WO2010024725A1 - Aerostatic transport system with electric propeller assemblies - Google Patents
Aerostatic transport system with electric propeller assemblies Download PDFInfo
- Publication number
- WO2010024725A1 WO2010024725A1 PCT/RU2009/000419 RU2009000419W WO2010024725A1 WO 2010024725 A1 WO2010024725 A1 WO 2010024725A1 RU 2009000419 W RU2009000419 W RU 2009000419W WO 2010024725 A1 WO2010024725 A1 WO 2010024725A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- aerostatic
- electric
- rotation
- traction
- trolley
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61B—RAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B61B5/00—Elevated railway systems without suspended vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/06—Rigid airships; Semi-rigid airships
- B64B1/24—Arrangement of propulsion plant
- B64B1/30—Arrangement of propellers
- B64B1/34—Arrangement of propellers of lifting propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/40—Balloons
- B64B1/50—Captive balloons
Definitions
- the invention relates to the field of air vehicles, and can be intended for the transport of goods and passengers along the route of the location of the ground electric bus.
- An aerostatic transport system with electric propeller-driven propulsion systems can be considered as an alternative to the construction of a road or railway where such construction is expensive, time-consuming or necessary, as a temporary measure. At the same time, it is a simple and, with mass construction, relatively cheap way to cover large areas with a cargo-passenger transport network.
- the steppes of Ukraine and Mongolia along the banks of such rivers as the Amazon, Nile, Ganges and other large and medium grove of the world.
- the invention does not use any type of fuel - it operates on electrical energy, i.e. It is environmentally friendly.
- the ground element of the transport system can pass directly through the earth agricultural purposes, practically without removing them from circulation (only piles are put) and without polluting emissions from their engines.
- an aerostatic aircraft has electric propulsion systems; - Electricity for powering propulsion systems is transmitted on board through structural elements from a ground source.
- the airship of the classical scheme moves above the ground monorail, to which it is tied with a rope. Electric current is transmitted to the traction electric motor of the airship through a rigid troll mounted on the airship and sliding on a contact wire installed parallel to the monorail.
- the presented analogue prototype coincides with the invention according to the following features and features: the flight of an aerostatic aircraft is provided by an electric propeller-driven propulsion system;
- an overpass road is used to set the direction of movement;
- - electric current along the driving route is transmitted through an independent bus laid on the flyover;
- the main disadvantage of the analogue of the prototype is the possibility of its use only at a very moderate intensity of real atmospheric turbulence of about surface of the earth, which eliminates the possibility of long-distance flights in an open atmosphere. This is a consequence of its rigid attachment to the monorail, which sets the direction of movement, and the use of a hard troll to power traction motors. Since there is no active counteraction to lateral displacement in the form of a rotation of the engine thrust force, the property of a statically stable airship of the classical scheme is used to turn against the direction of the side wind until the angle between the longitudinal axis of the airship and the side wind direction vector disappears.
- the airship Since the airship is tied to a monorail, in a real turbulent atmosphere, its movement will be similar to the vibrational motion of a weather vane, which is hardly acceptable both from the point of view of comfort for passengers and the strength of structural elements that are subject to vibrations.
- a hard troll can lose contact with the electric bus, which is simply unacceptable.
- the use of a troll sliding on the contact wire limits, even when flying in a calm atmosphere, the maneuverability of the aircraft, which further reduces the scope of its possible use.
- the problem to be solved and the technical result achieved The objective of the invention is to improve the known devices of this purpose in order to eliminate some of their significant shortcomings.
- a technical result is achieved, which consists in providing long-haul flights in conditions of real atmospheric turbulence near the ground surface of an aerostatic aircraft with electric propeller-driven propulsion systems that receive power from the ground supply bus while maintaining the maneuverability of the aircraft in flight.
- the technical result is achieved by the use of a number of devices and structural elements that are located on different nodes of the aerostatic transport system.
- Fig.l shows a schematic view of the air and ground components of the aerostatic transport system in one of the possible options and shows the principle of operation of propulsion systems with strong crosswind, where indicated:
- An aerostatic transport system based on an aerostatic aircraft the flight of which is provided by electric propeller-driven propulsion systems, and electric energy for the engines of propeller-driven engines comes via cable from a ground electric bus, contains elements located on the air and ground components of the system.
- the air component of the system is the payload carrier - an aerostatic aircraft that uses an electric drive in its propulsion systems and receives the current necessary for the engines through the cable from the ground device.
- An aerostatic aircraft is an airship that has a gas lifting shell 1 of a special shape and a load-carrying body 3, between which structural elements 2 with rotor-propulsion units 4 and 5 and a rudder 6 are located. Structural elements 2 together form the engine farm of the aerostatic aircraft.
- the shape of the gas lifting shell has a constant aerodynamic drag coefficient in the horizontal plane, regardless of the deviation of the direction of the velocity vector of the apparatus from its longitudinal axis.
- the ground component of the system is the carrier of the electric power bus for the engines of the aerostatic aircraft - flyover rail 9 in a monorail or narrow gauge design along which electric buses are laid and a trolley 8 is moved with current collector elements used to transmit electric current through cable 7 to an aerostatic aircraft.
- An overpass road is any road construction that relies on piles, regardless of the height of the piles themselves.
- An overpass road on high stilts must be used for laying long routes in order to ensure its safe functioning and create minimal inconvenience in areas adjacent to its passing places.
- An elevated road on short or ultra-short piles can be used in areas where the necessary passages under the piles are created or the territory itself is fenced off from the arrival of vehicles or the entry of animals and people onto it.
- piles of different heights along one route with a smooth transition between them.
- - traction hoisting rotor 4 which can rotate around its horizontal axis, creating additional lifting force
- - traction stabilizing rotor-propulsion units 5 which can rotate around its vertical axis so that their traction force counteracts the lateral drift of the aircraft.
- Electric propeller-driven installations of an aerostatic aircraft are mounted on structural elements 2, which together form a propulsion farm of an aerostatic aircraft.
- the engine farm is a spatial structure, which in the upper part has vertical racks 2-2 with lodges placed on their upper section for attaching a gas lifting shell 1.
- the lower ends of the racks are attached to the supporting structure 2-1, which is an element for installation and fastenings of all elements 2 of the motor farm on the roof of the load-carrying body 3 of the apparatus
- On the vertical struts 2-2 of the engine farm On the vertical struts 2-2 of the engine farm, traction stabilizing rotor-propulsion units 5 are placed.
- An additional control element for turning the aerostatic aircraft is a vertically mounted rudder 6, which located in the rear part of the open area between the gas lifting shell and the roof of the load-carrying body, formed by vertically standing struts 2-2 motor farms.
- the steering wheel 6 is mounted on a remote beam 2-4, which is either attached to the supporting structure of the motor truss or directly mounted on the roof of the load-bearing housing.
- On trestle 10 which is structurally designed in the form of a monorail or narrow gauge railway: electric busbars for supplying electric motors to the aerostatic aircraft are mounted parallel to the axial line of the road;
- trolley 8 can be controlled by its own crew, which is located on the TV itself ⁇ , or be controlled remotely from an aerostatic aircraft by one of its crew members.
- a trolley with collector elements On a trolley with collector elements:
- the control system of the trolley is organized on the basis of digital control networks, and the control signals themselves are transmitted through the cores of cable 7, which supplies electric current to the aerostatic apparatus.
- An aerostatic transport system in which an aerostatic aircraft is designed as a load carrier and is interconnected with a flyover in a monorail or narrow gauge version with a power bus placed on it.
- the aerostatic aircraft is equipped with a gas lifting shell 1 of soft, semi-rigid or rigid construction, attached to structural elements 2, which together form the propulsion frame of the aerostatic aircraft, and the load-carrying body 3, and made in the form of a disk-shaped rotation body.
- the load-carrying body 3 is made in the form of an elliptical cylinder with a long axis located in the direction of flight, and is equipped with a wheeled chassis. Between the gas lifting shell 1 and the load-carrying body 3, structural elements 2 of the motor truss are placed, in the form of a symmetrical spatial structure with vertical struts 2-2 at the top and with horizontal beams 2-3 on both sides of the longitudinal plane of the apparatus.
- electric drive screw-drive units are mounted in the form of an interconnected set of pull-and-hold screw-drive units 4 with the ability to rotate the direction of their traction force vector in the vertical plane and pull-stabilizer screw-drive installations 5 with the possibility of rotation of the direction of their power vector traction in the horizontal plane.
- the power cables 7 of the electric drive screw-drive units are wound on bobbins which are installed in the bobbin rotation mechanism 9 located on the electric drive trolley 8 of the flyover 10. The ends of the cables inside the bobbins are connected to the contact elements of the bobbin, and through them to the collector elements of the bogie 8, which are designed for contact with a power bus electric overpass 10.
- the following features of the proposed system are also significant, in which the structural elements 2 of the propulsion farm located between the gas lifting shell 1 of the aerostatic aircraft and its load-carrying body 3 are provided with lodgements at the upper ends of its vertical struts 2-2 for fastening to them a gas lifting shell 1.
- the gas lifting shell 1 of an aerostatic aircraft on its lower surface is provided with a response and structural elements, which it lays down on lodgements propulsion farm and that it spatially orientated during assembly of hydrostatic system.
- Traction-lifting screw-motor electric drivesime- propulsion systems 4 are equipped with a rotation mechanism in the vertical plane of the traction force vector of the installations with the possibility of changing the angle of rotation in the vertical plane from 0 to 90 degrees upward, when the angle in the vertical plane of symmetry of the apparatus is counted from the longitudinal axis of the apparatus.
- the possible limits of rotation of the thrust vector of the plants from 0 degrees, but down, are determined by the conditions of the joint arrangement on the load-bearing casing of the horizontal beams of the motor truss and the hoisting screw-motor installations mounted on them.
- Traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion systems 5 are mounted on the uprights 2-2, symmetrically located relative to the longitudinal plane of the apparatus on the supporting structure 2-1 of the engine truss on the left and right sides.
- Traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion systems 5 are equipped with a rotation mechanism relative to their axes ranging from 0 degrees to 180 degrees, when counting the angle in a plane perpendicular to the axis of rotation and from the initial installation position on the app rate.
- the direction of the thrust vector of the traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion system 5 with the help of a manual drive placed on it is set under a predefined, with the possibility of its change depending on the flight weight of the aircraft, a positive angle relative to the plane perpendicular to the axis of rotation of the installation.
- the nose compartment for the cockpit and the control system, the middle compartment for accommodating the payload and the aft compartment with the cab for the mechanism for connecting the power cable of 7 electric motors of propeller-driven installations and for supplying electric current to the vehicle’s on-board network are allocated in the load-carrying case 3 of the aerostatic aircraft.
- an emergency power station with a drive from a gasoline engine is additionally located.
- each propeller installation is equipped with a separate power cable.
- Each power cable of 7 electric motors of propeller-driven installations is mechanically and electrically fixed at one end to the board of the apparatus, and at its other end is electrically connected to the contact elements of the bobbin on which it is wound, each of which is placed on the bobbin rotation mechanism.
- the bobbin rotation mechanism is made in the form of a reducer with output shafts with the same angular rotation speeds, the number of which is equal to the number of aircraft engine propellers, and is equipped with a device for converging individual cables until a single pseudo power cable is formed 7.
- the bobbin rotation mechanism is equipped with pressure sensors for cable position, included in a servo control system for the operation of the mechanism of rotation of the bobbins, with the possibility of sensors to monitor the degree of tension-sagging of a single pseudo cable 7 and its angular position relative to the food axis of the bobbin rotation mechanism.
- the rotation mechanism reels with power cables are mounted on an electric drive turntable placed on an electric drive trolley 8 with collector elements.
- the trolley is driven either by its own crew, or from the side of the aerostatic apparatus through a digital control network.
- An automatic control system for the turntable and manual control from the remote control of an electrician of the trolley with the possibility of installing, with automatic control of six, every 15 degrees, stationary positions of the turntable on one side of its rotation, as well as with the possibility of rejection, is introduced into the servo control system in these stationary positions of the vertical plane of the cable slack from the longitudinal axis of the rotation mechanism left and right to 15 degrees.
- Aerostatic aircraft is designed to carry goods and passengers that are placed inside its hull.
- the device is controlled and monitored by the crew as part of the pilot and the flight technician.
- the apparatus has a gas lifting shell 1, designed to create an Archimedean lifting force.
- the design value of the Archimedean lifting force is taken somewhat less than the full take-off weight of the device.
- the disadvantage of the lifting force value for the vertical lifting of the apparatus is compensated by the projection on the vertical axis of the traction force of the hoisting propulsion systems 4, which is carried out by their rotation in the vertical plane, as well as the projection on the vertical axis of the traction force of the hoisting stabilizing propulsion systems 5, which can be installed before flight using a manual drive.
- the shape of the gas lifting shell 1 is a disk-shaped body of revolution, which does not create an aerodynamic moment relative to its vertical axis and has a constant aerodynamic drag coefficient in the horizontal plane, regardless of the deviation of the direction of the apparatus velocity vector from its longitudinal axis.
- the shell can be made soft, semi-rigid or rigid design.
- the device has a robust load-bearing housing 3, in the form of, for example, an elliptical cylinder, the long axis of which is directed in the direction of flight.
- a bow compartment for the crew cabin with a control system
- a middle compartment for the payload and aft compartment
- a cabin for the mechanism for receiving electric current from the power cable of 7 electric motors of rotor-propulsion systems and transferring current to the vehicle’s onboard network.
- the load-carrying body 3 is equipped with a wheeled chassis, which provides movement on plowed or wet soil, excess of water, on sand or on a rocky platform.
- the electric propeller-driven propulsion systems used on the apparatus are a prefabricated structure consisting of a gearbox, the input shaft of which is rotated with electric motor, and an aerodynamic screw is fixed on the output shaft.
- the aerodynamic propeller rotates in its encircling ring.
- the electric propeller-driven engine installation on the device is used in two types of propulsion systems.
- the traction-lifting propeller-driven propulsion system 4 is a structure, the mechanism of which provides rotation in the vertical plane of the traction force of the electric propeller-driven propulsion system (angle reading - in the vertical plane of symmetry of the apparatus from the longitudinal axis of the apparatus).
- the angle of rotation in the vertical plane can vary from 0 degrees to a certain value down (the possible value is determined by the specific layout) - it is used to ensure that the device is held at a given flight altitude with increased intensity of rising atmospheric vertical flows near the surface of the earth; from O to 90 degrees up - is used to achieve equality between the flight weight of the device and the sum of the lifting force of the gas lifting shell 1 with projections of the thrust of all propulsion systems on the vertical axis.
- the traction-stabilizing propeller-driven propulsion system 5 is a structure, the mechanism of which provides rotation in the horizontal plane of the traction force of the electric propeller-driven propulsion system (the angle is counted in the plane perpendicular to the axis of rotation and from the starting position of the apparatus on the device when flying in a calm atmosphere).
- the angle of rotation in the horizontal plane can. vary from 0 degrees to 90 degrees, which ensures the retention of the device inside a given flight corridor; when turning from 90 degrees to 180 degrees, the device is braked in the air when maneuvering during landing on the ground.
- the direction of the thrust vector of the electric propeller-driven propulsion system which is used in this type of propulsion system, can be set at a certain positive angle relative to the plane perpendicular to the axis of rotation of the installation to create a projection of the thrust force on the vertical axis.
- This angle can be pre-changed (before the start of the flight), depending on the flight weight of the device, using a manual drive, which is equipped with a traction-stabilizing propulsion system.
- the rotation mechanisms of the traction and lifting propulsion systems 4 and the rotation mechanisms of the traction and stabilizing propulsion systems 5 are included in the automatic and manual control systems for the movement of the aerostatic aircraft.
- the engine farm is formed by a combination of separate structural elements 2 mounted on a single supporting element 2-1 in a rigid and durable structure that is mounted on top of the load-carrying housing 3 and is rigidly connected to it.
- traction stabilizing 5 engine systems are located in an open space. Such a placement of stabilizing propeller-driven plants avoids obscuring their screws with a gas lifting shell 1 and the apparatus body 3.
- hoisting 4 engine installations are also removed from the lifting shell and the apparatus body.
- the design of the motor farm 2 can be any, but it has the following characteristic elements:
- the air flow from the traction-stabilizing 5 and, partially, from the traction-lifting 4 propeller-driven installations is mainly directed to the steering wheel direction 6, which increases the efficiency of the steering wheel and allows not to use the stabilizing properties of the traction and stabilizing propulsion systems 5, i.e. Do not rotate them horizontally.
- the power cable of 7 propeller motors is divided into 2 unequal parts.
- 200 meters of a two-core cable (construction cable length) for each propeller installation is located on the reels of the mechanism, which is located on the ground truck 8 with collector elements. Cables coming from a ground source terminate in a single “ground” part of the electrical connector. An unremovable single stranded length of cable from 30 to 50 meters long, which ends with the response “air” part of the same electrical connector, leaves the apparatus. This “air” part of the cable directly to the device’s board is connected via an electrical connector quickly disconnected from the device’s board, one of the parts of which is located on the rotating element of the electric current receiving mechanism.
- the mechanism for receiving electric current is located in the aft cabin and is designed to receive current from the ground supply network and transfer it to the on-board network of the device. It is a freely rotating rotor with a vertical axis of rotation. On the outer surface of the rotor, contact rims insulated from it are fixed, which are insulated u from each other, but each rim is connected to a separate core of a multicore cable. This cable runs inside the hollow the axis of rotation of the rotor and its cores is connected to a part of a quickly detachable connector, which is fixed to the axis of rotation. Current collector brushes are pressed to the contact rims of the rotor, to which the wires of the corresponding electrical devices of the on-board network are connected.
- An elevated road 9 is designed to accommodate a rail track along which a controlled electric drive trolley with current collecting elements moves, and electric power buses. It can be made in the form of a monorail or narrow gauge road.
- the trolley with collector elements 8 is designed to receive electric energy from electric buses, which are laid on the overpass road 9 parallel to the rails, and to further transmit electricity to the individual power cables of 7 electric drives of the aerostatic propeller propulsion systems.
- the design of the trolley 8, as a vehicle, is entirely determined by the design of the used flyover 9 - a trolley for a monorail or a trolley for a narrow gauge road.
- the trolley can be controlled either only by the trolley crew, consisting of a driver and an electrician, or only one of the crew members of the aerostatic apparatus through digital control networks.
- the truck’s own electric drive receives power from the busbars through a single current collector element.
- the mechanism 9 is a gearbox with several, according to the number of rotor systems, output shafts with the same angular speeds.
- a reel On each output shaft of the gearbox a reel is mounted with a power cable for the propeller installation.
- the cable reel is made of non-conductive material.
- two annular contact plates are mounted, isolated from each other. The veins of a two-core cable are connected to these ring contact plates from the inside of the bobbin, after which the cable is wound on the bobbin with a controlled pre-set tension value.
- the bobbin rotation mechanism is located on a rotary platform, which is rotated by an electric drive mechanism according to the sensor commands of the bobbin rotation mechanism control system. Cables from the bobbins pass through a device located on the rotary platform, pressing them to each other. Further, this pseudo multicore cable 7 is routed to the pressure sensors of the cable position, which are also placed on the turntable. Cable pressure sensors are designed to monitor the tension-sagging cable 7 and its angular position relative to the longitudinal axis of the mechanism rotation of the bobbins.
- the sensors that monitor the tension-slack of the cable 7 are two horizontally located rubberized shafts between which the cable passes.
- the shafts are mounted on one shoulder of the rocker arm, and the other, spring-loaded shoulder, is connected to an element that moves the contact of switching the direction of rotation of the bobbins.
- the sensors that track the angular position of the cable 7 relative to the longitudinal axis of the bobbin rotation mechanism are rubberized plates placed between the horizontal shafts to the left and right of the axial line, attached to the pressure contact elements of the rotation contacts of the rotation mechanism.
- the pressure sensors of the cable 7 are included in the servo control system of the rotation mechanism, which is part of the rotation mechanism itself. According to the results of tracking the tension-slack of the cable 7, the direction of rotation of the reels is switched or the electric drive mechanism for rotating the reels is completely turned off. According to the results of tracking the angular position of the cable 7 relative to the longitudinal axis of the rotation mechanism, the platform is rotated until the axis of the platform coincides with the vertical plane of sag of the cable 7.
- the work of the aerostatic transport system begins with the take-off of the device, which is carried out from the following initial state: the trolley 8 with the collector elements does not move, the bobbin rotation mechanism is rotated 90 degrees towards the ground platform and its automatic control is turned on, the traction and lifting propulsion systems 4 are turned upwards 5-10 degrees, the traction and stabilizing units 5 are rotated 90 degrees towards the trestle road 9.
- the traction and lifting propulsion systems 4 are launched and, by the nature of the engines In order to increase the pressure of the apparatus, the necessary increase in the angle of rotation of the traction and lifting propulsion systems is estimated 4. At the beginning of the lifting, the traction and stabilizing propulsion systems 5 are launched.
- the aerostatic aircraft simultaneously rises and shifts in the direction of the flyover 9.
- the power cable 7 is unwound and the bobbin rotation mechanism is turned until its longitudinal axis coincides with the axis of the road 9.
- the vehicle and the trolley accelerate to cruising flight speed. It begins after the pilot of the device is convinced of the occupation by him of an acceptable, lateral deviation, position above the flyover road and the required flight height.
- the trolley begins to move on the overpass, then the device is in the air. In flight along the route, the truck driver is busy controlling its movement, the truck electrician controls the rotation mechanism of the reels with cable.
- control of its movement and control of the mechanism of rotation of the bobbins is carried out by one of the crew members of the aerostatic apparatus via digital control networks.
- the pilot controls the device visually, by instruments or by means of messages from the driver or electrician of the cart.
- the task of the pilot in flight along the route is to keep the device inside a certain space, the border of which is set by the table “flight altitude - permissible deviation from the left / right center line of the flyover.”
- braking of the system begins, which is initially carried out by an aerostatic aircraft.
- the pilot manipulating the rotation of the propulsion systems, achieves a complete stop and hovering of the device in the air over the flyover.
- the trolley stops in such a way that when landing there is no obstacle to the cable hanging from the device 7. Landing the device is a take-off operation, but from the end to the beginning. Traction and stabilizing installations 5 are deployed 90 degrees towards the landing site.
- an aerostatic aircraft By manipulating the angles of rotation of the propulsion systems, an aerostatic aircraft simultaneously decreases downward and shifts toward the landing site.
- the power cable 7 On the ground component, the power cable 7 is unwound and the bobbin rotation mechanism is rotated until its longitudinal axis is rotated 90 degrees. Reducing the angle of rotation of the traction and lifting propulsion systems 4, produce a soft landing, after which all propulsion systems are turned off. If the landing site does not have shelters from the wind, then for carrying out loading and unloading operations traction stabilizing propulsion systems 5 are used, which keep the device from demolition. Industrial applicability and achievement of a technical result.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Platform Screen Doors And Railroad Systems (AREA)
Abstract
Description
Аэростатическая транспортная система с электроприводными винтомоторными установками Aerostatic transport system with electric propeller-driven propulsion systems
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области воздушных транспортных средств, и может быть предназначено 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. Одновременно, это простой и, при массовом строительстве, относительно дешевый способ покрыть большие территории грузопассажирской транспортной сетью. Например, на Крайнем Севере, через тайгу в Сибири, на территориях Российского Дальнего Востока и приграничных с ним стран, а также через песчаные пустыни Азии и Африки, степи Казахстана и Монголии, вдоль берегов таких рек как Амазонка, Нил, Ганг и других крупных и средних рщ мира. Изобретение не использует какие-либо виды топлива — она работает на электрической энергии, т.е. она экологически чистая. В Европейской части России или в других странах мира 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.The invention relates to the field of air vehicles, and can be intended for the transport of goods and passengers along the route of the location of the ground electric bus. An aerostatic transport system with electric propeller-driven propulsion systems can be considered as an alternative to the construction of a road or railway where such construction is expensive, time-consuming or necessary, as a temporary measure. At the same time, it is a simple and, with mass construction, relatively cheap way to cover large areas with a cargo-passenger transport network. For example, in the Far North, through the taiga in Siberia, in the territories of the Russian Far East and neighboring countries, as well as through the sandy deserts of Asia and Africa, the steppes of Kazakhstan and Mongolia, along the banks of such rivers as the Amazon, Nile, Ganges and other large and medium grove of the world. The invention does not use any type of fuel - it operates on electrical energy, i.e. It is environmentally friendly. In the European part of Russia or in other countries of the world, the ground element of the transport system can pass directly through the earth agricultural purposes, practically without removing them from circulation (only piles are put) and without polluting emissions from their engines. At the same time, the task of ensuring the transportation of goods to distant (from the railway) points is solved, without releasing a significant territory for the laborious construction of an expensive rail or road and their subsequent regular repair. The use of the aerostatic transport system as a specialized transport for conducting air excursions to historical places or over nature reserves is not ruled out.
Можно предложить и два последовательных различных назначения этой системы по времени:You can offer two consecutive different purposes of this system in time:
- сначала использовать как технологическую транспортную систему при строительстве, например, газовых и нефтяных трубопроводов;- first used as a technological transport system in the construction of, for example, gas and oil pipelines;
- после окончания строительства — как транспортную систему для пассажирских и грузовых перевозок по данному географическому направлению. Предшествующий уровень техники- after completion of construction - as a transport system for passenger and freight traffic in this geographical direction. State of the art
Среди известных аналогов предлагаемого изобретения 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.Among the known analogues of the present invention, a search was made for the closest analogue prototype, which must meet two basic conditions: an aerostatic aircraft has electric propulsion systems; - Electricity for powering propulsion systems is transmitted on board through structural elements from a ground source.
Наиболее близким из аналогов уровня техники к предлагаемому изобретению является «Aэpoтpoллeйвoз», (заявкаThe closest of the analogues of the prior art to the present invention is "Aerotollejvoz" (application
РФ ШЗОl 8879/11, от 1993.04.12 , дата публикации заявкиRF SHZl 8879/11, dated 1993.04.12, date of publication of the application
1995.10.20, МГЖ B61B7/06, МПК B64B1/00, заявитель Керов В.Г. ).1995.10.20, МГЖ B61B7 / 06, IPC B64B1 / 00, applicant Kerov V.G. )
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.In this project, the airship of the classical scheme moves above the ground monorail, to which it is tied with a rope. Electric current is transmitted to the traction electric motor of the airship through a rigid troll mounted on the airship and sliding on a contact wire installed parallel to the monorail.
Представленный аналог-прототип совпадает с предлагаемым изобретением по следующим его особенностям и признакам: полет аэростатического летательного аппарата обеспечивает электроприводная винтомоторная установка;The presented analogue prototype coincides with the invention according to the following features and features: the flight of an aerostatic aircraft is provided by an electric propeller-driven propulsion system;
- используется эстакадная дорога для задания направления движения; - электрический ток вдоль маршрута движения передается по самостоятельной шине, проложенной на эстакадной дороге;- an overpass road is used to set the direction of movement; - electric current along the driving route is transmitted through an independent bus laid on the flyover;
- на борт аэростатического летательного аппарата ток передается через специальный конструктивный элемент.- on board the aerostatic aircraft current is transmitted through a special structural element.
Основной недостаток аналога-прототипа заключается в возможности его использования только при весьма умеренной интенсивности реальной атмосферной турбулентности вблизм 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 силы 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.The main disadvantage of the analogue of the prototype is the possibility of its use only at a very moderate intensity of real atmospheric turbulence of about surface of the earth, which eliminates the possibility of long-distance flights in an open atmosphere. This is a consequence of its rigid attachment to the monorail, which sets the direction of movement, and the use of a hard troll to power traction motors. Since there is no active counteraction to lateral displacement in the form of a rotation of the engine thrust force, the property of a statically stable airship of the classical scheme is used to turn against the direction of the side wind until the angle between the longitudinal axis of the airship and the side wind direction vector disappears. Since the airship is tied to a monorail, in a real turbulent atmosphere, its movement will be similar to the vibrational motion of a weather vane, which is hardly acceptable both from the point of view of comfort for passengers and the strength of structural elements that are subject to vibrations. In addition, in conditions of difficult movement of the airship, a hard troll can lose contact with the electric bus, which is simply unacceptable. In addition, the use of a troll sliding on the contact wire limits, even when flying in a calm atmosphere, the maneuverability of the aircraft, which further reduces the scope of its possible use.
Решаемая задача и достигаемый технический результат Задачей предлагаемого изобретения является совершенствование известных устройств указанного назначения в целях устранения некоторых их существенных недостатков. В итоFξ- 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.The problem to be solved and the technical result achieved The objective of the invention is to improve the known devices of this purpose in order to eliminate some of their significant shortcomings. In ito Fξ- To solve this problem, a technical result is achieved, which consists in providing long-haul flights in conditions of real atmospheric turbulence near the ground surface of an aerostatic aircraft with electric propeller-driven propulsion systems that receive power from the ground supply bus while maintaining the maneuverability of the aircraft in flight.
Технический результат достигается применением ряда устройств и конструктивных элементов, которые размещены на разных узлах аэростатической транспортной системы.The technical result is achieved by the use of a number of devices and structural elements that are located on different nodes of the aerostatic transport system.
Перечень чертежейList of drawings
На фиг.l приведен схематический вид воздушного и наземного компонентов аэростатической транспортной системы в одном из возможных вариантов и показан принцип работы винтомоторных двигательных установок при сильном боковом ветре, где обозначено:In Fig.l shows a schematic view of the air and ground components of the aerostatic transport system in one of the possible options and shows the principle of operation of propulsion systems with strong crosswind, where indicated:
1 - газовая подъемная оболочка (условно прозрачная и ограничена пунктиром),1 - gas lifting shell (conditionally transparent and limited by a dotted line),
2-1, 2-2, 2-3, 2-4 - конструкционные элементы двигательной фермы:2-1, 2-2, 2-3, 2-4 - structural elements of the motor farm:
2-1 - опорная конструкция для сборки элементов двигательной фермы и установки ее на крышу грузонесущего корпуса,2-1 - supporting structure for assembling the elements of the motor truss and installing it on the roof of the load-bearing housing,
2-2 - вертикальные стойки с ложементами для газовой подъемной оболочки и размещения тягово-стабилизирующих установок, 2-3 - горизонтальные балки для размещения тягово- подъемных установок,2-2 - vertical racks with lodges for a gas lifting shell and placement of traction and stabilizing installations, 2-3 - horizontal beams for placement of hoisting systems,
2-4 - выносная балка для размещения руля направления, 3 - грузонесущий корпус, 4 - тягово-подъемные винтомоторные двигательные установки (вариант с одной винтомоторной установкой на борт, конструкция левого борта не показана),2-4 - a remote beam for placing the rudder, 3 - a load-bearing housing, 4 - traction and lifting propeller-engine installations (version with one rotor-engine installation on board, the design of the left side is not shown),
5 - тягово-стабилизирующие винтомоторные двигательные установки (вариант с двумя парами винтомоторных установок на борт),5 - traction stabilizing propeller propulsion systems (option with two pairs of propulsion systems on board),
6 - аэродинамический руль направления,6 - aerodynamic rudder,
7 - электрический кабель питания винтомоторных двигательных установок,7 - electric power cable propeller propulsion systems,
8 - электроприводная управляемая тележка с токосъемниками, 9 — электроприводной механизм вращения бобин с кабелями питания винтомоторных двигательных установок аэростатического аппарата,8 - electric driven trolley with current collectors, 9 - electric drive mechanism for rotating bobbins with power cables for propeller propulsion systems of the aerostatic apparatus,
10 - эстакадная дорога в монорельсовом или узкоколейном исполнении, вдоль которой проложены электрические шины, 11 - текущий вектор направления полета,10 - flyover in a monorail or narrow gauge design along which electric buses are laid, 11 - current flight direction vector,
12 - текущий вектор скорости ветра,12 is the current vector of wind speed,
13 - текущее положение вектора силы тяги тягово-подъемных винтомоторных двигательных установок (направление его горизонтальной проекции совпадает с вектором 11), 14 - текущее положение горизонтальной проекции вектора силы тяги тягово-стабилизирующих винтомоторных двигательных установок (ее направление противоположно вектору 12).13 - the current position of the traction force vector of the traction and lifting propulsion systems (the direction of its horizontal projection coincides with the vector 11), 14 - the current position of the horizontal projection of the thrust force vector of the traction and stabilizing rotor propulsion systems (its direction is opposite to vector 12).
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. Воздушным компонентом системы является носитель полезной нагрузки — аэростатический летательный аппарат, использующий электрический привод в своих винтомоторных установках и получающий необходимый для двигателей ток по кабелю с наземного устройства. Под аэростатическим летательным аппаратом понимается дирижабль, который имеет газовую подъемную оболочку 1 специальной формы и грузонесущий корпус 3, между которыми располагаются конструкционные элементы 2 с винтомоторными установками 4 и 5 и рулем направления 6. Конструкционные элементы 2 в совокупности образуют двигательную ферму аэростатического летательного аппарата. Форма газовой подъемной оболочки имеет постоянный аэродинамический коэффициент сопротивления в горизонтальной плоскости вне зависимости от отклонения направления вектора скорости аппарата от его продольной оси. Наземным компонентом системы является носитель электрической шины питания двигателей аэростатического летательного аппарата - эстакадная рельсовая дорога 9 в монорельсовом или узкоколейном исполнении, вдоль которой проложены электрические шины и перемещается тележка 8 с токосъемными элементами, используемыми для передачи электрического тока через кабель 7 на борт аэростатического летательного аппарата. Под эстакадной дорогой понимается любая конструкция дороги, которая опирается на сваи, вне зависимости от высоты самих свай. Эстакадную дорогу на высоких сваях необходимо применять для прокладки дальних маршрутов с целью обеспечения ее безопасного функционировании и создания минимальных неудобств на территориях, прилегающих к местам ее прохождения. Эстакадную дорогу на коротких или сверхкоротких сваях можно применять на территориях, где созданы необходимые проезды под сваями или сама территория огорожена от заезда транспорта или захода на нее животных и людей. Безусловно, возможно использование свай разной высоты вдоль одного маршрута с обеспечением плавного перехода между ними.An aerostatic transport system based on an aerostatic aircraft, the flight of which is provided by electric propeller-driven propulsion systems, and electric energy for the engines of propeller-driven engines comes via cable from a ground electric bus, contains elements located on the air and ground components of the system. The air component of the system is the payload carrier - an aerostatic aircraft that uses an electric drive in its propulsion systems and receives the current necessary for the engines through the cable from the ground device. An aerostatic aircraft is an airship that has a gas lifting shell 1 of a special shape and a load-carrying body 3, between which structural elements 2 with rotor-propulsion units 4 and 5 and a rudder 6 are located. Structural elements 2 together form the engine farm of the aerostatic aircraft. The shape of the gas lifting shell has a constant aerodynamic drag coefficient in the horizontal plane, regardless of the deviation of the direction of the velocity vector of the apparatus from its longitudinal axis. The ground component of the system is the carrier of the electric power bus for the engines of the aerostatic aircraft - flyover rail 9 in a monorail or narrow gauge design along which electric buses are laid and a trolley 8 is moved with current collector elements used to transmit electric current through cable 7 to an aerostatic aircraft. An overpass road is any road construction that relies on piles, regardless of the height of the piles themselves. An overpass road on high stilts must be used for laying long routes in order to ensure its safe functioning and create minimal inconvenience in areas adjacent to its passing places. An elevated road on short or ultra-short piles can be used in areas where the necessary passages under the piles are created or the territory itself is fenced off from the arrival of vehicles or the entry of animals and people onto it. Of course, it is possible to use piles of different heights along one route with a smooth transition between them.
Через сматываемый или разматываемый кабель 7, бобины с которым размещены на наземной тележке 8 с токосъемными элементами, осуществляется подача электрического тока на борт аэростатического летательного аппарата. Жесткая сцепка аэростатического летательного аппарата и тележки с токосъемными элементами исключается с помощью специального элемента - размещенного на тележке электроприводного поворотного механизма вращения бобин 9 с кабелями питания. Этот механизм сматывает или разматывает с бобин кабели питания по мере вертикального маневрирования аппарата и имеет возможность поворачиваться относительно своей вертикальной оси по мере смещения аэростатического аппарата в горизонтальной плоскости.Through the rewind or unwind cable 7, the bobbins with which are placed on the ground trolley 8 with collector elements, electric current is supplied to the board of the aerostatic aircraft. The rigid coupling of the aerostatic aircraft and the trolley with collector elements is eliminated with the help of a special element located on the trolley of an electric drive rotary mechanism for rotating bobbins 9 with power cables. This mechanism unwinds or unwinds power cables from bobbins as the apparatus maneuvers vertically and has the ability rotate about its vertical axis as the aerostatic apparatus moves in the horizontal plane.
На борту аэростатического летательного аппарата используются два типа электроприводных винтомоторных установок, которые различаются по своему назначению и конструктивному исполнению, а именно:On board an aerostatic aircraft, two types of electric propeller-driven propulsion systems are used, which differ in their purpose and design, namely:
- тягово-подъемные винтомоторные установки 4, которые могут поворачиваться вокруг своей горизонтальной оси, создавая дополнительную подъемную силу; - тягово-стабилизирующие винтомоторные установки 5, которые могут поворачиваться вокруг своей вертикальной оси так, чтобы их сила тяги противодействовала боковому сносу летательного аппарата.- traction hoisting rotor 4, which can rotate around its horizontal axis, creating additional lifting force; - traction stabilizing rotor-propulsion units 5, which can rotate around its vertical axis so that their traction force counteracts the lateral drift of the aircraft.
Электроприводные винтомоторные установки аэростатического летательного аппарата смонтированы на конструкционных элементах 2, которые в совокупности образуют двигательную ферму аэростатического летательного аппарата. Двигательная ферма представляет собой пространственную конструкцию, которая в верхней части имеет вертикальные стойки 2-2 с размещенными на их верхнем срезе ложементами для крепления к ней газовой подъемной оболочки 1. Нижние концы стоек прикреплены к опорной конструкции 2-1, которая является элементом для установки и крепления всех элементов 2 двигательной фермы на крыше грузонесущего корпуса 3 аппарата. На вертикальных стойках 2-2 двигательной фермы размещены тягово-стабилизирующие винтомоторные установки 5. От опорной ' конструкции 2-1 двигательной фермы симметрично на левый и на правый борта аппарата отходят конструкщюнные элементы, несущие горизонтальные балки 2-3, на которых размещены тягово- подъемные винтомоторные установки 4. Дополнительным органом управления разворотами аэростатического летательного аппарата является вертикально установленный руль направления 6, который располагается в хвостовой части открытой области между газовой подъемной оболочкой и крышей грузонесущего корпуса, образованной вертикально стоящими стойками 2-2 двигательной фермы. Руль 6 крепится на выносной балке 2-4, которая или прикрепляется к опорной конструкции двигательной фермы или непосредственно закрепляется на крыше грузонесущего корпуса.Electric propeller-driven installations of an aerostatic aircraft are mounted on structural elements 2, which together form a propulsion farm of an aerostatic aircraft. The engine farm is a spatial structure, which in the upper part has vertical racks 2-2 with lodges placed on their upper section for attaching a gas lifting shell 1. The lower ends of the racks are attached to the supporting structure 2-1, which is an element for installation and fastenings of all elements 2 of the motor farm on the roof of the load-carrying body 3 of the apparatus On the vertical struts 2-2 of the engine farm, traction stabilizing rotor-propulsion units 5 are placed. From the support ' structural structures 2-1 of the engine truss symmetrically on the left and right sides of the apparatus depart structural elements that carry horizontal beams 2-3, on which the propulsion and propulsion systems are located 4. An additional control element for turning the aerostatic aircraft is a vertically mounted rudder 6, which located in the rear part of the open area between the gas lifting shell and the roof of the load-carrying body, formed by vertically standing struts 2-2 motor farms. The steering wheel 6 is mounted on a remote beam 2-4, which is either attached to the supporting structure of the motor truss or directly mounted on the roof of the load-bearing housing.
На эстакадной дороге 10, которая конструктивно оформляется в виде монорельсовой или узкоколейной дороги: параллельно осевой линии дороги монтируются электрические шины питания электродвигателей аэростатического летательного аппарата;On trestle 10, which is structurally designed in the form of a monorail or narrow gauge railway: electric busbars for supplying electric motors to the aerostatic aircraft are mounted parallel to the axial line of the road;
- перемещается только 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;- only the electric drive carriage 8 is moved with current collecting elements, which, on the one hand, are in contact with the electric power bus, and on the other, are connected to the power cables of 7 electric motors of the aerostatic aircraft;
- электроприводная тележка 8 может быть управляемой собственным экипажем, который размещается на самой телещк^, или быть управляемой дистанционно с борта аэростатического летательного аппарата одним из членов его экипажа. На тележке с токосъемными элементами:- electric trolley 8 can be controlled by its own crew, which is located on the TV itself ^, or be controlled remotely from an aerostatic aircraft by one of its crew members. On a trolley with collector elements:
- имеется электроприводной механизм вращения бобин кабелей 9 для разматывания-сматывания кабелей по мере выполнения летательным аппаратом вертикальных маневров;- there is an electric drive mechanism for rotating the reels of cables 9 for unwinding-reeling cables as the aircraft performs vertical maneuvers;
- механизм вращения бобин кабелей 9 разворачивается в горизонтальной плоскости, отслеживая горизонтальные маневры летательного аппарата; - управление электроприводным механизмом вращения бобин кабелей 9 и его разворотом проводится от управляющих датчиков следящей системы, которые отслеживают натяжение кабеля 7 и его угловое положение относительно продольной оси тележки 8;- the rotation mechanism of the reels of cables 9 is deployed in a horizontal plane, tracking the horizontal maneuvers of the aircraft; - control of the electric drive mechanism for the rotation of the reels of cables 9 and its rotation is carried out from the control sensors of the tracking system, which monitor the tension of the cable 7 and its angular position relative to the longitudinal axis of the truck 8;
- если на тележке 8 предусмотрен экипаж для управления ее движением, то имеется возможность ручного управления электроприводным механизмом вращения бобин кабелей 9 и его разворотом;- if a carriage is provided on the trolley 8 to control its movement, then there is the possibility of manual control of the electric drive mechanism for the rotation of the cable reels 9 and its turn;
- если органы управления движением тележки 8 размещаются на борту аэростатического аппарата, то система управления тележкой организуется на основе цифровых сетей управления, а сами сигналы управления передаются по жилам кабеля 7, подающего электроток на борт аэростатического аппарата.- if the controls for the movement of the trolley 8 are located on board the aerostatic apparatus, the control system of the trolley is organized on the basis of digital control networks, and the control signals themselves are transmitted through the cores of cable 7, which supplies electric current to the aerostatic apparatus.
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, полужесткой или жесткой конструкции, прикрепленной к конструкционным элементам 2, образующим в совокупности двигательную ферму аэростатического летательного аппарата, 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 размещены конструкционные элементы 2 двигательной фермы, в виде симметричной пространственной конструкции с вертикальными стойками 2-2 вверху и с горизонтальными балками 2-3 по обе стороны от продольной плоскости аппарата. На вертикальных стойках и горизонтальных балках конструкционных элементов 2 двигательной фермы смонтированы электроприводные винтомоторные установки в виде взаимосвязанной совокупности тягово-подъемных винтомоторных установок 4 с возможностью поворота направления вектора их силы тяги в вертикальной плоскости и тягово-стабилизирующих винтомоторных 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 9, расположенный на электроприводной тележке 8 эстакадной дороги 10. Концы кабелей внутри бобин соединяются с контактными элементами бобины, а через них с токосъемными элементами тележки 8, которые предназначены для контактирования с питающей электрической шиной эстакадной дороги 10.Thus, the achievement of the specified technical result is deliberately provided using the following interconnected set of essential features, which can be briefly described as follows. An aerostatic transport system in which an aerostatic aircraft is designed as a load carrier and is interconnected with a flyover in a monorail or narrow gauge version with a power bus placed on it. At the same time, the aerostatic aircraft is equipped with a gas lifting shell 1 of soft, semi-rigid or rigid construction, attached to structural elements 2, which together form the propulsion frame of the aerostatic aircraft, and the load-carrying body 3, and made in the form of a disk-shaped rotation body. The load-carrying body 3 is made in the form of an elliptical cylinder with a long axis located in the direction of flight, and is equipped with a wheeled chassis. Between the gas lifting shell 1 and the load-carrying body 3, structural elements 2 of the motor truss are placed, in the form of a symmetrical spatial structure with vertical struts 2-2 at the top and with horizontal beams 2-3 on both sides of the longitudinal plane of the apparatus. On vertical struts and horizontal beams of structural elements 2 of the motor truss, electric drive screw-drive units are mounted in the form of an interconnected set of pull-and-hold screw-drive units 4 with the ability to rotate the direction of their traction force vector in the vertical plane and pull-stabilizer screw-drive installations 5 with the possibility of rotation of the direction of their power vector traction in the horizontal plane. The power cables 7 of the electric drive screw-drive units are wound on bobbins which are installed in the bobbin rotation mechanism 9 located on the electric drive trolley 8 of the flyover 10. The ends of the cables inside the bobbins are connected to the contact elements of the bobbin, and through them to the collector elements of the bogie 8, which are designed for contact with a power bus electric overpass 10.
Кроме того, для достижения указанного технического результата существенными являются также следующие особенности предложенной системы, в которой расположенные между газовой подъемной оболочкой 1 аэростатического летательного аппарата и его грузонесущим корпусом 3 конструкционные элементы 2 двигательной фермы снабжены ложементами на верхних концах ее вертикальных стоек 2-2 для крепления к ним газовой подъемной оболочки 1. Газовая подъемная оболочка 1 аэростатического летательного аппарата на своей нижней поверхности снабжена ответными конструктивными элементами, которыми она ложится на ложементы двигательной фермы и которые ее пространственно ориентируют в процессе сборки аэростатического аппарата.In addition, to achieve the indicated technical result, the following features of the proposed system are also significant, in which the structural elements 2 of the propulsion farm located between the gas lifting shell 1 of the aerostatic aircraft and its load-carrying body 3 are provided with lodgements at the upper ends of its vertical struts 2-2 for fastening to them a gas lifting shell 1. The gas lifting shell 1 of an aerostatic aircraft on its lower surface is provided with a response and structural elements, which it lays down on lodgements propulsion farm and that it spatially orientated during assembly of hydrostatic system.
На конструкционных элементах 2-3 двигательной фермы, несущих горизонтальные балки, симметрично, относительно продольной оси аппарата, на левом и правом бортах смонтированы тягово-подъемные винтомоторные электроприводные двигательные установки 4. Тягово-подъемные винтомоторные электроприводimе- двигательные установки 4 снабжены механизмом поворота в вертикальной плоскости вектора силы тяги установок с возможностью изменения угла его поворота в вертикальной плоскости от 0 до 90 градусов вверх, при отсчете угла в вертикальной плоскости симметрии аппарата от продольной оси аппарата. Возможные пределы поворота вектора силы тяги установок от 0 градусов, но вниз, определяются условиями совместной компоновки на грузонесущем корпусе горизонтальных балок двигательной фермы и смонтированных на них тягово- подъемных винтомоторных установок.On the structural elements of the 2-3 motor farm, carrying horizontal beams, symmetrically, relative to the longitudinal axis of the apparatus, on the left and right sides are mounted traction and lifting screw-motor electric propulsion systems 4. Traction-lifting screw-motor electric drivesime- propulsion systems 4 are equipped with a rotation mechanism in the vertical plane of the traction force vector of the installations with the possibility of changing the angle of rotation in the vertical plane from 0 to 90 degrees upward, when the angle in the vertical plane of symmetry of the apparatus is counted from the longitudinal axis of the apparatus. The possible limits of rotation of the thrust vector of the plants from 0 degrees, but down, are determined by the conditions of the joint arrangement on the load-bearing casing of the horizontal beams of the motor truss and the hoisting screw-motor installations mounted on them.
На вертикальных стойках 2-2, симметрично расположенных относительно продольной плоскости аппарата на опорной конструкции 2-1 двигательной фермы на левом и правом бортах, смонтированы тягово-стабилизирующие винтомоторные электроприводные двигательные установки 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 и размещения системы управления, средний отсек для размещения полезной нагрузки и кормовой отсек с кабиной для механизма подключения кабеля питания 7 электродвигателей винтомоторных установок и подачи электрического тока в бортовую сеть аппарата. В кормовом отсеке дополнительно размещается аварийная 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.On the uprights 2-2, symmetrically located relative to the longitudinal plane of the apparatus on the supporting structure 2-1 of the engine truss on the left and right sides, traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion systems are mounted 5. Traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion systems 5 are equipped with a rotation mechanism relative to their axes ranging from 0 degrees to 180 degrees, when counting the angle in a plane perpendicular to the axis of rotation and from the initial installation position on the app rate. The direction of the thrust vector of the traction-stabilizing propeller-driven electric motor propulsion system 5 with the help of a manual drive placed on it is set under a predefined, with the possibility of its change depending on the flight weight of the aircraft, a positive angle relative to the plane perpendicular to the axis of rotation of the installation. The nose compartment for the cockpit and the control system, the middle compartment for accommodating the payload and the aft compartment with the cab for the mechanism for connecting the power cable of 7 electric motors of propeller-driven installations and for supplying electric current to the vehicle’s on-board network are allocated in the load-carrying case 3 of the aerostatic aircraft. In the aft compartment, an emergency power station with a drive from a gasoline engine is additionally located. The electric motor of each propeller installation is equipped with a separate power cable. Each power cable of 7 electric motors of propeller-driven installations is mechanically and electrically fixed at one end to the board of the apparatus, and at its other end is electrically connected to the contact elements of the bobbin on which it is wound, each of which is placed on the bobbin rotation mechanism.
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 прододдоэй оси механизма вращения бобин. При этом механизм вращения бобин с кабелями питания установлен на электроприводной поворотной платформе, размещенной на электроприводной тележке 8 с токосъемными элементами. Тележка управляется или собственным экипажем, или с борта аэростатического аппарата через цифровую сеть управления. 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. Детальное описание и примеры осуществления изобретенияThe bobbin rotation mechanism is made in the form of a reducer with output shafts with the same angular rotation speeds, the number of which is equal to the number of aircraft engine propellers, and is equipped with a device for converging individual cables until a single pseudo power cable is formed 7. In addition, the bobbin rotation mechanism is equipped with pressure sensors for cable position, included in a servo control system for the operation of the mechanism of rotation of the bobbins, with the possibility of sensors to monitor the degree of tension-sagging of a single pseudo cable 7 and its angular position relative to the food axis of the bobbin rotation mechanism. In this case, the rotation mechanism reels with power cables are mounted on an electric drive turntable placed on an electric drive trolley 8 with collector elements. The trolley is driven either by its own crew, or from the side of the aerostatic apparatus through a digital control network. An automatic control system for the turntable and manual control from the remote control of an electrician of the trolley, with the possibility of installing, with automatic control of six, every 15 degrees, stationary positions of the turntable on one side of its rotation, as well as with the possibility of rejection, is introduced into the servo control system in these stationary positions of the vertical plane of the cable slack from the longitudinal axis of the rotation mechanism left and right to 15 degrees. Detailed Description and Embodiments
При изложении сведений, подтверждающих возможность осуществления изобретения и достижения 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 элементах, конструктивных его особенностях, в частности, на известных конструкциях аэростатического летательного аппарата к 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.l.When presenting information confirming the possibility of carrying out the invention and achieving a technical result, it is advisable to describe in more detail the proposed device and its modifications. When describing the product, it is not advisable to dwell in detail on its parameters and components known from published data, its structural features, in particular, on the known designs of an aerostatic aircraft to perform it as a load carrier, a flyover in a monorail or narrow gauge version with a supply electric tires, etc. In detail, it is advisable to dwell only on the distinguishing essential features of the proposed product, which, in particular, are schematically depicted in Fig.l.
Основные конструктивные признаки изобретения разнесены по разным элементам входящих в систему компонентов.The main structural features of the invention are spaced into different elements of the components of the system.
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 и имеет постоянный аэродинамический коэффициент сопротивления в горизонтальной плоскости вне зависимости от отклонения направления вектора скорости аппарата от его продольной оси. Оболочка может быть изготовлена мягкой, полужесткой или жесткой конструкции.Aerostatic aircraft is designed to carry goods and passengers that are placed inside its hull. The device is controlled and monitored by the crew as part of the pilot and the flight technician. The apparatus has a gas lifting shell 1, designed to create an Archimedean lifting force. The design value of the Archimedean lifting force is taken somewhat less than the full take-off weight of the device. The disadvantage of the lifting force value for the vertical lifting of the apparatus is compensated by the projection on the vertical axis of the traction force of the hoisting propulsion systems 4, which is carried out by their rotation in the vertical plane, as well as the projection on the vertical axis of the traction force of the hoisting stabilizing propulsion systems 5, which can be installed before flight using a manual drive. The shape of the gas lifting shell 1 is a disk-shaped body of revolution, which does not create an aerodynamic moment relative to its vertical axis and has a constant aerodynamic drag coefficient in the horizontal plane, regardless of the deviation of the direction of the apparatus velocity vector from its longitudinal axis. The shell can be made soft, semi-rigid or rigid design.
На нижней поверхности оболочки предусмотрены конструктивные элементы для ее крепления - газовая подъемная оболочка 1 ложится и закрепляется на ложементы конструкционных элементов 2-2 двигательной фермы, 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.On the lower surface of the casing, structural elements are provided for its fastening - the gas lifting casing 1 lies and fastens on the lodgements of the structural elements 2-2 of the motor truss located between the casing and the load-carrying body 3 of the apparatus. The device has a robust load-bearing housing 3, in the form of, for example, an elliptical cylinder, the long axis of which is directed in the direction of flight. In the body there is a bow compartment for the crew cabin with a control system, a middle compartment for the payload and aft compartment, with a cabin for the mechanism for receiving electric current from the power cable of 7 electric motors of rotor-propulsion systems and transferring current to the vehicle’s onboard network. In the aft cabin is located a small emergency power station driven by a gasoline engine. This emergency power plant is intended for short-term power supply of electric motors of traction units, if the supply of electric energy from a ground source is interrupted and an emergency landing is necessary. The load-carrying body 3 is equipped with a wheeled chassis, which provides movement on plowed or wet soil, excess of water, on sand or on a rocky platform.
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 градусов до некоторого значения вниз (возможное значение определяется конкретной компоновкой) — используется для обеспечения удержания аппарата на заданной высоте полета при повышенной интенсивности поднимающихся атмосферных вертикальных потоков вблизи поверхности земли; от О 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.The electric propeller-driven propulsion systems used on the apparatus are a prefabricated structure consisting of a gearbox, the input shaft of which is rotated with electric motor, and an aerodynamic screw is fixed on the output shaft. The aerodynamic propeller rotates in its encircling ring. The electric propeller-driven engine installation on the device is used in two types of propulsion systems. The traction-lifting propeller-driven propulsion system 4 is a structure, the mechanism of which provides rotation in the vertical plane of the traction force of the electric propeller-driven propulsion system (angle reading - in the vertical plane of symmetry of the apparatus from the longitudinal axis of the apparatus). The angle of rotation in the vertical plane can vary from 0 degrees to a certain value down (the possible value is determined by the specific layout) - it is used to ensure that the device is held at a given flight altitude with increased intensity of rising atmospheric vertical flows near the surface of the earth; from O to 90 degrees up - is used to achieve equality between the flight weight of the device and the sum of the lifting force of the gas lifting shell 1 with projections of the thrust of all propulsion systems on the vertical axis. The traction-stabilizing propeller-driven propulsion system 5 is a structure, the mechanism of which provides rotation in the horizontal plane of the traction force of the electric propeller-driven propulsion system (the angle is counted in the plane perpendicular to the axis of rotation and from the starting position of the apparatus on the device when flying in a calm atmosphere). The angle of rotation in the horizontal plane can. vary from 0 degrees to 90 degrees, which ensures the retention of the device inside a given flight corridor; when turning from 90 degrees to 180 degrees, the device is braked in the air when maneuvering during landing on the ground. The direction of the thrust vector of the electric propeller-driven propulsion system, which is used in this type of propulsion system, can be set at a certain positive angle relative to the plane perpendicular to the axis of rotation of the installation to create a projection of the thrust force on the vertical axis. This angle can be pre-changed (before the start of the flight), depending on the flight weight of the device, using a manual drive, which is equipped with a traction-stabilizing propulsion system. The rotation mechanisms of the traction and lifting propulsion systems 4 and the rotation mechanisms of the traction and stabilizing propulsion systems 5 are included in the automatic and manual control systems for the movement of the aerostatic aircraft.
Двигательная ферма образована совокупностью отдельных конструкционных элементов 2, смонтированных на едином опорном элементе 2-1 в жесткую и прочную конструкцию, которая устанавливается поверх грузонесущего корпуса 3 и жестко с ним соединяется. На вертикальных стойках 2-2 двигательной фермы размещаются тягово-стабилизирующие 5 двигательные установки в открытом пространстве. Такое размещение стабилизирующих винтомоторных установок позволяет избежать затенения их винтов газовой подъемной оболочкой 1 и корпусом 3 аппарата. На горизонтальных балках 2-3 двигательной фермы размещаются тягово-подъемные 4 двигательные установки, винты которых также удалены от подъемной оболочки и корпуса аппарата.The engine farm is formed by a combination of separate structural elements 2 mounted on a single supporting element 2-1 in a rigid and durable structure that is mounted on top of the load-carrying housing 3 and is rigidly connected to it. On the vertical struts of a 2-2 motor farm, traction stabilizing 5 engine systems are located in an open space. Such a placement of stabilizing propeller-driven plants avoids obscuring their screws with a gas lifting shell 1 and the apparatus body 3. On the horizontal beams of a 2-3 engine farm are hoisting 4 engine installations, the screws of which are also removed from the lifting shell and the apparatus body.
Конструкция двигательной фермы 2 может быть любой, но она имеет следующие характерные элементы:The design of the motor farm 2 can be any, but it has the following characteristic elements:
- вверх от опорной конструкции 2-1, которой двигательная ферма устанавливается на крышу грузонесущего корпуса, поднимаются вертикальные стойки 2-2 с ложементами крепления к ним газовой подъемной оболочки 1, которые размещаются симметрично относительно продольной плоскости аэростатического аппарата на максимально возможное расстояние от этой плоскости и на которые монтируются тягово- стабилизирующие электроприводные винтомоторные установки;- upward from the supporting structure 2-1, by which the engine truss is mounted on the roof of the load-carrying body, vertical racks 2-2 with lodges for attaching the gas lifting shell 1 to them, which are placed symmetrically with respect to the longitudinal plane of the aerostatic apparatus to the maximum possible distance from this plane, rise on which are mounted traction stabilizing electric propeller propulsion systems;
- влево и вправо от опорной конструкции 2-1 двигательной фермы, симметрично относительно продольной плоскости аэростатического аппарата, отходят конструкции, несущие горизонтальные балки 2-3, на которые монтируются тягово- подъемные электроприводные винтомоторные установки.- to the left and to the right of the supporting structure 2-1 of the motor truss, symmetrically with respect to the longitudinal plane of the aerostatic apparatus, structures bearing horizontal beams 2-3, on which the hoisting electric drive screw-motor installations are mounted, depart.
На выносной балке 2-4 двигательной фермы, которая выходит в хвостовой части корпуса аппарата в открытую область, образованную вертикально стоящими стойками 2-2, монтируется небольшой аэродинамический руль направления 6, который входит в систему управления полетом аппарата. При малой интенсивности атмосферной турбулентности воздушный поток от tягово- стабилизирующих 5 и, частично, от тягово-подъемных 4 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 «нaзeмнoй» части электрического разъема. С борта аппарата отходит не убираемый единый многожильный отрезок кабеля длиной от 30 до 50 метров, который заканчивается ответной «вoздyшнoй» частью того же электрического разъема. Эта «вoздyшнaя» 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.A small aerodynamic rudder 6, which is included in the flight control system of the apparatus, is mounted on the remote beam 2-4 of the engine farm, which extends into the rear region of the apparatus into an open area formed by vertically standing struts 2-2. At a low intensity of atmospheric turbulence, the air flow from the traction-stabilizing 5 and, partially, from the traction-lifting 4 propeller-driven installations is mainly directed to the steering wheel direction 6, which increases the efficiency of the steering wheel and allows not to use the stabilizing properties of the traction and stabilizing propulsion systems 5, i.e. Do not rotate them horizontally. The power cable of 7 propeller motors is divided into 2 unequal parts. 200 meters of a two-core cable (construction cable length) for each propeller installation is located on the reels of the mechanism, which is located on the ground truck 8 with collector elements. Cables coming from a ground source terminate in a single “ground” part of the electrical connector. An unremovable single stranded length of cable from 30 to 50 meters long, which ends with the response “air” part of the same electrical connector, leaves the apparatus. This “air” part of the cable directly to the device’s board is connected via an electrical connector quickly disconnected from the device’s board, one of the parts of which is located on the rotating element of the electric current receiving mechanism.
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 щ, 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.The mechanism for receiving electric current is located in the aft cabin and is designed to receive current from the ground supply network and transfer it to the on-board network of the device. It is a freely rotating rotor with a vertical axis of rotation. On the outer surface of the rotor, contact rims insulated from it are fixed, which are insulated u from each other, but each rim is connected to a separate core of a multicore cable. This cable runs inside the hollow the axis of rotation of the rotor and its cores is connected to a part of a quickly detachable connector, which is fixed to the axis of rotation. Current collector brushes are pressed to the contact rims of the rotor, to which the wires of the corresponding electrical devices of the on-board network are connected.
Эстакадная дорога 9 предназначена для размещения рельсового пути, по которому перемещается управляемая электроприводная тележка с токосъемными элементами, и электрических шин питания. Она может быть выполнена в виде монорельсовой или узкоколейной дороги.An elevated road 9 is designed to accommodate a rail track along which a controlled electric drive trolley with current collecting elements moves, and electric power buses. It can be made in the form of a monorail or narrow gauge road.
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 может осуществлять либо только экипаж тележки, в составе машиниста и электромеханика, либо только один из членов экипажа аэростатического аппарата через цифровые сети управления. Собственный электропривод тележки получает питание, с электрических шин через единые токосъемные элемеjιщьi. Размещенный на тележке электроприводной механизм вращения бобин кабелей 9 предназначен для исключения жесткой сцепки аэростатического летательного аппарата с тележкой по мере выполнения аппаратом вертикальных и горизонтальных маневров. Конструктивно механизм 9 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.The trolley with collector elements 8 is designed to receive electric energy from electric buses, which are laid on the overpass road 9 parallel to the rails, and to further transmit electricity to the individual power cables of 7 electric drives of the aerostatic propeller propulsion systems. The design of the trolley 8, as a vehicle, is entirely determined by the design of the used flyover 9 - a trolley for a monorail or a trolley for a narrow gauge road. The trolley can be controlled either only by the trolley crew, consisting of a driver and an electrician, or only one of the crew members of the aerostatic apparatus through digital control networks. The truck’s own electric drive receives power from the busbars through a single current collector element. Placed on a trolley electric drive mechanism for rotating the reels of cables 9 is designed to eliminate rigid coupling aerostatic aircraft with a trolley as the apparatus performs vertical and horizontal maneuvers. Structurally, the mechanism 9 is a gearbox with several, according to the number of rotor systems, output shafts with the same angular speeds. On each output shaft of the gearbox a reel is mounted with a power cable for the propeller installation. The cable reel is made of non-conductive material. On one of the external sides of the side surface of the bobbin, two annular contact plates are mounted, isolated from each other. The veins of a two-core cable are connected to these ring contact plates from the inside of the bobbin, after which the cable is wound on the bobbin with a controlled pre-set tension value.
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.After the bobbin is installed on the output shaft of the rotation mechanism, current-carrying brushes that are located on the rotation mechanism are pressed to these annular contact plates. The bobbin rotation mechanism is located on a rotary platform, which is rotated by an electric drive mechanism according to the sensor commands of the bobbin rotation mechanism control system. Cables from the bobbins pass through a device located on the rotary platform, pressing them to each other. Further, this pseudo multicore cable 7 is routed to the pressure sensors of the cable position, which are also placed on the turntable. Cable pressure sensors are designed to monitor the tension-sagging cable 7 and its angular position relative to the longitudinal axis of the mechanism rotation of the bobbins. The sensors that monitor the tension-slack of the cable 7 are two horizontally located rubberized shafts between which the cable passes. The shafts are mounted on one shoulder of the rocker arm, and the other, spring-loaded shoulder, is connected to an element that moves the contact of switching the direction of rotation of the bobbins.
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.The sensors that track the angular position of the cable 7 relative to the longitudinal axis of the bobbin rotation mechanism are rubberized plates placed between the horizontal shafts to the left and right of the axial line, attached to the pressure contact elements of the rotation contacts of the rotation mechanism. The pressure sensors of the cable 7 are included in the servo control system of the rotation mechanism, which is part of the rotation mechanism itself. According to the results of tracking the tension-slack of the cable 7, the direction of rotation of the reels is switched or the electric drive mechanism for rotating the reels is completely turned off. According to the results of tracking the angular position of the cable 7 relative to the longitudinal axis of the rotation mechanism, the platform is rotated until the axis of the platform coincides with the vertical plane of sag of the cable 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 стационарньж 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.In the control system of the rotation mechanism, automatic rotation control and manual control from the remote control of the trolley electromechanics are provided. With automatic control, six (after 15 degrees) stationary positions of the turntable are provided for one side of her turn. In these stationary positions, the deviation of the vertical plane of sag of cable 7 from the longitudinal axis of the rotation mechanism to the left and to the right up to 15 degrees is allowed. An increase in the angle between the longitudinal axis of the rotation mechanism and the vertical sag of the cable 7 above the set value leads to the inclusion of the platform turning motor. The direction of rotation of the platform is set by the corresponding cable position sensor. In the case of switching to manual control of the platform rotation from the remote control of the truck electrician, the turn control system is disabled. All manual control operations are carried out using visual observation of the position, relative to the axis of the rotation mechanism, of the vertical plane of the cable slack 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 убедится в 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, электромеханик тележки контролирует работу механизма вращения бобин с кабелем. Если экипаж на тележке не предусмотрен, то управление ее движением и контроль работы механизма вращения бобин осуществляет один из членов экипажа аэростатического аппарата по цифровым сетям управления. 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 «выcoтa полета - допустимое отклонение от осевой линии эстакадной дороги влeвo/впpaвo». 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.The work of the aerostatic transport system begins with the take-off of the device, which is carried out from the following initial state: the trolley 8 with the collector elements does not move, the bobbin rotation mechanism is rotated 90 degrees towards the ground platform and its automatic control is turned on, the traction and lifting propulsion systems 4 are turned upwards 5-10 degrees, the traction and stabilizing units 5 are rotated 90 degrees towards the trestle road 9. The traction and lifting propulsion systems 4 are launched and, by the nature of the engines In order to increase the pressure of the apparatus, the necessary increase in the angle of rotation of the traction and lifting propulsion systems is estimated 4. At the beginning of the lifting, the traction and stabilizing propulsion systems 5 are launched. Manipulating the angles of rotation of the propulsion systems, the aerostatic aircraft simultaneously rises and shifts in the direction of the flyover 9. On the ground component, the power cable 7 is unwound and the bobbin rotation mechanism is turned until its longitudinal axis coincides with the axis of the road 9. Next, the vehicle and the trolley accelerate to cruising flight speed. It begins after the pilot of the device is convinced of the occupation by him of an acceptable, lateral deviation, position above the flyover road and the required flight height. First, the trolley begins to move on the overpass, then the device is in the air. In flight along the route, the truck driver is busy controlling its movement, the truck electrician controls the rotation mechanism of the reels with cable. If the crew on the trolley is not provided, then control of its movement and control of the mechanism of rotation of the bobbins is carried out by one of the crew members of the aerostatic apparatus via digital control networks. The pilot controls the device visually, by instruments or by means of messages from the driver or electrician of the cart. The task of the pilot in flight along the route is to keep the device inside a certain space, the border of which is set by the table “flight altitude - permissible deviation from the left / right center line of the flyover.” In the vicinity of the landing point, braking of the system begins, which is initially carried out by an aerostatic aircraft. The pilot, manipulating the rotation of the propulsion systems, achieves a complete stop and hovering of the device in the air over the flyover. The trolley stops in such a way that when landing there is no obstacle to the cable hanging from the device 7. Landing the device is a take-off operation, but from the end to the beginning. Traction and stabilizing installations 5 are deployed 90 degrees towards the landing site.
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. Промышленная применимость и достижение технического результата.By manipulating the angles of rotation of the propulsion systems, an aerostatic aircraft simultaneously decreases downward and shifts toward the landing site. On the ground component, the power cable 7 is unwound and the bobbin rotation mechanism is rotated until its longitudinal axis is rotated 90 degrees. Reducing the angle of rotation of the traction and lifting propulsion systems 4, produce a soft landing, after which all propulsion systems are turned off. If the landing site does not have shelters from the wind, then for carrying out loading and unloading operations traction stabilizing propulsion systems 5 are used, which keep the device from demolition. Industrial applicability and achievement of a technical result.
Достигаемый технический результат, что доказывается вышеизложенным, может быть реализован только взаимосвязанной совокупностью всех существенных признаков заявленного устройства, отраженных в формуле изобретения, при любых значениях факторов, охватываемых испрошенными притязаниями. Заявленные существенные отличительные признаки, взаимосвязанные условиями достижения указанного в заявке технического результата, были созданы на основе обработки результатов аналитических исследований и расчетов, анализа и обобщения их и известных из опубликованных источников данных, а также с использованием творческой интуиции. Отличительные особенности предложенного устройства дают основание сделать вывод о новизне данного технического решения, а совокупность испрашиваемых притязаний в связи с их неочевидностью — о его изобретательском уровне, что доказывается также вышеприведенным их детальным описанием.The technical result achieved, which is proved by the foregoing, can be realized only by an interconnected set of all the essential features of the claimed device, reflected in the claims, for any values of the factors covered by the claimed claims. The claimed significant distinguishing features, interrelated with the conditions for achieving the technical result indicated in the application, were created on the basis of processing the results of analytical studies and calculations, analyzing and summarizing them and known from published data sources, as well as using creative intuition. Distinctive features of the proposed device give reason to conclude about the novelty of this technical solution, and the totality of the claimed claims in connection with their non-obviousness is about its inventive step, which is also proved by their detailed description above.
Соответствие критерию промышленная применимость заявленного объекта доказывается как широким изготовлением и использованием различных подобных устройств в промышленных масштабах, так и отсутствием в заявленных притязаниях каких- либо практически трудно реализуемых признаков. Compliance with the criterion of industrial applicability of the claimed facility is proved both by the wide manufacture and use of various similar devices on an industrial scale, and the absence of any practically difficult features in the claimed claims.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008134289 | 2008-08-22 | ||
| RU2008134289 | 2008-08-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2010024725A1 true WO2010024725A1 (en) | 2010-03-04 |
Family
ID=41721699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2009/000419 Ceased WO2010024725A1 (en) | 2008-08-22 | 2009-08-19 | Aerostatic transport system with electric propeller assemblies |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2010024725A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109416546A (en) * | 2017-01-19 | 2019-03-01 | 车荣天 | Using the towing device of the drone |
| US10464668B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-11-05 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| US10875658B2 (en) | 2015-09-02 | 2020-12-29 | Jetoptera, Inc. | Ejector and airfoil configurations |
| US11001378B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-05-11 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| US11148801B2 (en) | 2017-06-27 | 2021-10-19 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| RU2783321C1 (en) * | 2021-08-11 | 2022-11-11 | Акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Design of the cargo area of an airship |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1838248A (en) * | 1930-06-21 | 1931-12-29 | Joseph M Bourland | Airship |
| SU885087A1 (en) * | 1978-12-06 | 1981-11-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Rope railway system |
| DE4213087C1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-08-05 | Hans 5000 Koeln De Lambrecht | Land-bound hovercraft for transporting universal freight - balances total wt. by bearer gas cells and is guided by guide ropes on double support rows |
| JPH06278696A (en) * | 1993-03-27 | 1994-10-04 | Sky Pia:Kk | Airship rotating around three axes |
-
2009
- 2009-08-19 WO PCT/RU2009/000419 patent/WO2010024725A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1838248A (en) * | 1930-06-21 | 1931-12-29 | Joseph M Bourland | Airship |
| SU885087A1 (en) * | 1978-12-06 | 1981-11-30 | Уфимский Нефтяной Институт | Rope railway system |
| DE4213087C1 (en) * | 1992-04-21 | 1993-08-05 | Hans 5000 Koeln De Lambrecht | Land-bound hovercraft for transporting universal freight - balances total wt. by bearer gas cells and is guided by guide ropes on double support rows |
| JPH06278696A (en) * | 1993-03-27 | 1994-10-04 | Sky Pia:Kk | Airship rotating around three axes |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10464668B2 (en) | 2015-09-02 | 2019-11-05 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| US10875658B2 (en) | 2015-09-02 | 2020-12-29 | Jetoptera, Inc. | Ejector and airfoil configurations |
| US11001378B2 (en) | 2016-08-08 | 2021-05-11 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| CN109416546A (en) * | 2017-01-19 | 2019-03-01 | 车荣天 | Using the towing device of the drone |
| CN109416546B (en) * | 2017-01-19 | 2023-01-13 | 车荣天 | Traction device using unmanned aerial vehicle |
| US11148801B2 (en) | 2017-06-27 | 2021-10-19 | Jetoptera, Inc. | Configuration for vertical take-off and landing system for aerial vehicles |
| RU2783321C1 (en) * | 2021-08-11 | 2022-11-11 | Акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Design of the cargo area of an airship |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11027838B2 (en) | In flight charging system | |
| ES2740978T3 (en) | Aerial traction device, aerial device for a wind plant and wind plant for the production of electric power, ship equipped with an aerial traction device | |
| EP1634353B1 (en) | Power line inspection vehicle | |
| US8308142B1 (en) | System and method for transporting cargo utilizing an air towing system that can achieve vertical take-off and vertical landing | |
| JP2016537233A (en) | Aircraft operation system | |
| RU80821U1 (en) | AEROSTATIC TRANSPORT SYSTEM WITH ELECTRICALLY DRIVED SCREW DRIVES | |
| JP2010501401A (en) | Hybrid lifting vehicle | |
| US6792872B1 (en) | Balloon car and aerial trolley system | |
| RU2650257C1 (en) | Air-transformer, converted into the car | |
| CN112469896A (en) | Unmanned aerial vehicle, control method, associated platform and high altitude turbine | |
| ES2911574T3 (en) | Ground handling assistance system for aircraft | |
| WO2010024725A1 (en) | Aerostatic transport system with electric propeller assemblies | |
| US3715991A (en) | Monorail guided electric airplane | |
| CN113276613A (en) | Configuration-variable air-ground unmanned platform capable of air-ground joint debugging | |
| CN103318406A (en) | Composite rotor craft | |
| WO2019001662A1 (en) | System and method for positioning wind turbine components | |
| RU2486086C2 (en) | Kalashnikov's transport system | |
| CN105958372B (en) | One kind utilizes unmanned plane mountain area stringing system and stringing method | |
| US20120066154A1 (en) | Wind-powered transportation and electric power generation system | |
| RU2692345C1 (en) | Train powered from trolley (versions) | |
| RU115726U1 (en) | TRANSPORT SYSTEM | |
| RU2546027C2 (en) | Lens-shape hybrid airship | |
| CN100545036C (en) | An automatic control mechanism for an umbrella wing aircraft | |
| JPH0321592A (en) | High-altitude mooring flotation device and flotation method | |
| CN115583343B (en) | A tethered UAV with a follow-up composite configuration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 09810292 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| DPE2 | Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101) | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 09810292 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |