Гелиоплан

(51) 64 1/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Данное изобретение относится к летательным аппаратам,прототипом которого является дирижабль, изобретенный ввеке. Принципиальным отличием гелиоплана от прототипа является возможность использования новых современных технологий в области использования энергии солнца, инфракрасных излучений космического пространства,современных композитных материалов легких и прочных,чем металлические конструкции,используемых в дирижаблях и его форма летающего крыла. Основную подъемную силу гелиоплана создают газы гелий и водород, легче воздуха, обычно используемые в дирижаблях и воздушных шарах. Техническим результатом данного изобретения является создание принципиально нового летательного аппарата с экологически чистым источником энергии, с полностью независимым от ископаемого сырья в виде нефти, угля и других углеводородов и горючих газов, вредных для природы на земле. Движущую силу гелиоплан получает от солнечных батарей и инфракрасных излучений космического пространства. Совокупность использования энергии солнца и подъемной силы легких природных газов дает возможность гелиоплану быть самым экономичным, экологически чистым, безопасным летательным аппаратом ввеке, умеющим совершать полет на любую даль без промежуточных посадок, не используя ни грамма нефтепродуктов,взрывоопасных и вредных горючих. Гелиоплан также может совершать посадку на любой точке земного шара, где есть ровный и твердый грунт, не нуждаясь в дорогостоящих аэропортах и наземных летних сооружениях. Гелиоплан имеет форму летающего крыла,благодаря чему имеет относительно низкое, чем дирижабль,аэродинамическое сопротивление. Форма гелиоплана по плоскости предлагается в виде пятиугольника, с размахом крыла 100-120 метров и в длину 120-150 метров при высоте 15-20 метров. Данные размеры дают возможность устанавливать на поверхности гелиоплана по возможности больше солнечных батарей, во внутренних отсеках резервуары и емкости для гелия и других подъемных газов легче воздуха. Для горизонтального полета гелиоплан может быть оборудован воздушными винтами и внутренними прямоточными турбовентиляторами с измененяемыми векторами тяги, которые могут быть размещены по горизонтали и по вертикали. Количество воздушных винтов (как в самолетах) и прямоточных турбовентиляторов зависит от размеров гелиоплана и его технических назначений,так как гелиоплан может быть грузовым,пассажирским либо научным транспортом. Наличие турбовентиляторов и воздушных винтов, их количество, возможность тяги в прямом и обратном направлении дает гелиоплану большую маневренность, как в современных вертолетах и самолетах. Гелиоплан имеет жесткую обшивку. Силовыми элементами летательного аппарата являются продольные и поперечные формы из современных композитных материалов легких и прочных, чем металлические конструкции и не поддающихся коррозии. Применение современных технологий и композитных материалов дает гелиоплану легкость,прочность и большую надежность в полете. Изобретение относится к летательным аппаратам легче воздуха с использованием подъемной силы газов легче воздуха, таких как гелий или водород,также энергии солнечных батарей и гетероэлектрических фотоэлементов, способных вырабатывать электроэнергию днем и ночью, зимой и летом). Легкие газы гелий и водород создают подъемную силу, солнечные батареи и гетероэлектрические фотоэлементы, расположенные на поверхности летательного аппарата вырабатывают энергию, тем самым обеспечивая тягу летательному аппарату при полете Гелиоплана по воздуху. Аналогом Гелиоплана являются дирижабли,изобретенные в 20 веке во Франции (Дирижабль франц-управляемый). Дирижабли управляемые летательные аппараты легче воздуха, удлиненные цилиндрической формы тупой в носовой части и заостренные в хвостовой части с оперением крестнакрест, для управления полетом (Дирижабли графа Цеппелина //). Наиболее близким аналогом Гелиоплана является дирижабль Гинденбург 30-х годов выпущенный в Германии, с подъемным газом - водород и с двигателем внутреннего сгорания////65109). Вторым аналогом Гелиоплана является высотное воздушное беспилотное суднофирмы Локхид Мартин (США), на верхней полусфере которого расположены солнечные батареи с применеием легких газов гелий и водород, что совпадает с предлагаемым изобретением Гелиоплан. Недостатками данных аналогов являются 1. Низкая маневренность 2. Высокое аэродинамическое сопротивление 3. Зависимость от метеоусловий и солнечного света 4. Сложность взлета и посадки 5. Невысокая скорость 6. Малая грузоподъемность 7. Использование опасных горючих 8. Высокая аварийность (Гинденбург) 9. Нерентабельность и дороговизна в применении, необходимость дозаправки 10. Сложность хранения (Дирижабли и их использование////2/.) Преимущества Гелиоплана 1) Полная автономность полета и независимость от опасных горючих - газа и нефти 2) 100 экологическая чистота 3) Надежность и безопасность 4) Неограниченная дальность полета 5) Высокая маневренность и скорость 6) Независимость от дорогих аэропортов, летных сооружений, навигационных систем 7) Прямые беспосадочные полеты до любой точки земли и грунтовых посадочных площадей 500500 м 8) Бесшумность, комфортабельность, большая вместимость - до 1500-2000 человек, рентабельность и доступность цен 9) Возможность применения существующих технологий строительства самолетов, дирижаблей,вертолетов и т.д., возможность применения современных композитных материалов из углеволокна, полупроводников, солнечных батарей и гетероэлектрических преобразователей солнечного света. 10) Простота производства, эксплуатации,ремонта в сравнении с самолетами 11) Универсальность применения во всех отраслях коммуникаций, транспорта, связи 12)Устранение всех основных недостатков аналогов - дирижаблей.Источники Публикация от 10/12/2001. Нобелевские премии. Полупроводниковые структуры в области физики. Жорес Алферов,Герберт Кремер, Джек Килби. 2000 год. Сущность изобретения Гелиоплан. Технический результат. Техническим результатом изобретения является создание принципиально нового летательного аппарата с полной независимостью от ископаемых и невозобновлямых источников энергии, нефти и газа,100 экологически чистым грузопассажирским транспортом. Подъемную силу Гелиоплана создают легкие газы гелий и/или водород в резервуарах. Движущую силу обеспечивают солнечные батареи и гетероэлектрические фотоэлементы, преобразующие солнечное и межзвездное излучение и свет в постоянную электрическую энергию беспрерывно,днем и ночью, в любое время года. (Солнечные батареи и полупроводниковые структуры. Нобелевские лауреаты - Ж.Алферов, Г.Кремер, Д. Килби). Гелиоплан, как летательный аппарат в отличие от дирижаблей имеет плоскую форму летающего крыла трех-, четырех-, либо пятиугольной конфигурации (Фиг. 1, 2, 3). Возможность свободного полета достигается соединением следующих факторов- плоской формой летающего крыла,- подъемной силой легких газов гелий и водород,энергией солнечных батарей и гетероэлектрических фотоэлементов,преобразующих данные факторы в движущую силу. Возможность полета на солнечных батареях доказана в Швейцарии, инженером авиационной техники - Бертран Пикар Солнечный самолет( ) которого совершил в 2010 году полет по замкнутому кольцу). Техническое описание Гелиоплана Летательный аппарат Гелиоплан предлагается пятиугольной формы, в продольном разрезе имеет форму крыла,создающего дополнительную подъемную силу при полете (фиг. 1). Размах крыла Гелиоплана -100-150 м, длина от носа до хвоста 150-200 м,толщина летательного аппарата предлагается 20-30 м. Предлагаемые размеры дают возможность размещения на поверхности аппарата необходимого количества источников энергии. Объем внутренних отсеков дает возможность размещения достаточного количества резервуаров с гелием, либо водородом. Для увеличения подъемной силы летательного аппарата предлагается иметь подвесные баки для легких газов гелий и/или водород, аналогично бакам военных самолетов с запасом авиационного топлива. Данные подвесные баки (фиг. 1 , 3 ) устанавливаются с наружной стороны, вдоль крыльев летательного аппарата и дают возможность повышения грузоподъемности и рентабельности аппарата. Для взлета-посадки и полетных маневров Гелиоплан имеет внутренние турбовентиляторы в необходимом количестве с изменяемым вектором тяги и с реверсом, т.е. возможностью изменения воздушного потока в нужном направлении. Также летательный аппарат может иметь наружные воздушные винты - пропеллеры (фиг. 2), аналогично моторным самолетам. Внутренние турбовентиляторы и пропеллеры обеспечивают Гелиоплану высокую скорость,маневренность, возможность вертикальных взлета посадки аналогично вертолетам и исключает необходимость больших взлетных полос,аэродромов. Турбовентиляторы и пропеллеры получают необходимую энергию от солнечных батарей и гетероэлектрических источников энергии,также могут иметь аккумуляторы, заряжающиеся от солнечных батарей (фиг. 1, 3 и 8). Силовыми элементами летательного аппарата служат продольные и поперечные пояса и фермы из современных композитных материалов из углеродного волокна (фиг. 1, 3 поз. 3). Данный каркас гелиоплана жестко соединяется между собой по вертикали, горизонтали и по диагонали, что дает прочность аппарату и всему каркасу Гелиоплана. Жесткий каркас является основным несущим элементом летательного аппарата, к которому крепятся все необходимые конструкции Гелиоплана - узлы, шасси, жесткая обшивка,стойки, оперения, пропеллеры, турбовентиляторы,внешние подвесные резервуары. Технология и изготовление Гелиоплана во многом аналогичны изготовлению и монтажу прототипов, т.е. дирижаблей, которые давно разработаны и применяются. Применение гелия оптимально для пассажирских Гелиопланов, т.к. оно безопасно. Для грузовых перевозок выгодно использовать водород, имеющий более, высокую грузоподъемность. В современных условиях развития технологии, хранения и использования водорода, проблема безопасности разрешима и менее опасна, чем авиационное горючее в современных авиаперевозках. Предлагаются следующие варианты применения водорода для Гелиоплана 1. Гелий и водород для летательного аппарата смешиваются в соотношении 50 на 50, либо 40 на 60 до безопасного состояния. 2. Чистый водород заправляется в небольшие емкости 0.05, 0.10, 0.20 м 3 и их размещать в резервуары на наружных подвесных емкостях из нескольких секций. Данные варианты исключают возникновения внештатных ситуаций и повышают безопасность полета Гелиоплана. Перечень фигур и чертежей Гелиоплана. Фиг. 1 продольный профиль 1 - каркас 2 - хвостовое опрение 3 - силовые фермы 4 - грузовые отсеки 5 - шасси 6 - элероны - рули высоты 7 - наружные подвесные баки 8 - панели солнечных батарей 9 - пропеллеры 1 0 -турбовентиляторы Фиг. 2 9 - пропеллеры 2 - хвостовые оперения 6 - элероны (рули высоты) 8 - панели солнечных батарей Фиг. 2 а 10 турбовентиляторы внутренние горизонтальные 10 турбовентиляторы внутренние вертикальные Фиг. 3 поперечный профиль 1 - каркас 2 - хвостовое опрение 3 - силовые фермы 4 - грузовые отсеки 5 - шасси 7 - наружные подвесные баки 8 - панели солнечных батарей ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Летательный аппарат, состоящий из жесткого каркаса,который состоит из внутренних вертикальных, горизонтальных и диагональных силовых ферм, хвостовых оперений, рулей высоты элеронов, шасси, наружных поверхностях панели солнечных и гетероэлектрических батарей,отличающийся тем, что аппарат выполнен в форме плоского, пятиугольного летающего крыла,внутренние отсеки которого заполнены легким газом гелий и/или водород, имеет вертикальные и горизонтальные внутренние турбовентиляторы с реверсом и дополнительные наружные подвесные баки-резервуары для легких газов, установленные с наружной нижней стороны, вдоль крыльев летательного аппарата.