RU2806131C1

RU2806131C1 - Unmanned aerial vehicle

Info

Publication number: RU2806131C1
Application number: RU2023105456A
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Александр Юрьевич Панычев; Елена Борисовна Королева
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2023-10-26

Abstract

FIELD: unmanned aerial vehicles.

SUBSTANCE: unmanned aerial vehicle contains a central platform, to the side surface of which radial rods are rigidly attached at their ends, electric motors with propellers with controlled rotation speed are rigidly fixed at the other ends of the radial rods, diametrically located electric motors have a counter direction of rotation, the electric motors are connected to a battery located on the central platform battery and route computer system, video surveillance system and GPS navigation receiver, electric motors are rigidly fixed inside identical rings, the inner surface of which has an aerodynamic profile, which in turn are rigidly fixed to the radial rods of the central platform and to each other, in addition, rigidly to the central platform the stun device is fixed in a certain way, equipped with a touch sensor and a launch unit.

EFFECT: improved survivability of the unmanned aerial vehicle due to its protection from bird attacks.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к беспилотным летательным аппаратам авианаблюдения, и может быть использовано для дистанционного видео- и фото- зондирования водной поверхности, мониторинга морских и океанических техногенных и природных объектов, ретрансляции радио- и оптических сигналов, скрытного наблюдения и т.п.The invention relates to the field of aviation technology, namely to unmanned aerial vehicles for air surveillance, and can be used for remote video and photo sensing of the water surface, monitoring of marine and oceanic man-made and natural objects, relaying radio and optical signals, covert surveillance, etc. .P.

Известен беспилотный летательный комплекс (RU 2232104, В64С 29/02, G01V 9/00, 10.07.2004), содержащий дистанционно пилотируемый летательный аппарат с радиоуправляемой бортовой системой обеспечения полета летательного аппарата, бортовой приемопередающей аппаратурой и видеокамерой с передатчиком изображения, а также мобильный комплекс управления и обработки информации с наземной приемопередающей аппаратурой, приемником видеоизображений и радионавигационной системой управления летательным аппаратом. Радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета летательного аппарата и радионавигационная система управления летательным аппаратом снабжены корректируемыми по глобальной навигационной системе инерциальными блоками с микромеханическими вибрационными гироскопами-акселерометрами, а сам дистанционно пилотируемый летательный аппарат выполнен в виде автономно пилотируемого летательного микроаппарата и размещен вместе с мобильным комплексом управления и обработки информации в общем, портативном контейнере. Автономно пилотируемый летательный микроаппарат для портативного комплекса авианаблюдений содержит фюзеляж, на котором размещены винтовой движитель, рулевое управление по курсу и тангажу, видеокамера с передатчиком видеоизображения, радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета, летательного аппарата и бортовая приемопередающая аппаратура. Кроме того, в него введена антенная система, закрепленная на фюзеляже, выполненным с приборным отсеком. В корпусе отсека установлены видеокамера с передатчиком видеоизображения, рулевые машинки, аккумуляторная батарея, приборы радиоуправляемой бортовой системы обеспечения полета летательного аппарата и бортовой приемопередающей аппаратуры. Винтовой движитель выполнен в виде, по меньшей мере, одного винтового блока с редуктором и электродвигателем, подключенным к общей аккумуляторной батарее.An unmanned aerial system is known (RU 2232104, B64C 29/02, G01V 9/00, 07/10/2004), containing a remotely piloted aircraft with a radio-controlled on-board flight support system for the aircraft, on-board transceiver equipment and a video camera with an image transmitter, as well as a mobile complex control and processing of information with ground-based transceiver equipment, video image receiver and radio navigation system for controlling the aircraft. The radio-controlled onboard flight support system of the aircraft and the radio navigation system for controlling the aircraft are equipped with inertial blocks with micromechanical vibration gyroscopes-accelerometers, adjusted according to the global navigation system, and the remotely piloted aircraft itself is made in the form of an autonomously piloted micro-aircraft and is placed together with a mobile control and processing complex information in a common, portable container. An autonomously piloted micro-aircraft for a portable aviation surveillance system contains a fuselage on which a propeller propulsion unit, heading and pitch steering, a video camera with a video transmitter, a radio-controlled on-board flight support system of the aircraft and on-board transceiver equipment are located. In addition, an antenna system was introduced into it, mounted on the fuselage, made with an instrument compartment. The compartment housing contains a video camera with a video transmitter, steering gears, a battery, devices for a radio-controlled on-board flight support system for the aircraft and on-board transceiver equipment. The screw propulsion unit is made in the form of at least one screw unit with a gearbox and an electric motor connected to a common battery.

Недостатком данного устройства является то, что при атаке птицами появляется возможность уничтожения пилотируемого летательного аппарата, что определяет его низкую живучесть.The disadvantage of this device is that when attacked by birds, it becomes possible to destroy a manned aircraft, which determines its low survivability.

Известен беспилотный летательный аппарат (RU 2666493, В64С 27/08, В64С 39/02, 07.09.2018), выбранный в качестве прототипа, содержит центральную платформу, на концах осей, вторые концы которых жестко закреплены на ней и ориентированы относительно ее центра, жестко закреплены электродвигатели с воздушными винтами с контролируемой частотой вращения, диаметрально расположенные двигатели имеют встречное направление вращения, электродвигатели связаны с аккумуляторной батареей и маршрутной вычислительной системой (полетным контроллером и контроллерами моторов), мобильным пультом управления и контроля, системой видеонаблюдения и приемником GPS навигации, на, по крайней мере, четырех осях, жестко соединенных с центральной платформой установлены, по крайней мере, восемь электродвигателей с соосными воздушными винтами и жестко закреплены внутри четырех одинаковых колец, внутренняя поверхность которых имеет аэродинамический профиль, которые в свою очередь жестко закреплены на осях, центральной платформе и между собой, внутренний диаметр колец определяется диаметром применяемых воздушных винтов с учетом относительного зазора, который в паре винт - кольцо составляет от 0,45% до 1,5% от внутреннего диаметра кольца в плоскости установки винта, габаритная высота кольца определена как 60% от его внутреннего диаметра, аэродинамический профиль, который обращен к хвостовой части винта, имеет максимальную относительную кривизну около 4%, а хорда профиля наклонена на угол -7° наружу от вертикальной оси винта, верхний винт сосной пары винтов расположен в самом узком сечении профиля кольца на расстоянии 40% высоты кольца от его носика, измеренной от его верхней точки, расстояние между соосными винтами выбирается из соотношения 0,6-1,6 от ширины лопасти винта в самой его широкой части.A known unmanned aerial vehicle (RU 2666493, V64S 27/08, V64S 39/02, 09/07/2018), selected as a prototype, contains a central platform, at the ends of the axes, the second ends of which are rigidly fixed to it and oriented relative to its center, rigidly electric motors with propellers with a controlled rotation speed are fixed, diametrically located engines have a counter-direction of rotation, the electric motors are connected to a battery and a route computer system (flight controller and motor controllers), a mobile command and control panel, a video surveillance system and a GPS navigation receiver, on, on at least four axles, rigidly connected to the central platform, at least eight electric motors with coaxial propellers are installed and rigidly fixed inside four identical rings, the inner surface of which has an aerodynamic profile, which in turn are rigidly fixed on the axles, the central platform and among themselves, the internal diameter of the rings is determined by the diameter of the propellers used, taking into account the relative gap, which in the propeller-ring pair is from 0.45% to 1.5% of the internal diameter of the ring in the plane of installation of the propeller, the overall height of the ring is defined as 60% from its internal diameter, the airfoil, which faces the tail of the propeller, has a maximum relative curvature of about 4%, and the chord of the profile is inclined at an angle of -7° outward from the vertical axis of the propeller, the upper propeller of the pine pair of propellers is located in the narrowest section of the ring profile at a distance of 40% of the height of the ring from its nose, measured from its top point, the distance between the coaxial propellers is selected from the ratio of 0.6-1.6 from the width of the propeller blade in its widest part.

Возможность нападения на беспилотный летательный аппарат птиц определяет его низкую живучесть.The possibility of birds attacking an unmanned aerial vehicle determines its low survivability.

Задача изобретения - повышение живучести беспилотного летательного аппарата за счет его защиты от нападения птиц.The objective of the invention is to increase the survivability of an unmanned aerial vehicle by protecting it from bird attacks.

Технический результат достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате, содержащем центральную платформу, к боковой поверхности которой своими концами жестко прикреплены радиальные стержни, на других концах радиальных стержней жестко закреплены электродвигатели с воздушными винтами с контролируемой частотой вращения, диаметрально расположенные электродвигатели имеют встречное направление вращения, электродвигатели связаны с расположенными на центральной платформе аккумуляторной батареей и маршрутной вычислительной системой, системой видеонаблюдения и приемником GPS навигации, электродвигатели жестко закреплены внутри одинаковых колец, внутренняя поверхность которых имеет аэродинамический профиль, которые в свою очередь жестко закреплены на радиальных стержнях центральной платформы и между собой, на центральной платформе жестко закреплено электрошокерное устройство, первый выходной электрод которого соединен с нижним концом вертикального стержня с тарельчатым седлом, вертикальный стержень проходит через втулку из электроизоляционного материала, жестко закрепленную в отверстии верхней крышки, жестко закрепленной сверху центральной платформы из электропроводящего материала, второй выходной электрод соединен с охранным кольцом, жестко прикрепленным к верхним концам вертикальных стоек из электроизоляционного материала, нижние концы которых жестко закреплены на боковых поверхностях колец, на верхней крышке жестко закреплен датчик касания, выход которого соединен с узлом пуска электрошокерного устройства.The technical result is achieved by the fact that in an unmanned aerial vehicle containing a central platform, to the side surface of which radial rods are rigidly attached at their ends, electric motors with propellers with a controlled rotation speed are rigidly attached to the other ends of the radial rods, diametrically located electric motors have a counter direction of rotation, electric motors are connected to a battery and a route computer system, a video surveillance system and a GPS navigation receiver located on the central platform, the electric motors are rigidly fixed inside identical rings, the inner surface of which has an aerodynamic profile, which in turn are rigidly fixed to the radial rods of the central platform and to each other, a stun device is rigidly fixed on the central platform, the first output electrode of which is connected to the lower end of a vertical rod with a disc saddle, the vertical rod passes through a sleeve made of electrical insulating material, rigidly fixed in the hole of the top cover, rigidly fixed on top of the central platform made of electrically conductive material, the second output electrode connected to a security ring rigidly attached to the upper ends of vertical posts made of electrical insulating material, the lower ends of which are rigidly fixed to the side surfaces of the rings; a touch sensor is rigidly fixed to the top cover, the output of which is connected to the starting unit of the stun device.

Беспилотный летательный аппарат поясняется чертежом, где показан вид сбоку в разрезе беспилотного летательного аппарата.The unmanned aerial vehicle is illustrated by a drawing showing a side cross-sectional view of the unmanned aerial vehicle.

Беспилотный летательный аппарат содержит центральную платформу 1, к боковой поверхности которой своими концами жестко прикреплены радиальные стержни 2, на других концах радиальных стержней 2 жестко закреплены электродвигатели 3, например, AXI 2814/22, 037 или RacerstarRacingEdition 2306 2700KV или Readytosky 2205-2300 2300KV или RacerstarRacingEdition 2205 2300KV с воздушными винтами 4 с контролируемой частотой вращения. На чертеже показан случай с четырьмя электродвигателями 3. Диаметрально расположенные электродвигатели 3 имеют встречное направление вращения. Электродвигатели 3 связаны с аккумуляторной батареей 5, например, LiPo 4S1300 mAh или 1500 mAh, и маршрутной вычислительной системой 6, состоящей из полетного контроллера и контроллеров электродвигателей 3, системой видеонаблюдения 7 и приемником GPS навигации 8. Электродвигатели 3 с воздушными винтами 4 и жестко закреплены внутри одинаковых колец 9, внутренняя поверхность которых имеет аэродинамический профиль, которые в свою очередь жестко закреплены на радиальных стержнях 2 центральной платформы 1 и между собой.The unmanned aerial vehicle contains a central platform 1, to the side surface of which radial rods 2 are rigidly attached at their ends; electric motors 3 are rigidly attached to the other ends of the radial rods 2, for example, AXI 2814/22, 037 or RacerstarRacingEdition 2306 2700KV or Readytosky 2205-2300 2300KV or RacerstarRacingEdition 2205 2300KV with 4 speed controlled propellers. The drawing shows a case with four electric motors 3. Diametrically located electric motors 3 have a counter-rotating direction. Electric motors 3 are connected to a battery 5, for example, LiPo 4S1300 mAh or 1500 mAh, and a route computer system 6, consisting of a flight controller and electric motor controllers 3, a video surveillance system 7 and a GPS navigation receiver 8. Electric motors 3 with propellers 4 and are rigidly fixed inside identical rings 9, the inner surface of which has an aerodynamic profile, which in turn are rigidly fixed to the radial rods 2 of the central platform 1 and to each other.

На центральной платформе 1 жестко закреплено электрошокерное устройство 10, например, электрошокер Удар-2У или электрошокер Удар-Профи Парализатор. Первый выходной электрод 11 электрошокерного устройства 10 соединен с нижним концом 12 вертикального стержня 13 с тарельчатым седлом 14. Вертикальный стержень 13 проходит через втулку 15 из электроизоляционного материала, например, из фторопласта-4 или текстолита, жестко закрепленную в отверстии 16 верхней крышки 17, выполненной из электропроводящего материала, например, меди или алюминиевого сплава, и жестко закрепленной сверху центральной платформы 1. Второй выходной электрод 18 соединен с охранным кольцом 19, жестко прикрепленным к верхним концам вертикальных стоек 20 из электроизоляционного материала, выполненных из стеклотекстолита или текстолита. Нижние концы 21 вертикальных стоек 20 жестко закреплены на боковых поверхностях колец 9. На верхней крышке 17 жестко закреплен датчик касания 22, выход 23 которого соединен с узлом пуска 24 электрошокерного устройства 10.On the central platform 1, a stun device 10 is rigidly fixed, for example, an Udar-2U stun gun or an Udar-Profi Paralyzer stun gun. The first output electrode 11 of the stun device 10 is connected to the lower end 12 of the vertical rod 13 with a disc seat 14. The vertical rod 13 passes through a sleeve 15 made of electrical insulating material, for example, fluoroplastic-4 or textolite, rigidly fixed in the hole 16 of the top cover 17, made made of electrically conductive material, for example, copper or aluminum alloy, and a central platform 1 rigidly fixed on top. The second output electrode 18 is connected to a guard ring 19, rigidly attached to the upper ends of the vertical posts 20 of electrical insulating material, made of fiberglass or PCB. The lower ends 21 of the vertical posts 20 are rigidly fixed to the side surfaces of the rings 9. A touch sensor 22 is rigidly fixed to the top cover 17, the output 23 of which is connected to the launch unit 24 of the stun device 10.

Беспилотный летательный аппарат работает следующим образом. На электродвигатели 3 подается питание с аккумуляторной батареи 5, воздушные винты 4 начинают вращаться и беспилотный летательный аппарат начинает полет, управление которым осуществляется с помощью маршрутной вычислительной системы 6, системы видеонаблюдения 7 и приемником GPS навигации 8.The unmanned aerial vehicle operates as follows. The electric motors 3 are supplied with power from the battery 5, the propellers 4 begin to rotate and the unmanned aerial vehicle begins to fly, which is controlled using the route computer system 6, the video surveillance system 7 and the GPS navigation receiver 8.

При нападении птицы на беспилотный летательный аппарат происходит их физический контакт, в результате которого срабатывает датчик касания 22, с выхода которого на узел пуска 24 поступает сигнал, который запускает электрошокерное устройство 10. Импульс тока по вертикальному стержню 13 с тарельчатым седлом 14 и через охранное кольцо 19 поступает в тело птицы, вызывая у нее болевые ощущения. В добавлении к этому импульс тока сопровождается громким треском. В результате этого птица прекращает нападение на беспилотный летающий аппарат и удаляется от него.When a bird attacks an unmanned aerial vehicle, their physical contact occurs, as a result of which the touch sensor 22 is triggered, from the output of which a signal is sent to the launch unit 24, which triggers the stun device 10. A current pulse along the vertical rod 13 with a disc saddle 14 and through the guard ring 19 enters the bird's body, causing it pain. In addition to this, the current pulse is accompanied by a loud cracking sound. As a result of this, the bird stops attacking the unmanned aerial vehicle and moves away from it.

Как можно видеть, возможность отпугивания хищных птиц, напавших на беспилотный летательный аппарат, за счет создания болевых ощущений в теле хищной птицы обусловливает более высокую живучесть беспилотного летательного аппарата по сравнению с прототипом.As you can see, the ability to scare away birds of prey that have attacked an unmanned aerial vehicle by creating pain sensations in the body of the bird of prey determines the higher survivability of the unmanned aerial vehicle compared to the prototype.

Claims

An unmanned aerial vehicle containing a central platform, to the side surface of which radial rods are rigidly attached at their ends, electric motors with propellers with a controlled rotation speed are rigidly attached to the other ends of the radial rods, diametrically located electric motors have a counter direction of rotation, the electric motors are connected to those located on the central platform battery and route computer system, video surveillance system and GPS navigation receiver, electric motors are rigidly fixed inside identical rings, the inner surface of which has an aerodynamic profile, which in turn are rigidly fixed to the radial rods of the central platform and to each other, characterized in that on the central a stun device is rigidly fixed to the platform, the first output electrode of which is connected to the lower end of a vertical rod with a disc saddle, the vertical rod passes through a sleeve made of electrical insulating material, rigidly fixed in the hole of the top cover, rigidly fixed on top of the central platform made of electrically conductive material, the second output electrode is connected to a security ring rigidly attached to the upper ends of vertical posts made of electrical insulating material, the lower ends of which are rigidly fixed to the side surfaces of the rings; a touch sensor is rigidly fixed to the top cover, the output of which is connected to the starting unit of the stun device.