RU156961U1 - Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки - Google Patents

Abstract

1. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий силовую установку в виде двух винтомоторных групп, верхняя и нижняя, центральный контейнер и транспортируемый контейнер, отличающийся тем, что центральный контейнер имеет перегородку, образуя дополнительную камеру, в которой установлена нижняя винтомоторная группа, а ее винты выполнены в виде радиальных лопаток, образуя центробежное колесо, дополнительная камера имеет сквозные отверстия, одно из которых снабжено воздушным фильтром, а другие сквозные отверстия снабжены сдвоенными соплами, обращенными своими выходными участками в противоположные стороны, расположенными вертикально на наружной поверхности дополнительной камеры и снабженными заслонками, закрепленными против сквозных отверстий шарнирно и с возможностью фиксации, под транспортируемым контейнером подвешен насадок со щелевидным соплом в форме креста, причем дополнительная камера, транспортируемый контейнер и насадок связаны пневматически, при этом верхняя винтомоторная группа имеет дополнительные винты противоположного вращения.2. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат для вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что щелевидное сопло снабжено щеткой, закрепленной по его периметру, а консольные участки щелевидного сопла в продольно-вертикальной плоскости загнуты вверх.

Description

Полезная модель относится к летательным аппаратам вертикального взлета и посадки специального назначения, в частности к роботам-пылесосам.

Известен робот-пылесос, содержащий пылеулавливающий блок, содержащий циклон, который включает внутренний контейнер, предназначенный для выпуска воздуха, из которого отделена пыль, в выпускной канал, наружный контейнер, окружающий внутренний контейнер и образующий границу между циклоном и сборником, и нижнюю стенку, расположенную на внутреннем и наружном контейнерах с образованием спирального канала, причем нижняя стенка отделяет соответственно одну сторону всасывающего канала и выпускной канал от спирального канала, при этом циклон образует восходящий вращающийся поток из запыленного воздуха, втягиваемого через нижнюю часть циклона, отделяет пыль от воздуха за счет центробежной силы и выпускает воздух за счет центробежной силы (Патент на изобретение RU №2337603, МПК⁷ A47L 5/00, опубликовано 10.11.2008).

Недостатками известного робота-пылесоса является ограниченность функциональных возможностей и маневренности.

Указанные недостатки обусловлены тем, что известный робот-пылесос не способен решать различные задачи, в том числе по доставке в заданную точку контейнера с содержимым, предназначенным для оказания конкретной помощи людям в условиях чрезвычайных ситуаций.

Известный робот-пылесос не может без помощи человека переместится с одной обрабатываемой поверхности на другую, если эти поверхности находятся на разных уровнях по высоте, например, с пола комнаты переместится на поверхность полки, закрепленной на ее стене. Эта ограниченность в перемещении робота-пылесоса снижает его маневренность.

Известный робот-пылесос необходимо переносить от одного его места работы к другому, т.е. он не может перемещаться самостоятельно на значительные расстояния, например, длиной равной километру и более.

Если робот-пылесос взбирается на препятствие, такое как, дверной порог, он может упасть и перевернуться, в результате чего прервется технологический процесс очистки поверхности пола от пыли или робот-пылесос может повредиться.

Конструкция известного робота-пылесоса предъявляет повышенные требования к ограничению его высоты, поскольку с увеличением высоты и центр тяжести конструкции смещается вверх. Это снижает устойчивость движения по обрабатываемой поверхности робота-пылесоса, увеличивая возможность его опрокидывания.

Известен дистанционный беспилотный летательный аппарат для отбора проб жидкости вертикального взлета и посадки с блоком приборов для отбора проб жидкости, системой удержания заданной высоты, состоящей из блока координатометрирования, входы которого соединены с задатчиком координат и с датчиком текущих координат, а выход через переключатель автоматического режима работы и через усилительно-преобразующее устройство соединен с двигателем летательного аппарата, при этом наземный пульт управления через переключатель ручного режима работы также соединен с двигателем летательного аппарата (Патент на полезную модель RU №81471, МПК⁷ B64C 39/02, опубликовано 20.03.2009).

Недостатками известного дистанционного беспилотного летательного аппарата для отбора проб жидкости являются ограниченность его функциональных возможностей.

Указанные недостатки обусловлены тем, что известный дистанционный беспилотный летательный аппарат обеспечивает проведение экологического мониторинга, обнаружение нефтяных пятен и водных загрязнений на акваториях, мест разрыва нефтепровода, может быть использован для отбора проб жидкости, однако не обеспечивает ликвидацию загрязнений, в частности очистку различных поверхностей от пыли, в том числе удаление пыли в замкнутом объеме, например, в салоне автомобиля.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по достигаемому эффекту является малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий силовую установку с соосными винтами противоположного вращения, образующими две винтомоторные группы - верхнюю и нижнюю, расположенную в центральном контейнере, вокруг которого на равном расстоянии друг от друга установлены три рулевых органа транспортируемый контейнер, рулевые органы выполнены в виде импеллеров, расположенных в донной части трех периферийных цилиндрических контейнеров, проекции осей которых в горизонтальной плоскости являются вершинами равностороннего треугольника, а точкой пересечения его медиан является проекция оси центрального контейнера, при этом каждый периферийный цилиндрический контейнер соединен с центральным контейнером двумя парами перемычек, а между собой периферийные цилиндрические контейнеры соединены двумя парами углепластиковых перемычек, причем первая группа пар перемычек и углепластиковых трубок расположена над верхней винтомоторной группой, а вторая - под нижней, между периферийными цилиндрическими контейнерами под верхними парами перемычек и углепластиковых трубок установлены в виде сегментов три съемные секции, образующие кольцевой аэродинамический канал, обеспечивающий прирост силы тяги и защищающий силовую установку от внешнего воздействия, снаружи к периферийным цилиндрическим контейнерам в трех точках на дистанционно управляемых замках подвешен транспортируемый контейнер тороидальной формы (Патент на изобретение RU №2455198, МПК⁷ B64C 27/00, опубликовано 10.07.2012 - прототип).

Недостатками известного малоразмерного беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки являются ограниченность его функциональных возможностей.

Указанные недостатки обусловлены тем, что известный малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, предназначенный решать различные задачи, обеспечивает только проведение спасательных работ в чрезвычайных ситуациях - оказание экстренной помощи людям, терпящим бедствие на отсеченных пожаром верхних этажах зданий, путем доставки спасательного комплекта (аптечки, дымозащитной маски и фала с привязной системой и механизмом торможения), мониторинг высотных зданий и сооружений, разведки обстановки внутри помещений. При этом известный малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки не обеспечивает удаление пыли с различных поверхностей, т.е. не приспособлен к выполнению функции пылесоса.

Техническим результатом полезной модели является расширение функциональных возможностей путем выполнения функции пылесоса.

Технический результат достигается тем, что в малоразмерном беспилотном летательном аппарате вертикального взлета и посадки, содержащем силовую установку, в виде двух винтомоторных групп - верхняя и нижняя, центральный контейнер и транспортируемый контейнер, согласно полезной модели центральный контейнер имеет перегородку, образуя дополнительную камеру, в которой установлена нижняя винтомоторная группа, а ее винты выполнены в виде радиальных лопаток, образуя центробежное колесо, дополнительная камера имеет сквозные отверстия, одно из которых снабжено воздушным фильтром, а другие сквозные отверстия снабжены сдвоенными соплами, обращенными своими выходными участками в противоположные стороны, расположенными вертикально на наружной поверхности дополнительной камеры и снабженными заслонками, закрепленными против сквозных отверстий шарнирно и с возможностью фиксации, под транспортируемым контейнером подвешен насадок со щелевидным соплом в форме креста, причем дополнительная камера, транспортируемый контейнер и насадок связаны пневматически, при этом верхняя винтомоторная группа имеет дополнительные винты противоположного вращения.

В предпочтительном варианте выполнения, щелевидное сопло снабжено щеткой, закрепленной по его периметру, а консольные участки щелевидного сопла в продольно-вертикальной плоскости загнуты вверх.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 приведен схематично малоразмерный беспилотный летательный аппарат для вертикального взлета и посадки, вид спереди; на фиг. 2 - тоже, вид сверху; на фиг. 3 - тоже, в разрезе А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - тоже, местный вид I на фиг. 3; на фиг. 5 - тоже, местный вид II на фиг. 3; на фиг. 6 - приведен схематично малоразмерный беспилотный летательный аппарат для вертикального взлета и посадки, вид снизу; на фиг. 7 - пара сдвоенных сопел с соленоидом; на фиг. 8 - опытный образец заявленного малоразмерного беспилотного летательного аппарата для вертикального взлета и посадки.

Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, включает силовую установку, выполненную в виде двух винтомоторных групп - верхняя 1 и нижняя 2 (фиг. 3; фиг. 4), расположенная в центральном контейнере 3 (фиг. 1; фиг. 3; фиг. 4), и транспортируемый съемный контейнер 4 (фиг. 4). Верхняя винтомоторная группа 1 имеет четыре винта 5, расположенные в одной плоскости и имеющие попарно противоположное вращение (фиг. 2). Центральный контейнер 3 имеет перегородку 6, образуя дополнительную камеру 7 (фиг. 4), нижняя винтомоторная группа 2 установлена в дополнительной камере 7, а ее винт выполнен в виде радиальных лопаток 8, образуя центробежное колесо 9, дополнительная камера 7 имеет сквозные отверстия 10, одно из которых снабжено воздушным фильтром 11 (фиг. 4), а другие сквозные отверстия 10 снабжены сдвоенными соплами 12, обращенными своими выходными участками 13 и 14 (фиг. 3; фиг. 4) в противоположные стороны. Сдвоенные сопла 12 расположены вертикально на наружной поверхности дополнительной камеры 7 и снабженными заслонками 15, закрепленными против сквозных отверстий 10 на шарнирах 16 и управляемые соленоидами 17 (фиг. 5). Под транспортируемым съемным контейнером 4, расположенным под центральным контейнером 3, подвешен насадок 18, имеющий щелевидное сопло 19 в форме креста (фиг. 6). Дополнительная камера 7, транспортируемый съемный контейнер 4 и насадок 18 связаны пневматически каналами 20 (фиг. 3 и фиг. 4). Щелевидное сопло 19 снабжено щеткой 21, закрепленной по его периметру, а консольные участки 22 щелевидного сопла 19 имеют форму загнутую вверх (фиг. 1).

Силовая установка включает четыре электродвигателя 23 верхней винтомоторной группы 1. Под центральным контейнером 3 в дополнительной камере 7 расположен электродвигатель 24 нижней винтомоторной группы 2.

Верхняя винтомоторная группа 1 защищена от столкновений с окружающими предметами бампером 25. В дополнительной камере 7 расположены аккумуляторные батареи 26 для питания электродвигателей 23 и электродвигателя 24. В верхней части центрального контейнера 3 расположены полетный контролер 27 и навигационный контролер 28.

Бампер 25 соединен с насадком 18 стойками 29. На стойках 29 расположены ультразвуковые датчики 30 (фиг. 1 и фиг. 2).

Изменение положения двух заслонок 15 расположенных в сдвоенных соплах 12 осуществляется одним соленоидом 17 через тяги 31 (фиг. 7).

Изготовлен и испытан опытный образец малоразмерного беспилотного летательного аппарата (фиг. 8).

Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки работает следующим образом. Запуск электродвигателей силовой установки, выполненной в виде двух винтомоторных групп - верхней 1 и нижней 2, осуществляют по команде оператора с пульта дистанционного управления, представляющего собой стандартную аппаратуру управления моделями (не показан).

Управление малоразмерным беспилотным летательным аппаратом при перемещении по вертикали осуществляют синхронным и одинаковым по величине и знаку изменением числа оборотов электродвигателей силовой установки, приводящих во вращение четыре винта 5 верхней винтомоторной группы 1.

Управление по курсу и поворот вокруг вертикальной оси симметрии без потери высоты осуществляют регулировкой числа оборотов электродвигателей силовой установки, приводящих во вращение четыре винта 5 верхней винтомоторной группы 1.

Режим висения и стабилизации аппарата при перемещении малоразмерного беспилотного летательного аппарата в горизонтальной плоскости обеспечивает бортовая навигационная и управляющая системы, непрерывно вырабатывающая команды для четырех винтов 5 верхней винтомоторной группы 1.

Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки доставляют в помещения и на поверхности различных сооружений или он перемещается по воздуху самостоятельно. Посадка на поверхность происходит за счет уменьшения оборотов винтов 5 винтомоторной группы 1.

Опустившись на поверхность, малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки начинает перемещаться по ней, совершая одновременно вращательное и поступательное движение, при этом опираясь щеткой 21 щелевидного сопла 19 насадка 18 на обрабатываемую поверхность. Щетка увеличивает эффективность отделения пыли от обрабатываемой поверхности. Центробежное колесо 9 создает поток воздуха, который всасывается через щелевые сопла 19 в форме креста. Пыль, находящаяся на очищаемой поверхности, вместе с воздухом втягивается щелевым соплом 19, проходит через пневматические каналы 20 и отделяется воздушным фильтром 11, затем осаждается в транспортируемом съемном контейнере 4. Очищенный от ныли воздух захватывается центробежным колесом 9 и выбрасывается через отверстия 10 снабженными сдвоенными соплами 12. Далее воздух выбрасываемый колесом 9 направляется заслонкой 15 в выходную часть 13. Реактивная сила, создаваемая в результате выхода воздуха из выходной части 13 прижимает щетки 21 сопла 19 к обрабатываемой поверхности.

По окончании обработки поверхности обороты винтов 5 увеличиваются, аппарат взлетает, заслонка 15 под действием соленоидов 17 перенаправляет воздух к выходному концу 14. Реактивная сила, создаваемая в результате выхода воздуха из выходной части 14 увеличивает аэродинамическую подъемную силу. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки возвращается на базовую станцию (не показана) для подзарядки аккумуляторов 26 и очистки съемного транспортируемого контейнера 4.

Заявленный малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки в чрезвычайных ситуациях используется для оказания экстренной помощи людям, терпящим бедствие на отсеченных пожаром верхних этажах зданий, доставляется спасательный комплект (аптечку, дымозащитную маску и фала с привязной системой и механизмом торможения) следующим образом. В малоразмерном беспилотном летательном аппарате вертикального взлета и посадки демонтируют щелевидное сопло 18 в форме креста и на его место монтируют контейнер со спасательным комплектом.

При проведении мониторинга высотных зданий и сооружений, разведки обстановки внутри помещений вместо щелевидного сопла 18 монтируется IP-камера - цифровая видеокамера, которая позволяет передавать видеопоток в цифровом формате по сети Ethernet и TokenRing, используя протокол IP.

Применение полезной модели позволит увеличить функциональные возможности малоразмерного беспилотного летательного аппарата путем обеспечения технологической операции - очистки от пыли поверхностей находящихся на разных уровнях высоты, причем перемещение осуществляется в режиме летательного аппарата, вследствие чего снижается трудоемкость и сокращается подготовительное временя. Кроме этого аппарат способен эффективно очищать поверхности от пыли, в небольших ограниченных пространствах и улучшать условия труда обслуживающего персонала в процессе клининга.

Claims (2)

1. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий силовую установку в виде двух винтомоторных групп, верхняя и нижняя, центральный контейнер и транспортируемый контейнер, отличающийся тем, что центральный контейнер имеет перегородку, образуя дополнительную камеру, в которой установлена нижняя винтомоторная группа, а ее винты выполнены в виде радиальных лопаток, образуя центробежное колесо, дополнительная камера имеет сквозные отверстия, одно из которых снабжено воздушным фильтром, а другие сквозные отверстия снабжены сдвоенными соплами, обращенными своими выходными участками в противоположные стороны, расположенными вертикально на наружной поверхности дополнительной камеры и снабженными заслонками, закрепленными против сквозных отверстий шарнирно и с возможностью фиксации, под транспортируемым контейнером подвешен насадок со щелевидным соплом в форме креста, причем дополнительная камера, транспортируемый контейнер и насадок связаны пневматически, при этом верхняя винтомоторная группа имеет дополнительные винты противоположного вращения.

2. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат для вертикального взлета и посадки по п. 1, отличающийся тем, что щелевидное сопло снабжено щеткой, закрепленной по его периметру, а консольные участки щелевидного сопла в продольно-вертикальной плоскости загнуты вверх.

Images