Патент на изобретение №2376429

(54) ПОЛЫЙ КОРПУС, СТАБИЛИЗИРУЕМЫЙ ИЗБЫТОЧНЫМ ДАВЛЕНИЕМ ВОЗДУХА И ЗАКРЕПЛЯЕМЫЙ НАТЯЖНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ НА ОСНОВАНИИ, В ЧАСТНОСТИ, ИМЕЮЩИЙ ФОРМУ УСЕЧЕННОГО КОНУСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к полому корпусу, стабилизируемому избыточным давлением воздуха и закрепляемому натяжными устройствами на основании. В частности, корпус имеет форму усеченного конуса, собранного из нескольких гибких полотнищ материала, проходящих соответственно в окружном направлении полого корпуса. Отнесенная к площади поверхности масса полотнищ материала в зоне закрепляемого конца полого корпуса больше, чем в зоне свободного конца. Данная конструкция обеспечивает безопасность самолетов на соревнованиях по фигурному пилотажу. 23 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к стабилизируемому избыточным давлением воздуха и закрепляемому натяжными устройствами на основании, в частности, имеющему форму усеченного конуса полому корпусу, собранному из нескольких гибких полотнищ материала, простирающихся соответственно в окружном направлении полого корпуса.

Полые корпуса, удерживаемые в стабильном положении посредством постоянного подвода воздуха с помощью баллона, в которые хотя и подается избыточное давление, но они не надуты, так как воздух, по меньшей мере, в одном месте может снова выходить, часто используются для рекламных целей. Например, в DE 9407294 U представлена рекламная труба диаметром 3 метра и высотой 27 метров. В зоне основания предусмотрена дополнительная емкость с водой, для создания необходимой устойчивости, а тросы, предназначенные для анкерного крепления на грунте, простираются примерно до трех четвертей высоты полого корпуса.

В последнее время устраиваются соревнования по фигурному пилотажу, в которых самолеты должны летать по курсу, который определен крупногабаритными «слаломными воротами». Ворота состоят из двух «слаломных древков», расставленных на удалении от, например, 10 до 14 метров и имеющие высоту 18 метров. Пролет ворот происходит по определенным правилам, которые здесь несущественны.

Отдельные слаломные древки являются полыми корпусами названного вначале вида, но не цилиндрическими, а коническими, причем ось полого корпуса проходит наклонно, так что образующие обоих полых корпусов, определяющие ворота, расположены параллельно друг другу. Полые корпуса собраны из нескольких гибких полотнищ материала, состоящих из материала, рвущегося сразу же, если он входит в контакт с деталью самолета. Вследствие этого не существует сопротивления, представляющего опасность для самолета, и поврежденный полый корпус оседает внутрь себя и заменяется новым.

Для фиксирования на основании предусмотрены натяжные тросы, которые могут монтироваться всего лишь до малой высоты над грунтом (примерно два – два с половиной метра), так что исключительно посредством избыточного давления воздуха достигается устойчивость, доставлявшая до сих пор проблемы, в частности поскольку полые корпуса должны выдерживать скорости воздушного потока до 50 км/час. Натяжные тросы, прикрепленные выше, представляли бы опасность для самолетов. Поэтому задачей изобретения является улучшение устойчивости подобного полого корпуса. Это достигается благодаря тому, что отнесенная к единице площади масса полотнищ материала варьируется по длине полого корпуса.

Таким образом, оболочка полого корпуса в нижней зоне является достаточно прочной для того, чтобы иметь возможность воспринимать нагрузки из верхней зоны полого корпуса без натяжных тросов, а в верхней зоне разрываться так легко, что коснувшемуся самолету не оказывается отрицательного сопротивления на полет.

При этом не требуется непрерывное уменьшение массы, отнесенной к единице площади, со стороны крепления тросов до свободного конца. Так полоса материала, от которой отходят натяжные тросы, имеет, преимущественно, существенно более высокую массу, отнесенную к единице площади, чем полоса материала, прилегающая к основанию. Тем не менее, предпочтительно предусмотрено, что отнесенная к единице площади масса полотнищ материала в зоне закрепляемого конца полого корпуса больше, чем в зоне свободного конца.

Полотнища материала имеют не только различную массу, отнесенную к единице площади, но и предпочтительны также из различных или различно обработанных материалов. Например, тяжелые полотнища материала могут состоять из ПУ (полиуретана) – или ПВХ (поливинилхлорида) – полиэстерной ткани с покрытием, тогда как более легкие полотнища материала, прежде всего, в представляющей опасность зоне и до свободного конца выполнены, по меньшей мере, частично из репсовой качественной ткани. Репсовые качественные ткани имеют обычно более прочные нити основы и утка с интервалами, чтобы направлять и ограничивать разрывы. А для более легких полотнищ материала могут применяться, преимущественно, также репсовые качественные ткани, у которых предусмотрены более прочные нити основы, проходящие в окружном направлении полого корпуса, и только равные или более прочные нити утка с большими интервалами, так что разрыв параллельно нитям основы без необходимости не тормозится.

Избыточное давление в полом корпусе, открытом сверху, поддерживается на определенном уровне посредством, по меньшей мере, воздуходувки, в частности с двигателем внутреннего сгорания, размещенными в одном корпусе.

При этом давление воздуха внутри полого корпуса установлено предпочтительно – между 5 и 35 миллибарами, преимущественно – между 10 и 15 миллибарами. Принимая в расчет реальное разрывное давление, то есть такое давление, при котором разрывается полый корпус, избыточное давление составляет предпочтительно – по меньшей мере, 10%, преимущественно – по меньшей мере, 30% и еще более преимущественно – по меньшей мере, 50% реального разрывного давления полого корпуса. Посредством этого достигается такая упругая накачка, что в случае касания полого корпуса и самолета полый корпус разрывается по возможности непосредственно или поблизости от места контакта взрывоподобным образом, и вследствие этого на самолете не остаются висеть лоскуты материала.

Принимая в расчет теоретическое разрывное давление (такая математически рассчитанная величина внутреннего давления, отнесенная к усилию разрыва нити согласно соответствующему техническому паспорту), составляют предпочтительные значения избыточного давления в полом корпусе от 3% до 50% теоретического разрывного давления материала полого корпуса, преимущественно от 5% до 25% теоретического разрывного давления. Следует заметить, что усилие на разрыв технических тканей из-за технологии сборки и соединения, как в случае шитья, уменьшается, так что реальное разрывное давление достигается значительно раньше, чем теоретическое разрывное давление. Но теоретическое разрывное давление легче определить с помощью технических паспортов.

Полотнища материала наибольшей частью посредством застежек-молний замкнуты, в частности в секции полого корпуса, имеющие вид усеченного конуса, и соединены между собой, а полотнища материала, близкие к креплению растяжек, могут также неподвижно сшиваться.

В предпочтительном осуществлении для демонтажа предусмотрено, по меньшей мере, одно заданное место разделения, расположенное примерно в середине полого корпуса. Если заданное место разделения открывается, то быстро отлетает свободная часть, а оставшаяся часть быстро обваливается внутрь себя, так как площадь поперечного сечения в заданном месте разделения, в частности при форме усеченного конуса, многократно больше площади поперечного сечения малого отверстия на свободном конце, необходимого для поддержания на рабочем уровне стабилизирующего избыточного давления. Быстрая разборка необходима, прежде всего, при сильном ветре, так как более нестабилизированный полый конус стал бы подхватываться ветром по типу паруса, причем едва можно было бы избежать повреждений.

Заданное место разделения содержит предпочтительно также застежку-молнию, предпочтительно не имеющую замка и открытую с обоих концов, наложенных друг на друга. В то время как другие застежки-молнии постоянно закрыты посредством полос застежек-липучек, только открытые концы у застежки-молнии заданного места разделения обеспечиваются посредством удаляемого соединения. Удаляемое соединение содержит предпочтительно один перекрывающий концы язычок, зафиксированный застежкой-липучкой на обоих полотнищах материала и снабженный выдергивающей стропой.

Итак, для демонтажа, с одной стороны, посредством подтягивания выдергивающей стропы открывается язычок и вызывается раскрывание застежки-молнии, а с другой стороны, посредством удержания страховочной стропы, свисающей вниз со свободного конца, улавливается отпадающая верхняя половина. В случае необходимости, в частности при более длинных или высоких полых корпусах, могут быть предпочтительно и два подобных заданных места разделения.

Нити основы полотнищ материала, протянувшиеся в направлении окружности, являются предпочтительно такими, которые избыточным давлением воздуха тянутся примерно на 5% до 6%. Посредством подходящей деформации по диаметру или тому подобного возможно вместо усеченного конуса с круговым основанием получать, например, усеченный конус с эллиптическим основанием, причем большие оси эллипсов полых корпусов, поставленных рядом как одни «ворота», лежат в таком случае вдоль линии ворот, а устойчивость в плоскости ворот улучшается еще раз, чтобы насколько возможно предотвратить дистанционные колебания между свободными концами.

Особые формы полых корпусов, специальные исполнения и обработка для передачи информации пилотам или публике, например та же реклама, могут быть выполнены без затруднений.

Показывают:

фиг.1 – схематическое изображение полого корпуса, частично в виде пространственно разделенных деталей,

фиг.2 – ворота, составленные из двух полых корпусов,

фиг.3 – область наложения заданного места разделения без предохранительного соединения, и

фиг.4 – область наложения в разрезе по линии IV-IV на фиг.3 с предохранительным соединением.

Полые корпуса 1, соответствующие изобретению, используются предпочтительно попарно, как показано на фиг.2, для определения «ворот» 31 курса мастерства для самолетов и потому представляют большеразмерные «слаломные древки». Полые корпуса 1 могут ставиться вертикально и на любом произвольном основании, не только на грунте, но и закрепляться, плавая на понтоне или тому подобном на воде. Полые корпуса 1 могут размещаться и свисающими с высоких мостов, или горизонтально торчащими из стен или тому подобного, причем в последнем случае они могут применяться также и в одиночку, так как ограничение «ворот» снизу не является необходимым. Закрепление на основании 30 производится с помощью натяжных тросов 14, смонтированных на полом корпусе на высоте примерно от двух до двух с половиной метров. На основании натяжных тросов 14, предусмотренных только вблизи основания 30, полый корпус может выполняться не из одного полотнища материала, а из нескольких, в примере осуществления – собран из девяти полотнищ 4-12 материала, имеющих различные характеристики. Полотнища материала состоят, в частности, из тканей, нити основы которых проходят в направлении окружности, причем, по меньшей мере, полотнища 4, 5 и 6 материала в области закрепления растяжек являются тяжелыми тканями, в частности полиэстерной тканью с покрытием, тогда как, по меньшей мере, полотнища 10, 11, 12 материала в области свободного конца являются тканями, как можно более легкими и не образующими при соприкосновении самолета никакого опасного для него сопротивления, в частности репсовыми качественными тканями.

Отнесенные к площади поверхности массы полотнищ (4-12) материала составляют от 50 до 700 граммов на квадратный метр.

Отнесенные к площади поверхности массы полотнищ (9-12) материала в половине полого корпуса (1), охватывающей свободный конец (3), находятся ниже 150 грамм на квадратный метр.

Полый корпус выполнен так, что избыточное давление полого корпуса, стабилизированного воздухом, после удаления соединения конца молнии-застежки открывает заданное место раскрытия.

Предпочтительный пример осуществления предусматривает следующую структуру – снизу вверх.

Каждый полый корпус 1 на фиг.1 или фиг.2 собран, как упоминалось, из полотнищ 4-12 материала, причем они так нарезаны, что получается косой усеченный конус, в котором кратчайшая образующая перпендикулярна основанию, а в длиннейшей образующей, диаметрально напротив, предусмотрен соединительный шов каждого полотнища материала.

Низ и три последующих полотнища 4, 5, 6 материала, а при необходимости также полотнище 7 материала могут быть сшиты друг с другом. В полотнище 4 материала предусмотрен подвод или окно 13 для воздуходувки, обеспечивающей длительное избыточное давление в полом корпусе. На полотнище 5 материала, который заметно тяжелее, выполнены дополнительные язычки крепления для натяжных тросов 14. Полотнище 4 материала может иметь также другой, закрываемый подвод, так что появляется доступ внутрь корпуса, например, для того чтобы планировать освещение.

Полый корпус 1 имеет предпочтительную высоту 18 метров, соответствующую действующим в настоящий момент правилам соревнований по сложному пилотажу, а ширина «ворот», показанных на фиг.2, составляет от 8 до 14 метров. Если во время соревнования полый корпус 1 повреждается, то, естественно, требуется по возможности быстрый ремонт и монтаж нового полого корпуса 1. По этой причине, прежде всего в зоне свободного конца, полотнища 9, 10, 11 и 12 материала, подверженные повреждению, соединены между собой посредством застежек-молний и застежек-липучек, закрывающих застежки-молнии, или другими восстанавливаемыми соединениями, так что может происходить быстрая замена полотнищ материала.

После мероприятия полый корпус должен разбираться, причем возникает ситуация при снятии стабилизирующего избыточного давления воздуха во внутренней полости, не вызывающая проблем только в безветрие. При ветре неустойчивые полые корпуса находятся под воздействием ветра подобно парусу и сносятся ветром, вырываемые из крепления растяжками и/или повреждаемые еще больше. Для предотвращения этого полый корпус 1 снабжен заданным местом 15 разделения (фиг.2), по которому может происходить целенаправленное очень быстрое разделение полого корпуса 1 на две части. Заданное место 15 разделения предусмотрено предпочтительно примерно в середине.

В заданном месте 15 разделения оба полотнища 8 и 9 материала соединены посредством застежки-молнии 16, не имеющей замка и открытой с обоих концов (фиг.3 и фиг.4), наложенных друг на друга. Застежка-молния 16 не выдерживает избыточного давления в полом корпусе 1 из-за ее раскрытых концов 21, и разделение происходит за несколько секунд, вследствие чего свободная концевая зона 4 резко сбрасывается, а часть, закрепленная растяжками, на основании большого отверстия в торце, быстро осаждается.

На свободном конце 3 предусмотрена страховочная стропа 19, так что легковесная свободная концевая зона, охватывающая полотнища 9, 10, 11 и 12 материала, может подтягиваться к основанию.

Заданное место 15 разделения обеспечено разъемным соединением 17, разделяемым от основания посредством выдергивающей стропы 18, состоящим из язычка 22, перекрывающего наложенные друг на друга концы 21 (фиг.4), зафиксированного застежками-липучками 23, 24 на полотнище 8 материала и на полотнище 9 материала. Если необходимо осуществлять разделение по заданному месту разделения, то тянут за выдергивающую стропу 18, и язычок 22 освобождает конец 21, так что застежка-молния 16 раскрывается, как описано.

Полый корпус 1 имеет на закрепляемом растяжками конце 2 предпочтительно диаметр 5 метров, а на свободном открытом конце 3 – диаметр 75 сантиметров. Воздуходувка создает предпочтительно избыточное давление от 5 до 35 миллибар, что оказалось предпочтительным для габаритов полого корпуса 1.

Разумеется, изобретение не ограничено представленным примером осуществления. Например, полые корпуса могут быть реализованы не в форме опор, возвышающихся над грунтом. Возможны, скорее, другие формы, например арки, у которых длина полого корпуса в таком случае является протяженностью вдоль воображаемой продольной оси симметрии арки.

Формула изобретения

1. Полый корпус (1), стабилизируемый избыточным давлением воздуха и закрепляемый натяжными устройствами (14) на основании (30), в частности, имеющий форму усеченного конуса, собранный из нескольких гибких полотнищ (4-12) материала, проходящих соответственно в окружном направлении полого корпуса (1), отличающийся тем, что отнесенная к площади поверхности масса полотнищ (4-12) материала в зоне закрепляемого конца (2) полого корпуса (1) больше, чем в зоне свободного конца (3).

2. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что соседние полотнища материала, по меньшей мере, частично имеют различные массы, отнесенные к площади поверхности.

3. Полый корпус по п.1 или 2, отличающийся тем, что тяжелые полотнища (4, 5, 6, 7, 8) материала изготовлены, по меньшей мере, частично из полиэстерной ткани с покрытием.

4. Полый корпус по п.1 или 2, отличающийся тем, что легкие полотнища (9, 10, 11, 12) изготовлены, по меньшей мере, частично из репсовой качественной ткани.

5. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что каждое полотнище (4-12) материала – из ткани, нити основы которой протянулись в окружном направлении полого корпуса (1) и с возможностью растягиваться под действием избыточного давления в полом корпусе (1) на величину от 5 до 6%.

6. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что отнесенные к площади поверхности массы полотнищ (4-12) материала составляют от 50 до 700 г/м².

7. Полый корпус по п.1 или 2, отличающийся тем, что отнесенные к площади поверхности массы полотнищ (9-12) материала в половине полого корпуса (1), охватывающей свободный конец (3), находятся ниже 150 г/м².

8. Полый корпус по п.3, отличающийся тем, что отнесенные к площади поверхности массы полотнищ (9-12) материала в половине полого корпуса (1), охватывающей свободный конец (3), находятся ниже 150 г/м².

9. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что выполнено, по меньшей мере, одно заданное место (15) разделения.

10. Полый корпус по п.9, отличающийся тем, что заданное место (15) разделения содержит одну дистанционно управляемую застежку-молнию (16).

11. Полый корпус по п.10, отличающийся тем, что застежка-молния (16) имеет раскрытые концы (21), удерживающиеся удаляемым соединением (17) вместе.

12. Полый корпус по п.11, отличающийся тем, что удаляемое соединение (17) концов (21) является перекрывающим язычком (22) с застежкой-липучкой (23, 24), снабженным выдергивающей стропой (18).

13. Полый корпус по любому из пп.9-12, отличающийся тем, что заданное место (15) разделения предусмотрено примерно в середине полого корпуса (1).

14. Полый корпус по п.4, отличающийся тем, что полотнища (9, 10, 11, 12) материала между заданным местом (15) разделения и свободным концом (3) изготовлены из репсовой качественной ткани.

15. Полый корпус по любому из пп.5, 6, 8 и 9, отличающийся тем, что полотнища (9, 10, 11, 12) материала между заданным местом (15) разделения и свободным концом (3) изготовлены из репсовой качественной ткани.

16. Полый корпус по п.7, отличающийся тем, что полотнища (9, 10, 11, 12) материала между заданным местом (15) разделения и свободным концом (3) изготовлены из репсовой качественной ткани.

17. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что на свободном конце (3) полого корпуса (1) расположена страховочная стропа (19).

18. Полый корпус по п.11, отличающийся тем, что избыточное давление полого корпуса (1), стабилизированного воздухом, после удаления соединения (17) конца (21) молнии-застежки (16) открывает заданное место раскрытия (15).

19. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет, по меньшей мере, 10% реального разрывного давления полого корпуса (1).

20. Полый корпус по п.18 или 19, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет, по меньшей мере, 30%, преимущественно, по меньшей мере, 50% реального разрывного давления полого корпуса.

21. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет от 3 до 50% теоретического разрывного давления материала полого корпуса.

22. Полый корпус по п.21, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет от 5 до 25% теоретического разрывного давления материала полого корпуса.

23. Полый корпус по п.1, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет от 5 до 35 мбар.

24. Полый корпус по п.23, отличающийся тем, что избыточное давление в полом корпусе (1) составляет от 10 до 15 мбар.

РИСУНКИ