Теплолёт
Полезная модель теплолета относится к области экологически чистых транспортных средств, летающих над землей и может использоваться в широком диапазоне в народном хозяйстве как транспортное грузопассажирское средство, многовариантная универсальная спецтехника и солнечно-ветровая электростанция новой летающей формации. В настоящее время не смотря на мощный научно-технический прогресс и огромное разнообразие космической, авиационной, летно-воздухоплавательной и начала развития новых альтернативных транспортных средств перемещения, на планете Земля нет таких самолетов, вертолетов, дирижаблей, кроме орбитальных станций, которые могли бы неограниченное время 10-20 лет и более летать в атмосфере, в любое время многократно приземляться, приводняться и зависать над любыми поверхностями Земли. В Теплолете сплавной эффект в заоблачном атмосферном пространстве обеспечивается специальным зеркально пленочным устройством установленным в передней части внутреннего проточного канала, по ходу движения, оснащенном встроенным жестким обтекаемым кокельной конфигурации шарнирно-закрепленном на гидравлическом телескопическом регуляторе фокусирующей системы солнечного полусферического вогнутого воронкоподобного зеркального пленочного отражателя, с возможностью регулировки рационального захвата потока солнечных лучей, для концентрации на кольцевом титанохромоникелиевом приемнике - нагревателе воздуха, закрепленном в средней части баллонета в зоне электротэнов, обдуваемых входящими воздушными потоками, а сброс избыточного горячего воздуха выполняется через нижние дренажные люки создавая обтекание и эффект «намыливания» корпуса относительно внешних воздушных потоков, а также предотвращения обледенения. Теплолет - это своеобразный летно-воздухоплавательный «Ноев ковчег», он может десятилетиями находиться в режиме теплового сплавного эффекта с электросиловым движением против воздушных потоков, на любой высоте в атмосфере и тем более лететь на попутном воздушном потоке. Это позволяет обходится без традиционных топлив, повысить долю полезной нагрузки, так как не требует организации запасов топлива на борту. Такие нововведения положительно сказываются с явным преимуществом над современными летательными аппаратами, обладают новизной функционального воздухоплавания в любых слоях атмосферы. Предлагаемый теплолет никогда не упадет как самолеты, вертолеты и тому подобная авиатехника, он просто спарашютирует предотвратив жесткий удар о поверхность Земли.
Полезная модель относится к области экологически чистых транспортных средств, летающих над землей и может использоваться в широком диапазоне в народном хозяйстве как транспортное грузопассажирское средство, многовариантная универсальная спецтехника и солнечно-ветровая электростанция новой летающей формации.
Известны устройства тепловых воздухоплавательных и летательных аппаратов, состоящих из мягких и жестких оболочек и корпусов-баллонетов с электродвигателями и аэродинамическими движителями, а так же с электрогенератором и ветроэнергетической установкой для автономного электроснабжения [1-3].
Недостатками известных устройств воздухоплавательных аппаратов являются: ограниченное время зависания в атмосфере, нерациональное сбрасывание излишнего горячего воздуха во время полетов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является техническое решение [4], прототип. Теплолет, содержащий предназначенный для создания сплавной подъемной силы жесткий обтекаемый баллонет с внутренним проточным каналом и вертикальной шахтой с воздуховодом, ветросиловую энергетическую систему, включающую электрогенератор и ветродвижитель, который состоит из верхних ветроприемных и нижних воздухонагнетающих лопаток, закрепленных на валу электрогенератора, установленного в нижней части вертикальной шахты баллонета, электронагревательные элементы для подогрева нагнетаемого в баллонет воздуха, маршевый электродвигатель с многолопастным винтом, размещенный во внутреннем проточном канале баллонета, верхний и нижний лючки для регулирования высоты полета, передние и задние тормозные створки, закрепленные шарнирно с правого и левого бортов на входе и выходе тормозных воздуховодов, вмонтированных параллельно бортовой стенки баллонета, а ветродвижитель ветросиловой энергетической системы снабжен расположенным в средней части устройством самобалансировки при вращении, выполненным в форме горизонтального пустотелого кольца, внутренняя полость которого частично наполнена не застывающей жидкостью, и центробежным регулятором угла атаки ветроприемных лопаток, нижние концы которых в передней части соединены шарнирными тягами, в средней части которых с наружной стороны закреплены подвижно грузики центробежного регулятора [4].
Недостатками наиболее близкого технического решения является отсутствие дублирующих систем резервного энергообеспечения, способного совокупно с уже имеющимися системами, обеспечивать зависание в дежурном режиме неограниченное количество времени.
Задачей предлагаемого технического решения является оснащение теплового дирижабля дублирующими системами резервного энергообеспечения, способного с уже имеющимися системами, обеспечивать зависание в дежурном режиме неограниченное количество времени, например, зеркальным отражателем солнечных лучей, фокусирующихся на внутренние теплоприемники для получения тепловой энергии подпитки сплавного эффекта в режиме зависания независимо от имеющихся систем.
Требуемый технический результат достигается тем, что теплолет, содержащий предназначенный для создания сплавной подъемной силы жесткий обтекаемый баллонет с внутренним проточным каналом и вертикальной шахтой с воздуховодом, ветросиловую энергетическую систему, включающей электрогенератор и ветродвижитель, который состоит из верхних ветроприемных и нижних воздухонагнетающих лопаток, закрепленных на валу электрогенератора, установленного в нижней части вертикальной шахты баллонета, электронагревательные элементы для подогрева нагнетаемого в баллонет воздуха, маршевый электродвигатель с многолопастным винтом, размещенный во внутреннем проточном канале баллонета, верхний и нижний люки для регулирования высоты полета, передние и задние тормозные створки, закрепленные шарнирно с правого и левого бортов на входе и выходе тормозных воздуховодов, вмонтированных параллельно бортовой стенке баллонета, ветродвижитель ветросиловой энергетической системы снабжен расположенным средней части устройством самобалансировки при вращении, выполненным в форме горизонтального пустотелого кольца, внутренняя полость которого частично наполнена незастывающей жидкостью, и центробежным регулятором угла атаки ветроприемных лопаток, нижние концы которых в передней части соединены шарнирными тягами, в средней части которых с наружной стороны закреплены подвижно грузики центробежного регулятора, при этом баллонет теплолета перед внутренним проточным каналом, оснащен обтекателем кокельной конфигурации солнечного зеркально-пленочного отражателя шарнирно закрепленным на гидравлическом телескопическом регуляторе фокусирующегося тягами управления солнечного зеркально-пленочного полусферического, вогнутого воронкоподобного отражателя с диафрагменным регулятором лучей, с возможностью регулировки потока солнечных лучей, их рационального захвата для концентрации на кольцевом титанохромоникилиевом приемнике-нагревателе, проходящего через него нагнетаемого в баллонет потока воздуха и закрепленного в средней части теплолета в зоне электронагревательных элементов, а нижние дренажные люки оснащены управляемыми дефлекторами регуляторами сброса избыточного горячего воздуха по ходу движения, создающего эффект «намыливания» корпуса за счет разности температуры воздушных потоков, а также противодействующего обледенению.
На Фиг.1 вид с боку по левому борту, по ходу движения вперед, схематично изображен теплолет с обтекателем кокельной конфигурации, на Фиг.2 вид сверху, с вырезками напротив маршевого электродвигателя в воздуховоде и солнечным зеркально пленочным рефлектором внутри обтекателя.
Теплолет, в варианте летно-воздухоплавательного аппарата (Фиг.1 и Фиг.2), содержит жесткий, плоской формы, относительно шара, несущей конструкции баллонет 1, с вертикальной шахтой 2, в центре баллонета 1, с воздуховодами подогрева 3 приточного воздуха, электронагревателями 4 от электрогенератора 5, приводимого в действие ветродвижителем 6, на вертикальном валу 7, в центре вертикальной шахты 2, ветродвижитель 6 состоит из верхних ветроприемных лопаток 8 специальной конфигурации, образующих полусферу, как показано на чертеже Фиг.1, и нижних нагнетающих лопаток 9, он выполняет двойную функцию, ветроприемные лопатки 8 вращают ветродвижитель 6, а нагнетающие лопатки 9 нагнетают воздух в баллонет 1 нагревая его через электронагреватели 4 в воздуховодах подогрева 3, создавая тепловым эффектом баллонета сплавную-подьемную силу, а через открытые нижние дренажные люки 10, расположенные по всему периметру баллонета 1, отталкивающую подъемную силу, что содействует подъему аппарата и управлению скоростью подъема теплолета. Баллонет 1 имеет продольную шахту - воздуховод 11, передней части которой установлен маршевый электродвигатель 12 с аэродинамическим движителем - многолопастным винтом 13, а в задней части воздуховода - шахты 11, установлена управляемая аэродинамическая плоскость 14 для пилотирования теплолета. Для управления высотой полета и посадкой имеются управляемые верхние дренажные люки 15, расположенные по всему периметру баллонета, при их открытии происходит регулирование высоты полета путем продувки через нижние дренажные люки 10 в верхние дренажные люки 15. Теплолет имеет пассажирский салон 16 с грузовым отсеком 17 для устойчивости, они расположены ниже центра осей симметрии. Для оптимального использования силы движения воздушных потоков в полете и предотвращения срыва воздушных потоков с ветродвижителя 6 на корпусе баллонета 1 установлены управляемые тормозные створки - передняя 18, задняя 19 - правого борта тормозного воздуховода 20 и тормозная створка передняя 21, задняя 22 левого тормозного воздуховода 23. Под пассажирским салоном 16 и грузовым отсеком 17 установлены посадочные амортизирующие опоры 24 с автоматическими фиксаторами 25 для стояночной фиксации. Для увеличения энерговооруженности и степени надежности полета теплолет имеет на поверхности баллонета солнечные батареи 26, систему пусковых конденсаторов 27 и аккумуляторов 28.
Для увеличения эффективности приема и предотвращения срыва ветровых воздушных потоков ветродвижитель 6 имеет центробежный регулятор угла атаки 29 верхних ветроприемных лопаток 8, закрепленный на вертикальном валу 7 втулкой держателем 30 с шарнирно подвижными тягами 31, грузиками 32, в средней части шарниров 33, соединенных шарнирно с подвижной втулкой 34 тягами управления 35 с тягами подачи 36 привода установки оптимального, относительно силы ветрового потока, угла атаки, каждой верхней ветроприемной лопасти 8 в передний их угол по всему периметру нижней части ветродвижителя 6.
Сферический ветродвижитель 6 имеет устройство самобалансировки, выполненное в виде горизонтального плоского пустотелого кольца 37 (см. фиг.2), плоской формы относительно диаметра, внутренняя полость которого частично наполнена не застывающей жидкостью 38 (ртуть, спирт и т.п.), которая при вращении распределяется внутри полости кольца центробежными силами, балансирует по весу места дисбалансов жидкостью 38, ликвидирует вибрацию, как результат монтажных погрешностей, эксплуатационных износов и т.п. явлений, влияющих на балансировку ветродвижителя 6. При этом теплолет оснащен обтекателем 39 кокельной конфигурации с шарнирным креплением 40, на гидравлическотелескопическом регуляторе 41, с фокусирующими тягами управления 42, солнечным зеркально пленочным рефлектором 43 зеркального пленочного полусферического вогнутой воронкоподобной формы отражателя лучей, с диафрагменным регулятором 44, титанохромоникилиевом приемником нагревателем 45 в зоне электронагревателей 4 с управляемым и створками приема встречного потока 46, и от потока воздуха 47 аэродинамического движителя 13, солнечных лучей 48 фокусированных лучей 49, дефлекторы - регуляторы 50 рационального температурного режима в баллонете через нижние дренажные люки 10 с направлением сброса избыточного горячего воздуха по ходу движения, создающего эффект «намыливания» 51 от разности температурных воздушных потоков, а также предотвращения обледенения при эксплуатации в холодных слоях атмосферы, с помощью срыва воздушного потока 52 и обтекателя 39.
Теплолет работает следующим образом:
Взлет вертикальный - подъем.
На стоянке теплолет зафиксирован через посадочные амортизирующие опоры 24 автоматическими фиксаторами 25. ветродвижитель 6 расторможен, вращается ветром от воздействия на полусферическую поверхность, образованную ветроприемными лопатками на вертикальном валу 7 привода электрогенератора 5, вырабатывает электроэнергию для электронагревателей 4, а в это время нагнетающие лопатки 9 подают воздух в баллонет 1 через вертикальную шахту 2 по воздуховодам подогрева 3 через электронагреватели 4 под давлением вытесняя отработанный теплый воздух через открытые нижние дренажные люки 10, расположенные по всему периметру баллонета, чем создали отталкивающую подъемную силу, при этом прогретый баллонет 1 обрел сплавно-подъемную силу, сработали управляемые автоматические фиксаторы 25. теплолет свободен. Под действием 2-х подъемных сил сплавной и отталкивающей теплолет поднялся на необходимую высоту, регулируемую приоткрытием верхних дренажных люков 15. От электрогенератора 5 и аккумуляторов 28 с помощью пусковых конденсаторов 27 включен маршевый электродвигатель 12, вращая аэродинамический движитель - многолопастный винт 13, расположенный в передней части продольной шахты воздуховода 11, этим создана тяга - движение воздуха через продольную шахту воздуховода 11, на выходе воздушной шахты 11 аэродинамическая плоскость 14 управляет выходящим воздушным потоком пилотируемого теплолета.
Теплолет летит в заданном направлении.
Для полного использования энергии ветра в полете, например против ветра передние тормозные створки 18 и 21 тормозных воздуховодов 20 и 23 открыты навстречу ветру, а задние тормозные створки 19 и 22 приоткрыты на столько, чтобы создавать торможение полету, противопотоком воздуха из тормозных воздуховодов 20 и 23, таким образом увеличивая скорость вращения ветродвижителя 6, предотвратили срыв воздушных потоков в полете с ветроприемных лопаток 8. Стабильность напряжения в аккумуляторах 28 поддерживается электрогенератором 5 от ветродвижителя 6. в штилевых случаях питание электросистем происходит от солнечных батарей 26.
Теплолет завис в штилевом, заоблачном слое атмосферы.
Зависание в штилевой заоблачной атмосфере происходит при включенном автоматическом пилотировании теплового дирижабля, в необходимых или запланированных случаях, при благоприятных условиях без движения в режиме сна может зависать неограниченное количество времени. Закрепленный шарнирным креплением 40 на гидравлическотелескопическом регуляторе 41 обтекатель 49 кокельной конфигурации солнечного рефлектора 43 выполненный из зеркальнопленочного материала полусферическим и вогнутой воронкоподобной формы самонастраивается автоматически на максимальный захват солнечных лучей 48, фокусирующими тягами управления 42, направил фокусированный луч 49 через диафрагменный регулятор 44 на титанохромоникилиевый приемник-нагреватель 45, в потоке воздуха 47, от аэродинамического движителя 13, расположенных в центре баллонета 1 в зоне электронагревателей 4, а при движении плюс обдув встречным воздушным потоком через управляемые створки 46, нагрел и распределил воздушными потоками горячий воздух, обеспечил теплолету сплавной эффект для зависания на необходимой высоте в атмосфере. При этом дефлекторы регуляторы 50 рационального температурного состояния баллонета 1 через нижние дренажные люки 10 создают эффект «намыливания» 51 направленным сбросом, по ходу движения, избыточного горячего воздуха эффекта «намыливания» 51, зависящего от величины разницы температур воздушных потоков и срыв воздушного потока 52 с обтекателя солнечного рефлектора 39 предотвращают обледенение корпуса теплолета.
Теплолет завис на необходимое количество времени.
Посадка - вертикальное приземление. Перед приземлением теплолета выключили электронагреватели 3, выполнили зависание над предполагаемой или подготовленной стояночной площадкой. Для этого открыли передние тормозные створки 18, 21 и задние тормозные створки 19, 22 бортовых воздуховодов 20, 23, включили задний ход электродвигателем 12, винтами 13. Коротко - до полной остановки - тормознули задним ходом. Теплолет завис - прекратил движение, в этот момент открыли верхние дренажные люки 15 и нижние дренажные люки 10, создали продувку баллонета 1, избавились от теплого воздуха и сплавного эффекта. Теплолет, парашютируя, пошел вниз. При этом диафрагменный регулятор 44 полностью закрыл солнечный зеркально пленочный рефлектор и прекратил подогрев воздуха в баллонете.
Уменьшили скорость снижения прикрытием верхних дренажных люков 15, нижние дренажные люки 10 полностью открыты, происходит медленное парашютирование - посадка. Теплолет коснулся амортизирующими опорами 24 посадочной площадки.
Теплолет автоматически зафиксировался фиксаторами 25.
Полет закончен, но ветродвижитель 6 не поставлен на тормоз и вращается ветром, в этом случае теплолет продолжает работать, сохраняя прогретое состояние баллонета 1 в дежурном - щадящем - режиме, минимального расхода электроэнергии. Теплолет работает в варианте ветровой электростанции, выдает электроэнергию потребителям для теплоснабжения, освещения, средств механизации, в пределах мощности электрогенератора ветровой установки теплолета следующим образом. Теплолет зафиксирован. Ветродвижитель 6 расторможен, вращается ветром от воздействия на сферическую поверхность, образованную верхними ветроприемными лопатками 8 на вертикальном валу 7 приводы электрогенератора 5, вырабатывающего электроэнергию. При этом, чем сильнее порывы ветра, тем больше скорость вращения ветродвижителя 6, от этого включается центробежный регулятор угла атаки 29 верхних ветроприемных лопаток 8 на вертикальном валу 7 втулкой держателя 30 с шарнирно-подвижными тягами 31, центробежными грузиками 32 в средней части шарниров 33, соединенных шарнирно с подвижной втулкой 34 тягами управления 35 к тягам подачи 36, увеличивая расщелины между верхними ветроприемными лопатками 8, увеличив их угол атаки относительно силы воздушных потоков ветра, по всему периметру нижней части ветродвижителя 6, максимально увеличивая скорость вращения электрогенератора 5.
Полусферическая поверхность ветродвижителя 6 в нижней части полусферы снабжена горизонтально плоским пустотелым кольцом 37, наполовину наполненным не застывающей жидкостью 38 (например, ртутью), которая при вращении ротора распределилась в центре полости пустотелого кольца, компенсировав по весу места дисбалансов, обеспечив спокойное вращение ветродвижителя 6 без вибраций.
Технический результат зависания с использованием вновь введенного солнечного рефлектора совместно с ветроэнергетической установкой выполнен.
Использование теплолета с усовершенствованной ветроэнергетической установкой и зеркально солнечной установкой в предлагаемом варианте с применением выполнения вариаций поддержания полета, открывает новый этап в летно-воздухоплавательной технике, исключает применение двигателей внутреннего сгорания и им подобных, использующих запасы топлив, накапливаемых на борту летательного аппарата, при этом отсутствие на борту многотонных запасов топлива позволяет на этот вес повысить полезную грузоподъемность теплолета, увеличить количество пассажиро-мест, улучшить их комфортные условия в полете. Такие нововведения положительно сказываются с явным преимуществом над современными летательными аппаратами, над прототипами и аналогами, на следующих факторах:
является экологически чистым транспортным средством, не дымит, не коптит, не расходует кислород, не оставляет следов на земле, не нарушает ее покров.
Обладает спокойным - без вибраций и шумовых эффектов - полетом.
Имеет повышенную степень надежности, так как нет опасности окончания бортовых запасов топлива и отказа работы двигателей по их причине, по конструктивным особенностям несущего корпуса и баллонета, позволяющего парашютировать его при неисправностях, и обеспечивает мягкий аварийный контакт с поверхностью земли. Отсутствует пожаровзрывоопасность, так как на борту теплолета нет огневзрывоопасных запасов топлива, а основные элементы конструкции теплолета выполнены из легких, не воспламеняющихся и несгораемых материалов. Не большая металлоемкость по сравнению с современными летательными аппаратами, небольшие эксплуатационные затраты, многовариантность как летательный аппарат - электростанция позволяет получить огромный экономический эффект, что повлечет к резкому снижению потребления жидких топлив и соответственно к снижению добычи нефти и угля, количество нефтеперерабатывающих заводов, коксохимических и химических монстров, потребляющих кислород в катастрофических для человека и природы количествах.
С внедрением летательно-воздухоплавательной техники, подобной теплолету, уйдет в прошлое, отслужившее свои века колесо, а с ним и все, что с этой техникой связано, дороги, мосты, гидроэлектростанции, атомные электростанции и их проблемы.
Предлагаемое устройство зеркальных солнечных систем позволит использовать теплолет в новых направлениях, увеличит круг его возможностей с применением зависания на любых высотах атмосферы на неограниченное количество времени.
Теплолет, содержащий предназначенный для создания сплавной подъемной силы жесткий обтекаемый баллонет с внутренним проточным каналом и вертикальной шахтой с воздуховодом, ветросиловую энергетическую систему, включающую электрогенератор и ветродвижитель, который состоит из верхних ветроприемных и нижних воздухонагнетающих лопаток, закрепленных на валу электрогенератора, установленного в нижней части вертикальной шахты баллонета, электронагревательные элементы для подогрева нагнетаемого в баллонет воздуха, маршевый электродвигатель с многолопастным винтом, размещенным во внутреннем проточном канале баллонета, верхний и нижний люки для регулирования высоты полета, передние и задние тормозные створки, закрепленные шарнирно с правого и левого бортов на входе и выходе тормозных воздуховодов, вмонтированных параллельно бортовой стенки баллонета, ветродвижитель ветросиловой энергетической системы снабжен расположенным в средней части устройством самобалансировки при вращении, выполненным в форме горизонтального пустотелого кольца, внутренняя полость которого частично наполнена незастывающей жидкостью, и центробежным регулятором угла атаки ветроприемных лопаток, нижние концы которых в передней части соединены шарнирными тягами, в средней части которых с наружной стороны закреплены подвижно грузики центробежного регулятора, отличающийся тем, что баллонет теплолета перед внутренним проточным каналом оснащен обтекателем кокельной конфигурации солнечного зеркально-пленочного отражателя, шарнирно закрепленным на гидравлическом телескопическом регуляторе фокусирующегося тягами управления солнечного зеркально-пленочного полусферического вогнутого воронкоподобного отражателя с диафрагменным регулятором лучей с возможностью регулировки потока солнечных лучей, их рационального захвата для концентрации на кольцевом титанохромоникелиевом приемнике-нагревателе, проходящего через него, нагнетаемого в баллонет потока воздуха и закрепленного в средней части теплолета в зоне электронагревательных элементов, а нижние дренажные люки оснащены управляемыми дефлекторами - регуляторами сброса избыточного горячего воздуха по ходу движения, создающего эффект «намыливания» корпуса за счет разности температур воздушных потоков, а также противодействующего обледенению.
