RU2652322C1 - Aerostat - Google Patents
Aerostat Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652322C1 RU2652322C1 RU2017116961A RU2017116961A RU2652322C1 RU 2652322 C1 RU2652322 C1 RU 2652322C1 RU 2017116961 A RU2017116961 A RU 2017116961A RU 2017116961 A RU2017116961 A RU 2017116961A RU 2652322 C1 RU2652322 C1 RU 2652322C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- multicopter
- nacelle
- capsule
- orientation
- acs
- Prior art date
Links
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241001503987 Clematis vitalba Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000287531 Psittacidae Species 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000009429 distress Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- -1 for example Polymers 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/06—Rigid airships; Semi-rigid airships
- B64B1/24—Arrangement of propulsion plant
- B64B1/30—Arrangement of propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
- B64C27/04—Helicopters
- B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области воздухоплавательных аппаратов, в частности к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА). В России интерес к воздухоплавательным аппаратам особый: стоит задача активного освоения просторов Сибири, Дальнего Востока, Крайнего Севера и земель и водных пространств Арктики. Транссибирская железнодорожная магистраль только на юге Сибири, чуть севернее - ничем не доберешься: советская система воздушного транспорта разрушена, машиной не проедешь, лошади давно нет… Воздухоплавательные аппараты, не требующие аэродромов, могут способствовать решению данной проблемы.The invention relates to the field of aeronautical vehicles, in particular to unmanned aerial vehicles (UAVs). In Russia, there is a special interest in aeronautics: the task is to actively develop the vastness of Siberia, the Far East, the Far North and the lands and water spaces of the Arctic. The Trans-Siberian railway only in the south of Siberia, just north - you can’t get anything: the Soviet air transport system is destroyed, you can’t drive a car, you haven’t gone for a long time ... Aeronautical vehicles that do not require airfields can help solve this problem.
Условия работы летательных аппаратов трудные, экстремальные. Температура воздуха вблизи земли от -50 зимой до +30 летом. Сильный ветер, резкая смена погоды. Бескрайние просторы без аэродромов и возможные экстренные посадки без удобных площадок. Теплый сезон короткий, а объемы грузов запредельные. Летательное средство должно обладать большой грузоподъемностью и сравнительно большой скоростью, быть устойчивым к сильным ветрами иметь большую прочность и надежность всех узлов на случай экстренных посадок в тайге или на торосы льда. Летательное средство должно обладать запасом мощности и электроэнергии, повышенной модульностью и легко разбираемой на фрагменты, ибо дальнейшая транспортировка груза и самого летательного аппарата после экстренной посадки, может осуществляться на других видах транспорта.The working conditions of the aircraft are difficult and extreme. The air temperature near the ground is from -50 in winter to +30 in summer. Strong wind, sudden change in weather. Endless open spaces without airfields and possible emergency landings without convenient sites. The warm season is short, and the volumes of cargo are outrageous. The aircraft should have a large carrying capacity and a relatively high speed, be resistant to strong winds, have great strength and reliability of all nodes in case of emergency landings in the taiga or on ice hummocks. The aircraft must have a reserve of power and electricity, increased modularity and easily disassembled into fragments, because further transportation of the cargo and the aircraft itself after an emergency landing can be carried out by other means of transport.
В настоящее время использование беспилотников приобрело массовое распространение. Военные БПЛА используют для разведки, корректировки огня и нанесение ударов, сьемки координат объектов противника, замера расстояний и площадей. Наши беспилотники хорошо показали себя в Сирии, как и вся наша военная техника. Су-37 показал себя как самый виртуозный, самый маневренный самолет в мире. В ударных БПЛА мы резко отстаем от США. Там гиперзвуковые самолеты SR-72 и X-48 штурмуют скорости 5-7 МАХ. Известна китайская система Wing Loong и беспилотник - ударник CY-4, а также беспилотник Израиля Heron.Currently, the use of drones has become widespread. Military UAVs are used for reconnaissance, fire adjustment and striking, surveying the coordinates of enemy targets, measuring distances and areas. Our drones showed themselves well in Syria, like all our military equipment. Su-37 proved to be the most masterly, most maneuverable aircraft in the world. In shock UAVs, we are sharply behind the United States. There hypersonic aircraft SR-72 and X-48 storm the speed of 5-7 MAX. The Chinese Wing Loong system and the drone CY-4, as well as the Israeli Heron drone, are known.
Российские ударные беспилотники «СКАТ» и ТУ-300 «Коршун», «Дозор 600», Т-10Э, ZALA 421-16ЕТ преимущественными показателями не обладают. Первые БПЛА появились в СССР, но сейчас позиции в этой области утрачены.Russian shock drones SKAT and TU-300 Korshun, Dozor 600, T-10E, ZALA 421-16ET do not have primary indicators. The first UAVs appeared in the USSR, but now the positions in this area have been lost.
Проблемы распознавания целей породили проблемы юридического и морально-психологического характера.Problems of target recognition gave rise to problems of a legal and moral-psychological nature.
Беспилотники в мирных целях могут быть использованы при различной деятельности: наблюдение за лесами, миграцией животных и птиц, рыбнадзор, состояние плотин и водоемов, контроль газовых и транспортных магистралей, разведка во время чрезвычайных ситуаций, пожарный контроль за состоянием зданий и других объектов; доставка грузов терпящим бедствие, потерявшимся людям, альпинистам, геологам и так далее, особенно беспилотники стоит применять там, где есть непосредственная угроза человеку в зонах радиоактивного или химического заражения. Потребность применения дронов в черте городов большая (из-за пробок ни техническая, ни медицинская помощь быструю помощь оказать не могут), но дело упирается в юридические проблемы безопасности.Unmanned aerial vehicles for peaceful purposes can be used for various activities: monitoring forests, migration of animals and birds, fish surveillance, the status of dams and ponds, monitoring gas and transport pipelines, reconnaissance during emergency situations, fire monitoring of buildings and other objects; delivery of goods to people in distress, lost people, climbers, geologists and so on, especially drones should be used where there is a direct threat to a person in areas of radioactive or chemical contamination. The need for drones in cities is great (due to traffic jams neither technical nor medical assistance can provide quick help), but the case rests on legal security issues.
Сегодня множество компаний разрабатывает дроны в мирных целях: ОКБ «Яковлева», ОКБ МиГ, ОКБ «Сухой», ОКБ «Сокол», «Транзас» (все военно-промышленного назначения); ZALA AERO GROUP, БЛАСКОР, Unmanned, Аэрокон (все гражданского назначения) и пр. Стоимость от 500 тыс руб.Today, many companies are developing drones for peaceful purposes: OKB Yakovleva, OKB MiG, OKB Sukhoi, OKB Sokol, Transas (all military-industrial purposes); ZALA AERO GROUP, BLASKOR, Unmanned, Aerocon (all civilian purposes), etc. Cost from 500 thousand rubles.
Наша задача отличается от задач военных и мирных дронов. Цель изобретения заключается в создании вохдухоплавательного аппарата большой груподьемности, способного перемещаться на большие расстояния в экстремальных условиях Сибири и Крайнего Севера.Our task is different from the tasks of military and peaceful drones. The purpose of the invention is to create a navigational apparatus of large group capacity, capable of traveling long distances in extreme conditions of Siberia and the Far North.
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], но все они, исключая ударные, малого или очень малого размера и грузоподъемностью, достаточной лишь для переноса видеокамеры и измерительных инструментов.For the basic version of the flying device, you can take any of the drones (UAVs), quadrocopters or drones, supplementing it with elements of novelty. There are many drones in Russia and in the world, both military and civilian [3, 4, 5], but all of them, with the exception of drums, are small or very small in size and have a carrying capacity sufficient to carry a video camera and measuring instruments.
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].Mini UAVs are rapidly gaining popularity in the civilian sphere, where large airport-based UAVs have traditionally been unavailable both financially and legally. Abroad, mini-UAVs are used to protect farmland, cartography, remote chemical and physical analysis, control germination and ripeness of crops, and chemical processing. An example of this is the Japanese Yamaha RMAX farmer UAV helicopters. In Russia, this practice is only just beginning to be implemented by individual organizations [6].
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 мАч. 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.In 2012, Parrot conquered the market with a successful and fairly affordable AR quadrocopter. Drone, and recently introduced a new model called Bebop Drone (AR. Drone 3.0). It is also intended for amateur piloting and aerial photography. The device is already equipped with an HD camera with an advanced stabilization system and a 180-degree lens. There is also a built-in GPS module. Management can be carried out from a smartphone or tablet via WiFi. In addition, an optional remote control with convenient controls and a long-range antenna is available as an option. The Oculus Rift virtual reality headset also has native support. The disadvantage is the weak 1200 mAh battery. It is enough for only 12 minutes of flight. To increase the carrying capacity of the quadrocopter, most of its elements are made of light carbon fiber, and the wing is filled with helium. It is advisable that the quadrocopter soared for a long time in the air without turning on the propulsors.
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].The basis of any automatic control is a simple sequence: measuring, comparing and counteracting the disturbing effect. As a rule, in a modern professional on-board navigation and control system, the function of measuring the state of the system is performed by a small-sized inertial integrated system (MINS) [7, 8].
Имея в своем составе множество 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), система спутниковой навигации, гировертикаль, пиродатчик горизонта, исполнительные механизмы и радарные устройства, отслеживающие воздушную ситуацию по пути следования.Having in its composition many inertial sensors (micromechanical gyroscopes and accelerometers), as well as a barometric altimeter and a triaxial magnetometer, and combining the data of these sensors with the data of the GPS receiver, the system generates a complete navigation solution for the coordinates and orientation angles. A typical structural diagram of an autopilot includes: a magnetic compass, a barometric speed sensor, a barometric altitude sensor, an ultrasonic altitude sensor (for take-off and landing), a satellite navigation system, a gyro vertical, a horizon donor, actuators and radar devices that monitor the air situation along the route.
Для обеспечения поставленных задач, а также определения координат исследуемых участков местности АСУ мультикоптера 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, Радиоприемного устройства, обеспечивающего формирование сигнала «Связь», свидетельствующего о приеме информации с заданным качеством, Система управления антенной системой, обеспечивающий 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. Координатное ориентирование осуществляется по системе «Гланас».To ensure the tasks, as well as determine the coordinates of the studied areas of the terrain, the multicopter ACS should include: devices for obtaining specific information, a satellite navigation system, devices for radio lines of view and telemetry information, devices for command and navigation radio lines with an antenna-feeder device, command exchange device information, information exchange device, on-board digital computer (BTsVM), device for storing specific information. To ensure communication over long distances and to increase noise immunity due to spatial selection, UAV control systems use highly directional antenna systems (AS) on both launchers and UAVs. The control system of a highly directional speaker includes: a strictly directional speaker, the radio parameters of which are selected based on the requirements to ensure the necessary communication range along the radio line, a servo drive that provides spatial orientation of the antenna bottom in the direction of the expected occurrence of radiation from the communication object, and an automatic tracking system (ASN ), providing stable auto-tracking of the communication object in the zone of confident capture of the direction-finding characteristic of the ASN, Radio a removable device that provides the formation of the “Communication” signal, which indicates the reception of information with a given quality, The antenna system control system, which analyzes the current state of the AS control system, generates servo control signals to ensure the spatial orientation of the speakers in accordance with the flight task and the spatial scanning algorithm. Thus, the most important component of an unmanned aircraft complex is the control and communication system. Coordinate orientation is carried out according to the Glanas system.
В настоящее время беспилотники выполняют научные задачи или используются в разведывательных целях. Полезную нагрузку, кроме управляющей и наблюдательной аппаратуры, они не несут.Currently, drones perform scientific tasks or are used for reconnaissance purposes. Payload, except for control and monitoring equipment, they do not carry.
Известно изобретение (http://www.findpatent.ru/patent/258/2581971.html © FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2016), которое относится к области воздухоплавательных аппаратов. Воздухоплавательный аппарат включает восьмиугольную ферму с электродвижителями по концам, системы наблюдения, ориентации, связи и автоматического управления. В центре восьмиугольной фермы расположена пневматическая полимерная труба, состоящая из герметично изолированных секций, армированных полимерными обручами и скрепленных между собой замковыми соединениями, поддерживаемая в вертикальном положении с помощью автоматических натяжных устройств. При заполнении легким газом полимерная труба создает подъемную силу, компенсирующую вес груза, подвешиваемого к ферме. Изобретение направлено на создание летательного аппарата, хорошо ориентирующегося в пространстве; принято в качестве прототипа.The invention is known (http://www.findpatent.ru/patent/258/2581971.html © FindPatent.ru - Patent Search, 2012-2016), which relates to the field of aeronautics. The aeronautical apparatus includes an octagonal truss with electric motors at the ends, monitoring, orientation, communication and automatic control systems. In the center of the octagonal truss there is a pneumatic polymer pipe consisting of hermetically insulated sections reinforced with polymer hoops and fastened together by lock joints, supported in an upright position by means of automatic tensioning devices. When filled with light gas, the polymer pipe creates a lifting force that compensates for the weight of the load suspended from the farm. The invention is aimed at creating an aircraft that is well oriented in space; taken as a prototype.
Недостатком данного изобретения можно назвать следующее:The disadvantage of this invention can be called the following:
«Мягкая» оболочка секций полимерной трубы и большое лобовое сопротивление ветру уменьшают возможности воздухоплавательного аппарата для вертикального маневра.The “soft” shell of the sections of the polymer pipe and the large frontal resistance to the wind reduce the capabilities of the aeronautical apparatus for vertical maneuver.
Аппарат, в соответствии с физическими принципами, должен иметь форму близкую к форме эллипсоида (дискообразную или сигарообразную), причем сигарообразная форма целесообразна в основном для аппарата очень большой грузоподъемности, а дискообразная - для аппарата с высокой маневренностью. Условия Крайнего Севера России когда лето длится 1.5-2 месяца требуют быстрой доставки груза, поэтому воздухоплавательный аппарат должен обладать большой грузоподъемностью и сравнительно высокой скоростью. Особенностью передвижения людей и техники на Крайнем Севере является групповое передвижение: корабли по Ледовитому океану передвигаются караванами с ледоколами во главе, машины по Сибири перемещаются колоннами и воздухоплавательным аппаратам желательно перемещаться «стаями», тоже группами, при этом энергия на аппаратах не должна отсутствовать ни минуты. (оживить технику при экстренной посадке потом будет затруднительно). Каждый воздухоплавательный аппарат должен иметь значительный резерв по мощности и запасам электроэнергии.The device, in accordance with physical principles, should have a shape close to the shape of an ellipsoid (disk-shaped or cigar-shaped), moreover, the cigar-shaped form is suitable mainly for a very large-capacity device, and disk-shaped for a device with high maneuverability. The conditions of the Far North of Russia when the summer lasts 1.5-2 months require fast delivery of cargo, therefore, the aeronautical apparatus must have a large carrying capacity and a relatively high speed. The peculiarity of the movement of people and equipment in the Far North is group movement: ships on the Arctic Ocean are driven by caravans with icebreakers at the head, cars in Siberia are moved in columns and aeronautical aircraft, preferably in packs, also in groups, while the energy on the vehicles should not be absent for a minute . (it will be difficult to revive the equipment during an emergency landing). Each aeronautical apparatus should have a significant reserve for power and energy reserves.
Тактически наша задача решается следующим образом: вес груза компенсируется емкостями с легким газом. Воздухоплавательный аппарат состоит из мощного мультикоптера, гондолы, капсулы АСУ, батарейного отсека и системы ориентации и слежения. Основные отличия состоят в следующем. Мультикоптер состоит из нескольких сектакоптеров, соединенных замковыми устройствами и поворотной площадки, находящейся на опорной раме мультикоптера, ниже расположена гондола, корпус которой выполнен в виде сильфона, с возможностью сжиматься и расширяться в зависимости от условий полета, внутри гондолы установлен пневмодомкрат, распирающийся между опорной рамой гондолы и опорной рамой мультикоптера, под которой расположены захваты грузового контейнера, сверху мультикоптера находится капсула АСУ с самописцами параметров полета, а над ней расположена система ориентации и слежения. При этом, часть движителей используются для создания вертикальной подъемной тяги, другая часть является маршевыми двигателями горизонтального перемещения, а третья часть является ветряками, используемыми для выработки электроэнергии, которая аккумулируется в батарейном отсеке, причем все движители однотипны, а их функции меняются в зависимости от условий полета.Tactically, our task is solved as follows: the weight of the load is compensated by containers with light gas. The aeronautical apparatus consists of a powerful multicopter, a nacelle, an ASU capsule, a battery compartment, and an orientation and tracking system. The main differences are as follows. A multicopter consists of several cultivopters connected by locking devices and a rotary platform located on the multicopter support frame, a nacelle is located below, the body of which is made in the form of a bellows, with the ability to contract and expand depending on flight conditions, an air jack installed inside the nacelle, bursting between the support frame the nacelle and the multicopter support frame, under which the grips of the cargo container are located, on top of the multicopter there is an ACS capsule with recorders of flight parameters, and hell is the orientation and tracking system. At the same time, part of the movers are used to create vertical lifting thrust, the other part is marching engines of horizontal movement, and the third part is windmills used to generate electricity that accumulates in the battery compartment, all movers are of the same type, and their functions vary depending on conditions flight.
Важной особенностью воздухоплавательного аппарата является изменение формы гондолы в зависимости от скорости ветра и лобового сопротивления аппарата. При встречном ветре со скоростью более 5 м/сек, гондола превращается в плоский эллипсоид, а при попутном ветре приближается к шарообразной форме. При ветреной погоде большинство движителей работает как маршевые двигатели перемещения на преодоление сопротивления воздушного потока и увеличения скорости полета.An important feature of the aeronautical apparatus is the change in the shape of the nacelle depending on the wind speed and drag. With a headwind with a speed of more than 5 m / s, the gondola turns into a flat ellipsoid, and with a tailwind it approaches a spherical shape. In windy weather, most propulsors operate as marching displacement engines to overcome airflow resistance and increase flight speed.
В условия Крайнего Севера при полете на многотысячное расстояние нет возможности переждать непогоду на запасном аэродроме. Суммарная мощность движителей должна значительно превышать мощность необходимую для перемещения груза в теплых широтах.In the conditions of the Far North, when flying over a distance of many thousands, there is no way to wait out the weather at the alternate aerodrome. The total power of propulsors should significantly exceed the power required to move the cargo in warm latitudes.
В благоприятных условиях излишек движителей используется как ветряки для выработки электроэнергии и пополнения ее в батарейном отсеке.In favorable conditions, surplus propulsors are used as windmills to generate electricity and replenish it in the battery compartment.
В целях снижения расхода электроэнергии при маневрировании, мультикоптер установлен на поворотной площадке с сервоприводом, что позволяет при развороте мультикоптера не крутить гондолу с грузовым контейнером.In order to reduce power consumption during maneuvering, the multicopter is installed on a rotary platform with a servo drive, which allows you to avoid twisting the nacelle with a cargo container when turning the multicopter.
Предлагается конструкция воздухоплавательного аппарата:The design of the aeronautical apparatus is proposed:
на фиг. 1 представлен вид на аппарат спереди с разрезом, на фиг. 2 - вид на аппарат сверху.in FIG. 1 shows a front view of the apparatus with a section, in FIG. 2 - view of the apparatus from above.
Воздухоплавательный аппарат состоит: 1 - капсула АСУ, 2 - сектакоптер, 3 - опорная рама мультикоптера, 4 - корпус гандолы в виде сильфона, 5 - батарейный отсек, 6 - захваты грузового контейнера, 7 - система ориентации и слежения, 8 - электродвижители с переменным вектором тяги, 9 - поворотная платформа, 10 - пневмодомкрат, 11 - опорная рама гондолы, 12 - грузовой контейнер.The aeronautical apparatus consists of: 1 - ACS capsule, 2 - secectopter, 3 - multicopter support frame, 4 - bellows body in the form of a bellows, 5 - battery compartment, 6 - grips of the cargo container, 7 - orientation and tracking system, 8 - electric motors with variable thrust vector, 9 - turntable, 10 - pneumatic jack, 11 - support frame of the nacelle, 12 - cargo container.
Модульность конструкции и замковые соединения элементов позволяют под необходимый объем груза подбирать тип гондолы и количество сектакоптеров. Надеяться на быструю техническую помощь не приходится, - каждая авария ликвидируется поисковой - спасательной службой, поэтому надежность конструкции и бесперебойность поступления энергии приобретает особое значение для работы на крайнем Севере.The modularity of the design and the locking connections of the elements allow you to select the type of nacelle and the number of cultivators for the required volume of cargo. There is no reason to hope for quick technical assistance - every accident is eliminated by the search and rescue service, therefore the reliability of the design and the uninterrupted supply of energy is of particular importance for work in the Far North.
Данный беспилотник должен иметь систему видионаблюдения, радар, систему ориентации и сопровождения по координатам «Гланас», систему связи, систему автоматического управления, а также громоотводную систему.This drone should have a video surveillance system, a radar, a Glanas coordinate orientation and tracking system, a communications system, an automatic control system, and a lightning rod system.
Объем газовых камер гондолы не ограничен ни по высоте, ни по диаметру, количество гондол может быть несколько типов, а это значит, что и перевозимый груз может быть значительным. Большинство элементов предлагаемого устройства, выполняются из легких углепластиков, например, пластик ABS или волокна КЛЕВЛАР, которые прочнее стали, но легче ее.The volume of the gas chambers of the nacelle is not limited either in height or in diameter, the number of nacelles can be of several types, which means that the cargo carried can be significant. Most of the elements of the proposed device are made of light carbon fiber, for example, ABS plastic or KLEVLAR fiber, which are stronger than steel, but lighter than it.
На основе углеродных волокон и углеродной матрицы создают композиционные углеграфитовые материалы, способные долго выдерживать в инертных или восстановительных средах температуры до 3000 град. Углепластики очень легки и, в то же время, прочные материалы [9]. Например, полимер этого класса, названный «Хайпол» обладает следующими параметрами: рабочая температура до 2000 град., химическая инертность к окислительным средам, не горит, в 1.5 раза легче алюминия и весьма прочен [10]. Вызывает интерес последняя разработка российских ученых - полимер ГРАФИН, обладающий особенными и экзотическими свойствами [11]. За эту разработку российские ученые получили Нобелевскую премию в 2010 году. Углеграфитовые трубки могут достигать прочность в 50 раз превышающую прочность стали.On the basis of carbon fibers and a carbon matrix, composite carbon-graphite materials are created that can withstand temperatures up to 3000 degrees in inert or reducing environments for a long time. CFRPs are very lightweight and, at the same time, durable materials [9]. For example, a polymer of this class, called “Hypol”, has the following parameters: operating temperature up to 2000 degrees, chemical inertness to oxidizing media, does not burn, is 1.5 times lighter than aluminum, and is very durable [10]. Of interest is the latest development of Russian scientists - the graphite polymer, which has special and exotic properties [11]. For this development, Russian scientists received the Nobel Prize in 2010. Carbon-graphite tubes can achieve a strength of 50 times the strength of steel.
Углеродные тонкие пленки, нанесенные путем напыления на стенки газовых камер изнутри, предохраняют от утечки газа.Carbon thin films applied by spraying the walls of the gas chambers from the inside protect against gas leakage.
Для создания подъемной сылы, компенсирующий вес груза, используется гелий.Helium is used to create a lift that compensates for the weight of the cargo.
Управляется воздухоплавательный аппарат на автопилоте, по маршруту, заложенного в программе бортового компьютера и ориентирующегося по координатам системы «Глонас», при этом производится постоянное наблюдение и коррекция курса диспетчерской службой, а также запись параметров полета самописцами.The aeronautical apparatus is controlled on autopilot along the route laid down in the on-board computer program and guided by the coordinates of the Glonas system, while constant monitoring and course correction by the dispatching service, as well as recording of flight parameters by recorders, is carried out.
Воздухоплавательный аппарат может быть использован и в степях Казахстана и пустынях Средней Азии и Монголии.The aeronautical apparatus can be used in the steppes of Kazakhstan and the deserts of Central Asia and Mongolia.
Не исключено, что в будущем, предлагаемый вид транспорта может быть использован и для транспортировки людей.It is possible that in the future, the proposed mode of transport can be used to transport people.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Современные системы очистки газовых выбросов.1. Modern systems for cleaning gas emissions.
2. Патент РФ 2420425.2. RF patent 2420425.
3 - bp-la.ru/primenenie-bespilotnyx-letatelnyx-apparatov/3 - bp-la.ru/primenenie-bespilotnyx-letatelnyx-apparatov/
4. А. Каримов, В. Ильин. «Военное обозрение», #46 (268), 20134. A. Karimov, V. Ilyin. Military Review, # 46 (268), 2013
5. 24gadget.ru/tags/дрон.5.24gadget.ru/tags/dron.
6. Н.С. Сенюшкин. Особенности классификации БПЛА самолетного типа. «Молодой ученый», - 2010, - №11, - с. 65-68.6. N.S. Senyushkin. Features classification aircraft UAV type. "Young scientist", - 2010, - No. 11, - p. 65-68.
7. А. Поскутников. Системы автоматического управления БПЛА. «Молодой ученый», - 2011, - №9, - с. 56-58.7. A. Poskutnikov. UAV automatic control systems. "Young scientist", - 2011, - No. 9, - p. 56-58.
8. В. Слосар. Радиолинии связи с БПЛА: Примеры реализации. Электроника: наука, технология, бизнес. - 2010, - №5. - с. 560508. V. Slosar. Radio links with UAVs: Implementation examples. Electronics: science, technology, business. - 2010, - No. 5. - from. 56050
9. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнисты материалы. М.: Высшая школа, 2004.9. Konkin A.A. Carbon and other heat-resistant fibrous materials. M .: Higher school, 2004.
10. http:highpol.com.10. http: highpol.com.
11. http:newchemistry.ru11. http: newchemistry.ru
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116961A RU2652322C1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | Aerostat |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116961A RU2652322C1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | Aerostat |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652322C1 true RU2652322C1 (en) | 2018-04-25 |
Family
ID=62045546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116961A RU2652322C1 (en) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | Aerostat |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652322C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752038C2 (en) * | 2018-05-18 | 2021-07-22 | Александр Александрович Перфилов | Rescue aeronautical vehicle |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU155795U1 (en) * | 2015-06-09 | 2015-10-20 | Борис Васильевич Хакимов | AIRCRAFT LIFE LIFT |
RU2581971C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-04-20 | Александр Александрович Перфилов | Aeronautic apparatus |
RU2609660C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-02-02 | Александр Александрович Перфилов | Air taxi |
WO2017075678A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | Elio Tecnologia, Serviços E Participações Ltda. | Unmanned ellipsoid aircraft and corresponding construction method |
-
2017
- 2017-05-16 RU RU2017116961A patent/RU2652322C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU2581971C1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-04-20 | Александр Александрович Перфилов | Aeronautic apparatus |
RU155795U1 (en) * | 2015-06-09 | 2015-10-20 | Борис Васильевич Хакимов | AIRCRAFT LIFE LIFT |
WO2017075678A1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-05-11 | Elio Tecnologia, Serviços E Participações Ltda. | Unmanned ellipsoid aircraft and corresponding construction method |
RU2609660C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-02-02 | Александр Александрович Перфилов | Air taxi |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752038C2 (en) * | 2018-05-18 | 2021-07-22 | Александр Александрович Перфилов | Rescue aeronautical vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11308815B2 (en) | Unmanned aerial vehicle management | |
US9187173B2 (en) | Towable autogyro having a re-positionable mast | |
US20200047886A1 (en) | Combination of unmanned aerial vehicles and the method and system to engage in multiple applications | |
Nonami | Prospect and recent research & development for civil use autonomous unmanned aircraft as UAV and MAV | |
RU2581971C1 (en) | Aeronautic apparatus | |
Rodic et al. | Ambientally Aware Bi-Functional Ground-Aerial Robot-Sensor Networked System for Remote Environmental Surveillance and Monitoring Tasks | |
US20130206915A1 (en) | Vertical take-off and landing multimodal, multienvironment, gyropendular craft with compensatory propulsion and fluidic gradient collimation | |
US11975871B2 (en) | Rocket propelled drone | |
McGill et al. | Aerial surveys and tagging of free-drifting icebergs using an unmanned aerial vehicle (UAV) | |
RU2609660C1 (en) | Air taxi | |
US20200339239A1 (en) | Hinged blimp | |
RU2652322C1 (en) | Aerostat | |
RU2652373C1 (en) | Aerostat | |
RU2734559C2 (en) | Aerospace electric train | |
RU2643306C1 (en) | Aeronautic apparatus | |
RU2642210C1 (en) | Aeronautic craft | |
CA3006445A1 (en) | Rocket propelled drone | |
RU2659147C1 (en) | Aeronautical vehicle | |
Harithuddin et al. | Lighter-than-air (Lta) unmanned aerial system (Uas) carrier concept for survaillance and disaster management | |
Hughes et al. | Venusian Exploration Flier | |
Rodrigues et al. | Unmanned aerial vehicles: system architecture and protocols | |
Perez Lebbink | UAV mission design for the exploration of Mars-ESA/EUROAVIA Design Workshop 2006 | |
Thakoor et al. | Bioinspired enabling technologies and new architectures for unmanned flyers | |
Price et al. | Airship Formations for Animal Motion Capture and Behavior Analysis | |
Brears | Using unmanned aerial vehicles in Antarctica |