ITFI930261A1 - Dispositivo per il controllo a distanza di aeromodelli. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo per il controllo a distanza di aeromodelli, sia ad ala fissa che ad ala rotante, specialmente per l'addestramento basico al pilotaggio dei velivoli in condizioni di volo a vista .

Sono noti dispositivi per la simulazione del volo per l'addestramento basico ed avanzato dei piloti, sia per velivoli ad ala fissa che ad ala rotante, i quali comprendono essenzialmente una cabina chiusa che riproduce l'abitacolo di un velivolo, provvista di mezzi, come pi? leve e manopole, per l'attuazione dei comandi di volo, della strumentazione di controllo della navigazione e degli apparati di propulsione, e degli impianti di ricetrasmissione radio per la comunicazione con le stazioni di controllo a terra. Adatti sensori di posizione, collegati ai detti mezzi di comando, consentono la trasmissione dei dati relativi alle manovre eseguite ad una unit? centrale elettronica programmabile, la quale provvede all'elaborazione dei dati cos? ricevuti, alla gestione dei segnali di ritorno inviati agli strumenti della cabina ed alla visualizzazione delle condizioni del volo su adatti schermi video i quali sono installati in cabina in maniera da simulare gli scenari esterni che si verificano in relazione alle manovre eseguite. Inoltre, pi? attuatori idraulici, i quali sono governati dalla detta unit? centrale, consentono la movimentazione della cabina sugli assi di rollio, di beccheggio e di imbardata per simulare gli assetti del velivolo in relazione alle manovre eseguite dal pilota nelle diverse configurazioni di volo possibili.

Ma questi noti dispositivi, seppure consentono una fedele simulazione del volo, sia in condizioni VFR che in condizioni IFR, sono di fabbricazione molto complessa, eppertanto molto costosi. Inoltre, in relazione alla necessit? di disporre di uno o pi? operatori esperti per la programmazione dell'unit? centrale ogni volta che il simulatore viene utilizzato, ed al cospicuo consumo energetico per il funzionamento dello stesso, il relativo costo di esercizio ? particolarmente elevato, cosicch? il suo impiego risulta economicamente giustificabile essenzialmente per l'addestramento avanzato dei piloti militari e delle compagnie aeree. Oltre a ci? sta il fatto che le dimensioni di questi noti simulatori e dei relativi mezzi di gestione e programmazione ne limitano l'impiego in aree fisse specificamente destinate e attrezzate allo scopo. Sono altres? noti pacchetti software per la simulazione del volo su home e personal computer, come per esempio il pacchetto "FS 5.0" della Microsoft o "Elite 3.0" della Initiative Computing, i quali consentono la riproduzione di un buon numero di scenari di volo su di un monitor collegato al computer, in maniera da simulare a video ogni possibile manovra di un velivolo prescelto in un'ampia gamma di esemplari diversi, sia in condizioni di volo a vista che in condizioni di volo strumentale: le manovre essendo eseguite a mezzo di una tastiera e/o di uno o pi? joystick e/o di una pedaliera collegabili al computer.

Ma l'impiego di questi noti sistemi non consente il pieno e compiuto coinvolgimento emozionale dell'operatore nella simulazione del volo, in quanto ? sempre possibile ripristinare le condizioni iniziali della procedura di simulazione del volo, anche in caso di manovre errate che comportino il "crash" del velivolo od il suo danneggiamento grave: ci? a discapito della funzione di responsabilizzazione che i simulatori di volo devono espletare, oltre a quella di ausilio all'apprendimento delle tecniche di volo.

E' anche noto l'uso di apparati radiotrasmettitori portatili per il comando a distanza di aeromodelli provvisti di adatti servomeccanismi, i quali consentono la conversione dei segnali radio provenienti dai radiotrasmettitori in corrispondenti movimenti delle superficie mobili di governo degli aeromodelli.

Ma il pilotaggio a distanza dei velivoli radiocomandati presenta un notevole inconveniente. Esso risiede nel cosiddetto "errore di prospettiva" il quale consiste nel fatto che le manovre eseguite a mezzo del radiocomando sono di tipo istintivo, come richiesto nella pratica del volo, unicamente quando l'operatore ? a tergo dell'aeromodello. Quando il modello ? di fronte all'operatore, cio? si muove verso di esso, le manovre attinenti alle variazioni di assetto rispetto agli assi di rollio e di imbardata del modello, non sono istintive, in quanto ? necessario invertire il movimento delle leve di controllo dei comandi rispetto ai corrispondenti movimenti del modello voluti ottenere .

Per consentire il controllo degli aeromodelli a grande distanza, cio? fuori dal campo visivo dell'operatore, sono stati realizzati aeromodelli, come per esempio 1'FQM 151A

i quali sono provvisti di una piccola telecamera che consente di riprodurre su di un apposito visore TV le immagini dell'ambiente sorvolato. Il controllo dell'assetto di questi aeromodelli ? di tipo tradizionale, cio? eseguito a mezzo di un apparato radiotrasmettitore con uscita opportunamente amplificata.

Ma questi noti sistemi di controllo, i quali sono specialmente impiegati per scopi militari e di polizia, sono molto complessi, costosi, richiedono uno speciale addestramento dell'operatore, specialmente in relazione alla localizzazione del velivolo per la mancanza di un idoneo apparato di assistenza alla navigazione. Inoltre, per la mancanza di una postazione di pilotaggio in grado di riprodurre l'abitacolo di un velivolo, non ? consentito l'addestramento dell'operatore alla corretta esecuzione delle manovre, bench? simulate, in conformit? delle tecniche di pilotaggio basiche in condizioni di volo a vista.

Lo scopo principale della presente invenzione ? quello di eliminare gli inconvenienti sopra menzionati .

A questo risultato si ? pervenuti, in conformit? dell'invenzione, adottando l'idea di realizzare un dispositivo per il comando a distanza di aeromodelli ad ala fissa o rotante, comprendente una piattaforma di supporto per una pedaliera e per una pluralit? di leve e di manopole di comando delle manovre da eseguire, e comprendente inoltre un apparato radiotrasmittente per la trasmissione a distanza di segnali radio atti ad abilitare/disabilitare pi? corrispondenti servomeccanismi installati a bordo dell'aeromodello per l'attivazione dei rispettivi mezzi di controllo aerodinamico e per il controllo dei rispettivi organi di propulsione, in cui ciascuna di dette leve e manopole e la detta pedaliera sono elettricamente collegate al radiotrasmettitore a mezzo di pi? corrispondenti sensori di posizione ciascuno dei quali ? atto a rilevare la posizione istantanea della rispettiva leva o manopola per consentire la trasmissione di un segnale di controllo ad un corrispondente servomeccanismo a bordo del modello mediante il trasmettitore: la detta piattaforma essendo montata su di una struttura di base orizzontale, girevole attorno ad un asse verticale centrale ed asservita ad un motore elettrico, per consentire l'inseguimento visivo dell'aeromodello da parte dell'operatore. Vantaggiosamente, in conformit? dell'invenzione, ciascuna leva dell'impianto dei comandi di volo, come pure la pedaliera, ? asservita ad un corrispondente cilindro idraulico opportunamente tarabile per riprodurre, cio? simulare, sulla piattaforma gli sforzi di barra e di pedaliera necessari per attivare i mezzi di controllo aerodinamico del velivolo durante in volo.

I vantaggi che derivano dalla presente invenzione consistono essenzialmente in ci? che ? possibile simulare fedelmente il pilotaggio di un velivolo, sia ad ala fissa che ad ala rotante, in maniera da evitare gli errori di prospettiva, a comando dell'operatore, e ci? qualunque sia l'assetto dell'aeromodello pilotato, cos? da eseguire in maniera istintiva le manovre di volo; che ? possibile operare l'addestramento basico dei piloti con la simulazione e l'apprendimento di ogni possibile manovra di volo conforme alle tecniche fondamentali del pilotaggio in condizioni di volo a vista, in maniera reale, cio? non virtuale, cos? da coinvolgere pienamente e compiutamente l'operatore, anche dal punto di vista emotivo, specialmente in relazione alla sua responsabilizzazione nei confronti dei terzi e del mezzo cos? pilotato; che un dispositivo in conformit? dell'invenzione ? di fabbricazione relativamente semplice, economico, affidabile anche dopo un prolungato periodo di esercizio e facilmente trasportabile in ogni luogo adatto allo scopo.

Questi ed ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione saranno pi? e meglio compresi da ogni tecnico del ramo dalla descrizione che segue e con l'aiuto degli annessi disegni, dati quale esemplificazione pratica del trovato, ma da non considerarsi in senso limitativo, nei quali: - la Fig.l rappresenta una vista prospettica della piattaforma di base di un dispositivo per il comando a distanza di aeromodelli ad ala rotante in conformit? dell'invenzione;

la Fig.2 rappresenta lo schema a blocchi dell'impianto elettrico del dispositivo di Fig.l;

la Fig.3 rappresenta lo schema a blocchi dell'impianto idraulico del dispositivo di Fig.l. Ridotto alla sua struttura essenziale e con riferimento alle figure degli annessi disegni un dispositivo per il comando a distanza di aeromodelli ad ala rotante, in conformit? dell'invenzione, comprende una piattaforma (1) con ruote (11) e gancio (12) di traino, di supporto per una pedaliera (2) di controllo della direzione dell'aeromodello, per una leva (3) di controllo del passo ciclico e per una leva (4) di controllo del passo collettivo con una manetta (5) di controllo dei giri motore. Il dispositivo comprende inoltre un apparato radiotrasmittente (TX) per la trasmissione a distanza di segnali radio atti ad abilitare/disabilitare pi? corrispondenti servomeccanismi, i quali sono collegati ad un ricevitore (RX) degli stessi segnali e sono installati a bordo dell'aeromodello per il comando dei rispettivi mezzi di controllo aerodinamico, come gli organi di movimentazione del piatto oscillante del rotore principale e delle articolazioni di passo e di flappeggio del rotore di coda, e dei mezzi di controllo del propulsore. Ciascuna di dette leve (3, 4), la manetta (5) e la pedaliera (2) sono elettricamente collegate al radiotrasmettitore (TX) a mezzo di un corrispondente sensore di posizione (P) il quale ? atto a rilevare la posizione istantanea dell'organo al quale ? collegato per consentire la trasmissione di un segnale di controllo ad un corrispondente servomeccanismo a bordo del modello mediante il trasmettitore (TX). La piattaforma (1) ? montata su di una struttura di base orizzontale (10), girevole attorno ad un asse verticale centrale ed asservita ad un motore elettrico (M) con eventuale riduttore dei giri e collegato ad un corrispondente sensore (PT) di posizione della testa dell'operatore, per consentire l'inseguimento visivo dell'aeromodello da parte di questi durante il volo dello stesso. Vantaggiosamente, in conformit? dell'invenzione, ciascuno dei detti sensori (P) ? costituito da un potenziometro il cui corpo mobile ? collegato ad una corrispondente asta, non rappresentata in disegno, la quale ? solidale agli organi (2, 3, 4, 5) dei comandi di volo, in maniera da consentire la trasduzione dei movimenti di questi in corrispondenti segnali elettrici da rinviare alla detta unit? (TX) . Il collegamento elettrico di ciascun potenziometro all'unit? (TX) ? realizzato in maniera di per s? nota ai tecnici del ramo.

Cos? pure, vantaggiosamente, il detto sensore (PT) ? costituito da un potenziometro il cui corpo mobile ? collegato ad un corrispondente supporto indossabile dall'operatore, in maniera da consentire la trasduzione dei movimenti del capo di questi in corrispondenti segnali elettrici di comando del detto motore (M).

E' altres? prevista una centralina (6), supportata dalla piattaforma (1), per l'alloggiamento dell'unit? (TX) e dei rispettivi mezzi di gestione e controllo, secondo modalit? di per s? note ai tecnici del ramo.

In conformit? dell'invenzione, vantaggiosamente, l'impugnatura (30) della detta leva (3) ? provvista di un interruttore per l'attivazione/disattivazione dei mezzi giroscopici di stabilizzazione dell 'aeromodello e/o di un commutatore di inversione dei comandi di controllo dell'assetto dell'aeromodello: il detto interruttore ed il detto commutatore essendo elettricamente collegati all'unit? (TX).

Vantaggiosamente, la detta leva (4), in corrispondenza della manetta (5), ? provvista di un commutatore, elettricamente collegato all'unit? (TX), per il comando del minimo costante dei giri motore dell'apparato propulsore dell'aeromodello. Vantaggiosamente, in conformit? dell'invenzione, e con riferimento alla Fig.3 degli annessi disegni, ciascuna leva (3, 4) dell'impianto dei comandi di volo, come pure la pedaliera (2), ? asservita ad un corrispondente cilindro idraulico (C) a doppio o semplice effetto il quale ? opportunamente tarabile per riprodurre, cio? simulare, sulla piattaforma (1) gli sforzi di barra e di pedaliera necessari per comandare i mezzi di controllo aerodinamico del velivolo simulato.

Il funzionamento del dispositivo descritto, a regime, ? il seguente.

La movimentazione delle leve (3) e (4), della pedaliera (2) e della manetta (5) consente, mediante i rispettivi sensori (P), la trasmissione dei rispettivi segnali elettrici di comando all'unit? trasmittente (TX) e, a mezzo di questa, il controllo dei corrispondenti servomeccanismi collegati all'unit? ricevente (RX ) a bordo dell'aeromodello per l'esecuzione delle manovre di volo. La movimentazione della piattaforma (1) per l'inseguimento visivo dell'aeromodello ? consentita dal sensore (PT) collegato al motore (M) e sensibile alle variazioni di posizioni del capo dell'operatore, cosicch? ? sempre possibile disporre la piattaforma in maniera da avere l'aeromodello a lato o di fronte all'operatore stesso. A comando dell'operatore, ? possibile invertire i comandi di controllo dell'assetto dell'aeromodello disponendo il corrispondente commutatore nella posizione di comandi invertiti. Va da s? che il dispositivo descritto pu? essere impiegato in maniera del tutto analoga per il controllo a distanza di aeromodelli ad ala fissa. In tal caso, la leva (4) e la manetta (5) vengono escluse, la leva (3) viene utilizzata per la movimentazione dei piani orizzontali di coda e degli alettoni dell'aeromodello e la pedaliera (2) comanda la movimentazione del rispettivo timone di direzione. Il controllo del propulsore ? realizzato a mezzo di una corrispondente leva, per semplificazione non rappresentata negli annessi disegni, la quale ? provvista di un corrispondente sensore di posizione collegato all'unit? (TX).

In pratica i particolari di esecuzione possono comunque variare in maniera equivalente nella forma, dimensioni, disposizione degli elementi, natura dei materiali impiegati, senza peraltro uscire dall'ambito dell'idea di soluzione adottata e perci? restando nei limiti della tutela accordata dal presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per il controllo a distanza di aeromodelli ad ala fissa o rotante, comprendente una piattaforma (1) con ruote (11) e gancio (12) di traino, di supporto per una pedaliera (2) di controllo della direzione di un aeromodello, per pi? leve e/o manopole (3, 4, 5) di comando dei mezzi di controllo aerodinamico e propulsivo dell'aeromodello, un apparato radiotrasmittente (TX) per la trasmissione a distanza di segnali radio atti ad abilitare/disabilitare pi? corrispondenti servomeccanismi, i quali sono collegati ad un ricevitore (RX) degli stessi segnali e sono installati a bordo dell'aeromodello per l'attivazione dei detti mezzi di controllo aerodinamico e propulsivo, caratterizzato dal fatto che ciascuna di dette leve e/o manopole (3, 4, 5) e la detta pedaliera (2) sono elettricamente collegate al radiotrasmettitore (TX) a mezzo di un corrispondente sensore di posizione (P) il quale ? atto a rilevare la posizione istantanea dell'organo al quale ? collegato per consentire la trasmissione di un segnale di controllo ad un corrispondente servomeccanismo a bordo del modello mediante il trasmettitore (TX), e dal fatto che la detta piattaforma (1) ? montata su di una struttura di base orizzontale (10), girevole attorno ad un asse verticale centrale ed asservita ad un motore elettrico (M) il quale ? collegato ad un corrispondente sensore (PT) di posizione della testa dell'operatore, per consentire l'inseguimento visivo dell'aeromodello da parte di questi.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ciascuno dei detti sensori (P) ? costituito da un potenziometro il cui corpo mobile ? collegato ad un'asta, la quale ? solidale ad un corrispondente organo (2, 3, 4, 5) dei comandi di volo.
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto sensore (PT) ? costituito da un potenziometro il cui corpo mobile ? collegato ad un corrispondente supporto indossabile dall'operatore, in maniera da consentire la trasduzione dei movimenti del capo di questi in corrispondenti segnali elettrici di comando del detto motore (M).
4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che l'impugnatura (30) della detta leva (3) ? provvista di un interruttore per l'attivazione/disattivazione dei mezzi giroscopici di stabilizzazione dell'aeromodello e/o di un commutatore di inversione dei comandi di controllo dell'assetto dell'aeromodello: il detto interruttore ed .il detto commutatore essendo elettricamente collegati all'unit? (TX).
5. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la detta leva (4) ? provvista di un commutatore, elettricamente collegato all'unit? (TX), per il comando del minimo costante dei giri motore dell'apparato propulsore dell 'aeromodello.
6. 6) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ciascuna leva (3, 4) dell'impianto dei comandi di volo, e la pedaliera (2), ? asservita ad un corrispondente cilindro idraulico (C) a doppio o semplice effetto il quale ? opportunamente tarabile per riprodurre, cio? simulare, sulla piattaforma (1) gli sforzi di barra e di pedaliera necessari per comandare i mezzi di controllo aerodinamico del velivolo simulato.
7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il detto motore (M) ? provvisto di un corrispondente riduttore dei giri.