RU2702462C1 - Hybrid quadcopter - Google Patents
Hybrid quadcopter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2702462C1 RU2702462C1 RU2019103834A RU2019103834A RU2702462C1 RU 2702462 C1 RU2702462 C1 RU 2702462C1 RU 2019103834 A RU2019103834 A RU 2019103834A RU 2019103834 A RU2019103834 A RU 2019103834A RU 2702462 C1 RU2702462 C1 RU 2702462C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- gas
- filled
- telescopic column
- link
- Prior art date
Links
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
- B64B1/34—Arrangement of propellers of lifting 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)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Изобретение служит многофункциональным целям авиации, включая подъем и перевозку грузов, соединяя в гибридном аппарате воздухоплавательные и летательные качества.The invention serves multifunctional purposes of aviation, including lifting and transportation of goods, combining aeronautical and flying qualities in a hybrid apparatus.
Устройство относится, прежде всего, к винтокрылым летательным аппаратам с двумя и более воздушными винтами, а также к подъемным устройствам специального назначения.The device relates, first of all, to rotorcraft with two or more propellers, as well as to lifting devices for special purposes.
Из развития авиационной техники известны мультикоптеры, основными достоинствами которых являются использование в качестве беспилотного устройства, способность стабильного зависания в атмосфере и высочайшая маневренность аппаратов. Однако время полета мультикоптеров в среднем составляет не более 30 минут, что накладывает наибольшее ограничение на их радиус действия и дальность полета, не превышающую 7-12 км при грузоподъемности 2-3 кг, позволяющей поднять в воздух не более чем небольшую фото или кинокамеру. Лишь отдельные модели справляются с весовой нагрузкой в 20-30 кг. Легкие мультикоптеры чувствительно реагируют на возмущения в атмосфере, утрачивая при этом свою пространственную устойчивость. Самой безопасной модификацией данных устройств являются квадрокоптеры, которые при отказе одного из авиадвигателей могут избежать аварийного падения.Multicopters are known from the development of aviation technology, the main advantages of which are the use as an unmanned device, the ability to stably hang in the atmosphere and the highest maneuverability of vehicles. However, the flight time of multicopters on average is no more than 30 minutes, which imposes the greatest restriction on their range and flight range, not exceeding 7-12 km with a load capacity of 2-3 kg, which allows you to take into the air no more than a small photo or movie camera. Only some models cope with a weight load of 20-30 kg. Light multicopter sensitively react to disturbances in the atmosphere, while losing their spatial stability. The safest modification of these devices are quadrocopters, which, if one of the aircraft engines fails, can avoid an accidental crash.
Известны летательные гибридные аппараты, в которых для повышения их грузоподъемности в дополнении к аэродинамической подъемной силе, создаваемой воздушно-винтовыми авиадвигателями, используется аэростатическая подъемная сила оболочек, заполненных газом легче воздуха. В воздухоплавательном устройстве (патент RU 2581971 С1, 20.04.2015) мягкая оболочка представляет из себя, набираемый из изолированных эластичных секций, вертикальный цилиндр, являющийся таким образом многозвенным и опирающимся, как и воздушно-винтовые авиадвигатели переменной тяги, на горизонтальную ферму. Устройство позволяет увеличить грузоподъемность аппарата до максимального достижимого значения при наполнении всех секций оболочки легким газом. При этом возможно изменение грузоподъемности аппарата газонаполнением не всех, а лишь части секций многозвенной оболочки, создавая при этом аэростатическую силу, способную поднять в воздух груз, весом менее максимально достижимого. Без такого регулирования грузоподъемностью аппарат не смог бы перевозить легкие грузы, т.к. при полностью заполненной легким газом оболочке наберет высоту разряженных слоев атмосферы, где оболочка будет разорвана. Однако, решая задачу повышения грузоподъемности, в данном аппарате увеличивается собственный вес воздухоплавательной конструкции, так как возникает необходимость дополнительно установить на ферме несколько лебедок, натяжением тросов сплющивающими не заполняемые газом секции оболочки, компрессора с пневмобаллоном, связать секции оболочки газовым коллектором. Изменения грузоподъемности такого гибридного мультикоптера носит ступенчатый характер и кратно объему одной газовой секции. В другом транспортном средстве специального назначения (патент RU 2609660 С1, 10.11.2015) газонаполненная оболочка выполнена в форме жесткого купола, в который закачивается ровно такой объем легкого газа, который придаст аппарату способность устойчивого зависания в воздухе при аэростатической подъемной силе равной собственному весу воздухоплавательной конструкции в полном сборе и весу полезной нагрузки. Таким образом изменение грузоподъемности такого устройства осуществляется при предстартовой подготовке аппарата дозировкой объема легкого газа, закачиваемого в оболочку. Изменения тяги воздушно-винтовых авиамоторов по сравнению с этим ничтожно влияет на грузоподъемность аппарата, служат отрыву его от земли и пространственному маневрированию в процессе полета.Hybrid aircraft are known in which aerostatic lifting force of shells filled with gas lighter than air is used in addition to aerodynamic lifting force created by air-screw aircraft engines. In the aeronautical device (patent RU 2581971 C1, 04/20/2015), the soft shell is a vertical cylinder assembled from insulated elastic sections, which is thus multi-link and supported, as well as variable-thrust propeller aircraft engines, on a horizontal truss. The device allows to increase the lifting capacity of the apparatus to the maximum attainable value when filling all sections of the shell with light gas. In this case, it is possible to change the carrying capacity of the apparatus with gas filling not all, but only part of the sections of the multi-link shell, while creating aerostatic force that can lift into the air a load weighing less than the maximum achievable. Without such regulation of carrying capacity, the device would not be able to carry light loads, because when the shell is completely filled with light gas, it will gain the height of the discharged layers of the atmosphere, where the shell will be torn. However, solving the problem of increasing the carrying capacity, the weight of the aeronautical structure increases in this apparatus, since it becomes necessary to install several winches on the farm, tension the cables to flatten the gas sections of the shell, the compressor with the air cylinder, and tie the sections of the shell with a gas manifold. Changes in the carrying capacity of such a hybrid multicopter is stepwise in nature and is a multiple of the volume of one gas section. In another special-purpose vehicle (patent RU 2609660 C1, 11/10/2015), the gas-filled shell is made in the form of a rigid dome into which exactly such a volume of light gas is pumped that will give the device the ability to hang permanently in air with aerostatic lifting force equal to the weight of the aeronautical structure fully assembled and payload weight. Thus, a change in the carrying capacity of such a device is carried out during prelaunch preparation of the apparatus by dosing the volume of light gas injected into the shell. Changes in the thrust of air-propeller aircraft engines compared to this have a negligible effect on the carrying capacity of the device, serve to take it off the ground and spatial maneuver during the flight.
В качестве прототипа выбран гибридный дирижабль (WO 2008025139 А1, 06.03.2008), состоящий из шаровидной оболочки фиксированного объема, заполненной легким газом, установленной на воздухоплавательном отсеке, от которой крестообразно отходят в стороны кронштейны с воздушно-винтовыми авиадвигателями на их оконечностях. Аэростатическая подъемная сила газонаполненной оболочки существенно увеличивает грузоподъемность аппарата. Однако разные по весу грузы требуют разной величины аэростатической подъемной силы, достигаемой при различных объемах наполнения оболочки легким газом. Если оболочка выполнена мягкой, ее неполное газозаполнение ведет к утрате ею шаровидной формы, ткань оболочки будет свисать произвольными складками без натяжения, что ухудшает обтекаемость и повышает парусность аппарата. Подъем груза будет осуществлен, но его перемещение под напором и порывами ветра станет нестабильным. Жесткое же исполнение оболочки является не рациональным ибо увеличивает собственный вес устройства, что ведет к большему потреблению дорогого легкогазового наполнителя. Существенное увеличение парусности аппарата при введении в его состав габаритной оболочки вынудило оснастить гибридное устройство двумя турбинами, подвешиваемыми с боков оболочки на половине ее высоты и действующими против напора и порывов ветра. Устойчивость аппарата достигнуто ценой нового увеличения собственного веса дирижабля, его габаритов, расхода легкого газа и затрат энергии от бортовой аккумуляторной батареи (АКБ).As a prototype, a hybrid airship (WO2008025139 A1, March 6, 2008) was selected, consisting of a spherical shell of a fixed volume filled with light gas mounted on the aeronautical compartment, from which brackets with air-screw aircraft engines at their extremities cross like sides. The aerostatic lifting force of a gas-filled shell significantly increases the carrying capacity of the apparatus. However, loads of different weights require different values of aerostatic lifting force, achieved with different volumes of filling the shell with light gas. If the shell is made soft, its incomplete gas filling leads to the loss of its spherical shape, the shell tissue will hang with arbitrary folds without tension, which worsens the flow and increases the sailing apparatus. The load will be lifted, but its movement under pressure and gusts of wind will become unstable. Rigid execution of the shell is not rational because it increases the dead weight of the device, which leads to greater consumption of expensive light-gas filler. A significant increase in the windage of the apparatus when introducing a dimensional shell into its structure forced the hybrid device to be equipped with two turbines suspended from the sides of the shell at half its height and acting against pressure and gusts of wind. The stability of the device is achieved at the cost of a new increase in the weight of the airship, its dimensions, light gas consumption and energy consumption from the onboard battery (battery).
Между тем, имеются летательные винтокрылые системы, в которых использованы сходные с предлагаемым квадрокоптером технические решения. Так в пилотируемом вертолете (патент GB 2366274 А, 06.03.2002) с газонаполненной оболочкой эллипсоидальной формы, в многовинтовом беспилотном летательном аппарате (патент RU 2403183 С2, 30.01.2009), применены полые вертикальные колонны.Meanwhile, there are flying rotorcraft systems that use technical solutions similar to the proposed quadrocopter. So in a manned helicopter (patent GB 2366274 A, 03/06/2002) with a gas-filled shell of ellipsoidal shape, in a multi-rotor unmanned aerial vehicle (patent RU 2403183 C2, 01/30/2009), hollow vertical columns were used.
Аппарат (патент RU 2652322 С1, 25.04.2018) отличается применением гондолы в виде сильфона, изменяющего габариты при сжатии или расширении воздуха в нем под воздействием внутреннего пневмодомкрата - еще одного нового потребителя энергии от бортового АКБ. Кроме того технические термины «гондола и сильфон» употреблены в данном устройстве некорректно, поскольку по существу изобретения гондола является пустотелой герметичной оболочкой в форме эллипсоида и не нуждается в волнисто-гофрированной поверхности. Не случайно в следующей модификации воздухоплавательного аппарата (RU 2652373 С1, 25.04.2018) гондоле была придана эллипсоидальная форма, более соответствующая сути обеих устройств и их целям, обозначенным, в том числе, как снижение затрат электроэнергии при маневрировании посредством управления парусностью аппаратов. В обеих последних устройствах легкий газ не используется, аппараты не обладают аэростатической подъемной силой.The device (patent RU 2652322 C1, 04/25/2018) is distinguished by the use of a gondola in the form of a bellows, which changes dimensions when compressing or expanding the air in it under the influence of an internal pneumatic jack - another new energy consumer from an onboard battery. In addition, the technical terms “nacelle and bellows” are used incorrectly in this device, since, in essence, the nacelle is a hollow sealed shell in the form of an ellipsoid and does not need a corrugated-corrugated surface. It is no accident that in the next modification of the aeronautical apparatus (RU 2652373 C1, 04/25/2018) the nacelle was given an ellipsoidal shape, more consistent with the essence of both devices and their goals, indicated, inter alia, as reducing energy costs during maneuvering by controlling the sailing apparatus. In both last devices, light gas is not used, the devices do not have aerostatic lifting force.
Приведенными конфигурациями газонаполненных оболочек модификации воздухоплавательных аппаратов не исчерпываются. Известна оболочка в форме полой двояковыпуклой линзы, что входит в состав аэровысотного ветрогенератора (патент RU 2535427 С1, 24.12.2013).The above configurations of gas-filled shells, modifications of aeronautical devices are not exhausted. A known shell in the form of a hollow biconvex lens, which is part of an air-height wind generator (patent RU 2535427 C1, 12/24/2013).
Перечисленные и прочие винтокрылые летательные устройства, совмещенные с газонаполненными оболочками, могут использоваться на практике, что однако не наблюдается. Причина состоит в том, что включение оболочек в состав аппаратов резко увеличивает их парусность и воздействие напора ветра в таком случае делают невозможным удержание гибридных мильтикоптеров в режиме зависания, смещает их с траектории полетов. Данный недостаток может быть преодолен очевидным способом снижения парусности гибридных систем воздухоплавания, что однако не решает проблемы полностью. Представляется необходимым не только достигать большей грузоподъемности аппаратов, но и увеличивать их время полета, что позволит летательным мультикоптерам, подобно планерам, находить попутные атмосферные потоки и успешно следовать, используя их и благодаря тяги авиадвигателей, к пункту назначения. На такое сочетание полета с планированием требуется продолжительное маневрирование в воздухе, которое могут предоставить более емкие аккумуляторные батареи большей массивности. При этом часть аэростатической подъемной силы газонаполненных оболочек гибридных мультикоптеров по прежнему должна быть направлена на повышение грузоподъемности устройств, а другая часть компенсировать использование более емких и массивных АКБ, увеличивающих собственный вес винтокрылых летательных аппаратов.The listed and other rotorcraft flying devices combined with gas-filled shells can be used in practice, which, however, is not observed. The reason is that the inclusion of shells in the composition of the devices dramatically increases their windage and the effect of wind pressure in this case makes it impossible to keep hybrid helicopters in hovering mode, displaces them from the flight path. This disadvantage can be overcome in an obvious way to reduce the sailing of hybrid aeronautical systems, which however does not solve the problem completely. It seems necessary not only to achieve a greater carrying capacity of the devices, but also to increase their flight time, which will allow multicopter aircraft, like gliders, to find associated atmospheric flows and successfully follow, using them and due to the thrust of aircraft engines, to their destination. Such a combination of flight and planning requires long-term maneuvering in the air, which can be provided by more capacious batteries of greater massiveness. At the same time, part of the aerostatic lifting force of the gas-filled shells of hybrid multicopters should still be aimed at increasing the carrying capacity of the devices, and the other part should compensate for the use of more capacious and massive batteries, which increase the own weight of helicopters.
Сущность технического решения состоит в том, что квадрокоптер сочетается с газонаполненной оболочкой в форме двояковыпуклой линзы с мягкой горизонтально-складчатой поверхностью высокой обтекаемости и низкой парусности. Внутренняя центрально-осевая опора такой оболочки представляет из себя телескопическую колонну, высота которой меняется вместе с вертикальным габаритом оболочки на больший размер при закачивании легкого газа внутрь оболочки до тех пор, пока аппарат не достигнет максимальной грузоподъемности, и уменьшается, когда газ из оболочки стравливается до минимально допустимого объема, обеспечивающего нейтральную плавучести (зависание в воздухе) полностью собранного аппарата с уменьшенной или отсутствующей весовой нагрузкой. В результате таких действий обтекаемость оболочки остается практически прежней, парусность колеблется незначительно, при этом сохраняется возможным регулирование аэростатической подъемной силой аппарата. Жесткость оболочки может быть усилена установкой на уровне периферийной кромки оболочки в виде двояковыпуклой линзы внутреннего твердого обода с радиально направленными спицы. Так же возможно улучшить обтекаемость складчатой поверхности оболочки ветром, для чего на оболочку может быть одет гладкий эластичный чехол.The essence of the technical solution lies in the fact that the quadrocopter is combined with a gas-filled shell in the form of a biconvex lens with a soft horizontally folded surface with high streamlining and low windage. The internal central-axial support of such a shell is a telescopic column, the height of which changes together with the vertical dimension of the shell to a larger size when pumping light gas into the shell until the apparatus reaches its maximum load capacity, and decreases when gas from the shell is vented to minimum allowable volume, providing neutral buoyancy (hovering in air) of a fully assembled device with reduced or absent weight load. As a result of such actions, the streamlining of the shell remains practically the same, the windage fluctuates slightly, while it is possible to control the aerostatic lifting force of the apparatus. The stiffness of the shell can be enhanced by installing at the level of the peripheral edge of the shell in the form of a biconvex lens of the inner solid rim with radially directed spokes. It is also possible to improve the streamlining of the folded surface of the shell by the wind, for which a smooth elastic cover can be worn on the shell.
Целью изобретения является минимизация до незначительной изменяемости парусности гибридного квадрокоптера при разных весовых нагрузках на аппарат, усиление жесткости мягкой газонаполненной оболочки, улучшение обтекаемости ее горизонтально-складчатой поверхности.The aim of the invention is to minimize, to insignificantly variable windage of the hybrid quadrocopter at different weight loads on the device, to increase the rigidity of a soft gas-filled shell, to improve the streamlining of its horizontally folded surface.
Поставленная цель достигается тем, что квадрокоптер имеет газонаполненную оболочку в виде двояковыпуклой линзы с мягкой горизонтально-складчатой поверхностью и жесткими выпуклой крышкой и плоским днищем. Горизонтальная симметричность и опора оболочки обеспечивается внутренней телескопической колонной с вложенными и свободно перемещающимися в ее корпусе звеньями. При этом часть корпуса выступает вниз за пределы оболочки, имея на конце заглушку и крепежные захваты. К верхнему торцу центрально-осевого вложенного звена колонны прикреплена выпуклая крышка газонаполненной оболочки, а начало выступающей из оболочки вниз части колонны соединено с плоским днищем оболочки, оснащенным двумя автоматическими клапанами подачи и стравливания легкого газа. Под этим днищем к корпусу колонны подвешена гондола, заполненная аппаратурой электронного управления беспилотным квадрокоптером, аккумуляторной батареей, и оснащенная крестообразно выдвинутыми наружу воздушно-винтовыми авиадвигателями переменной тяги, способными работать в реверсивном режиме. Жесткость газонаполненного элемента конструкции может быть усилена твердым ободом, вставленным изнутри периферийной кромки двояковыпуклой оболочки и через радиальные распорные спицы соединенным со втулкой, одетой на соосное вложенное звено телескопической колонны. Обтекаемость складчатой поверхности газонаполненной оболочки ветряными потоками может быть улучшена, если на оболочку одеть гладкий эластичный чехол.This goal is achieved in that the quadrocopter has a gas-filled shell in the form of a biconvex lens with a soft horizontally folded surface and a rigid convex cover and a flat bottom. The horizontal symmetry and support of the shell is ensured by an internal telescopic column with links embedded and freely moving in its body. At the same time, part of the body protrudes downward beyond the shell, having a plug and fixing clamps at the end. A convex cover of the gas-filled shell is attached to the upper end of the central-axial enclosed link of the column, and the beginning of the column part protruding from the shell down is connected to the flat bottom of the shell equipped with two automatic valves for supplying and venting light gas. Under this bottom, a gondola is suspended from the column body, filled with electronic control equipment by an unmanned quadrocopter, a battery, and equipped with variable-thrust propeller-type air propellers that are crosswise extended outward and capable of operating in reverse mode. The rigidity of the gas-filled structural element can be enhanced by a solid rim inserted from the inside of the peripheral edge of the biconvex shell and connected through a radial spacer to a sleeve that is mounted on a coaxial embedded link of the telescopic column. The flow around a folded surface of a gas-filled shell by wind flows can be improved if a smooth elastic cover is put on the shell.
На фиг. 1 показан общий вид гибридного квадрокоптера под максимально возможной весовой нагрузкой; на фиг. 2 - тот же квадрокоптер увеличенного радиуса действия при уменьшенной или отсутствующей весовой нагрузке.In FIG. 1 shows a general view of a hybrid quadrocopter under the maximum possible weight load; in FIG. 2 - the same quadrocopter with increased radius of action with reduced or absent weight load.
Устройство содержит газонаполненную оболочку 1 в виде двояковыпуклой линзы с мягкой горизонтально-складчатой поверхностью. Оболочка с горизонтальной симметричностью одета на внутреннюю телескопическую колонну, имеющую центрально-осевое звено 2 и соосное звено 3, свободно вложенные в ее корпус 4, часть которого выступает вниз за пределы оболочки, заканчивается заглушкой 5 и захватами 6, используемыми для крепежа специального оборудования и/или груза. Опора оболочки на телескопическую колонну осуществляется за счет соединения жесткой выпуклой крышки 7 оболочки с верхним торцом центрально-осевого вложенного звена телескопической колонны, а также через соединение жесткого плоского днища 8 оболочки, имеющего врезанные автоматические клапана подачи 9 и стравливания 10 легкого газа, с корпусом той же колонны в месте, где он выдвигается из оболочки. Гондола 11 с бортовыми электротехническими средствами, включая прежде всего аккумуляторную батарею, и электроникой, крестообразно отходящими в стороны кронштейнами 12, на конца которых установлены реверсивные воздушно-винтовые авиадвигатели 13 переменной тяги, размещена под днищем оболочки, будучи подвешена к корпусу телескопической колонны. Для усиления жесткости газонаполненной части квадрокоптера может быть использован твердый обод 14, помещаемый внутри периферийной кромки двояковыпуклой оболочки. Обод спицами 15 соединен враспор со втулку 16, одетой на соосное вложенное звено телескопической колонны. В целях достижения лучшей обтекаемости части поверхности аппарата, являющейся складчатой, возможно применение гладкого эластичного чехла 17, одеваемого снаружи на газонаполненную оболочку.The device comprises a gas-filled shell 1 in the form of a biconvex lens with a soft horizontally folded surface. The shell with horizontal symmetry is dressed on an internal telescopic column having a central-
Для раскрытия возможностей гибридного квадрокоптера следует рассмотреть работу аппарата в двух режимах его использования. Для осуществления режима применения настоящего квадрокоптера, направленного на достижение максимально возможной грузоподъемности гибридного устройства (фиг. 1) оно комплектуется АКБ средней емкости, из применяемых на практике, т.к. основную работу подъема груза на высоту будет выполнять не тяга воздушно-винтовых авиадвигателей, а аэростатическая подъемная сила газонаполненной оболочки. Крепежными захватами внизу аппарата к нему присоединяется массивный груз. В оболочку подается легкий газ, который создает в ней избыточное давление, достаточное чтобы крышка оболочки с центрально-осевым вложенным звеном, а затем и соосное вложенное звено выдвинулись до предела вверх из корпуса телескопической колонны. Складки на мягкой поверхности оболочки раздвигаются и она приобретает форму линзы с большим вертикальным габаритом, получает большую двоякую выпуклость и газонаполненный объем, который придает нагруженному аппарату нейтральную плавучесть, что выражается в зависании устройства у поверхности земли. Из этого статического положения аппарат выводится включением воздушно-винтовых авиадвигателей, тяга которых поднимает гибридный квадрокоптер вверх вместе с закрепленным грузом и перемещает всю конструкцию в воздухе. Чтобы опустить груз на землю воздушно-винтовые авиадвигатели переключаются в реверсивный режим работы. На все упомянутые действия энергия АКБ тратится более экономно, чем у практикуемых мультикоптеров, что делает возможным более продолжительные манипуляции с массивными грузами. Однако используемая в предлагаемом квадрокоптере форма газонаполненной оболочки при ее большом вертикальном габарите лишь незначительно снижает парусность аппарата по сравнению с прототипом. Остается высокой вероятность, что устройство под напором ветра сместиться в нежелательную сторону, управление им затруднится или будет потеряно. Таким образом в первом режиме использования квадрокоптера действует ограничение, его надежное и безопасное применение будет иметь место только при слабых ветрах или их полном отсутствии. Преимущество изобретения при этом сводится к практической неизменности парусности аппарата, в оболочку которого закачивается разный объем легкого газа в зависимости веса конкретного груза.To reveal the capabilities of the hybrid quadrocopter, you should consider the operation of the device in two modes of its use. To implement the regime of use of this quadrocopter, aimed at achieving the maximum possible carrying capacity of a hybrid device (Fig. 1), it is equipped with a medium-capacity battery, which is used in practice, because The main work of lifting cargo to a height will be performed not by the thrust of air-propeller aircraft engines, but by the aerostatic lifting force of a gas-filled shell. Massive loads are attached to it at the bottom of the apparatus. A light gas is introduced into the casing, which creates excess pressure in it, sufficient for the casing cover with a central-axial embedded link, and then the coaxial embedded link to extend upward from the body of the telescopic column. The folds on the soft surface of the shell move apart and it takes the form of a lens with a large vertical dimension, receives a large bumpy bulge and a gas-filled volume, which gives the loaded unit neutral buoyancy, which is reflected in the device hanging at the surface of the earth. From this static position, the device is derived by turning on air-propeller aircraft engines, the thrust of which lifts the hybrid quadrocopter up together with the fixed load and moves the entire structure in the air. To lower the load to the ground, air-propeller aircraft engines switch to reverse mode of operation. The battery energy is spent more economically on all the mentioned actions than on the practiced multicopter, which makes possible longer manipulations with massive loads. However, the gas-filled shell shape used in the proposed quadrocopter with its large vertical dimension only slightly reduces the windage of the apparatus compared to the prototype. There remains a high probability that the device under the pressure of the wind will move in an undesirable direction, it will be difficult to control or will be lost. Thus, in the first mode of using the quadrocopter there is a limitation; its reliable and safe use will take place only in light winds or in their complete absence. The advantage of the invention is reduced to the practical invariability of the windage apparatus, into the shell of which is pumped a different volume of light gas depending on the weight of a particular load.
При втором режиме использования настоящего квадрокоптера (фиг. 2) решается задача создания условий для более продолжительного полета винтокрылого летательного аппарата на дальние расстояния, при этом достижение максимальной грузоподъемности отодвигается на второй план. АКБ устройства комплектуется дополнительными секциями, увеличивающими емкость батареи. Из оболочки стравливается избыток легкого газа до объема, способного создать нейтральную плавучесть конструкции с умеренно утяжеленной АКБ и уменьшенным грузом. Под тяжестью соединения выпуклой крышки оболочки с центрально-осевым вложенным звеном телескопической колонны горизонтальные складки мягкой поверхности оболочки сближаются до полного смыкания, когда нижний торец упомянутого звена упрется в заглушку, которой заканчивается снизу корпус колонны, а вертикальный габарит оболочки не станет при этом уменьшен по меньшей мере в два раза. Таком образом линзовая форма оболочки преобразуется из утолщенного двояковыпуклого состояния в более сплюснутое с минимизированной парусностью. Горизонтально-складчатая оболочка может быть укрыта гладким эластичным чехлом, создающим лучшую обтекаемость поверхности, после чего включаются воздушно-винтовые авиадвигатели, аппарат отрывается от земли и набирает высоту. В виду резко сниженной парусности оболочки напор ветров уже не оказывает существенного влияния на полет гибридного квадрокоптера. Благодаря большей емкости АКБ, снижения энергетических затрат при минимизированной парусности и улучшенной обтекаемости оболочки, аппарат может дольше находиться в полете и преодолевать большие расстояния. При этом если наделить бортовую систему электроники способностью находить попутные ветряные потоки посредством вертикальных перемещений и встраивать в них настоящее летящее устройство с нейтральной плавучестью, гибридный квадрокоптер способен перейти в категорию авиационной техники со средним и более дальним радиусом действия.In the second mode of using this quadrocopter (Fig. 2), the problem of creating conditions for a longer flight of a rotary-wing aircraft over long distances is solved, while achieving maximum payload is pushed into the background. The battery of the device is equipped with additional sections that increase the battery capacity. Excess light gas is vented from the envelope to a volume capable of creating neutral buoyancy of the structure with a moderately weighted battery and a reduced load. Under the severity of connecting the convex lid of the shell with the central-axial embedded link of the telescopic column, the horizontal folds of the soft surface of the shell come together until they are completely closed when the lower end of the mentioned link abuts the plug, which ends at the bottom of the column body, and the vertical dimension of the shell does not become smaller at least twice. Thus, the lens shape of the shell is transformed from a thickened biconvex state to a more flattened one with minimized windage. The horizontally folded shell can be covered with a smooth elastic cover that creates better streamlined surface, after which the air-screw aircraft engines are turned on, the device comes off the ground and gains height. In view of the sharply reduced windage of the shell, the pressure of the winds no longer has a significant effect on the flight of the hybrid quadrocopter. Due to the larger battery capacity, lower energy costs with minimized windage and improved streamlined envelope, the device can stay in flight longer and travel long distances. At the same time, if you give the on-board electronics system the ability to find tailwind flows through vertical movements and integrate a real flying device with neutral buoyancy into them, the hybrid quadrocopter is capable of moving into the category of aircraft with medium and longer range.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103834A RU2702462C1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Hybrid quadcopter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103834A RU2702462C1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Hybrid quadcopter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2702462C1 true RU2702462C1 (en) | 2019-10-08 |
Family
ID=68170775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103834A RU2702462C1 (en) | 2019-02-12 | 2019-02-12 | Hybrid quadcopter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2702462C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110979669A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 武汉理工大学 | Variable dish airship unmanned aerial vehicle |
RU2762471C1 (en) * | 2021-03-05 | 2021-12-21 | Александр Владимирович Губанов | Mobile aeroenergostat module |
RU214475U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-28 | Наиль Наилевич Бильгильдеев | Zero buoyancy unmanned aerial vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5096141A (en) * | 1987-03-27 | 1992-03-17 | Schley Heinz K | Aircrane |
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU2546027C2 (en) * | 2012-08-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Lens-shape hybrid airship |
-
2019
- 2019-02-12 RU RU2019103834A patent/RU2702462C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5096141A (en) * | 1987-03-27 | 1992-03-17 | Schley Heinz K | Aircrane |
WO2008025139A1 (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-06 | Skyhook International Inc. | Hybrid lift air vehicle |
RU2546027C2 (en) * | 2012-08-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Lens-shape hybrid airship |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110979669A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-10 | 武汉理工大学 | Variable dish airship unmanned aerial vehicle |
RU2762471C1 (en) * | 2021-03-05 | 2021-12-21 | Александр Владимирович Губанов | Mobile aeroenergostat module |
RU214475U1 (en) * | 2022-06-01 | 2022-10-28 | Наиль Наилевич Бильгильдеев | Zero buoyancy unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11530036B2 (en) | Fixed-wing aerial underwater vehicle and control method thereof | |
EP3287358B1 (en) | Tethered unmanned aerial vehicle | |
US8091826B2 (en) | Aerostatic buoyancy control system | |
US8544797B2 (en) | Cargo carrying air vehicle | |
AU2004242822B2 (en) | Method and device for launching aerial vehicles | |
US11459080B2 (en) | Transformable stratospheric airship | |
US7093789B2 (en) | Delta-winged hybrid airship | |
WO2021068457A1 (en) | Stratospheric airship of large-scale rigid and flexible integrated structure | |
JP6426165B2 (en) | Hybrid VTOL machine | |
CN102717887B (en) | A kind of inflatable wing and can the near space dirigible of tilted propeller of adopting | |
CN104925243B (en) | A kind of variable inflated type buoyance lift integration stratospheric airship of span | |
EP1599382A2 (en) | Air vehicle | |
US20160229518A1 (en) | Hybrid lighter-than-air vehicle | |
RU2702462C1 (en) | Hybrid quadcopter | |
US20080035787A1 (en) | Lighter-than-air gas handling system and method | |
WO2011042316A1 (en) | "momoheli ii" lifting module and vehicles | |
CN103569345B (en) | semi-open airship | |
CN210258804U (en) | Stratospheric airship | |
CN106167091A (en) | Inflation rotor wing unmanned aerial vehicle | |
US20230234693A1 (en) | Tactical hybrid stratospheric airship | |
RU2661260C1 (en) | Flying vehicle - 2 rg | |
US20240067368A1 (en) | Hybrid inflatable aircraft of the unmanned type | |
CN113022846B (en) | Mixed mode aircraft | |
US20230399093A1 (en) | Configurable Buoyancy And Geometry (CBAG) Airship | |
EP2619083B1 (en) | "momoheli ii" lifting module and vehicles |