Патент на изобретение №2271303

(54) ПРИВЯЗНОЙ АЭРОСТАТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области воздухоплавания. Аэростат содержит газонесущую оболочку, имеющую отверстие на нижнем полюсе, а также вертикально ориентированный сквозной рукав, выполненный из газонепроницаемого эластичного материала, края которого на одном из концов прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения к краям отверстия, имеющегося на нижнем полюсе оболочки. Рукав расположен внутри оболочки, которая имеет отверстие на верхнем полюсе, к краям которого прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения края другого конца рукава. Аэростат снабжен штоком, концы которого пропущены через отверстия на верхнем и нижнем полюсах оболочки. На штоке свободно установлены две подвижные шайбы, каждая из которых по периметру жестко соединена с краями рукава на одном из его концов в месте прикрепления краев рукава к краям отверстия. Рукав выполнен расширяющимся от центра к концам. Снаружи оболочки со стороны верхнего и нижнего полюсов расположены фартуки, периферийные участки которых скреплены с оболочкой упругими тягами, а центральный участок жестко соединен с одним из концов штока. Технический результат – сохранение неизменной формы оболочки при изменении объема. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к воздухоплаванию, а именно к привязным аэростатам, имеющим газонесущую оболочку естественной формы, и может найти применение, в частности, для оборудования мест отдыха, для размещения информационных и рекламных материалов.

Известен ряд технических решений, направленных на обеспечение возможности регулирования размеров и/или формы газонесущей оболочки летательных аппаратов легче воздуха при изменении давления или объема находящегося внутри нее газа.

Известен летательный аппарат легче воздуха, в частности дирижабль [RU 96101504]. В данном летательном аппарате между пневмобалками, предназначенными для закачки газа, и газонесущей оболочкой существует зазор, воздушная прослойка в котором подключена к низконапорной системе с небольшим превышением давления над атмосферным. За счет указанных конструктивных особенностей остаются неизменными размеры и форма оболочки при изменении объема несущего газа.

Известен привязной аэростат [US 3558083], выбранный авторами в качестве ближайшего аналога.

Данный привязной аэростат содержит газонесущую оболочку естественной формы с отверстием на ее нижнем полюсе, а также расположенный вне оболочки и вертикально ориентированный сквозной рукав, выполненный из газонепроницаемого эластичного материала. Края верхнего конца рукава прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения к краям отверстия в оболочке. Внутри рукава помещен нагрузочный кабель, нижняя часть которого соединена с катушечным механизмом, а верхняя часть соединена с нижними концами упругих тяг, верхние концы которых прикреплены к поверхности оболочки в верхней ее части. При этом в исходном состоянии оболочка стянута упругими тягами, натяжение которых обеспечивается нагрузочным кабелем, намотанным на катушечный механизм таким образом, что верхняя часть кабеля находится внутри рукава ближе к его нижнему концу.

С увеличением высоты аэростата возрастает давление газа на поверхность оболочки. При этом упругие тяги тянут вверх соединенный с их нижними концами нагрузочный кабель, который сматывается с катушечного механизма и перемещается внутри рукава и далее внутри оболочки. Натяжение упругих тяг при перемещении нагрузочного кабеля вверх уменьшается, и оболочка расправляется, при этом ее размеры увеличиваются.

В рассматриваемом аэростате обеспечивается возможность регулирования размеров оболочки в зависимости от давления газа, благодаря чему предотвращается возникновение в оболочке сверхвысоких напряжений, могущих привести к ее повреждению. Однако данная конструкция не позволяет сохранить неизменной форму оболочки при изменении ее размеров, что может в некоторых случаях ограничить возможность использования аэростата, в частности в случае применения его для размещения на его поверхности информационных или рекламных материалов.

Задачей изобретения является разработка конструкции привязного аэростата, сохраняющего неизменной свою форму при изменении размеров оболочки.

Сущность изобретения заключается в том, что в привязном аэростате, содержащем газонесущую оболочку естественной формы, имеющую отверстие на нижнем полюсе, а также вертикально ориентированный сквозной рукав, выполненный из газонепроницаемого эластичного материала, края которого на одном из концов прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения к краям отверстия, имеющегося на нижнем полюсе оболочки, согласно изобретению рукав расположен внутри оболочки, оболочка имеет отверстие на верхнем полюсе, к краям которого прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения края другого конца рукава, внутри рукава проходит вертикально ориентированный шток, концы которого пропущены через отверстия на верхнем и нижнем полюсах оболочки, на штоке свободно установлены две подвижные шайбы, каждая из которых по периметру жестко соединена с краями рукава на одном из его концов в месте прикрепления краев рукава к краям отверстия, рукав выполнен расширяющимся от центра к концам, поверх оболочки со стороны ее верхнего и нижнего полюсов расположены фартуки, периферийные участки каждого фартука скреплены с оболочкой упругими тягами, а центральный его участок жестко соединен с одним из концов штока.

Целесообразно, чтобы на каждом из концов штока имелся ограничитель перемещения подвижной шайбы, при этом центральный участок каждого из фартуков был жестко соединен с одним из концов штока посредством жесткого скрепления указанного участка с одним из указанных ограничителей.

Целесообразно, чтобы на штоке в центральной его части было размещено обжимное эластичное кольцо, прижимающее поверхность рукава к штоку.

Наличие сквозного рукава из упругого газонепроницаемого материала, расположенного внутри оболочки и скрепленного по краям с краями отверстий на полюсах оболочки, наличие штока, проходящего внутри рукава, наличие подвижных шайб, свободно размещенных на штоке, а также жесткая связь по периметру подвижных шайб с краями концов рукава в месте соединения их с образованием газонепроницаемого соединения с краями отверстий оболочки обуславливают перемещение подвижных шайб по штоку от центра к его периферии в случае повышения давления газа внутри оболочки и, наоборот, перемещение указанных шайб от периферии к центру в случае понижения давления газа, благодаря чему осуществляется регулирование размеров оболочки в зависимости от давления газа. При этом за счет того, что рукав выполнен расширяющимся от центра к концам, при перемещении подвижных шайб не происходит зажатия штока поверхностью рукава.

Наличие фартуков, расположенных поверх оболочки со стороны ее верхнего и нижнего полюсов, гибкая связь указанных фартуков посредством упругих тяг с оболочкой, а также жесткая связь указанных фартуков с концами штока позволяют сохранить внешние контуры аэростата при перемещении подвижных шайб по штоку, то есть позволяют сохранить естественную форму аэростата при изменении размеров газонесущей оболочки.

Наличие на каждом из концов штока ограничителя перемещения подвижной шайбы, а также жесткое скрепление с каждым из указанных ограничителей центрального участка одного из фартуков позволяют осуществить требуемое жесткое соединение фартуков с концами штока удобным образом и при этом предотвращают выход подвижных шайб за пределы штока.

Благодаря размещению на штоке в центральной его части обжимного эластичного кольца, прижимающего поверхность рукава к штоку, предотвращается провисание рукава под действием силы тяжести.

На фиг.1 представлен общий вид заявляемого привязного аэростата, на фиг.2 представлен вид А на фиг.1.

Привязной аэростат содержит газонесущую оболочку 1, имеющую отверстия на обоих своих полюсах. Внутри оболочки 1 размещен горизонтально ориентированный сквозной рукав 2, изготовленный из газонепроницаемого эластичного материала. Рукав 2 выполнен расширяющимся от центра к его концам. Внутри рукава 2 проходит шток 3, концы которого пропущены через отверстия, имеющиеся на полюсах оболочки 1. На штоке 3 свободно установлены две подвижные шайбы 4, снабженные фланцем 5 (фиг.2). Края отверстий, имеющихся на полюсах оболочки 1, соединены с краями концов рукава 2 с образованием непроницаемого для газа соединения, например склеены или заварены. Шайбы 4 по периметру жестко соединены с краями рукава 2 в месте прикрепления последних к краям отверстий в оболочке 1. Указанное соединение осуществлено с помощью манжет 6 (фиг.2), в которых с одного их конца закреплены соединенные друг с другом концы отверстий в оболочке 1 и концы рукава 2, а с другого конца закреплены фланцы 5 шайб 4. На концах штока 3 имеются ограничители 7 перемещения подвижных шайб 4, снабженные фланцами 8. Поверх оболочки 1 со стороны ее полюсов расположены фартуки 9, изготовленные из легкого материала, например капрона или лавсана, армированного высокопрочными лентами, изготовленными, в частности, из кевлара (нитей СВМ), соединяющими радиально ограничитель 7 с периферийными участками фартуков 9. Указанные фартуки 9 соединены упругими тягами 10 с оболочкой 1, в частности прикреплены к последней с помощью лап 11, изготовленных из плотной ткани и приклеенных или приваренных к оболочке 1. Центральные участки фартуков 9 жестко соединены с фланцами 8 ограничителей 7 перемещения подвижных шайб 4, например приклеены или припаяны к указанным фланцам 8. На штоке 3 в центральной его части установлено обжимное эластичное кольцо 12, прижимающее поверхность рукава 2 к штоку 3. В частности, внешняя поверхность кольца 12 прикреплена к внутренней поверхностью рукава 2 с помощью клея. К оболочке 1 прикреплены привязные тросы 13.

Аэростат работает следующим образом.

После заполнения аэростата газом он приобретает естественную сферическую форму, при этом контуры аэростата определяются контурами внешней поверхности оболочки 1 и контурами внешних поверхностей фартуков 9, расположенных поверх оболочки 1 на ее полюсах. Шток 3 выполняет роль распорки, предотвращающей провисание фартуков 9, а рукав 2 выполняет роль расположенной внутри оболочки 1 дополнительной упругой стяжки, стягивающей полюса оболочки 1.

В том случае, когда давление внутри газонаполненной оболочки 1 увеличивается, например в результате повышения температуры атмосферного воздуха, под действием повышенного давления, которое испытывают краевые участки оболочки 1 в районе ее полюсов и краевые участки рукава 2, манжеты 6 перемещаются в направлении от центра аэростата к его периферии и тянут за собой подвижные шайбы 4. Подвижные шайбы 4 перемещаются по штоку 3, двигаясь также в направлении от центра штока 3 к его периферии, а рукав 2 растягивается. В результате объем оболочки 1 и, соответственно, ее размеры увеличиваются, при этом благодаря эластичности рукава 2 и соединению фартуков 9 с оболочкой 1 с помощью упругих тяг конфигурация внешней поверхности аэростата не изменяется и он сохраняет естественную сферическую форму.

В том случае, когда давление внутри газонаполненной оболочки 1 уменьшается, например в результате понижения температуры атмосферного воздуха, манжеты 6 и подвижные шайбы 4 перемещаются в обратном направлении, объем оболочки 1 и, соответственно, ее размеры уменьшаются, но конфигурация внешней поверхности аэростата остается прежней и он также сохраняет естественную сферическую форму.

Формула изобретения

1. Привязной аэростат, содержащий газонесущую оболочку естественной формы, имеющую отверстие на нижнем полюсе, а также вертикально ориентированный сквозной рукав, выполненный из газонепроницаемого эластичного материала, края которого на одном из концов прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения к краям отверстия, имеющегося на нижнем полюсе оболочки, отличающийся тем, что рукав расположен внутри оболочки, оболочка имеет отверстие на верхнем полюсе, к краям которого прикреплены с образованием непроницаемого для газа соединения края другого конца рукава, внутри рукава проходит вертикально ориентированный шток, концы которого пропущены через отверстия на верхнем и нижнем полюсах оболочки, на штоке свободно установлены две подвижные шайбы, каждая из которых по периметру жестко соединена с краями рукава на одном из его концов в месте прикрепления краев рукава к краям отверстия, рукав выполнен расширяющимся от центра к концам, поверх оболочки со стороны ее верхнего и нижнего полюсов расположены фартуки, периферийные участки каждого фартука скреплены с оболочкой упругими тягами, а центральный его участок жестко соединен с одним из концов штока.

2. Привязной аэростат по п.1, отличающийся тем, что на каждом из концов штока имеется ограничитель перемещения подвижной шайбы, при этом центральный участок каждого из фартуков жестко соединен с одним из концов штока посредством жесткого скрепления указанного участка с одним из указанных ограничителей.

3. Привязной аэростат по п.1 или 2, отличающийся тем, что на штоке в центральной его части размещено обжимное эластичное кольцо, прижимающее поверхность рукава к штоку.

РИСУНКИ