PL232731B1 - Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotem - Google Patents
Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotemInfo
- Publication number
- PL232731B1 PL232731B1 PL422099A PL42209917A PL232731B1 PL 232731 B1 PL232731 B1 PL 232731B1 PL 422099 A PL422099 A PL 422099A PL 42209917 A PL42209917 A PL 42209917A PL 232731 B1 PL232731 B1 PL 232731B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- rotors
- multicopter
- thrust
- multikopter
- motor
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- OCKGFTQIICXDQW-ZEQRLZLVSA-N 5-[(1r)-1-hydroxy-2-[4-[(2r)-2-hydroxy-2-(4-methyl-1-oxo-3h-2-benzofuran-5-yl)ethyl]piperazin-1-yl]ethyl]-4-methyl-3h-2-benzofuran-1-one Chemical compound C1=C2C(=O)OCC2=C(C)C([C@@H](O)CN2CCN(CC2)C[C@H](O)C2=CC=C3C(=O)OCC3=C2C)=C1 OCKGFTQIICXDQW-ZEQRLZLVSA-N 0.000 description 1
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Rotary Pumps (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotowy wynalazek dotyczy multikoptera, tj. helikoptera wielowirnikowego, obejmującego korpus oraz co najmniej cztery wirniki połączone z korpusem ramionami, których wektory ciągu w czasie nieruchomego zawisu multikoptera są skierowane zasadniczo w górę, przy czym wirniki są naprzemiennie obracane w widoku z góry zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, kąt natarcia łopat w wirnikach jest zmienny - inaczej niż w typowym śmigłowcu i podobnie jak w typowych samolotach o napędzie śmigłowym. Zakres zastosowań omawianego pojazdu jest zbliżony do zakresu zastosowań śmigłowca z jednym wirnikiem zapewniającym siłę nośną i drugim wspomagającym sterowność. Pierwszoplanowym zastosowaniem opisywanego pojazdu jest bezzałogowy transport. Przenoszone mogą być dowolne ładunki, przy czym do ich wielkości i ciężaru musi być dostosowana wielkość samego pojazdu. Pojazd może także znaleźć zastosowanie w monitorowaniu obiektów i instalacji, monitorowaniu przestrzeni, zarówno w celach cywilnych (obserwacja zdarzeń interesujących dla mediów), jak i policyjnych (obserwacja demonstracji, granic państwowych) i wojskowych (obserwacja ruchów wrogich wojsk). Przedmiotowy wynalazek dotyczy także sposobu sterowania lotem takiego multikoptera. Z amerykańskiego opisu patentowego US1828303 (A) znane jest śmigło o zmiennym skoku, w którym zespół regulacji skoku śmigła obejmujący silnik elektryczny ze szczotkami zbierającymi obracany wraz ze śmigłem jest przystosowany do regulacji ruchu w kierunku zasadniczo równoległym do osi wału napędowego śmigła.
Znane multikoptery, w szczególności kwadro- i heksakoptery, mają wirniki napędzane osobnymi silnikami, przy czym śmigła tych wirników maja stały kąt natarcia. Sterowanie takich pojazdów wymaga odpowiednio szybkich zmian siły ciągu wirników, co polega na zmianie ich prędkości obrotowej.
Znane ze stanu techniki konstrukcje multikopterów nie są dostatecznie skalowalne, tzn. utrudnione jest budowanie dużych pojazdów tego rodzaju. Im bowiem cięższy jest pojazd tego rodzaju, tym ponadproporcjonalnie większej mocy silników potrzeba, aby manipulować prędkością obrotową wirników.
Celem przedmiotowego wynalazku jest umożliwienie budowy dowolnie dużych i ciężkich multikopterów, przez zastosowanie wirników ze zmiennym skokiem śmigieł.
Efektem wykorzystywanym w wynalazku, który stanowi o jego technicznym wkładzie twórczym jest zmiana momentu siły, którym wirnik oddziałuje na pojazd przy zmianie kąta natarcia śmigieł w tym wirniku. Efekt ten umożliwia sterowanie multikopterem bez zmiany prędkości obrotowej wirników.
Multikopter obejmujący korpus oraz co najmniej cztery wirniki połączone z korpusem ramionami, których wektory ciągu w czasie nieruchomego zawisu multikoptera są skierowane zasadniczo w górę, przy czym wirniki są naprzemiennie obracane, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, charakteryzuje się tym, że kąt natarcia łopat w wirnikach jest zmienny, przy czym jest on zmieniany niezależnie w poszczególnych wirnikach, ale tak samo dla wszystkich łopat w tym samym wirniku.
Multikopter może posiadać cztery lub więcej wirników, w zależności od potrzeb, w szczególności sześć i dziewięć.
Korzystnie, korpus obejmuje silnik, źródło zasilania silnika, co najmniej jeden czujnik inercyjny i co najmniej jeden sterownik. Silnik może stanowić silnik elektryczny, przy czym korzystnie źródło zasilania silnika stanowi co najmniej jeden akumulator i co najmniej jedna bateria słoneczna.
Silnik może także stanowić silnik spalinowy, a źródło zasilania silnika może stanowić bak paliwa.
Korzystnie, wirniki połączone są z silnikiem w korpusie za pomocą sztywnego sprzęgu.
Korzystnie, sterownik obejmuje cztery regulatory PID.
Sposób sterowania lotem multikoptera obejmującego korpus oraz co najmniej cztery wirniki połączone z korpusem ramionami, których wektory ciągu w nieruchomym zawisie multikoptera są skierowane zasadniczo w górę, przy czym wirniki obraca się naprzemiennie, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zmianę siły ciągu wirników osiąga się przez zmianę kąta natarcia jego łopat, z tym, że dla osiągnięcia celu sterowania na bieżąco wyznacza się siłę ciągu wirników.
Korzystnie, dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Korzystnie, dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w widoku z góry zwiększa się siłę ciągu wirników obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników obracających się przeciwnie do ruchów wskazówek zegara.
Korzystnie, dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w danym kierunku zwiększa się siłę ciągu wirników, położonych w widoku z góry od strony przeciwległej do danego kierunku i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników po stronie multikoptera określonej przez ten kierunek.
Korzystnie, dla jednoczesnego nachylenie/przemieszczenie pojazdu w innych kierunkach i obrót wokół osi pionowej zmienia się siły ciągu wirników w sposób stanowiący ważoną sumę wyżej opisanych operacji.
Korzystnie, dla zwiększenia siły ciągu danego wirnika zwiększa się kąt natarcia jego łopat.
Korzystnie, wszystkie wirniki obraca się synchronicznie.
Wynalazek został przedstawiony szczegółowo poniżej w przykładach wykonania, w odniesieniu do załączonego rysunku, na którym pokazano schematycznie:
Fig. 1 zasadę działania czterowirnikowego multikoptera (kwadrokoptera) według przedmiotowego wynalazku - widok z góry,
Fig. 2 zasadę działania sześciowirnikowego multikoptera (heksakoptera) według przedmiotowego wynalazku - widok z góry,
Fig. 3 zmiany kąta natarcia łopat multikoptera według przedmiotowego wynalazku,
Fig. 4 ogólną konstrukcję korpusu multikoptera według przedmiotowego wynalazku, a
Fig. 5 zasadę działania dziewięciowirnikowego multikoptera według przedmiotowego wynalazku - widok z góry.
Jak przedstawiono na Fig. 1, która ilustruje schematycznie konstrukcję czterowirnikowego multikoptera według przedmiotowego wynalazku, multikopter obejmuje korpus 1 oraz cztery wirniki 2A, 2B, 2C i 2D posiadające środki 4A, 4B, 4C i 4D, oznaczone schematycznie poprzez obrysy zakończeń ich łopatek i połączone z korpusem 1 ramionami 3A, 3B, 3C i 3D. Wirniki 2A, 2B, 2C i 2D są naprzemiennie obracane w widoku z góry zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara jak pokazują strzałki obrotu 6A, 6B, 6C i 6D.
Wirniki 2A, 2B, 2C i 2D posiadają serwomechanizmy (niepokazane) zmieniające kąt natarcia a łopat 9 (patrz Fig. 3). Jak przedstawiono na Fig. 3, która ilustruje schematycznie przekrój łopaty i zmiany kąta natarcia a łopat 9 multikoptera według przedmiotowego wynalazku, łopatka 9 jest obracana wokół osi 10, a kąt natarcia a jest mierzony pomiędzy linią cięciwy 9A łopatki 9, a kierunkiem opływu powietrza 11. Wypadkowa łopatkowego wektora ciągu 12 jest prostopadła do cięciwy 9A łopatki 9.
Multikopter może posiadać co najmniej sześć wirników 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, co ilustruje Fig. 2, lub co najmniej dziewięć wirników 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, 2H, 2J, 2K, co ilustruje Fig. 5.
Jak przedstawiono na Fig. 4, która ilustruje schematycznie ogólną konstrukcję korpusu 1 m ulti-koptera według przedmiotowego wynalazku, korpus 1 obejmuje silnik 13, źródło 14 zasilania silnika 13, co najmniej jeden czujnik inercyjny 15 i co najmniej jeden sterownik 16.
Silnik 13 może stanowić silnik elektryczny, przy czym korzystnie źródło 14 zasilania silnika 13 stanowi co najmniej jeden akumulator i/lub co najmniej jedna bateria słoneczna. Silnik 13 może także stanowić silnik spalinowy, a źródło 14 zasilania silnika 13 może stanowić bak paliwa.
Wirniki 2A, 2B, 2C, 2D połączone są z silnikiem 13 w korpusie 1 za pomocą sztywnego sprzęgu (nie pokazano). W tym przypadku, korpus 1 obejmuje cztery sterowniki 16 (patrz Fig. 4), przy czym, korzystnie, sterowniki te stanowią sterowniki PID.
Jak przedstawiono na Fig. 1, która ilustruje schematycznie zasadę działania czterowirnikowego multikoptera według przedmiotowego wynalazku, sposób sterowania lotem multikoptera obejmującego korpus 1 oraz co najmniej cztery wirniki 2A, 2B, 2C i 2D połączone z korpusem 1 ramionami 3A, 3B, 3C i 3D, przy czym wirniki 2A, 2B, 2C i 2D są naprzemiennie obracane, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, według wynalazku polega ogólnie na tym, że zmianę siły ciągu wirników osiąga się przez zmianę kąta natarcia a ich łopat 9, z tym, że dla osiągnięcia celu sterowania na bieżąco wyznacza się siłę ciągu wirników 2A, 2B, 2C, 2D.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników 2A, 2C obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2B, 2D obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciąg wirników 2B, 2D obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2A, 2C obracających się przeciwnie do ruchów wskazówek zegara.
Multikopter na Fig. 1 jest zorientowany względem głównych kierunków geograficznych oznaczonych odnośnikami literowymi jak na mapach: N (północ), E (wschód), S (południe) i W (zachód). Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku E należy zwiększyć siłę ciągu wirników 2A i 2B oraz zmniejszyć siłę ciągu wirników 2C i 2D. Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku N należy zwiększyć siłę ciągu wirników 2A i 2D oraz zmniejszyć siłę ciągu wirników 2B i 2C.
Jednoczesne nachylenie/przemieszczenie pojazdu w innych kierunkach i obrót wokół osi pionowej uzyskuje się przez zmianę siły ciągu wirników stanowiącą ważoną sumę wyżej opisanych operacji lub symetrycznych. Takie same zasady sterowania multikopterem obowiązują w przypadku multikoptera o większej liczbie par wirników, w szczególności o sześciu wirnikach, jak szczegółowo opisano poniżej.
Jak przedstawiono na Fig. 2, która ilustruje schematycznie zasadę działania sześciowirnikowe-go multikoptera (heksakoptera) według przedmiotowego wynalazku, sposób sterowania lotem multikoptera obejmującego korpus 1 oraz co najmniej sześć wirników 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G połączonych z korpusem 1 ramionami, przy czym wirniki 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G są naprzemiennie obracane, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, według wynalazku polega ogólnie na tym, że zmianę siły ciągu wirników osiąga się przez zmianę kąta natarcia a ich łopat 9, z tym, że dla osiągnięcia celu sterowania na bieżąco zmienia się siłę ciągu wirników 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników 2A, 2C, 2F obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2B, 2D, 2G obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników 2B, 2D, 2G obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciąg wirników 2A, 2C, 2F obracających się przeciwnie do ruchów wskazówek zegara.
Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku E zwiększa się siłę ciągu wirników 2A, 2B, 2G, położonych, w widoku z góry, od strony przeciwległej do E i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2C, 2D, 2F wirników po stronie E.
Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku N zwiększa się siłę ciągu wirników 2F, 2G, położonych, w widoku z góry, od strony przeciwległej do N i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2B, 2C wirników po stronie N.
Jednoczesne nachylenie/przemieszczenie pojazdu w innych kierunkach i obrót wokół osi pionowej uzyskuje się przez zmianę siły ciągu wirników stanowiącą ważoną sumę wyżej opisanych operacji lub symetrycznych.
Jak przedstawiono na Fig. 5, która ilustruje schematycznie zasadę działania dziewięciowirniko-wego multikoptera według przedmiotowego wynalazku, sposób sterowania lotem multikoptera obejmującego korpus 1 oraz wirniki 2A, 2C, 3F obracające się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara i wirniki 2B, 2D, 2G, 2H, 2J, 2K obracające się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, połączone z korpusem 1 ramionami, według wynalazku polega ogólnie na tym, że zmianę siły ciągu wirników osiąga się przez zmianę kąta natarcia a ich łopat 9, z tym, że dla osiągnięcia celu sterowania na bieżąco ustala się siłę ciągu wirników 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, 2H, 2J, 2K.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników 2A, 2C, 2F, obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2B, 2D, 2G, 2H, 2J, 2K obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
Dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu wirników 2B, 2D, 2G, 2H, 2J, 2K obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2A, 2C, 2F obracających się przeciwnie do ruchów wskazówek zegara.
Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku E zwiększa się siłę ciągu wirników 2A, 2B, 2G, 2H, 2K położonych, w widoku z góry, od strony przeciwległej do E i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2C, 2D, 2F, 2J wirników po stronie E.
Dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w kierunku N zwiększa się siłę ciągu wirników 2F, 2G, 2K, położonych, w widoku z góry, od strony przeciwległej do N i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników 2B, 2C, 2H wirników po stronie N.
Jednoczesne nachylenie/przemieszczenie pojazdu w innych kierunkach i obrót wokół osi pionowej uzyskuje się przez zmianę siły ciągu wirników stanowiącą ważoną sumę wyżej opisanych operacji lub symetrycznych.
Dla zwiększenia ciągu danego wirnika zwiększa się kąt natarcia a jego łopat 9 (patrz Fig. 3).
Korzystnie, wszystkie wirniki 2A, 2B, 2C, 2D lub 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G lub 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, 2H, 2J, 2K obraca się synchronicznie. W ogólności, liczba wirników obracających się zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara nie musi być taka sama. Kluczowym jest, aby wirniki obracające się w każdą ze stron były rozmieszczone wokół środka ciężkości pojazdu, w zasadzie tak, aby przy dwukrotnym zwiększeniu siły ich ciągu (w stosunku do siły, przy której wszystkie wirniki utrzymują pojazd w nieruchomym zawisie) były one w stanie samodzielnie utrzymać pojazd w zawisie, choć taki układ ciągów wirników spowodowałby rotację pojazdu wokół osi pionowej w kierunku przeciwnym do obrotu samych wirników.
Sterowanie pojazdem można uzyskać stosując cztery regulatory PID (regulatory proporcjonal-no-całkująco-różniczkujące), utrzymujące następujące zadane wartości wyjściowe w poniżej określonych zadaniach. Przez „poprawkę” rozumie się poniżej liczbę, która ma zostać przemnożona przez bazową (przy nieruchomym zawisie) siłę ciągu danego wirnika i dodana do jego siły ciągu. Podane przykłady dotyczą Fig. 1. Oto zadania poszczególnych regulatorów PID. • wartość przyspieszenia dla rozpędzania/hamowania pojazdu w kierunku pionowym jest zadawana przez sterownik wyższego rzędu (np. ludzkiego operatora), a regulator PID wyznacza odpowiednią poprawkę siły ciągu wspólną dla wszystkich wirników, • kąt pochylenia/prędkość na ustalonej osi multikoptera, na przykład W-E, jest zadawana przez sterownik wyższego rzędu (np. ludzkiego operatora), a regulator PID wyznacza odpowiednią poprawkę siły ciągu dla wirników po jednej stronie tej osi, na przykład 2A, 2B, i tę samą poprawkę z przeciwnym znakiem dla wirników po przeciwnej stronie tej samej osi, na przykład 2C, 2D, • kąt pochylenia/prędkość na prostopadłej osi multikoptera, na przykład N-S, jest zadawana przez sterownik wyższego rzędu (np. ludzkiego operatora), a regulator PID wyznacza odpowiednią poprawkę siły ciągu dla wirników po jednej stronie tej osi, na przykład 2A, 2D, i tę samą poprawkę z przeciwnym znakiem dla wirników po przeciwnej stronie tej samej osi, na przykład 2B, 2C, • prędkość kątowa obrotu wokół osi pionowej jest zadawana przez sterownik wyższego rzędu (np. ludzkiego operatora), a regulator PID wyznacza odpowiednią poprawkę siły ciągu dla wirników obracających się w tę samą stronę, na przykład 2A, 2C, i tę samą poprawkę z przeciwnym znakiem dla pozostałych wirników, w tym przypadku wirników 2B, 2D.
Przyjmując następujące oznaczenia, możemy wyznaczyć niektóre parametry lotu multikoptera z Fig. 1: • r - promień pojazdu określony przez odległość między jego środkiem geometrycznym, a środkiem każdego z wirników; • σ - różnica siły ciągu wirników obracających się w różne strony, np. na Fig. 1 siła ciągu wirników 2A i 2C jest o σ 100% większy od średniej siły ciągu wirników, zaś siła ciągu wirników 2B i 2D jest o tyleż mniejsza; • m - masa pojazdu; • I = μΓ2 - moment inercji pojazdu; • g = 9.81 - ziemskie przyspieszenie grawitacyjne.
Niech suma sił ciągu wirników wynosi mg, czyli jest taka jakiej potrzeba do utrzymania pojazdu w zawisie. Ze względu na większą siłę ciągu wirników kręcących się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, aniżeli kręcących się przeciwnie, na cały pojazd działa moment obracający. Przyspieszenie środków wirników w ruchu dookoła środka geometrycznego pojazdu, oznaczone przez a, wyraża się wzorem (w przybliżeniu, z dokładnością do sprawności aerodynamicznej łopat wirników):
Pojazd w stanie początkowym nieruchomy, po czasie t osiągnie prędkość kątową ω która wynosi:
i wykona obrót o kąt β równy:
Jeśli następnie układ wektorów ciągu wirników zmieni się na przeciwny w ten sposób, że siła ciągu wirników 2A i 2C będzie o σ 100% mniejszy od średniej siły ciągu wirników, zaś siła ciągu wirników 2B i 2D jest o tyleż większa, pojazd zatrzyma się w czasie t. Dla przykładu, jeśli założyć, że r = 1 [m], |σ| = 0.5, μ=0.2, wtedy czas t potrzebny na obrócenie pojazdu w lewo o 180°, i jego zatrzymanie na końcu tego manewru wyniesie:
Konstrukcje pojazdów latających o cechach objętych przedmiotowym wynalazkiem mogą być alternatywnie zaimplementowane w różnych kombinacjach ich wykonania w zależności od wymogów eksploatacyjnych i przeznaczenia, także w zestawieniach poszczególnych modułów nadających się do transportu i samodzielnego docelowego montażu.
Jakkolwiek niektóre konkretne implementacje wykonania pojazdów latających stanowiących multikoptery i systemów sterowania nimi zostały przedstawione na dołączonych rysunkach i omówione szczegółowo w powyższym opisie, to należy rozumieć, że opracowania schematycznie przedstawionych konstrukcji i metod sterowania lotem pojazdów nie ograniczają się do nich, dopuszczając możliwości wprowadzania licznych zmian, modyfikacji wraz z wykorzystaniem stosowania ekwiwalentnych funkcjonalnie zespołów wykonawczych pojazdu bez wykraczania poza zakres istoty wynalazku zdefiniowany w zastrzeżeniach patentowych.
Claims (15)
1. Multikopter obejmujący korpus oraz co najmniej cztery wirniki połączone z korpusem ramionami, których wektory ciągu w czasie nieruchomego zawisu multikoptera są zasadniczo skierowane w górę, przy czym wirniki są naprzemiennie obracane, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, znamienny tym, że kąt natarcia łopat (9) w wirnikach (2A, 2B, 2C, 2D) jest zmienny, zmieniany niezależnie dla poszczególnych wirników (2A, 2B, 2C, 2D), ale tak samo dla wszystkich łopat (9) w tym samym wirniku.
2. Multikopter według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada sześć wirników (2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G).
3. Multikopter według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada dziewięć wirników (2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, 2H, 2J, 2K).
4. Multikopter według zastrz. 1, znamienny tym, że korpus (1) obejmuje silnik (13), źródło (14) zasilania silnika, co najmniej jeden czujnik inercyjny (15) i co najmniej jeden sterownik (16).
5. Multikopter z zastrz. 1, znamienny tym, że wszystkie jego wirniki obracają się synchronicznie.
6. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że sterownik (16) obejmuje cztery regulatory PID
7. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że silnik (13) stanowi silnik elektryczny.
8. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że źródło (14) zasilania silnika stanowi co najmniej jeden akumulator.
9. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że źródło (14) zasilania silnika stanowi akumulator wraz z co najmniej jedną baterią słoneczną.
10. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że silnik (13) stanowi silnik spalinowy, a źródło (14) zasilania silnika stanowi bak paliwa.
11. Multikopter według zastrz. 4, znamienny tym, że wirniki połączone są z silnikiem (13) w korpusie (1 ) za pomocą sztywnego sprzęgu.
12. Sposób sterowania lotem multikoptera obejmującego korpus (1) oraz co najmniej cztery wirniki (2A, 2B, 2C, 2D) połączone z korpusem ramionami, których wektory ciągu w czasie nieruchomego zawisu multikoptera są skierowane w zasadniczo w górę, przy czym wirniki obracają się naprzemiennie, w widoku z góry, zgodnie i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara a kąt natarcia łopat (9) w wirnikach (2A, 2B, 2C, 2D) jest zmienny, zmieniany, niezależnie dla poszczególnych wirników (2A, 2B, 2C, 2D), ale tak samo dla wszystkich łopat (9) w tym samym wirniku, znamienny tym, że zmianę siły ciągu wirników osiąga się przez zmianę kąta natarcia (a) ich łopat (9), a cel sterowania osiąga się przez bieżące wyznaczanie siły ciągu wirników.
13. Sposób sterowania lotem multikoptera z zastrz. 12, znamienny tym, że dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, w widoku z góry, zwiększa się siłę ciągu co najmniej jednego wirnika (2A, 2C) obracającego się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu co najmniej jednego wirnika (2B, 2D) obracającego się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara.
14. Sposób sterowania lotem multikoptera według zastrz. 12, znamienny tym, że dla spowodowania obrotu multikoptera w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w widoku z góry zwiększa się siłę ciągu wirników (2B, 2D) obracających się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników (2A, 2C) obracających się przeciwnie do ruchów wskazówek zegara.
15. Sposób sterowania lotem multikoptera według zastrz. 12, znamienny tym, że dla spowodowania nachylenia i przemieszczenia multikoptera w danym kierunku zwiększa się siłę ciągu wirników położonych w widoku z góry od strony przeciwległej do danego kierunku i/lub zmniejsza się siłę ciągu wirników położonych w widoku z góry po stronie wskazywanej przez dany kierunek.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL422099A PL232731B1 (pl) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL422099A PL232731B1 (pl) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotem |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL422099A1 PL422099A1 (pl) | 2019-01-14 |
| PL232731B1 true PL232731B1 (pl) | 2019-07-31 |
Family
ID=64958825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL422099A PL232731B1 (pl) | 2017-07-03 | 2017-07-03 | Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotem |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL232731B1 (pl) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3459846B1 (en) * | 2016-05-18 | 2021-04-21 | Makeblock Co., Ltd. | Multi-rotor aircraft |
| WO2018119620A1 (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 多旋翼无人机 |
-
2017
- 2017-07-03 PL PL422099A patent/PL232731B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL422099A1 (pl) | 2019-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3458360B1 (en) | Gyroscopic attitude control system | |
| CN104176248B (zh) | 双发动机四轴四旋翼无人机 | |
| JP7488200B2 (ja) | テールシッター | |
| US20100301168A1 (en) | System and Process of Vector Propulsion with Independent Control of Three Translation and Three Rotation Axis | |
| EP3755624A1 (en) | Thrust allocation for aerial vehicle | |
| KR20180123457A (ko) | 버티컬 이착륙, 버티컬 및 호리즌탈 비행 및 비행중 에너지 생성이 가능한 비행체 | |
| JP7037826B2 (ja) | プロペラ式飛行体 | |
| WO2016081041A1 (en) | Muiti-propulsion design for unmanned aerial systems | |
| JP2012111475A (ja) | Wing−Rotorによる垂直離着陸無人航空機 | |
| CN110155320B (zh) | 用于旋翼飞行器的抗扭矩系统 | |
| CN103072690A (zh) | 单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器 | |
| US8104707B1 (en) | X-vane configuration in a ducted-fan aerial vehicle | |
| US20250229917A1 (en) | Flying vehicle | |
| CN100391790C (zh) | 多旋翼飞行器 | |
| CN112078784B (zh) | 一种全向五旋翼飞行器及控制方法 | |
| CN203199178U (zh) | 单涵道共轴旋翼/螺旋桨碟形飞行器 | |
| CN115258149A (zh) | 具有用于控制飞行取向转换的多风扇推进系统的飞行器 | |
| CN110949658A (zh) | 微型无轴涵道旋翼飞行器及其飞行控制方法 | |
| CN200951831Y (zh) | 多旋翼飞行器 | |
| US20190291852A1 (en) | Flying vehicle hybrid power plant | |
| Takeuchi et al. | Development and control of tilt-wings for a tilt-type quadrotor | |
| Bogdanowicz et al. | Development of a quad-rotor biplane MAV with enhanced roll control authority in fixed wing mode | |
| Wu et al. | A directly coil-actuated cyclic pitch control based rotor: Design, modeling, and analysis | |
| PL232731B1 (pl) | Multikopter z wirnikami o zmiennym kącie natarcia i sposób sterowania jego lotem | |
| WO2019099293A1 (en) | Aero/hydro-dynamically balanced passively varying pitch propeller |