RU2609660C1 - Воздушное такси - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области воздухоплавательных аппаратов. Воздухоплавательный аппарат, предназначенный для воздушного такси, имеет несущую ферму, оболочку, заполненную газом легче воздуха, движители в виде воздушных винтов, систему наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления. В центре несущей фермы расположен жесткий купол из легкого материала, заполненный газом легче воздуха, покрытый элементами солнечной батареи. Вокруг купола находится палуба, соединенная с каютами лестницами. По периметру рамы расположены машинные отделения с воздушными винтовыми электродвижителями с изменяемым вектором тяги, а снизу рамы расположены захваты для крепления грузовых контейнеров. Изобретение направлено на повышение степени безопасности полета. 2 ил.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области воздухоплавательных аппаратов, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). Известен воздухоплавательный аппарат (дирижабль), содержащий ферму, сигарообразную оболочку, заполненную газом легче воздуха, стабилизатор, элементы крепления оболочки к ферме, движители в виде воздушных винтов, кабину для экипажа и груза [2].

Известно также изобретение [3], в котором технический результат достигается тем, что воздухоплавательный аппарат содержит ферму, сигарообразную оболочку, заполненную газом легче воздуха, стабилизатор, элементы крепления оболочки к ферме, движители в виде воздушных винтов, кабину для экипажа и груза, причальные приспособления. Воздухоплавательный аппарат состоит из трех горизонтально расположенных оболочек (центральная имеет стабилизатор), соединенных снизу общей фермой, причем между оболочками расположены и прикреплены к ферме О-образные части, с установленными в них на поперечных поворотных осях движителями.

За базовый вариант летательного устройства можно принять любой из беспилотников (БПЛА), квадрокоптеров или дронов, дополнив его элементами, обладающими новизной. Конструкций дронов в России и мире множество как военного, так и гражданского предназначения [3, 4, 5]. Мини-БПЛА стремительно обретают популярность в гражданской сфере, где большие БПЛА аэродромного базирования традиционно были недоступны как финансово, так и юридически. За рубежом мини-БПЛА используются для охраны сельхозугодий, картографии, дистанционного химико-физического анализа, контроля всхожести и спелости урожая, химической обработки. Примером этому служат японские БПЛА-вертолеты для фермеров Yamaha RMAX. В России подобная практика только-только начинает внедряться отдельными организациями [6].

Известно также изобретение [3], в котором технический результат достигается тем, что в воздухоплавательный аппарат, содержащий ферму, сигарообразную оболочку, заполненную газом легче воздуха, стабилизатор, элементы крепления оболочки к ферме, движители в виде воздушных винтов, кабину для экипажа и груза, причальные приспособления. Воздухоплавательный аппарат состоит из трех горизонтально расположенных оболочек (центральная имеет стабилизатор), соединенных снизу общей фермой, причем между оболочками расположены и прикреплены к ферме О-образные части, с установленными в них на поперечных поворотных осях движителями. Элементы данного изобретения можно принять за прототип предлагаемого изобретения. Все движители перечисленных БПЛА работают на традиционных углеводородных видах топлива.

В настоящее время роль воздушного такси выполют вертолеты. Их полеты над жилыми массивами создают опасность: при аварии и падении машины с горючим бедствие может оказаться значительным. Из-за высокого уровня шума летные площадки расположены вдали от центра города, а значит и от офисов. Преодоление пути от офиса до вертолета в пробках поглощает эффект быстроты воздушного такси. Сейчас, по сообщениям ТВ, создан воздухоплавательный аппарат - гибрид автомобиля и самолета, - технические характеристики не указаны. Для повышения эффективности воздушного такси и приближения летательного аппарата к офису необходимо снизить уровень шума и повысить безопасность пролета аппарата над жилым массивом.

Предлагается:

1. Для уменьшения шума использовать винтовые электродвижители с изменяемым вектором тяги и малой мощности и высокой скоростью вращения винта, что уменьшает громкость звука, а его частота смещается в сторону не воспринимаемого ухом шума.

2. Для повышения безопасности вес полезного груза компенсируется подъемной силой жесткого купола из легкого материала, заполненного гелием. При отказе нескольких движителей аппарат может плавно опуститься на землю.

Источником энергии являются панели солнечной батареи, расположенные по всей поверхности купола. При простоях поворотный механизм разворачивает движители навстречу воздушного потока и электродвигатели работают в режиме генератора. За основу летательного аппарата взят октаоптер. В 2012 году компания Parrot завоевала рынок удачным и довольно доступным квадрокоптером AR.Drone, а недавно представила новую модель под названием Bebop Drone (AR.Drone 3.0). Она также предназначена для любительского пилотирования и аэрофотосъемки. Аппарат уже оборудован HD-камерой с продвинутой системой стабилизации и 180-градусным объективом. Также есть и встроенный модуль GPS. Управление может осуществляться со смартфона или планшета через WiFi. Кроме того, в качестве опции доступен дополнительный пульт с удобными органами управления и дальнобойной антенной. Гарнитура виртуальной реальности Oculus Rift также имеет штатную поддержку. Недостатком новинки является слабый аккумулятор на 1200 мА*ч. Его хватит всего на 12 минут полета. Для повышения грузоподъемности квадрокоптера большинство его элементов выполняется из легких углепластов, а крыло заполняется гелием. Желательно, чтобы квадрокоптер длительное время парил в воздухе без включения движителей.

В основе любого автоматического управления лежит простая последовательность: измерение, сравнение и парирование возмущающего воздействия. Как правило, в современном профессиональном бортовом комплексе навигации и управления функцию измерения состояния системы выполняет малогабаритная инерциальная интегрированная система (МИНС) [7, 8].

Имея в своем составе триады инерциальных датчиков (микромеханических гироскопов и акселерометров), а также барометрический высотомер и трехосный магнитометр, и комплексируя данные этих датчиков с данными приемника GPS, система вырабатывает полное навигационное решение по координатам и углам ориентации.

Типовая структурная схема автопилота включает: магнитный компас, барометрический датчик скорости, барометрический датчик высоты, ультразвуковой датчик высоты (для взлетов посадок), систему спутниковой навигации, гировертикаль, пиродатчик горизонта, исполнительные механизмы.

Для обеспечения поставленных задач, а также определения координат исследуемых участков местности, АСУ квадрокоптера должна содержать в своем составе: устройства получения видовой информации, спутниковую навигационную систему, устройства радиолинии видовой и телеметрической информации, устройства командно-навигационной радиолинии с антенно-фидерным устройством, устройство обмена командной информацией, устройство информационного обмена, бортовую цифровую вычислительная машину (БЦВМ), устройство хранения видовой информации. Для обеспечения связи на значительные расстояния и повышения помехозащищенности за счет пространственной селекции в комплексах управления БПЛА широко используются остронаправленные антенные системы (АС) как на ПУ, так и на БЛА. Система управления остронаправленной АС включает в себя: собственно остронаправленную АС, радиотехнические параметры которой выбираются, исходя из требований обеспечения необходимой дальности связи по радиолинии, сервопривод АС, обеспечивающий пространственную ориентацию ДН АС в направлении ожидаемого появления излучения объекта связи, систему автоматического сопровождения по направлению (АСН), обеспечивающую устойчивое автосопровождение объекта связи в зоне уверенного захвата пеленгационной характеристики системы АСН, радиоприемное устройство, обеспечивающее формирование сигнала «Связь», свидетельствующего о приеме информации с заданным качеством, систему управления антенной системой, обеспечивающую анализ текущего состояния системы управления АС, формирование сигналов управления сервоприводом для обеспечения пространственной ориентации АС в соответствии с полетным заданием и алгоритмом пространственного сканирования. Таким образом, наиболее важной составляющей беспилотного авиационного комплекса является система управления и связи.

В настоящее время беспилотники выполняют научные задачи или используются в разведывательных целях. Полезную нагрузку, кроме управляющей и наблюдательной аппаратуры, они не несут.

Целью предлагаемого изобретения является создание воздухоплавательного аппарата высокой степени безопасности, способного хорошо ориентироваться в пространстве, наблюдать ситуацию по маршруту движения, нести значительный полезный груз, быть малошумным и способным приземляться в густонаселенных городах.

На фиг. 1 представлен вид на воздухоплавательный аппарат сбоку с разрезом, на фиг. 2 - тот же аппарат с видом сверху. Воздухоплавательный аппарат состоит:

1 - жесткий купол из легкого материала, 2 - элементы солнечной батареи, 3 - палуба, 4 - лестница, 5 - эластичный амортизатор, 6 - захваты грузового контейнера, 7 - несущая ферма, 8 - воздушный винтовой электродвижитель с изменяемым вектором тяги, 9 - ограждение, 10 - машинное отделение с входом и выходом, 11 - пассажирские каюты. Воздухоплавательный аппарат управляется летчиком, но может работать в режиме автопилота или управляться дистанционно. Воздушное такси подобно воздушному кораблю и имеет следующие отличия от прототипа: в центре несущей фермы расположен жесткий купол из легкого материала, заполненный газом легче воздуха, покрытый элементами солнечной батареи, вокруг купола находится палуба, соединенная с каютами лестницами, по периметру рамы расположены машинные отделения с воздушными винтовыми электродвижителями с изменяемым вектором тяги, а снизу рамы расположены захваты для крепления грузовых контейнеров. Контейнер может быть цилиндрической формы или в форме параллелепипеда и может быть оборудован инструментарием скорой помощи, ремонтной мастерской или пожарным оборудованием. Воздухоплавательный аппарат оснащен видеокамерами, которые проектируют на монитор кают воздушного такси пролетаемый ландшафт. Если воздушное такси является туристическим, то пол контейнера цилиндрической формы может быть выполнен стеклянным. Воздушное такси может осуществлять посадку во дворе, на крыше здания, приближаться вплотную к балкону или окну высотного здания и забирать людей при пожаре и землетрясениях. Воздушное такси может и не иметь специальных посадочных площадок: воздушное такси приближается к земле, сбрасывается трап, по которому люди заходят на палубу и по лестницам спускаются в каюты.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Современные системы очистки газовых выбросов.www.coolreferat.com.

2. Патент РФ 2420425.

3. bp-la.ru/primenenie-bespilotnyx-letatelriyx-apparatov/

4. А. Каримов, В. Ильин. «Военное обозрение», #46(268), 2013.

5. 24gadget.ru/tags/npoH.

6. Н.С. Сенюшкин. Особенности классификации БПЛА самолетного типа. «Молодой ученый», - 2010, - №11, - с. 65-68.

7. А. Лоскутников. Системы автоматического управления БПЛА. «Молодой ученый», - 2011, - №9, - с. 56-58.

8. В. Слосар. Радиолинии связи с БПЛА: Примеры реализации. Электроника: наука, технология, бизнес. - 2010, - №5. - С. 56-58.

9. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнисты материалы. М.: Высшая школа, 2004.

10. http:highpol.com.

11. http:newchemistry.ru.

Claims (1)

1. Воздухоплавательный аппарат, предназначенный для воздушного такси, имеет несущую ферму, оболочку, заполненную газом легче воздуха, движители в виде воздушных винтов, систему наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления, отличающийся тем, что в центре несущей фермы расположен жесткий купол из легкого материала, заполненный газом легче воздуха, покрытый элементами солнечной батареи, вокруг купола находится палуба, соединенная с каютами лестницами, по периметру рамы расположены машинные отделения с воздушными винтовыми электродвижителями с изменяемым вектором тяги, а снизу рамы расположены захваты для крепления грузовых контейнеров.

Images