ES2866226A1 - Aeronave no tripulada - Google Patents

Aeronave no tripulada Download PDF

Info

Publication number
ES2866226A1
ES2866226A1 ES202030307A ES202030307A ES2866226A1 ES 2866226 A1 ES2866226 A1 ES 2866226A1 ES 202030307 A ES202030307 A ES 202030307A ES 202030307 A ES202030307 A ES 202030307A ES 2866226 A1 ES2866226 A1 ES 2866226A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
aircraft
wind
fixed
mobile
nose
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.)
Withdrawn
Application number
ES202030307A
Other languages
English (en)
Inventor
Gonzalez Carlos Bernabeu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arboreal Intellbird Sl
Original Assignee
Arboreal Intellbird Sl
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arboreal Intellbird Sl filed Critical Arboreal Intellbird Sl
Priority to ES202030307A priority Critical patent/ES2866226A1/es
Priority to PCT/IB2021/053045 priority patent/WO2021209899A1/es
Priority to EP21787885.9A priority patent/EP4137908A4/en
Publication of ES2866226A1 publication Critical patent/ES2866226A1/es
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/38Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/40Varying angle of sweep
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C3/00Wings
    • B64C3/38Adjustment of complete wings or parts thereof
    • B64C3/54Varying in area
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C5/00Stabilising surfaces
    • B64C5/10Stabilising surfaces adjustable
    • B64C5/14Varying angle of sweep
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C5/00Stabilising surfaces
    • B64C5/10Stabilising surfaces adjustable
    • B64C5/18Stabilising surfaces adjustable in area
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/10Rotorcrafts
    • B64U10/13Flying platforms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/10Rotorcrafts
    • B64U10/13Flying platforms
    • B64U10/14Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/25Fixed-wing aircraft
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/10Wings
    • B64U30/12Variable or detachable wings, e.g. wings with adjustable sweep
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20Rotors; Rotor supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/40Empennages, e.g. V-tails
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U40/00On-board mechanical arrangements for adjusting control surfaces or rotors; On-board mechanical arrangements for in-flight adjustment of the base configuration
    • B64U40/10On-board mechanical arrangements for adjusting control surfaces or rotors; On-board mechanical arrangements for in-flight adjustment of the base configuration for adjusting control surfaces or rotors
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0005Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with arrangements to save energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/25UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing
    • B64U2101/26UAVs specially adapted for particular uses or applications for manufacturing or servicing for manufacturing, inspections or repairs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

Aeronave no tripulada, preferentemente un dron multirrotor, dotada de medios de orientación contra el viento, que comprenden un sensor de viento (6), para mantenerla en despegue y vuelo con su morro (5) orientado en contra del viento dominante, independientemente de la dirección de desplazamiento de la aeronave. Dichos medios se conjugan con al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9) constituido por segmentos fijos (10, 12) y móviles (11, 13), pudiendo los segmentos móviles (11, 13) adoptar diferentes grados de despliegue con respecto a los fijos (11, 12). La acción conjunta de los medios de orientación contra el viento (6) y del al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9) permite optimizar la fuerza de sustentación natural proporcionada por el viento, lo que redunda en un ahorro de energía y por tanto en un aumento de la autonomía de vuelo.

Description

DESCRIPCIÓN
AERONAVE NO TRIPULADA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La invención pertenece al campo de las aeronaves no tripuladas (Unmaned Aerial Vehicles UAV o drones) y tiene por objeto una aeronave que comprende medios que le permiten mantenerse con el morro orientado en contra del viento predominante, lo que optimiza su capacidad de sustentación pasiva, que se ve además aumentada por medios de variación de su carga alar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Uno de los numerosos usos de las aeronaves no tripuladas es la inspección de infraestructuras, ámbito de aplicación preferente de la presente invención. Para realizar las operaciones de inspección (que implican toma de fotografías u otros datos) el aparato ha de ser capaz de mantenerse estático en el aire, por lo cual los drones tipo multirrotor, debido a su capacidad de sustentación, son los habitualmente escogidos para estos fines, frente a los drones de ala fija, que han de estar en movimiento constante.
Debido a que mantenerse estático en el aire consume mucha energía, los drones multirrotor empleados en tareas de inspección solo pueden realizar vuelos de duración relativamente corta. Esta escasa autonomía de vuelo es suficiente cuando la inspección requiere poco tiempo, por ejemplo, porque el dron ha de operar en un área pequeña (así, inspección de un aerogenerador). Sin embargo, en ocasiones se requiere una elevada autonomía de vuelo, bien por el mayor tiempo requerido en una inspección compleja o por realizarse en un área muy amplia, como sería el caso de la inspección de tendidos eléctricos, que puede suponer desplazamientos de hasta 100 kilómetros al día.
En este último ejemplo de inspección de tendidos eléctricos, o en general en aquellos usos que requieran elevada autonomía de vuelo, los drones conocidos no pueden cumplir su cometido satisfactoriamente: los multirrotor, si bien tienen la capacidad de sustentación requerida, carecen de autonomía suficiente; y los drones de ala fija tienen dificultades para el vuelo estacionario. Por ello, en la actualidad, la inspección de líneas eléctricas se realiza con helicópteros convencionales, que tienen la autonomía y capacidad de sustentación requeridas, pero su empleo es muy costoso y siempre existe un riesgo de accidente que puede causar pérdida de vidas de la tripulación.
El estado de la técnica comprende aeronaves dotadas de medios para la mejora de su capacidad de sustentación. Así, US 5312070A (GRUMMAN AEROSPACE CORP), 17 mayo 1994 "Ala de aeronave en flecha y segmentada” describe una aeronave pilotada cuyas alas en flecha están construidas a base de segmentos articuladamente unidos al fuselaje. Estos segmentos, por la operación de medios mecánicos activados por el piloto, pueden adoptar distintas posiciones entre sí y con respecto al fuselaje: en el momento del despegue o aterrizaje están separados entre sí y en perpendicular al fuselaje; mientras que en posición de crucero se acoplan formando un ala continua y adoptan una posición de flecha con respecto al fuselaje. De este modo, el avión puede variar su carga alar optimizando el rendimiento de la aeronave. Por lo demás, al tratarse de un avión convencional, su morro se orienta en la dirección de desplazamiento, que puede o no coincidir con la dirección del viento predominante.
US2016347446A1 (VETTER E H et al), 1 diciembre 2016, tiene por objeto una aeronave híbrida dotada de palas tipo helicóptero y de alas convencionales. Las palas se despliegan para permitir el despegue y aterrizaje verticales, pero se pliegan para permitir un vuelo de alta velocidad mediante las alas convencionales. Por tanto, en los momentos del despegue y aterrizaje se incrementa la capacidad de sustentación de la aeronave mediante planos de sustentación desplegables, pero esos medios dejan de operar durante el vuelo.
US9964960B2 (SIKORSKY AIRCRAFT CORP.), 6 April 2017 describe un UAV de despegue y aterrizaje vertical, de ala fija. El fuselaje, alas y rotor de cola están dotados de superficies (tales como spoilers, alerones y aletas) controlables automáticamente por el ordenador de vuelo, que está conectado a un sensor de dirección del viento, de modo que el plano de las alas se oriente de acuerdo con dicha dirección, posibilitando de este modo el aterrizaje vertical en condiciones de viento desfavorable.
Los dos primeros documentos se refieren a aeronaves dotadas de planos de sustentación variable, aptos para variar la carga alar de la aeronave, pero que operan en el momento del despegue o del aterrizaje, no durante el vuelo. Por el contrario, en la invención propuesta en la presente patente, los medios de variación de la carga alar operan en la fase de vuelo, pues es aquí donde precisamente, por el tipo de uso de la aeronave, se requiere una elevada capacidad de sustentación que permita ahorrar energía. Por lo demás, las aeronaves de dichos documentos vuelan orientando su morro hacia la dirección deseada, como es lo normal en las aeronaves conocidas, no orientando su morro contra el viento dominante.
El último de los documentos describe una aeronave dotada de medios capaces de orientar su posición con respecto al viento, comprendiendo medios de variación de la superficie alar. Pero dichos medios de orientación operan en el momento del aterrizaje, nunca durante el vuelo, pues este tiene lugar con el morro dirigido hacia la dirección deseada, independientemente de la dirección del viento.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
La invención tiene por objeto una aeronave no tripulada, también designada como dron o con el acrónimo UAV (del inglés Unmanned Aerial Vehicle). Se incluyen aquí tanto las aeronaves de vuelo autónomo como las remotamente pilotadas. Quedan asimismo incluidos en el ámbito de la invención tanto los drones de ala fija como los drones multirrotor, esto es, los que montan varios brazos motrices.
La aeronave no tripulada objeto de esta patente está dotada de medios para aprovechar la fuerza de sustentación natural proporcionada por el viento, lo que permite reducir sustancialmente su consumo de energía y por tanto incrementar su autonomía de vuelo, haciéndola especialmente apta para tareas de inspección de larga duración o que impliquen largos desplazamientos.
En un modo de realización preferente, la aeronave no tripulada es un UAV multirrotor que no se diferencia de los conocidos en cuanto a su configuración básica mecánica y electrónica.
Para optimizar el aprovechamiento de la fuerza de sustentación natural proporcionada por el viento, la aeronave objeto de esta patente está dotada de medios de orientación contra el viento (6) y de al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9).
Para explicar el concepto de orientación contra el viento debe definirse una parte delantera o morro de la aeronave (5). En los drones de ala fija, la propia configuración de la aeronave, asimilable en diseño a un avión tradicional, indica dónde está el morro. En cambio, los drones multirrotor, en los que preferentemente se realiza la invención, suelen tener un cuerpo central de forma aproximadamente prismática o circular, y su configuración multirrotor les permite todas las posibilidades de desplazamiento a lo largo de los tres ejes espaciales. Este diseño y esta funcionalidad no permiten propiamente hablar de una parte delantera o morro del dron. A los efectos de esta patente, se entiende por "morro de la aeronave” a un punto situado en el extremo norte de un eje longitudinal imaginario que cortase al dron en dirección norte-sur.
Se entiende por medios de orientación de la aeronave contra el viento (6) a aquellos medios que orientan el morro de la aeronave de manera que apunte hacia la dirección de la que provenga el viento dominante.
Los medios de orientación comprenden al menos un sensor de velocidad y dirección del viento, o al menos un sensor de velocidad del viento y al menos un sensor de dirección del viento, que se referirán indistintamente como "sensor de viento” (6). El sensor de viento (6) transmite las magnitudes captadas a la unidad de control automático de vuelo (piloto automático o autopiloto) (3) de la aeronave, la cual a su vez envía las correspondientes instrucciones a los motores para mantener a la aeronave con su morro orientado contra el viento.
Para optimizar la fuerza de sustentación que proporciona el viento contrario, la aeronave se desplazará con su morro (5) orientado contra el viento, y ello aunque la dirección de la que provenga el viento no coincida con la dirección de desplazamiento de la aeronave. Así, si el viento sopla del norte y la aeronave debe desplazarse en dirección oeste, la aeronave orientará su morro (5) al norte y en esta posición volará hacia el oeste, realizando por tanto un vuelo lateral con respecto a la posición de su morro (5).
Los medios de orientación contra el viento (6), con el mismo fin de optimización de la fuerza de sustentación proporcionada por el viento contrario, están complementados por al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9). Se entiende por plano de sustentación variable (7, 8, 9) a todo elemento que ofrezca a la aeronave medios de sustentación en el aire adicionales a los que le proporcionan los elementos ordinarios (como alas o hélices), y que pueda adoptar al menos dos posiciones de despliegue con respecto al cuerpo central de la aeronave.
En un modo de realización preferente, la aeronave comprende tres planos de sustentación variable (7, 8, 9) a modo de alas y cola de un ave. Cada uno de estos planos (7, 8, 9) está compuesto de segmentos (10, 11, 12, 13) a modo de plumas de ave. Cada plano de sustentación variable (7, 8, 9) está accionado por un mecanismo de engranaje, el cual es a su vez accionado mediante un servomotor. En reacción a las magnitudes de velocidad y dirección del viento captadas por el sensor de viento (6), el autopiloto (3) transmite instrucciones al servomotor, el cual hace que los segmentos móviles (11, 13) se desplieguen o retraigan, de modo que la carga alar de la aeronave variará conforme lo haga el viento, siendo mayor en condiciones de menor viento, y viceversa.
La orientación de la aeronave con el morro (5) en contra del viento y la regulación de su carga alar mediante el al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9) proporcionan a la aeronave una sustentación pasiva que la mantiene en una posición de equilibrio neutro. De este modo, sustentándose la aeronave en el aire primordialmente por efecto de la fuerza del viento contrario, la fuerza de las hélices (4) se destinará sustancialmente al impulso de la aeronave, con el consiguiente ahorro de energía y aumento de la autonomía de vuelo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción se acompaña un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
FIG. 1: Vista superior de una aeronave en vuelo, con tres planos de sustentación desplegados.
FIG. 2: Vista de detalle en perspectiva de un mecanismo de engranajes para el accionamiento de un primer plano de sustentación.
FIG. 3: Vista de detalle lateral del mismo juego de engranajes.
FIG. 4: Vista superior de un mecanismo de engranajes para el accionamiento de un tercer plano de sustentación.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En la figura 1 se representa un UAV multirrotor con cuatro brazos motrices. Tal y como es conocido en el estado de la técnica, el UAV consta de un cuerpo central (1) del que emergen los brazos motrices (2). En el cuerpo central, recubierto por una carcasa, se aloja el piloto automático o autopiloto (3), integrado por los componentes de hardware y software habituales en este tipo de dispositivos, y que comprenden al menos un microcontrolador que aloja una unidad de procesamiento y unidades de memoria en las que se almacena un software con bloques de instrucciones ejecutables por su unidad de procesamiento.
Cada brazo motriz (2) comprende al menos un motor asociado a al menos una hélice (4). Los motores de las hélices (4) se accionan mediante controladores de velocidad electrónicos tipo ESC (“Electronic Speed Control”) asociados al autopiloto (3). El autopiloto (3) está conectado a los sensores que habitualmente portan este tipo de aeronaves, tales como giróscopos, acelerómetros, barómetro, magnetómetro y sistemas de enlace para recepción de señales de posicionamiento satelital de diversas constelaciones, tales como GPS, Glonass, Beidou o Galileo.
El morro de la aeronave está situado en un punto (5) del cuerpo central (1) que se corresponde con el extremo norte de un eje longitudinal que corta a la aeronave en dirección norte-sur. Por tanto, a estos efectos debe asumirse que el UAV representado en la figura 1 está en vuelo, orientado con su morro apuntando hacia el norte, y que el viento predominante es del norte.
El UAV comprende medios de orientación contra el viento. En el modo de realización preferente que se está describiendo, dichos medios comprenden un sensor de viento (6) que comprende dos sensores diferentes: sensor de velocidad del viento y sensor de dirección del viento, ambos con las características conocidas en el estado de la técnica. Al igual que los otros sensores que porta la aeronave, este sensor de viento (6) está conectado al piloto automático (3). Por ello, los medios de orientación contra el viento comprenden bloques de instrucciones en el software alojado en la unidad de memoria del microcontrolador, para ser procesados por la unidad de procesamiento, de modo que la aeronave reaccione a la información recibida por el sensor de viento (6).
Los medios de orientación contra el viento están complementados por al menos un plano de sustentación variable. En el modo de realización preferente mostrado en la figura 1, la aeronave tiene tres planos de sustentación variable (7, 8, 9) situados simétricamente con respecto al morro (5) del dron. Un primer plano de sustentación variable (7) se extiende a la derecha del cuerpo central (1), un segundo plano (8) está ubicado a la izquierda del cuerpo central (1) y un tercer plano (9) se sitúa en la parte posterior del cuerpo central (1), siempre teniendo en cuenta que la parte anterior es donde se localiza el morro (5) de la aeronave.
Cada uno de los planos de sustentación (7, 8, 9) está compuesto de al menos dos segmentos superpuestos: en concreto, en el modo de realización mostrado en la figura 1, existen cinco segmentos superpuestos en cada uno de los tres planos de sustentación variable (7, 8, 9). En el primer y segundo planos de sustentación (7, 8) se disponen sendos segmentos superiores (10), que son fijos, y otros cuatro segmentos inferiores (11), que se mueven con respecto a los fijos (10). En el tercer plano de sustentación (9) se dispone un segmento central (12), que es fijo y cuatro segmentos laterales (13), móviles con respecto al central (12). La figura 1 representa al UAV con sus segmentos móviles (11,13) completamente desplegados con respecto a los respectivos segmentos fijos (10, 12).
Cada plano de sustentación (7, 8, 9) es accionado por un mecanismo de engranaje. A tal efecto, cada segmento (10, 11, 12, 13) de dichos planos (7, 8, 9) presenta en su eje longitudinal unas varillas de refuerzo (14, 15) solidarias del mecanismo de engranaje.
La figura 2 representa uno de los mecanismos de engranaje, en conjunción con las varillas de refuerzo (14, 15), en concreto el mecanismo que acciona el primer plano de sustentación (7), que es igual al mecanismo que acciona el segundo plano de sustentación (8). Una primera varilla (14) refuerza longitudinalmente el segmento superior fijo (10). Dicha varilla (14) es solidaria de una pletina superior (16), fijada a la estructura de la aeronave. Entre dicha pletina superior (16) y una pletina inferior (17), también fijada a la estructura de la aeronave, se acoplan un primer eje móvil (18) y un segundo eje fijo (19). En estos ejes (18, 19) se insertan ruedas dentadas cilindricas con distinto número de dientes paralelos. En concreto, se disponen una primera columna de ruedas dentadas fijas (20), las cuales están fijamente unidas al eje móvil (18) y una segunda columna de ruedas dentadas móviles (21), que giran sobre el eje fijo (19). Cada rueda dentada de la primera columna (20) está engranada con una rueda dentada de la segunda columna (21).
Mientras que la varilla superior (14) es solidaria de la pletina superior (16) y por tanto permanece fija (al estar la pletina superior (16) fijada a la estructura de la aeronave), las otras varillas (15) son solidarias de sendas ruedas dentadas móviles de la segunda columna (21) y por tanto se mueven con el giro de dichas ruedas (21), lo que permite el pliegue y despliegue con respecto a la varilla fija (14).
En conexión con una de las ruedas dentadas fijas de la primera columna (20) se dispone una rueda motriz (22), a su vez engranada con la rueda dentada de un servomotor. El uso de servomotores en UAVs con el fin de controlar la posición de ciertos elementos móviles (como puedan ser alerones, o en la presente invención, los segmentos móviles (11, 13) es conocido en el estado de la técnica. A título de ejemplo, el documento US9964960B2 antes citado describe un elemento de servocomando 72 conjugado con las superficies móviles 85 de la aeronave, para moverlas hacia arriba o hacia abajo.
La figura 3 representa una vista lateral del mismo mecanismo de engranaje objeto de la figura 2. Para facilidad de referencia, todas las varillas de refuerzo (14, 15) se muestran en la misma posición. El primer eje (18) está dotado de sendos rodamientos (23) en sus extremos, mientras que sus ruedas dentadas (20) están fijas en el eje (18). El segundo eje (19) tiene un rodamiento (24) a la altura de cada una de sus ruedas dentadas (21), mientras que en sus extremos está unido fijamente a las pletinas (16, 17).
El giro de la rueda motriz (22) se transmite a una de las ruedas dentadas fijas (20), la cual hace girar al eje (18) y por tanto al resto de las ruedas dentadas fijas (20), produciéndose el giro de eje (18) merced a los rodamientos extremos (23). De este modo, la velocidad angular de las ruedas dentadas fijas de la primera columna (20) es constante. El giro de cada una de dichas ruedas (20) es transmitido a su correspondiente rueda dentada móvil de la segunda columna (21), las cuales girarán independientemente merced a sus respectivos rodamientos (24), con una velocidad angular determinada por su número de dientes y por el número de dientes de su correspondiente rueda de la primera columna (20). Como puede apreciarse en la figura 1, los segmentos móviles (11, 13) que se encuentran más alejados de sus correspondientes segmentos fijos (10, 12) precisan de un rango de movimiento más amplio, con tal del alcanzar la posición de despliegue total. El experto en la materia puede diseñar un mecanismo de engranaje como el descrito, dotando a sus ruedas (20, 21, 22) del número de dientes necesario para conseguir el rango de movimiento de los segmentos móviles (11, 13) que se desee.
La figura 4 representa una vista superior del mecanismo para el accionamiento del tercer plano de sustentación (9), esto es, el que se ubica en la parte posterior del cuerpo central de la aeronave (1) y que comprende un segmento fijo (12) y dos segmentos móviles (13) a cada lado de aquel, estando el segmento fijo (12) reforzado longitudinalmente por una varilla (14) y los segmentos móviles (13), por sendas varillas (15), todo ello como se ha descrito anteriormente en relación con la figura 1. En la figura 4 se aprecia que la varilla fija (14) es solidaria de una pletina superior (25), la cual se fija a la estructura de la aeronave. De esta pletina superior (25) parten un primer eje móvil (26) y un segundo eje fijo (27). Las varillas móviles (15) son solidarias de sendas ruedas dentadas que forman parte de una segunda columna de ruedas dentadas (28) insertadas en el segundo eje fijo (27) y teniendo cada una de ellas su propio rodamiento en dicho eje fijo (27). Esta segunda columna de ruedas dentadas (28) engrana con una primera columna de ruedas dentadas (29) insertadas en el primer eje móvil (26). La primera columna de ruedas dentadas (29) está conectada a una rueda dentada motriz (30) accionada por la rueda dentada de un servomotor. El mecanismo es, pues, sustancialmente igual al representado en las figuras 2 y 3.
Finalmente, en el cuerpo central (1) de la aeronave se disponen unas piezas de anclaje (31) a cuyos respectivos centros se fijan los extremos superiores de los ejes fijos (19, 27) de los mecanismos de engranajes que accionan los correspondientes planos de sustentación variable (7, 8, 9).
Debido al mecanismo descrito, los planos de sustentación (7, 8, 9) pueden adoptar distintas posiciones de despliegue respecto del cuerpo central (1) de la aeronave. La figura 1 muestra la posición de despliegue total, y entre esa posición y la de pliegue total de los segmentos móviles (11, 13) sobre los fijos (10, 12) caben todos los grados intermedios, en función del número de dientes de las ruedas dentadas (20, 21, 22, 28, 29, 30) y de la información que el autopiloto (3) reciba del sensor de viento (6) y transmita al servomotor.
A continuación, se explica el funcionamiento de los medios de orientación contra el viento (6) y los planos de sustentación (7, 8, 9) durante el despegue y vuelo de la aeronave multirrotor objeto del presente modo de realización.
En la operación del dron cabe distinguir dos fases: despegue y vuelo. Se entiende por despegue la fase que transcurre desde la puesta en marcha hasta que el UAV alcanza una cota de altura adecuada programada.
Durante el despegue, los planos de sustentación (7, 8, 9) se mantienen constantemente en la posición de máxima retracción, ofreciendo menos resistencia y, por tanto, facilitando el despegue vertical propio de los UAVs multirrotor. Desde el momento en que se inicia el despegue, la información sobre la dirección del viento captada por el sensor de viento (6) es procesada por el autopiloto (3), el cual transmite instrucciones a los controladores de velocidad de los motores, que mediante una acción diferencial (rotación a diferente velocidad) posicionarán la aeronave con su morro (5) enfrentado a la dirección del viento. Esta acción diferencial de los motores en función de la información captada por los diferentes sensores y procesada por el autopiloto o en función de las instrucciones recibidas del piloto remoto, es el principio básico de la operatividad de estas aeronaves y es por tanto conocida por el experto en la materia.
Cuando la aeronave ha alcanzado una determinada cota de altura adecuada programada en el software del autopiloto (3), finaliza la fase de despegue y comienza la fase de vuelo, esto es, la fase en que la aeronave se mantiene estacionaria en el aire o se desplaza en una u otra dirección.
Durante la fase de vuelo, la dirección del viento es monitorizada constantemente por el sensor de viento (6), de modo que una variación en la dirección será captada por el sensor (6) y transmitida al piloto automático (3), que la procesará y enviará las órdenes a los controladores de velocidad de los motores, lo que se traducirá en una variación de la orientación de la aeronave, para que su morro (5) se mantenga posicionado contra el viento.
Asimismo y simultáneamente a la descrita monitorización de la dirección del viento y consiguiente orientación de la aeronave, la información sobre la velocidad del viento es igualmente monitorizada constantemente por el sensor de viento (6) y procesada por el autopiloto (3), el cual transmite instrucciones a los servomotores conectados a las respectivas ruedas dentadas motrices (20, 21, 22), que por acción de los mecanismos de engranaje descritos causarán el movimiento de los segmentos móviles (11, 13) de los planos de sustentación (7, 8, 9), de modo que el grado de apertura de dichos segmentos móviles (11, 13) variará en función de la velocidad del viento, conforme al principio de que, a menor viento, mayor despliegue. Conforme aumente el viento se irá reduciendo el despliegue de los segmentos móviles (11, 13) hasta el grado máximo de retracción programado.
A tal fin, el software del microcontrolador (3) está programado para asignar un determinado grado de despliegue de los segmentos (11, 13) a un determinado valor de velocidad del viento. Se trata de una operación de cálculo de la carga alar de una aeronave en función de la velocidad del viento, lo que es conocido por el experto en la materia.
Una vez la aeronave está en vuelo estacionario en el punto en que debe comenzar la inspección, asumiendo que impera un viento de dirección norte, con una velocidad escasa y que la aeronave debe desplazarse a lo largo de un tendido eléctrico que discurre en dirección oeste, la aeronave se encontraría en este momento con el morro (5) orientado hacia el norte y con sus planos de sustentación (7, 8, 9) totalmente desplegados. A partir de este momento, la aeronave se desplazaría en la dirección oeste, pero sin alterarse la orientación de su morro (5), porque, como se ha indicado, el software del piloto automático (3) está programado para mantenerla en contra del viento conforme a la información recibida del sensor de viento (6). Por ello, la aeronave, al desplazarse hacia el oeste a lo largo de la línea eléctrica, realizaría un vuelo lateral con respecto a la orientación de su morro (5).
Como excepción a lo anterior, el software del piloto automático (3) está programado para que cuando la velocidad del viento captada por el sensor de viento (6) sea inferior a la velocidad de desplazamiento de la aeronave, el morro (5) de la aeronave se oriente en la dirección de desplazamiento, en vez de contra el viento. Se ha previsto esta excepción porque el escaso viento apenas contribuiría a la sustentación de la aeronave, aunque esta tenga sus planos de sustentación (7, 8, 9) totalmente desplegados, por lo que es más eficiente orientarla hacia su dirección de desplazamiento y aprovechar el viento para ayudar al planeo, lo que también supone un ahorro de energía.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Aeronave no tripulada caracterizada porque comprende medios de orientación contra el viento (6) dispuestos para que la aeronave se mantenga con su morro (5) orientado hacia la dirección del viento dominante independientemente de cuál sea la dirección de desplazamiento de la aeronave.
2. La aeronave de la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de orientación contra el viento (6) entran en funcionamiento en la fase de despegue y se mantienen durante la fase de vuelo.
3. La aeronave de la reivindicación 1, caracterizada porque cuando la velocidad del viento dominante es inferior a la velocidad de desplazamiento de la aeronave, el morro (5) de la aeronave se orienta en la dirección de desplazamiento.
4. La aeronave de la reivindicación 1, caracterizada porque comprende además al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9).
5. La aeronave de la reivindicación 4, caracterizada porque el al menos un plano de sustentación variable (7, 8, 9) está constituido por al menos dos segmentos superpuestos (10, 11, 12, 13).
6. La aeronave de la reivindicación 5, caracterizada porque uno (10, 12) de los al menos dos segmentos superpuestos (10, 11, 12, 13) es fijo y el otro (11, 13) de los al menos dos segmentos superpuestos (10, 11, 12, 13) es móvil con respecto al al menos un segmento fijo (10, 12).
7. La aeronave de la reivindicación 6, caracterizada porque el al menos un segmento móvil (11, 13) puede adoptar al menos dos posiciones de plegado con respecto al al menos un segmento fijo (10, 12).
8. La aeronave de la reivindicación 6, caracterizada porque el al menos un segmento móvil (11, 13) es solidario de un mecanismo de engranajes que comprende un primer eje móvil (18, 26) y un segundo eje fijo (19, 27) en los que se insertan respectivamente una primera columna de ruedas dentadas fijas (20, 29) y una segunda columna de ruedas dentadas móviles (21,28).
ES202030307A 2020-04-15 2020-04-15 Aeronave no tripulada Withdrawn ES2866226A1 (es)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202030307A ES2866226A1 (es) 2020-04-15 2020-04-15 Aeronave no tripulada
PCT/IB2021/053045 WO2021209899A1 (es) 2020-04-15 2021-04-13 Aeronave no tripulada
EP21787885.9A EP4137908A4 (en) 2020-04-15 2021-04-13 UNMANNED AERIAL VEHICLE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202030307A ES2866226A1 (es) 2020-04-15 2020-04-15 Aeronave no tripulada

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2866226A1 true ES2866226A1 (es) 2021-10-19

Family

ID=78084744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES202030307A Withdrawn ES2866226A1 (es) 2020-04-15 2020-04-15 Aeronave no tripulada

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4137908A4 (es)
ES (1) ES2866226A1 (es)
WO (1) WO2021209899A1 (es)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120232721A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Engblom William A Dual-aircraft atmospheric platform
CN203889066U (zh) * 2014-01-17 2014-10-22 刘晓琳 具有翼膜的可倾转旋翼的四旋翼飞行器
US20150331420A1 (en) * 2013-12-19 2015-11-19 Google Inc. Methods and Systems for Conserving Power During Hover Flight
US20170199527A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Exploiting or avoiding air drag for an aerial vehicle
US20170300066A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Latitude Engineering, LLC Wind finding and compensation for unmanned aircraft systems
WO2018163159A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-13 Colugo Systems Ltd Folded wing multi rotor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5312070A (en) 1992-04-02 1994-05-17 Grumman Aerospace Corporation Segmented variable sweep wing aircraft
US20060144992A1 (en) * 2004-12-07 2006-07-06 Jha Akhllesh K Transformable fluid foil with pivoting spars
US9896197B2 (en) 2015-05-28 2018-02-20 Eugene H Vetter Devices and methods for in flight transition VTOL/fixed wing hybrid aircraft structures and flight modes
US9964960B2 (en) 2015-08-19 2018-05-08 Sikorsky Aircraft Corporation Hover attitude trim for vehicle
KR20210054565A (ko) * 2018-09-07 2021-05-13 플라이길디 이에이치에프. 로봇 새

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120232721A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Engblom William A Dual-aircraft atmospheric platform
US20150331420A1 (en) * 2013-12-19 2015-11-19 Google Inc. Methods and Systems for Conserving Power During Hover Flight
CN203889066U (zh) * 2014-01-17 2014-10-22 刘晓琳 具有翼膜的可倾转旋翼的四旋翼飞行器
US20170199527A1 (en) * 2016-01-08 2017-07-13 Microsoft Technology Licensing, Llc Exploiting or avoiding air drag for an aerial vehicle
US20170300066A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Latitude Engineering, LLC Wind finding and compensation for unmanned aircraft systems
WO2018163159A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-13 Colugo Systems Ltd Folded wing multi rotor

Also Published As

Publication number Publication date
EP4137908A4 (en) 2023-09-06
EP4137908A1 (en) 2023-02-22
WO2021209899A1 (es) 2021-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11390381B1 (en) In-flight reconfigurable hybrid unmanned aerial vehicle with swing arm for engaging or disengaging items
ES2933378T3 (es) Conjunto de rotor de paso variable para aplicaciones de aeronave de empuje vectorizado accionada eléctricamente
JP7414310B2 (ja) 航空機及び航空機を飛行させる方法
US20200010182A1 (en) Pivoting wing system for vtol aircraft
ES2332921T3 (es) Metodo de gobierno de una aeronave convertible.
EP3218263B1 (en) Unmanned flying device
US10144509B2 (en) High performance VTOL aircraft
ES2732717T3 (es) Aerodino VTOL con uno o más ventiladores axiales portantes
CN105473443B (zh) 采用新空气动力和技术方案的多用途且安全的垂直起降飞机
EP3188966B1 (en) Tilt winged multi rotor
AU2009316987B2 (en) Unmanned aerial vehicle (UAV)
AU2001248608B2 (en) Ring-wing aircraft
US10875626B2 (en) Foldable wings for UAS having a geared interface
CN110641693A (zh) 垂直起飞和着陆无人驾驶飞行器
EP3415426B1 (en) Uav rotor system
ES2912732T3 (es) Vehículos aéreos con grados de libertad desacoplados
WO2020017488A1 (ja) 無人航空機
EP1666356A1 (en) Small unmanned aircraft
AU2001248608A1 (en) Ring-wing aircraft
BR112012030095B1 (pt) helicóptero com contrarrotação coaxial de passo fixo
JP2012111475A (ja) Wing−Rotorによる垂直離着陸無人航空機
US10017278B2 (en) Gyroscopic orbiter with vertical takeoff and vertical landing capabilities
WO2005086563A2 (es) Rotor para aeronaves convertibles y aeronave convertible que lo incorpora
KR20180116849A (ko) 가변 피치 프로펠러를 이용한 고정익 드론
ES2966836T3 (es) Dispositivo de propulsión para aerodino de ala rotativa y con despegue y aterrizaje verticales, y aerodino quecomprende al menos un tal dispositivo de propulsión

Legal Events

Date Code Title Description
BA2A Patent application published

Ref document number: 2866226

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A1

Effective date: 20211019

FA2A Application withdrawn

Effective date: 20220203