочки предусмотрены конструктивные элементы для ее крепления - газовая подъемная оболочка 1 ложится и закрепляется на ложементы двигательной фермы 2, расположенной между оболочкой и грузонесущим корпусом 3 аппарата. Аппарат имеет прочный грузонесущий корпус 3, в форме, например, эллиптического цилиндра, длинная ось которого направлена по направлению полета. В корпусе выделяют носовой отсек для кабины экипажа с системой управления, средний отсек для полезной нагрузки и кормовой, с кабиной для механизма приема электрического тока с кабеля питания 7 электродвигателей винтомоторных установок и передачей тока в бортовую сеть аппарата. В кормовой кабине размещается и небольшая аварийная электростанция с приводом от бензинового двигателя. Эта аварийная электростанция предназначается для кратковременного питания электродвигателей тяговых установок,

если подача электрической энергии с наземного источника прекратится и необходимо совершить срочную посадку. Грузонесущий корпус 3 снабжен колесным шасси, которое обеспечивает перемещение по вспаханной или по раскисшей от избытка воды земле, по песку или по каменистой площадке.

Используемые на аппарате электроприводные винтомоторные установки представляют собой сборную конструкцию, состоящую из редуктора, входной вал которого вращают с помощью электрического двигателя, а на выходном валу закреплен аэродинамический винт. Аэродинамический винт вращается в опоясывающем его кольце. Электроприводная винтомоторная установка на аппарате применяется в двух типах двигательных установок. Тягово-подъемная винтомоторная двигательная установка 4 представляет собой конструкцию, механизм которой обеспечивает поворот в вертикальной плоскости силы тяги электроприводной винтомоторной установки (отсчет угла - в вертикальной плоскости симметрии аппарата от продольной оси аппарата). Угол поворота в вертикальной плоскости может меняться в пределах от 0 до 20 градусов вниз - используется для обеспечения удержания аппарата на заданной высоте полета при повышенной интенсивности поднимающихся атмосферных вертикальных потоков вблизи поверхности земли; от 0 до 90 градусов вверх - используется для достижения равенства между полетным весом аппарата и суммой подъемной силы газовой подъемной оболочки 1 с проекциями силы тяги всех двигательных установок на вертикальную ось.

Тягово-стабилизирующая винтомоторная двигательная установка 5 представляет собой конструкцию, механизм которой обеспечивает поворот в горизонтальной плоскости силы тяги электроприводной винтомоторной установки (отсчет угла - в перпендикулярной к оси вращения плоскости и от исходного положения установки на аппарате при полете в спокойной атмосфере). Угол поворота в горизонтальной плоскости может меняться от 0 градусов до 90 градусов, что обеспечивает удержание аппарата внутри заданного коридора полета; при повороте от 90 градусов до 180 градусов обеспечивается торможение аппарата в воздухе при его маневрировании в процессе посадки на землю. Направление вектора силы тяги электроприводной винтомоторной установки, которая используется в этом типе двигательной установки, может устанавливаться под некоторым положительным углом относительно перпендикулярной к оси вращения установки плоскости для создания проекции силы тяги на вертикальную ось. Этот угол может быть предварительно изменен (до начала полета), в зависимости от полетного веса аппарата, с помощью ручного привода, которым снабжена тягово-стабилизирующая двигательная установка. Механизмы поворота тягово-подъемных двигательных установок 4 и

механизмы поворота тягово-стабилизирующих двигательных установок 5 включены в системы автоматического и ручного управления движением аэростатического летательного аппарата.

Двигательная ферма 2 представляет собой жесткую, прочную конструкцию, которая устанавливается поверх грузонесущего корпуса 3 и жестко с ним соединяется. Она предназначена для размещения тягово-подъемных 4 и тягово-стабилизирующих 5 двигательных установок в открытом пространстве. Такое размещение винтомоторных установок позволяет избежать затенения винтов газовой подъемной оболочкой 1 и корпусом 3 аппарата. Форма двигательной фермы 2 напоминает лежащий на горизонтальной плоскости крест с двумя короткими перекладинами и, с расположенной между ними, средней длинной перекладиной. Над верхней поверхностью фермы поднимаются вертикальные стойки с ложементами крепления к ним газовой подъемной оболочки 1. На среднюю длинную перекладину попарно монтируются левая и правая тягово-подъемная двигательные установки 4 и механизмы их поворота в вертикальной плоскости. На крайние пары вертикальных стоек, симметрично расположенных относительно продольной плоскости аппарата на коротких перекладинах, монтируются левая и правая тягово-стабилизирующая двигательные установки 5. На хвостовой части двигательной фермы, которая выходит за пределы корпуса аппарата, на ее верхней поверхности, монтируется небольшой аэродинамический руль направления 6, который входит в систему управления полетом аппарата. При малой интенсивности атмосферной турбулентности воздушный поток от тягово-подъемных 4 и тягово-стабилизирующих 5 винтомоторных установок в основном направлен на руль направления 6, что увеличивает эффективность руля и позволяет не использовать стабилизирующие свойства тягово-стабилизирующих двигательных установок 5, т.е. не поворачивать их в горизонтальной плоскости.

Кабель питания 7 электродвигателей винтомоторных установок разделен на 2 неравные части. По 200 метров двухжильного кабеля (строительная длина кабеля) для каждой винтомоторной установки, находится на бобинах механизма, который расположен на наземной тележке 8 с токосъемными элементами. Кабели, идущие от наземного источника, заканчиваются в единой «наземной» части электрического разъема. С борта аппарата отходит не убираемый единый многожильный отрезок кабеля длиной от 30 до 50 метров, который заканчивается ответной «воздушной» частью того же электрического разъема. Эта «воздушная» часть кабеля непосредственно к борту аппарата присоединяется через быстро отсоединяемый с борта аппарата электрический разъем, одна из частей

которого располагается на вращающемся элементе механизма приема электрического тока.

Механизм приема электрического тока располагается в кормовой кабине и предназначен для приема тока с наземной питающей сети и передаче его в бортовую сеть аппарата. Он представляет собой свободно вращающийся ротор с вертикальной осью вращения. На внешней поверхности ротора закреплены изолированные от него контактные ободки, которые изолированы и друг от друга, но каждый ободок соединяется с отдельной жилой многожильного кабеля. Этот кабель проходит внутри пустотелой оси вращения ротора и своими жилами соединяется с частью быстро отсоединяемого разъема, который закреплен на оси вращения. К контактным ободкам ротора прижимаются токосъемные щетки, к которым присоединены провода соответствующих электроприборов бортовой сети.

Эстакадная дорога 9 предназначена для размещения рельсового пути, по которому перемещается управляемая экипажем электроприводная тележка с токосъемными элементами, и электрических шин питания. Она может быть выполнена в виде монорельсовой или узкоколейной дороги.

Тележка с токосъемными элементами 8 предназначена для приема электрической энергии с электрических шин, которые проложены на эстакадной дороге 9 параллельно рельсам, и дальнейшей передаче электроэнергии в отдельные кабели питания 7 электроприводов винтомоторных установок аэростатического аппарата. Конструкция тележки 8, как транспортного средства, целиком определяется конструкцией применяемой эстакадной дороги 9 - тележка для монорельсовой дороги или тележка для узкоколейной дороги. Управление тележкой и наблюдение за ее механизмами осуществляет экипаж в составе машиниста и электромеханика. Собственный электропривод тележки получает питание с электрических шин через единые токосъемные элементы. Размещенный на тележке электроприводной механизм вращения бобин кабелей предназначен для исключения жесткой сцепки аэростатического летательного аппарата с тележкой по мере выполнения аппаратом вертикальных и горизонтальных маневров. Конструктивно механизм представляет собой редуктор с несколькими, по числу винтомоторных установок, выходными валами с одинаковыми угловыми скоростями. На каждом выходном валу редуктора монтируется бобина с кабелем питания винтомоторной установки. Бобина для кабеля изготавливается из непроводящего материала. На одной из внешних сторон боковой поверхности бобины монтируются две кольцевые контактные пластины, изолированные друг от друга. К этим кольцевым контактным пластинам

изнутри бобины присоединяются жилы двухжильного кабеля, после чего кабель наматывается на бобину с контролируемым предустановленным значением натяжения.

После установки бобины на выходной вал механизма вращения к этим кольцевым контактным пластинам прижимаются токоподающие щетки, которые располагаются на механизме вращения. Механизм вращения бобин размещается на поворотной платформе, которая поворачивается электроприводным механизмом по командам датчиков следящей системы управления механизмом вращения бобин. Кабели с бобин проходят через размещенное на поворотной платформе устройство, прижимающее их друг к другу. Далее этот псевдо многожильный кабель 7 направляется на нажимные датчики положения кабеля, которые так же размещаются на поворотной платформе. Нажимные датчики положения кабеля предназначены для отслеживания натяжения-провисания кабеля 7 и его углового положения относительно продольной оси механизма вращения бобин. Датчики, которыми отслеживается натяжение-провисание кабеля 7, представляют собой два горизонтально расположенных обрезиненных вала, между которыми проходит кабель. Валы закреплены на одном плече коромысла, а другое, подпружиненное плечо, соединяется с элементом, которое перемещает контакт переключения направления вращения бобин.

Датчики, которыми отслеживается угловое положение кабеля 7 относительно продольной оси механизма вращения бобин, представляют собой размещенные между горизонтальными валами слева и справа от осевой линии обрезиненные пластины, присоединенные к нажимным элементам замыкания контактов поворота механизма вращения. Нажимные датчики положения кабеля 7 входят в следящую систему управления работой механизма вращения, являющейся составной частью самого механизма вращения. По результатам отслеживания натяжения-провисания кабеля 7 проводится переключение направления вращения бобин или полное выключение электроприводного механизма вращения бобин. По результатам отслеживания углового положения кабеля 7 относительно продольной оси механизма вращения проводится поворот платформы до совпадения оси платформы с вертикальной плоскостью провиса кабеля 7.

В системе управления работой механизма вращения предусматривается автоматическое управление поворотом и ручное управление с пульта электромеханика тележки. При автоматическом управлении предусматривается шесть (через 15 градусов) стационарных положения поворотной платформы на одну сторону ее поворота. В этих стационарных положениях допускается отклонение вертикальной плоскости провиса

кабеля 7 от продольной оси механизма вращения влево и вправо до 15 градусов. Увеличение угла между продольной осью механизма вращения и вертикальной плоскостью провиса кабеля 7 выше установленного значения приводит к включению двигателя поворота платформы. Направление вращения платформы задается соответствующим нажимным датчиком положения кабеля. В случае перехода на ручное управление поворотом платформы с пульта электромеханика тележки, система управления поворотом отключается. Все операции по ручному управлению проводятся с помощью визуального наблюдения за положением, относительно оси механизма поворота, вертикальной плоскости провиса кабеля 7.

Работа аэростатической транспортной системы начинается со взлета аппарата, который проводится из следующего исходного состояния: тележка 8 с токосъемными элементами не движется, механизм вращения бобин развернут на 90 градусов в сторону наземной площадки и включено его автоматическое управление, тягово-подъемные двигательные установки 4 повернуты вверх на 5-10 градусов, тягово-стабилизирующие установки 5 развернуты на 90 градусов в сторону эстакадной дороги 9. Производится запуск тягово-подъемных двигательных установок 4 и по характеру движения аппарата оценивается необходимое увеличение угла поворота тягово-подъемных двигательных установок 4. При начале подъема производится запуск тягово-стабилизирующих двигательных установок 5.

Манипулируя углами поворота двигательных установок, аэростатический летательный аппарат одновременно поднимается вверх и смещается в направлении эстакадной дороги 9. На наземном компоненте происходит разматывание кабеля питания 7 и поворот механизма вращения бобин до совпадения его продольной оси с осью дороги 9. Далее следует разгон аппарата и тележки до крейсерской скорости полета. Он начинается после того, как пилот аппарата доложил машинисту тележки о занятии им допустимого, по боковому отклонению, положения над эстакадной дорогой и требуемой высоты полета. Сначала начинает движение тележка на эстакаде, затем аппарат в воздухе. В полете по маршруту машинист тележки занят управлением ее движением, а электромеханик тележки контролирует работу механизма вращения бобин с кабелем. Пилот управляет аппаратом визуально, по приборам или с помощью сообщений от машиниста или электромеханика тележки.

Задачей пилота в полете по маршруту является удерживание аппарата внутри некоторого пространства, граница которого задается таблицей «высота полета - допустимое отклонение от осевой линии эстакадной дороги влево/вправо». Вблизи от

пункта приземления начинается торможение системы, которое вначале проводит аэростатический летательный аппарат. Пилот, манипулируя поворотом двигательных установок, добивается полной остановки и зависания аппарата в воздухе над эстакадной дорогой. Тележка останавливается таким образом, чтобы при приземлении не было какого-либо препятствия для свисающего с аппарата кабеля 7. Проведение посадки аппарата - это проведение взлетных операций, но от конца к началу. Тягово-стабилизирующие установки 5 разворачиваются на 90 градусов в сторону площадки приземления.

Манипулируя углами поворота двигательных установок аэростатический летательный аппарат одновременно снижается вниз и смещается в направлении площадки приземления. На наземном компоненте происходит сматывание кабеля питания 7 и поворот механизма вращения бобин до разворота его продольной оси на 90 градусов. Уменьшая угол поворота тягово-подъемных двигательных установок 4, производят мягкую посадку, после чего все двигательные установки отключают. Если площадка приземления не имеет укрытий от ветра, то для проведения погрузочно-разгрузочных работ используются тягово-стабилизирующие двигательные установки 5, которые удерживают аппарат от сноса.

Claims (15)

1. Аэростатическая транспортная система, в которой аэростатический летательный аппарат выполнен в качестве грузоносителя и взаимосвязан с эстакадной дорогой в монорельсовом или узкоколейном варианте с размещением на ней питающей электрической шины, при этом аэростатический летательный аппарат оснащен газовой подъемной оболочкой мягкой или жесткой конструкции, прикрепленной к двигательной ферме и грузонесущему корпусу, и изготовленной в виде дискообразного в плане тела вращения, грузонесущий корпус выполнен в форме эллиптического цилиндра с длинной осью, расположенной по направлению полета, и снабжен колесным шасси, между газовой подъемной оболочкой и грузонесущим корпусом размещена двигательная ферма, на которой смонтированы электроприводные винтомоторные установки в виде взаимосвязанной совокупности тягово-подъемных установок с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в вертикальной плоскости и тягово-стабилизирующих установок с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в горизонтальной плоскости, кабели питания электроприводных винтомоторных установок намотаны на бобины, которые установлены в механизм вращения бобин, расположенный на электроприводной тележке эстакадной дороги, и соединены с токосъемными элементами тележки, которые предназначены для контактирования с питающей электрической шиной эстакадной дороги.

2. Система по п.1, в которой расположенная между газовой подъемной оболочкой аэростатического летательного аппарата и его грузонесущим корпусом двигательная ферма выполнена по форме в плане в виде плоского креста с тремя перекладинами и вертикальными стойками, на концах которых установлены ложементы для крепления к ним газовой подъемной оболочки.

3. Система по п.1 или 2, в которой газовая подъемная оболочка аэростатического летательного аппарата на своей нижней поверхности снабжена конструктивными элементами, которыми она пространственно ориентирована и закреплена на ложементах двигательной фермы.

4. Система по п.2, в которой на средней перекладине двигательной фермы, симметрично, относительно продольной оси аппарата, на левом и правом бортах смонтированы тягово-подъемные винтомоторные электроприводные двигательные установки.

5. Система по п.1 или 4, в которой тягово-подъемные винтомоторные электроприводные двигательные установки снабжены механизмом поворота в вертикальной плоскости вектора силы тяги установок с возможностью изменения угла его поворота в вертикальной плоскости в пределах от 0 до 20° вниз от и от 0 до 90° вверх, при отсчете угла в вертикальной плоскости симметрии аппарата от продольной оси аппарата.

6. Система по п.2, в которой крайние пары вертикальных стоек, симметрично расположенных относительно продольной плоскости аппарата на коротких перекладинах двигательной фермы на левом и правом бортах, установлены с возможностью использования их в качестве осей вращения смонтированных на них тягово-стабилизирующих винтомоторных электроприводных двигательных установок.

7. Система по п.1 или 6, в которой тягово-стабилизирующие винтомоторные электроприводные двигательные установки снабжены механизмом поворота относительно своих осей в пределах от 0 до 180°, при отсчете угла в перпендикулярной к оси вращения плоскости и от исходного положения установки на аппарате.

8. Система по п.7, в которой направление вектора силы тяги тягово-стабилизирующей винтомоторной электроприводной двигательной установки с помощью размещенного на ней ручного привода установлено под предварительно определенным, с возможностью его изменения в зависимости от полетного веса летательного аппарата, положительным углом относительно перпендикулярной к оси вращения установки плоскости.

9. Система по п.1, в которой в грузонесущем корпусе аэростатического летательного аппарата выделены носовой отсек для кабины экипажа с системой управления, средний отсек для полезной нагрузки и кормовой отсек с кабиной для механизма подключения кабеля питания электродвигателей винтомоторных установок и подачи электрического тока в бортовую сеть аппарата, а также для размещения аварийной электростанции с приводом от бензинового двигателя.

10. Система по п.1 или 9, в которой электродвигатель каждой винтомоторной установки снабжен отдельным кабелем электропитания.

11. Система п.10, в которой каждый кабель питания электродвигателей винтомоторных установок одним своим концом механически и электрически закреплен на борту аппарата, а другим своим концом электрически присоединен к контактным элементам бобины, на которую он намотан, каждая из которых размещена на механизме вращения бобин.

12. Система по п.1 или 11, в которой механизм вращения бобин с кабелями питания выполнен в виде редуктора с выходными валами с одинаковыми угловыми скоростями вращения, число которых равно числу винтомоторных установок летательного аппарата, и снабжен устройством сближения отдельных кабелей до формирования единого псевдокабеля питания.

13. Система по п.1 или п.11, в которой механизм вращения бобин с кабелями питания снабжен нажимными датчиками положения кабеля, включенными в следящую систему управления работой механизма вращения бобин, с возможностью отслеживания датчиками степени натяжения-провисания единого псевдокабеля и его углового положения относительно продольной оси механизма вращения бобин.

14. Система по п.12, в которой механизм вращения бобин с кабелями питания установлен на электроприводной поворотной платформе, размещенной на электроприводной управляемой экипажем тележке с токосъемными элементами.

15. Система по п.13, в которой в следящую систему управления работой механизма вращения бобин введен блок автоматического управления поворотной платформой и ручного управления с пульта электромеханика тележки, с возможностью установки при автоматическом управлении шести, через каждые 15°, стационарных положений поворотной платформы на одну сторону ее поворота, а также с возможностью отклонения в этих стационарных положениях вертикальной плоскости провиса кабеля от продольной оси механизма вращения влево и вправо до 15°.