CZ2017418A3

CZ2017418A3 - Unmanned vehicle

Info

Publication number: CZ2017418A3
Application number: CZ2017-418A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Nožička; Petr Prokop; Jiří Ehrlich
Original assignee: ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ technickĂ© v Praze
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-30
Also published as: CZ309809B6

Abstract

Bezpilotní prostředek obsahuje multikoptéru opatřenou zařízením pro připojení plošníku pro dopravu plošníku do mise a zachytáváním zařízením pro opětovné spojení plošníku a multikoptéry za letu v etapě před vertikálním přistáním spojeného modulu.The unmanned vehicle includes a multicopter equipped with a device for attaching a platform for transporting the platform to the mission and intercepting the device to reconnect the platform and multicopter in flight in a stage prior to the vertical landing of the connected module.

Description

CZ 2017 - 418 A3CZ 2017 - 419 A3

Bezpilotní prostředekUnmanned aerial vehicle

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká bezpilotních prostředků (UAV).The present invention relates to UAVs.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současné době se využívají k průzkumům oblastí bezpilotní prostředky, které jsou koncipovány buď jako plošníky, nebo jako multikoptéry.Currently, unmanned aerial vehicles are used for exploration of areas, which are designed either as flatbed or multicopters.

Oba stroje jsou těžší než vzduch. Plošník využívá k tvorbě vztlaku nutného pro lete nepohyblivé nosné plochy a startuje zpravidla z horizontální dráhy, případně z katapultovacího zařízení, nebo vertikálně, pokud zařízení obsahuje zdroj tahu působící ve vertikálním směru. Multikoptéra využívá k tvorbě vztlaku rotující nosné plochy a startuje vertikálně.Both machines are heavier than air. The aircraft uses non-movable bearing surfaces to create the lift required for the flight and generally starts from a horizontal path, possibly from a ejection device, or vertically if the device contains a thrust source acting in the vertical direction. The multicopter uses a rotating support surface to create buoyancy and starts vertically.

Nevýhodou plošníku je potřeba vzletové a přistávací plochy, nebo jiného startovacího zařízení. Zmíněný koncept umožňující vertikální start pak představuje nevýhodu přídavné hmotnosti zdrojů vertikálního startu/přistání nesené během dominantní části mise v horizontálním letu.The disadvantage of the flatbed is the need for take-off and landing surfaces or other starting equipment. This concept of vertical launch then presents a disadvantage of the additional mass of vertical launch / landing resources carried during the dominant part of the mission in horizontal flight.

Nevýhodou multikoptér je především jejich nízká rychlost letu, která se nevyrovná rychlosti plošníku při srovnatelných spotřebách energie v pohonné jednotce. Dominantní nevýhodou multikoptér je jejich vysoká energetická náročnost a z toho vyplývající buď kratší operační dolet zařízení, nebo snížení hmotnosti užitečného nákladu ve prospěch extra hmotnosti zdroje energie pohonných jednotek na palubě zařízení.The disadvantage of multicopters is mainly their low flight speed, which is not equal to the speed of the flatbed with comparable power consumption in the powerplant. The dominant disadvantage of multicopters is their high energy consumption and resulting either shorter operating range of the equipment or reduction of payload weight in favor of extra weight of power unit power units on board the equipment.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny bezpilotním prostředkem podle tohoto vynálezu. Jeho podstatou je to, že obsahuje multikoptéru, která je opatřena zařízením pro připojení plošníku pro dopravu plošníku do mise a zachytávacím zařízením pro opětovné spojení plošníku a multikoptéry za letu v etapě před vertikálním přistáním spojeného modulu.The above drawbacks are largely overcome by the unmanned vehicle of the present invention. Its essence is that it comprises a multicopter, which is provided with a pioneer connection device for transporting the pioneer to the mission and a gripping device for reconnecting the pioneer and the multicopter in flight prior to the vertical landing of the coupled module.

Ve výhodném provedení je multikoptéra opatřena zdrojem energie a/nebo dobíjecím zařízením pro dodání energie plošníku a/nebo multikoptéře při dopravě plošníku do mise.In a preferred embodiment, the multicopter is provided with a power source and / or a recharger for supplying energy to the landfill and / or the multicopter when the landfill is transported to the mission.

Pohon multikoptéry nebo celá multikoptéra může být sklopná do polohy odpovídající dalšímu pohonu plošníku.The multicopter drive, or the entire multicopter, can be folded to a position corresponding to the next surface drive.

Uvedené řešení představuje spolupráci dvojice bezpilotních prostředků, z nichž jeden je koncipován jako plošník a druhý jako multikoptéra. Oba letouny jsou dimenzovány tak, aby v režimu, kdy operují jako jeden spojený funkční celek, byla multikoptéra schopna poskytnout dostatečný tah pohonných jednotek pro vertikální let sestavy, naopak plošník bude vztlakem svých nosných ploch schopen zajistit vodorovný let celku. Obě UAV jsou schopna pracovat i v autonomním režimu, tedy bez podpory druhého. Přínosem tohoto uspořádání je, že sestava UAV může pracovat v několika režimech, které výrazně zvyšují možnosti jejího nasazení.This solution represents a cooperation of two unmanned vehicles, one of which is conceived as a flatbed and the other as a multicopter. Both airplanes are dimensioned so that in the mode when operating as one connected functional unit, the multicopter will be able to provide sufficient thrust of power units for vertical flight of the assembly, on the other hand, the buoyant will be able to provide horizontal flight of the unit. Both UAVs are able to work in autonomous mode, ie without the support of the other. The benefit of this arrangement is that the UAV assembly can operate in several modes that greatly increase its deployment capability.

Základním a současně nejjednodušším režimem je využití multikoptéry jakožto pomocného systému pro svislý vzlet plošníku. Počáteční fáze vzletu je řízena pouze multikoptérou. Po dosažení letové hladiny se aktivuje pohonná jednotka letounu, ten se odpoutá a pokračuje ve vlastní misi, zatím co multikoptéra přistane poblíž místa vzletu.The basic and at the same time the simplest mode is to use a multicopter as an auxiliary system for the vertical take-off of the flatbed. The initial take-off phase is controlled only by a multicopter. Once the flight level is reached, the aircraft's power unit is activated, which detaches itself and continues its own mission while the multi-helicopter lands near the take-off point.

- 1 CZ 2017 - 418 A3- 1 Mar 2017 - 418 A3

Druhý režim předpokládá využití multikoptéry i během vodorovného letu, kdy sestava zaujme takovou polohu, že pohon multikoptéry spolupracuje s pohonem letounu a umožní tak dosažení vyšší letové rychlosti. Multikoptéra současně funguje jako zásobník energie. Tím způsobem může být v kratší době dosaženo cílové oblasti, přičemž prakticky nedochází k čerpání energie z letounu. K rozdělení sestavy dochází až nad cílovou oblastí, letoun dále vykonává svou misi, multikoptéra se opět vrací k místu vzletu.The second mode assumes the use of the multicopter even during horizontal flight, when the assembly takes such a position that the multicopter drive cooperates with the aircraft and thus allows to achieve a higher flight speed. At the same time, the multicopter acts as an energy storage device. In this way, the target area can be reached in a shorter time, with virtually no energy drawn from the airplane. The division of the assembly occurs only above the target area, the aircraft continues to perform its mission, the multicopter returns to the point of take-off again.

Posledním režimem je režim návratový, kdy s využitím jednoduchého záchytného systému dojde k opětovnému propojení obou UAV a sestava jako celek přejde do vertikálního letu a přistane na určeném místě.The last mode is the return mode, when using a simple restraint system, both UAVs are reconnected and the assembly as a whole goes into vertical flight and lands at the designated location.

Toto řešení umožňuje vertikální vzlet a přistání letounu bez nároku na vzletovou a přistávací dráhu případně startovací zařízení např. katapult a bez nároku na čerpání energie z vlastního zdroje v této energeticky nejnáročnější fázi letu. Během vlastní mise letounu pak letoun nenese přídavnou hmotnost ve formě zdvihových pohonných jednotek a zásoby energie baterie nebo palivo pro vzlet a přistání. Tím dojde k výraznému prodloužení doby trvání vlastní mise. Ta může být ještě prodloužena, pokud je vzletový/přistávací systém využit po část mise např. přelet do vzdáleného operačního prostoru jako energetický zásobník letounu.This solution allows the vertical take-off and landing of the airplane without the need for runway or take-off device such as catapult and without the need to draw energy from its own source in this most energy-intensive phase of flight. During the actual mission of the airplane, the aircraft does not carry additional weight in the form of displacement power units and battery power or fuel for take-off and landing. This will significantly extend the duration of the mission itself. This can be extended if the take-off / landing system is used for part of the mission, for example, flying to the remote operating area as an aircraft energy storage.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Vynález bude podrobněji popsán na příkladném provedení s pomocí přiložených výkresů, kde na Obr. 1 je znázorněn příkladná sestava plošníku a multikoptéry v axonometrickém pohledu, kde se plošník nachází na multikoptéře. Na Obr. 2 je znázorněna v axonometrickém pohledu sestava plošníku a multikoptéry, kde se plošník nachází pod multikoptérou. Obr. 3 znázorňuje schéma vypuštění a zachycení plošníku multikoptérou.The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 shows an exemplary planar and multicopter assembly in an axonometric view where the planar is on a multicopter. In FIG. 2 is an axonometric view of a planar and multicopter assembly where the planar is located below the multicopter. Giant. 3 illustrates a diagram of the plunger launch and capture by a multicopter.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Řešení spočívá v propojení dvou principálně odlišných koncepcí bezpilotních prostředků, které spojují jejich výhody. Vzletová/přistávací část systému je řešena jako multikoptéra optimalizovaná pro letový režim blízký visu, která zajišťuje primárně vzlet a případně i přistání celého systému. Nesený UAV ve formě plošníku je pak navržen především s ohledem na konání mise s maximální využitelnou dobou letu. Vzájemná komunikace v kombinaci s jednoduchým záchytným systémem pak umožní jednoduché rozdělení a opětovné spojení systému a to v obou možných konfiguracích, kdy je plošník před vzletem nebo po opětovném spojení upevněn na horní straně multikoptéry, nebo naopak na její spodní straně.The solution consists in connecting two principally different concepts of unmanned aerial vehicles that combine their advantages. The take-off / landing part of the system is designed as a multicopter optimized for the flight mode close to visa, which ensures primarily take-off and eventually landing of the whole system. The UAV carried in the form of a midfielder is then designed primarily with a view to carrying out the mission with the maximum available flight time. Mutual communication in combination with a simple restraint system will allow easy separation and reconnection of the system in both possible configurations, when the platform is mounted on the top side of the multicopter before or after reconnection or vice versa on its bottom side.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Takto koncipovaný bezpilotní prostředek podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění zejména při monitorování terénu se špatnou dostupností, dále v oblastech kde není možnost využití horizontálních ploch pro start a přistání plošníků, případně pouze pro přistání v případech, kdy je ke startu plošníků použito katapultovací zařízení.Such designed unmanned vehicle according to this technical solution will find application especially in terrain monitoring with poor accessibility, further in areas where there is no possibility of using horizontal areas for the start and landing of landfillers, or only for landings when the launchers are used ejection equipment.

Claims

PATENT CLAIMS

-

2GB 2017 - 418 A3

An unmanned aerial vehicle comprising a multicopter, which is provided with a pioneer connection device for transporting the pioneer to the mission and a gripping device for reconnecting the pioneer and the multicopter in flight prior to the vertical landing of the coupled module.

An unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the multicopter is provided with a power source and / or a recharging device for supplying energy to the beam and / or the multicopter during transport of the beam to the mission.

Unmanned aerial vehicle according to any one of the preceding claims, characterized in that the drive of the multicopter is tiltable to a position corresponding to a further propeller drive.