Аэростат для автономного подъема на заданную высоту и возвращения на поверхность планеты и способ изготовления и запуска аэростата, состоящего из несущего и теплового баллонов

/58 5)5 В 64 8 1 ТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ВЕДОМСТВО СССР ,(ГОСПАТЕНТ СССР) АТЕН 8,11,88) Этюд Спасал ельным енно к вляется для автоуи воз-: анеты ним 2 и Виллайтес (Рй)2574369, кл. В 6 60089, кл, б 01 21) 4614783/2386) РСТ/Рй 88/00583 (222) 01.08.8946) 30.08.93, Бюл, Ь 3231) 8716842(54) АЭРОСТАТ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ПОДЪЕМА НА ЗАДАННУЮ ВЫСОТУ И ВОЗВРАЩЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ПЛАНЕТЫ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЗАПУСКА АЭРОСТАТА, СОСТОЯЩЕГО ИЗ НЕСУЩЕГО И ТЕПЛОВОГО БАЛЛОНОВ(57) Изобретение относится к летат аппаратам легче воздуха, а им аэростатам, Целью изобретения я повышение надежности. Аэростат номного подъема на заданную высо вращения на поверхность и .включает несущий баллон 1 с ниж1838175 10 25 30 35 верхним 3 полюсами и вторую оболочку 4 (тепловой баллон) с цилиндрическим участком и плоским днищем 5 с постоянным отверстием 6, кольцевую деталь 12, межполюсную связь 13, на, которой крепится полезная нагрузка 14, размещенную в кольцевом направляющем аппарате 15 и жестко связанную с кольцевой деталью 12 при помощи радиальных крепежных элементов 16, вспомогательный трос 17, один конец которого закреплен на кольцевом направляющем аппарате 15, а другой конец закреплен на междолюсной связи 13, Способ запуска аэростата для автономного подъема на заданную высоту и возвращения на поверхность планеты включает заполнение несущего баллона газом легче газа атмосферы, причем величину массы несущего газа определяют из условий, что подъемная сила несущего баллона на поверхности планеты Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха, а именно к аэростатам для автономного подъема на заданную высоту и возвращения на поверхность планеты,Целью изобретения является повышение надежности,На фиг.1 представлена оболочка аэростата, находящегося вблизи поверхности, продольное сечение; на фиг,2 - то же, в нижних слоях атмосферы; на фиг.3 - то же, на высоте подъема; на фиг,4 - плоское днище аэростата; на фиг.5, 6 - этапы изготовления плоского днища теплового баллона.Аэростат для автономного подъема на заданную высоту и возвращение на поверхность планеты включает несущий баллон 1 с йижним 2 и верхним 3 полюсами и вторую : оболочку 4 (тепловой баллон), с цилиндрическим участком и плоским днищем 5 с постоянным отверстием 6, Плоское днище 5 оболочки выполняется из непроницаемого для газа окружающей атмосферы материала, например иэ пористой ткани. Другой пример выполнения плоского днища 5, показанный на фиг.4, 5, 6, состоит в том, что волокна одинаковой длины закрепляются радиально по отношению к оси симметрии оболочки теплового баллона на некотором расстоянии друг от друга, Плоское днище 5 изготавливает путем наложения друг на друга нескольких аэростатных полотнищ 8, каждое из которых состоит иэ множества волокон 7. Волокна 7 из полиэфира или попиамида закреплены одним из своих концов была больше суммарного веса несущего и теплового баллонов и меньше суммарного веса несущего баллона, теплового баллона и груза, Способ изготовления аэростата., состоящего из несущего и теплового баллонов, включает раздельное изготовление оболочки несущего баллона с верхним и нижним полюсами, предназначенной для хранения в ней газа более легкого, чем газ атмосферы, и оболочки теплового баллона из материала, пригодного для поглощения солнечного излучения и излучения поглощенной энергии в виде инфракрасного излучения с одним концевым участком, называемым нижним, снабженной постоянным отверстием. причем предварительно рассчитывают величину изменения подъемной силы единицы объема теплового баллона в отсутствии и в присутствии солнечного излучения, 2 с, и 8 з.п.ф-лы, 6 ил. на гибкой упругой ленте 9, Другими концами они соединены с лентой 10 из эластичной ткани, более упругой, чем полиэфирная пленка, из которой изготовлен цилиндрический участок оболочки 4, Лента 10 соединена с азростатным полотнищем из полиэфирной пленки лентой из полиэтилена 11. Каждое иэ аэростатных полотнищ 8 закреплено на одной из кольцевых деталей 12. ограничивая отверстие 6 теплового баллона, Оболочка 4 теплового баллона снабжена межполюсной связью 13, соединенной с нижним полюсом несущего баллона 1 и полезной нагрузкой 14,Межполюсная связь 13 ориентирована 15 при помощи кольцевого направляющего элемента 15, и жестко связана с кольцевой деталью 12 посредством крепежных элементов 16.Тепловой баллон снабжен вспомогательным тросом 17, закрепленным одним концом на межполюсной связи 13 между грузом 14 и нижним полюсом теплового баллона, а другим концом. - на направляющем кольце 15. Трос 17 имеетдлину, определяемуюполным растяжением троса 17 для определенного состояния наполнения тепловогобаллона. Аэростат работает следующим образом., В течение ночи температура атмосферного газа и, следовательно, газа, содержащегося в оболочке 4 теплового баллона, относительно мала, что не обеспечивает достаточной подъемной силы тепловому баллону. Аэростат находится вблизи поверхности10 болочки 4 теплового баллона уменьшается, 15 По мере уменьшения к концу дня темпе 20 30 ыла больше суммарного веса оболочки 1есущего баллона и оболочки 4 тепловогоаллона и меньше суммарного веса несущео баллона, теплового баллона и груза, а на 45 50 ланеты, груз 14 размещен нэ поверхности , ланеты.С наступлением дня нагрев атмосферого газа приводит к быстрому наполнению болочки 4 теплового баллона, Оболочка еплового баллона заполняется, что обеспеивает достаточную подъемную силу для одъема в нижних слоях атмосферы. Кроме ого, при заполненной оболочке 4 теплового аллана, натяжение троса 7 гарантирует от иска эапутывания оболочки.По мере подъема аэростата, обьем несуего баллона 1 увеличивается вследствие онижения атмосферного давления.и обьем атуры атмосферного воздуха, температура аза, содержащегося в оболочке теплового аллона, уменьшается, что приводит к меденному спуску аэростата, .Характеристики конкретного аэростата удут зависеть от задач, решаемых в полете.большинстве случаев относительное удинение оболочки несущего баллона 1 нахоится в диапазоне между величинами, авными 2 и 3 изменениям объема оболочки ежду поверхностью и заранее определеной.высотой полета,Так, например, для исследования плаеты Марс с высотой подъема аэростата 4-6 илометров, относительное удлинение неущего баллона 1 лежит. между б и 7, при том отношение плотности газа атмосферы а высоте подъема и у поверхности планеты звно 0,5. Способ запуска аэростата, состощего из несущего и теплового баллонов ключает заполнение несущей оболочки 1 есущим газом легче газа атмосферы, прием величину массы несущего газа опреде. яют иэ условий, чтобы подъемная сила есущего баллона на поверхности планеты аранее заданной высоте подъема весь объм оболочки 1 несущего бзллона был заполен несущим газом,Способ изготовления и запуска аэро- тата, состоящего из несущего баллона и еплового баллонов, включает раздельное зготовление оболочки 1 несущего баллона верхним 3 и нижним 2 полюсами, оболочку теплового баллона выполняют из материла, пригодного для поглощения солнечного злучения и излучения поглощенной энерии в виде инфракрасного излучения и обоочки 4 теплового баллона. в нижней части болочки выполняется постоянное отвертие 5, оболочку 1 солнечного теплового 35 40 баллона выполняют с объемом, необходимым для обеспечения взлета аэростата с грузом 14, оболочку несущего баллона изготовляют из прозрачного для солнечного излучения материала, причем оболочка несущего баллона симметрична относительно оси вращения, выполнена с цилиндрическим участком, а ее полюса расположены на оси вращения, оболочка несущего баллона выполнена с обьемом, большим объема, занимаемого несущим газом на заранее определенной высоте подьема, оболочку 4 солнечного теплового баллона выполняют с верхним концевым участком, ограниченным кольцевым краем 18, при этом размещают несущий баллон частично внутри теплового баллона. прижимают колъцевой край 18 к несущему баллону напротив эоны.цилиндрического участка 19 несущего баллона и растягивают его по окружности, а оболочку 4 солнечного теплового баллона выполняют с обьемом, соответств, ющим необходимому объему для обеспечения взлета аэростата и закрепляют кольцевой край 18 теплового баллона на периферии несущего. баллона.Ф о р мул а изобретения 1, Аэростат для автономного подъема на заданную высоту и возвращения на поверхность планеты, содержащий несущий баллон с герметичной оболочкой и верхним и нижним полюсами, заполненной несущим газом, обладающий осевой симметрией, солнечный тепловой баллон, оболочка которого обладает осевой симметрией, сделана из материала, поглощающего теплового излучение Солнца,и выполнена с воэможностью отражения теплового излучения Солнца внутрь объема оболочки для подогрева замкнутого в ней газа, причем в нижней части указанной оболочки выполнено отверстие для заполнения теплового баллона тазом окружающей атмосферы, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, оболочка несущего баллона выполнена из прозрачне.о для солнечного излучения материала, часть оболочки имеет цилиндрическую форму и ее полюса расположены по оси вращения, верхняя часть оболочки солнечного теплового баллона выполнена в виде цилиндра с открытым концевым участком, причем открытый концевой участок оболочки сопряжен по окружности с цилиндрической частью несущего баллона и содержит плоское днище с отверстием постоянного размера, аэростат снабжен средствами герметичного соединения оболочки несущего баллона с оболочкой солнечного теплового баллона, причем часть оболочки несущего баллона размещена10 20 30 35 40 50 теплового баллонов внутри оболочки солнечного теплового баллона.2. Аэростатпоп.1, отл и чаю щийся тем, что в отверстии постоянного размера установлена жесткая деталь, имелщая форму кольца, а плоское днище выполнено из проницаемого для газа окружающей атмосферы материала.3. Аэростат по п.2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что плоское днище оболочки солнечного теплового баллона состоит из волокон одинаковой длины, на жесткой кольцевой детали жестко закреплена первая лента иэ гибкого материала, на краях отверстия жестко закреплена вторая лента из упругого материала, более упругого. чем материал первой ленты, волокна установлены в отверстии радиально, на некотором расстоянии одно от другого и прикреплены своими концами к первой ленте из гибкого материала и к второй ленте из гибкого материала соответственно.4. Аэростат по п.2 или 3, о т л и ч а л щ ий с я тем, что солнечный тепловой баллон снабжен межполюсной связью, закрепленной на нижнем полюсе несущего баллона и продолжающейся под нижним полюсом, причем на нижнем конце межполлсной связи закреплен груз, внутри жесткой кольцевой детали солнечного теплового баллона при помощи радиальных крепежных элементов закреплено направляющее кольцо, центрированное относительно оси симметрии оболочки теплового баллона на уровне своего нижнего полюса,5.Аэростат по и 4, отл и ч а ю щи й с я тем, что межполлсная связь солнечного баллона соединяет его верхний и нижний полюса.6, Аэростат по п.4 или 5, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что он снабжен вспомогательным тросом, один конец которого закреплен на межполлсной связи между грузом и нижним полюсом теплового баллона, а другой конец вспомогательного троса закреплен на направляющем кольце, причем длина вспомогательного троса такова, что он находится в растянутом состоянии при наполнении солнечного теплового баллона,7. Аэростат по одному из пп,1 - 6, о т л ич а л щ и й с я тем, что оболочки несущего и теплового баллонов выполнены из поли- эфира толщиной 3,5 мк, причем оболочка теплового баллона металлизирована с внутренней стороны.8. Способ изготовления аэростата, состоящего из несущего и теплового баллонов, включающий раздельное изготовление оболочки несущего баллона с верхним и нижним полюсами, предназначенной для хранения в ней газа более легкого,.чем гаэ: атмосферы, и оболочки теплового баллона из материала, пригодного для поглощения солнечного излучения и излучения поглощенной энергии в виде инфракрасного излучения с одним концевым участком,называемым нижним, снабженной постоянным отверстием, о т л и ч а л щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, предварительно рассчитывают величину изменения подьемной силы единицы обьема теплового баллона в отсутствии и в присутствии солнечного излучения и определяют объем солнечного теплового баллона, необходимый для обеспечения взлета аэростата с грузом, определяют величину массы несущего газа, которая необходима для удержания несущего баллона и теплового баллона, над поверхностью планеты и которая меньше массы газа в несущем баллоне, необходимой для обеспечения взлета аэростата с грузом, оболочку несущего баллона изготовлялт из прозрачного для солнечного излучения материала, причем оболочка несущего баллона симметрична относительно оси вращения, выполнена с цилиндрическим участком, а ее полюса расположены на оси вращения, причем оболочка несущего баллона выполнена с обьемом, большим обьема, занимаемого несущим газом на заранее определенной высоте подьема, оболочку солнечного теплового баллона выполняют с верхним концевым участком, ограниченным кольцевым краев, при этом размещают несущий баллон частично внутри теплового баллона, прижимают кольцевой край к несущего баллону напротив зоны цилиндрического участка несущего баллона и растягивают его по окружности, а оболочку солнечного теплового баллона выполняют с обьемом, соответствующим обьему, необходимому для обеспечения взлета аэростата с грузом и закрепляют кольцевой край теплового баллона на периферии несущего баллона. 9. Способ изготовления аэростата по п,8, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что кольцевой край открытого конца оболочки теплового баллона приклеивают к оболочке несущегобаллона по периметру цилиндрического участка оболочки несущего баллона, затем наклеивают ленту по окружности кольцевого края оболочки теплового баллона, скрепляют этой лентой оболочки несущего и 10. Способ изготовления и запуска аэростата для автономного подьема на заданную высоту и возвращения на поверхность планеты, включающий заполнение несущего баллона газом легче газа атмосфв 1838175