RU2307763C2 - Method of control of airship and convertible airship for realization of this method - Google Patents
Method of control of airship and convertible airship for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307763C2 RU2307763C2 RU2005105718/11A RU2005105718A RU2307763C2 RU 2307763 C2 RU2307763 C2 RU 2307763C2 RU 2005105718/11 A RU2005105718/11 A RU 2005105718/11A RU 2005105718 A RU2005105718 A RU 2005105718A RU 2307763 C2 RU2307763 C2 RU 2307763C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- airship
- control
- engines
- stern
- bow
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Toys (AREA)
- Motorcycle And Bicycle Frame (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области воздухоплавания.The invention relates to the field of aeronautics.
Уровень техникиState of the art
Из [1, 2, 3, 4] известны дирижабли. Все они имеют винтовые движители и аэродинамические рули курса и высоты, которые работают за счет энергии набегающих потоков воздуха. У всех них поворот в вертикальной или горизонтальной плоскости осуществляется выполнением следующей последовательности действий [1, 2, 3]:From [1, 2, 3, 4] airships are known. All of them have screw propellers and aerodynamic rudders of course and altitude, which work due to the energy of incoming air flows. For all of them, rotation in the vertical or horizontal plane is carried out by the following sequence of actions [1, 2, 3]:
- дирижаблю придают скорость, при которой рули работают эффективно;- give the airship speed at which the rudders work efficiently;
- поворачивают рули курса или высоты, которые поворачивают дирижабль за счет энергии набегающих потоков воздуха;- turn the rudders of the course or altitude, which turn the airship due to the energy of incoming air flows;
- следят за значением угла поворота дирижабля;- monitor the value of the angle of rotation of the airship;
- при достижении углом поворота дирижабля требуемого значения рули устанавливают в начальное положение.- when the angle of rotation of the airship reaches the desired value, the rudders are set to the initial position.
При нулевой скорости дирижабля относительно окружающего воздуха и при значительной инерционности дирижабля время выполнения поворота, особенно на угол более 90°, и его траектория могут оказаться недопустимо большими. Практически все дирижабли не могут перемещаться «задним ходом» - кормой вперед, т.к. при этом его аэродинамическая схема из статической становится астатической, т.е. неустойчивой. Изменения направления движения на 180° по классическому способу, описанному выше, производится за наибольшее время и по самой длинной траектории.At zero speed of the airship relative to the surrounding air and with significant inertia of the airship, the turn time, especially at an angle of more than 90 °, and its path may be unacceptably large. Almost all airships cannot be moved “in reverse” - stern forward, because while its aerodynamic design from static becomes astatic, i.e. unstable. Changes in the direction of movement by 180 ° according to the classical method described above are made in the longest time and along the longest path.
Дирижабль [4] имеет форму сферы и сохраняет степень астатизма аэродинамической схемы при смене направления движения до 180°, но такие схемы имеют нулевой запас устойчивости. Кроме этого управление дирижаблем осуществляется подачей команд и инструкций из центра управления на земле исполнительным устройствам на борту через приемопередатчик, расположенный в центре масс аппарата. Поэтому область управляемого полета ограничивается телесным полусферическим углом и дальностью видимости осей поворота аппарата с аксиальной симметрией с земли, которая в современных локационных системах не превышает несколько километров.The airship [4] has the shape of a sphere and retains the degree of astatism of the aerodynamic scheme when changing the direction of movement up to 180 °, but such schemes have zero stability margin. In addition, the control of the airship is carried out by issuing commands and instructions from the control center on the ground to the actuators on board through a transceiver located in the center of mass of the device. Therefore, the area of controlled flight is limited by the hemispherical solid angle and the range of visibility of the axis of rotation of the apparatus with axial symmetry from the ground, which in modern location systems does not exceed several kilometers.
Устройство [3] по наибольшему количеству признаков совпадает с предлагаемым изобретением, поэтому принято в качестве ближайшего аналога.The device [3] for the greatest number of signs coincides with the invention, therefore, it is accepted as the closest analogue.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Сущность предлагаемого способа управления дирижаблем заключается в осуществлении поворотов дирижабля в вертикальной и/или горизонтальной плоскостях путем обмена функций носа и кормы дирижабля с сохранением устойчивости аэродинамической схемы.The essence of the proposed method of controlling the airship is to implement the turns of the airship in the vertical and / or horizontal planes by exchanging the functions of the bow and stern of the airship while maintaining the stability of the aerodynamic configuration.
Сущностью обратимого дирижабля является его симметрия, относительно вертикальной оси Z, проходящей через его центр тяжести (см. Фиг.1 и Фиг.2). При этом на окончаниях носовой и кормовой частей оболочки 1 он снабжен реверсивными двигателями с винтовыми движителями 2 и 3, попарно размещенными на концах крестообразных кронштейнов 4, которые состоят из вертикальных и горизонтальных перекладин. Центр управления на носу 5 является главным с возможностью стать резервным. Центр управления на корме 6 является резервным с возможностью стать главным.The essence of a reversible airship is its symmetry, relative to the vertical axis Z, passing through its center of gravity (see Figure 1 and Figure 2). Moreover, at the ends of the bow and stern parts of the
Заявляемое изобретение решает следующие задачи:The claimed invention solves the following problems:
- повышение управляемости и устойчивости дирижабля;- increase the controllability and stability of the airship;
- исключение дополнительного перемещения центра тяжести дирижабля в пространстве при горизонтальном и вертикальном повороте и соответствующую экономию работы исполнительных устройств;- the exclusion of additional movement of the center of gravity of the airship in space with horizontal and vertical rotation and the corresponding economy of the operation of actuators;
- повышение надежности управления.- improving the reliability of management.
Характеристика изобретенияDescription of the invention
Предлагаемый способ управления обратимым дирижаблем осуществляется следующим образом.The proposed method of controlling a reversible airship is as follows.
При повороте дирижабля на угол менее 90°:When you turn the airship at an angle of less than 90 °:
- включают двигатели 2 и 3, расположенные в вертикальной или горизонтальной плоскости, на одной перекладине крестообразного кронштейна 4 - встречно, на одной продольной линии - попутно. Направление вращения винтов задают таким образом, что происходит вращение дирижабля вокруг центра тяжести в заданном направлении. Изменение направления вращения производят реверсом двигателей;- turn on the
- следят за изменением угла поворота;- monitor the change in the angle of rotation;
- при достижении углом поворота требуемого значения выключают двигатели 2 и 3.- when the angle of rotation reaches the desired value, turn off the
При повороте на угол более 90°:When turning an angle of more than 90 °:
- функцию кормы меняют на функцию носа, а функцию носа меняют на функцию кормы;- the function of the stern is changed to the function of the nose, and the function of the nose is changed to the function of the stern;
- центр управления на носу 5 делают резервным, а центр управления на корме 6 делают главным;- the control center on the
- включают двигатели 2 и 3, расположенные в вертикальной или горизонтальной плоскости, на одной перекладине крестообразного кронштейна 4 - встречно, на одной продольной линии - попутно. Направление вращения винтов задают таким образом, что происходит вращение дирижабля вокруг центра тяжести в направлении, противоположном заданному направлению. Изменение направления вращения производят реверсом двигателей;- turn on the
- следят за изменением угла поворота;- monitor the change in the angle of rotation;
- при достижении углом поворота значения, равного разности между требуемым значением и значением 180°, выключают двигатели.- when the angle of rotation reaches a value equal to the difference between the desired value and the value of 180 °, the engines are turned off.
При повороте на угол 180° или включении «заднего хода»:When turning through an angle of 180 ° or turning on the "reverse":
- функцию кормы меняют на функцию носа, а функцию носа меняют на функцию кормы,- the function of the stern is changed to the function of the nose, and the function of the nose is changed to the function of the stern,
- центр управления на носу 5 делают резервным, а центр управления на корме 6 делают главным.- the control center on the
В конструкцию обратимого дирижабля заложена идентичность и осевая симметрия носа и кормы дирижабля и их обратимость - возможность придавать им функции либо носа, либо кормы. Несущая оболочка обратимого дирижабля 1 выполнена в виде эллипсоида с длинной продольной осью «нос-корма» и сравнительно короткими поперечной и вертикальной осями (см. Фиг.1, Фиг.2). Носовая и кормовая части несущей оболочки 1 дирижабля симметричны относительно вертикальной оси Z, проходящей через его центр тяжести. На окончаниях носа и кормы установлены крестообразные кронштейны 4, имеющие вертикальную и горизонтальную перекладины одинаковой длины. На концах перекладин установлены одинаковые реверсивные двигатели с одинаковыми винтовыми движителями 2 и 3. При этом движители 2, расположенные на концах вертикальных перекладин, используются для поворотов в вертикальной плоскости, а движители 3, расположенные на концах горизонтальных перекладин, используются для поворотов в горизонтальной плоскости. Снизу к оболочке прикреплены носовая и кормовая гондолы. В носовой гондоле помещен главный центр управления 5, с возможностью стать резервным. В кормовой гондоле помещен резервный центр управления 6, с возможностью стать главным. Движители 2 и 3 и гондолы размещены симметрично относительно оси Z, проходящей через центр тяжести дирижабля.The design of a reversible airship includes the identity and axial symmetry of the bow and stern of the airship and their reversibility - the ability to give them the functions of either the bow or stern. The bearing shell of the
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
На фигуре 1 изображена фронтальная (продольная) проекция обратимого дирижабля.The figure 1 shows the frontal (longitudinal) projection of a reversible airship.
На фигуре 2 изображена профильная (поперечная) проекция обратимого дирижабля.The figure 2 shows a profile (transverse) projection of a reversible airship.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Пусть дирижабль стоит относительно окружающего воздуха или движется равномерно и поступательно. Тогда предлагаемое управление обратимым дирижаблем осуществляется следующим образом.Let the airship stand relative to the surrounding air or move uniformly and progressively. Then the proposed control of a reversible airship is as follows.
При повороте на угол менее 90°:When turning at an angle of less than 90 °:
- включают двигатели 2 и 3, расположенные в вертикальной или горизонтальной плоскости, на одной перекладине крестообразного кронштейна 4 - встречно, на одной продольной линии - попутно. Направление вращения винтов задают таким образом, что происходит вращение дирижабля вокруг центра тяжести в заданном направлении. Изменение направления вращения производят реверсом двигателей;- turn on the
- следят за изменением угла поворота;- monitor the change in the angle of rotation;
- при достижении углом поворота требуемого значения выключают двигатели.- when the angle of rotation reaches the desired value, the engines are turned off.
При этом исключается фаза дополнительного разгона дирижабля и исключается дополнительное перемещение его центра в пространстве, поэтому поворот происходит быстрее и экономнее, чем у аналогов.This eliminates the phase of additional acceleration of the airship and excludes the additional movement of its center in space, so the rotation is faster and more economical than that of counterparts.
При повороте на угол более 90°:When turning an angle of more than 90 °:
- меняют функцию кормы на функцию носа, а функцию носа - на функцию кормы;- change the stern function to the nose function, and the nose function to the stern function;
- центр управления на носу 5 делают резервным, а центр управления на корме 6 делают главным.- the control center on the
- включают двигатели 2 и 3, расположенные в вертикальной или горизонтальной плоскости, на одной перекладине крестообразного кронштейна 4 - встречно, на одной продольной линии - попутно. Направление вращения винтов задают таким образом, что происходит вращение дирижабля вокруг центра тяжести в направлении, противоположном заданному направлению. Изменение направления вращения производят реверсом двигателей;- turn on the
- следят за изменением угла поворота;- monitor the change in the angle of rotation;
- при достижении углом поворота значения, равного разности между требуемым значением и значением 180° выключают двигатели.- when the angle of rotation reaches a value equal to the difference between the desired value and a value of 180 °, the engines are turned off.
При повороте на угол 180° или включении «заднего хода»:When turning through an angle of 180 ° or turning on the "reverse":
- функцию кормы меняют на функцию носа, а функцию носа меняют на функцию кормы,- the function of the stern is changed to the function of the nose, and the function of the nose is changed to the function of the stern,
- центр управления на носу 5 делают резервным, а центр управления на корме 6 делают главным.- the control center on the
В двух последних случаях, за счет практически мгновенного обращения функций носа, кормы и центров управления и фактического поворота на угол, абсолютная величина которого меньше 90°, получается дополнительный выигрыш в скорости поворота.In the last two cases, due to the almost instantaneous reversal of the bow, stern and control centers functions and the actual rotation by an angle whose absolute value is less than 90 °, an additional gain in turning speed is obtained.
Несущая оболочка обратимого дирижабля 1 - жесткого типа и наполнена водородом или гелием. Она выполнена из листового композиционного материала в виде эллипсоида с длинной продольной осью «нос-корма» и сравнительно короткими поперечной и вертикальной осями (см. Фиг.1, Фиг.2). Носовая и кормовая части несущей оболочки 1 дирижабля симметричны относительно вертикальной оси Z, проходящей через его центр тяжести. На окончаниях носа и кормы установлены крестообразные кронштейны 4, имеющие вертикальную и горизонтальную перекладины одинаковой длины и выполненные из композиционного материала. На концах перекладин установлены одинаковые реверсивные двигатели, например электрические, с одинаковыми винтовыми движителями 2 и 3. Движители 2, расположенные на концах вертикальных перекладин и включенные встречно, используют для поворотов в вертикальной плоскости. Движители 3, расположенные на концах горизонтальных перекладин и включенные встречно, используют для поворотов в горизонтальной плоскости. Попутное включение всех двигателей приводит к поступательному движению дирижабля. Одновременный реверс всех двигателей приводит к изменению направления движения. Снизу к оболочке прикреплены носовая и кормовая гондолы, выполненные из композиционных материалов, в которых помещаются идентичные центры управления 5 и 6. Движители 2 и 3 и гондолы также размещены симметрично относительно вертикальной оси Z, проходящей через центр тяжести дирижабля. Главный центр управления 5 с возможностью стать резервным находится в гондоле на носу. Резервный центр управления 6 с возможностью стать главным находится в гондоле на корме.The carrier shell of a
Повышение надежности обратимого дирижабля и управления им достигается за счет дублирования центров управления и исполнительных двигателей.Improving the reliability of a reversible airship and controlling it is achieved by duplicating control centers and executive engines.
Источники информацииInformation sources
1. УДК 629.73(09) Бойко Ю.С., Турьян В.А. Голубая мечта столетий. - М.: Машиностроение, 1991. 128 с: ил. ISBN 5-217-01369-9.1. UDC 629.73 (09) Boyko Yu.S., Turyan V.A. The blue dream of centuries. - M.: Engineering, 1991.128 s., Ill. ISBN 5-217-01369-9.
2. Патент RU 2003596 C1 (Люфтшифбау Цепеллин Гмбх), 30.10.1993.2. Patent RU 2003596 C1 (Luftschifbau Zepellin GmbH), 10.30.1993.
3. Патент USA 1648630 (Ralph H. Upson), 1927.3. USA patent 1648630 (Ralph H. Upson), 1927.
4. Патент JP 6278696 A (SKY PIA KK), 04.10.1994.4. Patent JP 6278696 A (SKY PIA KK), 10/04/1994.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105718/11A RU2307763C2 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Method of control of airship and convertible airship for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105718/11A RU2307763C2 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Method of control of airship and convertible airship for realization of this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005105718A RU2005105718A (en) | 2006-08-10 |
RU2307763C2 true RU2307763C2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=37059273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005105718/11A RU2307763C2 (en) | 2005-03-01 | 2005-03-01 | Method of control of airship and convertible airship for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2307763C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102407933A (en) * | 2011-10-08 | 2012-04-11 | 西安森兰科贸有限责任公司 | Intrinsic safety type mine rescue aircraft |
CN104640767A (en) * | 2012-04-24 | 2015-05-20 | 拉斯卡尔有限公司 | Neutral buoyancy craft |
-
2005
- 2005-03-01 RU RU2005105718/11A patent/RU2307763C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102407933A (en) * | 2011-10-08 | 2012-04-11 | 西安森兰科贸有限责任公司 | Intrinsic safety type mine rescue aircraft |
CN104640767A (en) * | 2012-04-24 | 2015-05-20 | 拉斯卡尔有限公司 | Neutral buoyancy craft |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005105718A (en) | 2006-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10414484B2 (en) | Aircraft | |
US9630711B2 (en) | Bridles for stability of a powered kite and a system and method for use of same | |
US9878788B2 (en) | Aircraft | |
Lyu et al. | Design and implementation of a quadrotor tail-sitter VTOL UAV | |
US8128033B2 (en) | System and process of vector propulsion with independent control of three translation and three rotation axis | |
Englar et al. | Development of advanced circulation control wing high-lift airfoils | |
EP3287358A1 (en) | Tethered unmanned aerial vehicle | |
Alcorn et al. | The X-31 aircraft: advances in aircraft agility and performance | |
Oner et al. | Dynamic model and control of a new quadrotor unmanned aerial vehicle with tilt-wing mechanism | |
Öner et al. | Dynamic model and control of a new quadrotor unmanned aerial vehicle with tilt-wing mechanism | |
Hrishikeshavan et al. | Design, performance and testing of a quad rotor biplane micro air vehicle for multi role missions | |
JP2016068692A (en) | Multi-rotor craft posture stabilization control device | |
Sangjong et al. | Backstepping approach of trajectory tracking control for the mid-altitude unmanned airship | |
RU2307763C2 (en) | Method of control of airship and convertible airship for realization of this method | |
CN112368206B (en) | Tailstock type vertical take-off and landing aircraft | |
AU2009100459A4 (en) | Vectored thrust operating system | |
JP4447911B2 (en) | Gyro actuator | |
Gupta et al. | Cross Wind Flight Dynamics Modeling of Tethered Kite | |
Nagabhushan et al. | Thrust vector control of a V/STOL airship | |
CN110678388B (en) | Device and method for interacting with a fluid | |
Bestaoui et al. | Some insight in path planning of small autonomous blimps | |
Hima et al. | Motion generation on trim trajectories for an autonomous underactuated airship | |
RU2723516C1 (en) | Convertiplane | |
RU2656934C2 (en) | Method of vertical displacement and aircraft hovering in air | |
Seifert | Micro air vehicle lifted by a magnus rotor-a proof of concept |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070302 |