RU137016U1

RU137016U1 - UNMANNED AIRCRAFT FOR MONITORING EXTENDED OBJECTS

Info

Publication number: RU137016U1
Application number: RU2013133491/11U
Authority: RU
Inventors: Роман Алексеевич Завьялов; Александр Викторович Зайнуллин; Константин Владимирович Порошкин; Руслан Рафаилович Ямалиев
Original assignee: Роман Алексеевич Завьялов; Александр Викторович Зайнуллин; Константин Владимирович Порошкин; Руслан Рафаилович Ямалиев
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2014-01-27

Abstract

1. Беспилотный летательный аппарат для мониторинга протяженных объектов, включающий планер, силовую установку, систему автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, бортовую систему диагностики состояния протяженных объектов, отличающийся тем, что беспилотный летательный аппарат выполнен по схеме «бесхвостка» и оборудован универсальной гиростабилизированной платформой с возможностью одновременного размещения на ней по меньшей мере одного датчика прибора, выбранного из группы фото- или видеосъемка, а также тепловизора и газоанализатора, причем планер включает сменный фюзеляж и крыло.2. Беспилотный летательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что силовая установка, содержащая двигатель и толкающий винт, размещена в задней части беспилотного летательного аппарата, а универсальная гиростабилизированная платформа с датчиками - в передней части планера.1. An unmanned aerial vehicle for monitoring extended objects, including a glider, a power plant, an automatic and remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems, an on-board diagnostic system for the condition of extended objects, characterized in that the unmanned aerial vehicle is designed according to the tailless scheme and equipped with a universal gyro-stabilized platform with the ability to simultaneously place on it at least one sensor of the device selected from the group of photo or video, as well as a thermal imager and gas analyzer, and the glider includes a removable fuselage and a wing. 2. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the power plant containing the engine and the thrust propeller is located at the rear of the unmanned aerial vehicle, and the universal gyro-stabilized platform with sensors is located at the front of the airframe.

Description

Полезная модель относится к области диагностической техники, а именно воздушного мониторинга с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), и может быть использована для систематического дистанционного контроля состояния локальных, региональных и магистральных нефте- и газопроводов, хранилищ, высоковольтных ЛЭП, особо важных объектов и других протяженных объектов.The utility model relates to the field of diagnostic equipment, namely, air monitoring using unmanned aerial vehicles (UAVs), and can be used for systematic remote monitoring of the status of local, regional and main oil and gas pipelines, storage facilities, high voltage power lines, critical facilities and other extended objects.

Известен БПЛА, выполненный в виде двухконсольного крыла, на поворотных консолях которого установлены движители (патент РФ №2403182, МПК B64C 27/00, опубл. 10.11.2010).Known UAV, made in the form of a two-console wing, on the rotary consoles of which the propulsion devices are installed (RF patent No. 2403182, IPC B64C 27/00, publ. 10.11.2010).

Недостатком известного БПЛА является его большая масса, сложность конструкции стартового устройства и отсутствие автоматической посадки.A disadvantage of the known UAV is its large mass, the complexity of the design of the launch device and the lack of automatic landing.

Наиболее близким к заявляемому является дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, бортовую систему диагностики состояния протяженных объектов (патент №. 2343438, МПК G01M 3/00, опубл. 10.01.2009).Closest to the claimed is a remotely piloted aircraft, including a glider, a power plant, an automatic control system with an onboard systems control unit, an automatic remote control system for the aircraft’s flight and operation of its systems, an onboard diagnostic system for the condition of extended objects (patent No. 2343438, IPC G01M 3/00, published on January 10, 2009).

Недостатками прототипа являются наличие человеческого фактора, отсутствие автоматического управления БПЛА, кроме того, на планере можно разместить ограниченное количество типов регистрирующей аппаратуры. Ограниченное количество регистрирующей аппаратуры не позволяет получить достаточную информацию об исследуемом объекте.The disadvantages of the prototype are the presence of the human factor, the absence of automatic control of UAVs, in addition, a glider can accommodate a limited number of types of recording equipment. A limited number of recording equipment does not allow to obtain sufficient information about the investigated object.

Задачей полезной модели является повышение эффективности мониторинга протяженных объектов за счет расширения функциональных возможностей БПЛА.The objective of the utility model is to increase the monitoring efficiency of extended objects by expanding the functionality of UAVs.

Задача решается беспилотным летательным аппаратом для мониторинга протяженных объектов, включающим планер, силовую установку, систему автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, бортовую систему диагностики состояния протяженных объектов. В отличие от прототипа, беспилотный летательный аппарат выполнен по схеме «бесхвостка» и оборудован универсальной гиростабилизированной платформой с возможностью одновременного размещения на ней по меньшей мере одного датчика прибора, выбранного из группы фото- или видеосъемка, а также тепловизора и газоанализатора, причем планер включает сменный фюзеляж и крыло.The problem is solved by an unmanned aerial vehicle for monitoring extended objects, including a glider, a power plant, an automatic and remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems, an on-board diagnostic system for the status of extended objects. Unlike the prototype, the unmanned aerial vehicle is designed according to the tailless scheme and is equipped with a universal gyro-stabilized platform with the ability to simultaneously place at least one sensor on it selected from the group of photo or video, as well as a thermal imager and gas analyzer, and the glider includes a removable fuselage and wing.

Согласно полезной модели силовая установка, содержащая двигатель и толкающий винт, размещена в задней части беспилотного летательного аппарата, а универсальная гиростабилизированная платформа с датчиками - в передней части планера.According to a utility model, a power plant comprising an engine and a propeller is located at the rear of an unmanned aerial vehicle, and a universal gyro-stabilized platform with sensors is located at the front of the airframe.

Технический результат от использования заявляемого БПЛА достигается за счет расширения функциональных возможностей: возможно использование нескольких типов сменных фюзеляжей, предназначенных для разных целевых нагрузок. Кроме того, универсальная гиростабилизированная платформа позволяет одновременно разместить на ней несколько типов датчиков, предназначенных для мониторинга протяженного объекта. Например, приборы для фото- или видеосъемки, тепловизор, газоанализатор и т.д.The technical result from the use of the proposed UAV is achieved by expanding the functionality: it is possible to use several types of interchangeable fuselages designed for different target loads. In addition, the universal gyro-stabilized platform allows you to simultaneously place several types of sensors on it, designed to monitor an extended object. For example, devices for photo or video shooting, a thermal imager, a gas analyzer, etc.

Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 изображен беспилотный летательный аппарат для мониторинга протяженных объектов: а) - общий вид, б) - крыло, в) - варианты выполнения сменного фюзеляжа), на фиг.2 - схема, иллюстрирующая работу и посадку БПЛА.The essence of the utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows an unmanned aerial vehicle for monitoring extended objects: a) - a general view, b) - a wing, c) - embodiments of a removable fuselage), Fig. 2 is a diagram illustrating the operation and UAV landing.

БПЛА (фиг.1) включает планер, состоящий из сменного фюзеляжа 1 и крыла 2, а также силовую установку 3. БПЛА выполнен по схеме «бесхвостка» и оборудован универсальной гиростабилизированной платформой 4, на которой располагаются датчики бортовой системы диагностики состояния протяженных объектов. БПЛА оборудован системой автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем (САУ), бортовой системой диагностики состояния протяженных объектов (не показаны). САУ управляет датчиками, контролирующими полет БПЛА, датчиками бортовой системы диагностики состояния протяженных объектов и включает измерительные устройства, управляющую бортовую ЭВМ, программное обеспечение, органы управления режимами САУ. САУ имеет встроенную спутниковую навигационную систему, которая обеспечивает движение БПЛА по заданной траектории: сравнивая координаты заданной траектории БПЛА с координатами действительной траектории, полученными с навигационной системы ГЛОНАСС/GPS, САУ передает управляющие воздействия на аэродинамические поверхности БПЛА. САУ также передает параметры с датчиков БПЛА для формирования управляющих воздействий. Бортовая система диагностики состояния протяженных объектов состоит из управляющей ЭВМ, программного обеспечения для ЭВМ, математической модели штатного функционирования контролируемой системы, контролируемых датчиков, математических моделей поведения контролируемых датчиков. Бортовая система диагностики состояния протяженных объектов, система автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем подключены к общей информационной шине. Связь всех датчиков БПЛА и наземной аппаратуры осуществляется по каналам управления и телеметрии.The UAV (Fig. 1) includes a glider consisting of a removable fuselage 1 and wing 2, as well as a power plant 3. The UAV is made according to the tailless scheme and is equipped with a universal gyro-stabilized platform 4, on which the sensors of the on-board diagnostic system for the state of extended objects are located. The UAV is equipped with an automatic and remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems (ACS), an on-board diagnostic system for the status of extended objects (not shown). The ACS manages the sensors controlling the UAV flight, the sensors of the onboard diagnostic system for the status of extended objects, and includes measuring devices, the onboard computer control, software, and control systems for the ACS modes. The self-propelled guns have an integrated satellite navigation system that provides UAV movement along a given trajectory: by comparing the coordinates of a given UAV trajectory with the coordinates of the actual trajectory obtained from the GLONASS / GPS navigation system, the self-propelled guns transfers control actions to the aerodynamic surfaces of the UAVs. The ACS also transmits parameters from UAV sensors to form control actions. The on-board diagnostic system for the state of extended objects consists of a control computer, computer software, a mathematical model of the regular functioning of the controlled system, controlled sensors, mathematical models of the behavior of controlled sensors. The on-board diagnostic system for the condition of extended objects, the automatic and remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems are connected to a common information bus. Communication of all UAV sensors and ground equipment is carried out via control and telemetry channels.

Схема, изображенная на фиг.2, содержит БПЛА 5, наземный пункт управления БПЛА, включающий наземную аппаратуру 6 и принимающую антенну 7, а также спутники 8 и протяженный объект 9.The diagram depicted in figure 2, contains UAV 5, ground control station UAV, including ground equipment 6 and a receiving antenna 7, as well as satellites 8 and an extended object 9.

Работа БПЛА в процессе мониторинга протяженного объекта осуществляется следующим образом.The UAV in the process of monitoring an extended object is as follows.

Работа БПЛА 5 (фиг.2) состоит из запуска, облета маршрута по заданной траектории и посадки. В процесса полета с БПЛА 5 на наземный пункт управления БПЛА по телеметрическому каналу передаются данные, полученные с датчиков бортовой системы диагностики состояния протяженного объекта 9, а также с датчиков, контролирующих полет БПЛА. С наземного пункта управления БПЛА 5 могут быть введены коррективы в траекторию полета по радиотелеметрическому каналу двунаправленной связи БПЛА 5 и наземного пункта управления. На наземном пункте происходит обработка информации, поступающей с БПЛА 5. Передача данных происходит в экономном режиме, чтобы не загружать двунаправленный канал связи. Более подробный анализ данных производят после посадки БПЛА.The operation of the UAV 5 (figure 2) consists of starting, flying around the route along a given path and landing. In the process of flying from UAV 5 to the ground control station of the UAV, the data received from the sensors of the on-board diagnostic system for the condition of the extended object 9, as well as from sensors monitoring the UAV flight, are transmitted via a telemetry channel. From the UAV ground control point 5, corrections can be introduced into the flight path through the radio telemetric channel of the bi-directional communication of the UAV 5 and the ground control point. Information from the UAV 5 is processed at a ground station. Data is transmitted in an economical mode so as not to load a bi-directional communication channel. A more detailed analysis of the data produced after landing UAVs.

В случае нахождения БПЛА 5 за пределами видимости наземного пункта управления обмен информацией между ним и БПЛА происходит по спутниковой связи: информация с БПЛА по спутниковой связи с помощью спутников 8 передается на принимающую антенну 7, далее по проводным или беспроводным каналам связи на аппаратуру 6 наземного пункта управления. При этом БПЛА 5 совершает облет местности по заданной траектории или возвращается в зону прямой видимости наземного пункта управления, в зависимости от программы полета.If UAV 5 is located outside the visibility of the ground control center, information is exchanged between it and the UAV via satellite: information from the UAV is transmitted via satellite 8 via satellite 8 to the receiving antenna 7, then via wire or wireless communication channels to the ground station equipment 6 management. At the same time, UAV 5 makes a flight around the area along a given trajectory or returns to the line of sight of the ground control point, depending on the flight program.

Сменный фюзеляж 1 (фиг.1) расширяет возможности БПЛА. Возможно использование нескольких типов фюзеляжей под разные целевые нагрузки Удлиненный фюзеляж в₁ позволяет нести большую полезную нагрузку (датчики); укороченный фюзеляж в₂ приспособлен под конкретную задачу, например, видеосъемку; фюзеляж повышенной прочности в₃ предназначен для эксплуатации в тяжелых условиях и сохранения целостности полезной нагрузки при падении.Replaceable fuselage 1 (figure 1) expands the capabilities of the UAV. It is possible to use several types of fuselages for different target loads. The elongated fuselage in ₁ allows you to carry a large payload (sensors); the shortened fuselage in _{2 is} adapted for a specific task, for example, video shooting; the increased strength fuselage in _{3 is} designed to operate in harsh conditions and maintain the integrity of the payload in the fall.

Таким образом, использование полезной модели позволяет повысить эффективность мониторинга протяженных объектов за счет расширения функциональных возможностей БПЛА.Thus, the use of a utility model can improve the monitoring of extended objects by expanding the functionality of UAVs.

Claims

1. An unmanned aerial vehicle for monitoring extended objects, including a glider, a power plant, an automatic and remote control system for the flight of the aircraft and the operation of its systems, an on-board diagnostic system for the condition of extended objects, characterized in that the unmanned aerial vehicle is designed according to the tailless scheme and equipped with a universal gyro-stabilized platform with the ability to simultaneously place on it at least one sensor of the device selected from the group of photo or video, as well as a thermal imager and gas analyzer, and the glider includes a removable fuselage and a wing.

2. The unmanned aerial vehicle according to claim 1, characterized in that the power plant, comprising an engine and a thrust propeller, is located at the rear of the unmanned aerial vehicle, and a universal gyro-stabilized platform with sensors is located in front of the airframe.