WO2010123395A1 - Аэроподъемник - Google Patents

Аэроподъемник Download PDF

Info

Publication number
WO2010123395A1
WO2010123395A1 PCT/RU2009/000197 RU2009000197W WO2010123395A1 WO 2010123395 A1 WO2010123395 A1 WO 2010123395A1 RU 2009000197 W RU2009000197 W RU 2009000197W WO 2010123395 A1 WO2010123395 A1 WO 2010123395A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
propeller
earth
holding
frame
relative
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000197
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валерий Вячеславович ДВОЕГЛАЗОВ
Original Assignee
Dvoeglazov Valery Vyacheslavovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dvoeglazov Valery Vyacheslavovich filed Critical Dvoeglazov Valery Vyacheslavovich
Priority to US13/124,886 priority Critical patent/US20120037750A1/en
Priority to PCT/RU2009/000197 priority patent/WO2010123395A1/ru
Priority to EP09843725.4A priority patent/EP2319796B1/en
Publication of WO2010123395A1 publication Critical patent/WO2010123395A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F19/00—Hoisting, lifting, hauling or pushing, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/20—Rotorcraft characterised by having shrouded rotors, e.g. flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/022—Tethered aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls
    • B64U2201/202—Remote controls using tethers for connecting to ground station

Definitions

  • the invention relates to the field of helicopter engineering, more specifically to unmanned helicopters with a cable to hold the helicopter relative to the surface of the earth.
  • the technical result to which the claimed invention is directed is to restore the moment arising from the inclinations of an air-raiser located in the air, and thus increase the stability of the air-raiser to disturbances acting on it, leading to its inclination during operation.
  • an aerial lift including a propeller block and means for holding the propeller block relative to the earth’s surface, fixed on the rotor block on the rotational axis of the screw, means for holding the screw block relative to the earth’s surface are fixed above the center of gravity of the screw block.
  • the retention means may be pivotally mounted. for example, by means of a spherical or universal joint.
  • the means of holding the propeller block relative to the earth's surface can be fixed rigidly, for example, by pinching.
  • the air-propeller engine block may include a frame or a hollow cylinder, on which at least one electric motor with an annular stator covering the frame or hollow cylinder is mounted, and the screw-motor block retainer relative to the earth's surface is fixed inside the frame or hollow cylinder with the possibility of deviation relative to the axis of rotation of the rotor of the electric motor when the tilt or offset of the aerial lift relative to the earth's surface.
  • the means for holding the propeller block relative to the earth's surface may have various designs.
  • the means for holding the propeller block relative to the earth's surface is made in the form of a cable.
  • the holding means may be in the form of a cable and a lever, including two series-connected elbows, one of which is connected to the cable, and the other is fixed inside the frame or hollow cylinder with the possibility of rotation around the axis of rotation of the screw, in particular, through its drive, and a drive adjusting the angle between the knees.
  • the means of holding the propeller block relative to the earth's surface can be made in the form of a cable and frame, fixed by a spherical or universal joint on the propeller block.
  • the frame may be configured to span the propeller block, i.e. the propeller unit may be located inside the frame.
  • the screw-motor unit may include an electric motor and a support element installed in the electric motor stator for the frame of the means for holding the screw-motor unit relative to the earth surface fixed by a spherical or cardan joint on the end of the support element, and the means for holding the screw-motor unit relative to the earth surface may include an electric cable connecting the ground an electric power source with an electric motor of a rotor engine block.
  • the support element may be hollow to accommodate an electric cable, connecting the ground source of electricity to the electric motor of the rotor-motor unit.
  • the propeller block of the aerial lift may include two screws, and the frame of the means for holding the propeller block relative to the earth's surface can be fixed to the rotor block between the first and second screws.
  • the frame of the means for holding the propeller block relative to the earth's surface can be fixed under the screw or screws, if the propeller block contains two screws.
  • the propeller block may include a drive made with a housing on which a frame of means for holding the propeller block relative to the earth's surface is fixed.
  • the propeller block does not necessarily include an electric motor.
  • an internal combustion engine can be used, and fuel can be supplied through a pipeline, which is part of the means for holding the propeller block relative to the earth's surface.
  • the use of an electric motor does not necessarily imply the supply of electricity from the earth's surface.
  • the power source can be mounted on an air-lift, or on a rotor-motor unit or on means for holding the rotor-motor unit relative to the earth's surface.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an aerial elevator in which the propeller-block retaining means relative to the earth’s surface are fixed inside the carcass or hollow cylinder of the propeller-block;
  • FIG. 2 shows a detailed image of the fastening of the means for holding the propeller block relative to the earth's surface inside the frame or hollow cylinder and the fastening of the screw bushings on the rotors of the electric motors;
  • FIG. 3 depicts a diagram of the forces acting on an air lift with external disturbances;
  • FIG. 4 shows a diagram of an aerial lift with means for holding a propeller block relative to the earth's surface, including a cable and a lever; in FIG.
  • FIG. 5 shows a diagram of an aerial elevator with means for holding the propeller block relative to the earth's surface, including a cable and a frame fixed to the drive housing of the propeller block;
  • FIG. 6 shows a diagram of an air-lift with means for holding the propeller block relative to the earth's surface, including a cable and a frame covering one of the two screws of the propeller block;
  • FIG. 7 shows the relative position of the frame of the holding means of the propeller block and the propeller block when the propeller block is tilted;
  • FIG. 8 shows a diagram of an aerial lift with means for holding the propeller block relative to the earth's surface in the form of a cable and a frame covering a propeller block with two screws.
  • An air-lift as shown in FIG. 1 consists of a rotor-motor unit, including a frame or a hollow cylinder (1), screws (2) and a power unit (3), and means (4) secured to the rotor-motor unit for holding the rotor-motor unit relative to the earth's surface mounted on the rotor-motor block.
  • Means (4) for holding the screw block relative to the earth's surface is made in the form of a cable or a load-carrying electric cable, the upper end of which is fixed inside the frame or hollow cylinder (1) so that the mounting point is located on the axis of rotation of the screw (2) above the center of gravity of the screw block, and The lower end of the cable or load-carrying electrical cable is fixed to the ground or to the vehicle.
  • a rotor-motor block as a rule, one or two fixed pitch screws are used. To solve special problems requiring greater efficiency, variable pitch screws can be used.
  • Propellers (2) are driven by electric motors of the power plant (3). In the simplest version of the aerial lift, one electric motor rotates one screw; in more complex versions, two or more engines per screw can be used. Such options may be dictated by special requirements, such as redundancy, but in the general case, the use of one engine is more effective from the point of view of reducing the weight of the propeller block.
  • the power supply to the engines of the power plant is carried out by means of an electric cable (5), which can be an integral part of the means (4) for holding the propeller block relative to the earth's surface.
  • the means (4) may also include wires for transmitting information, both for controlling the air lifter, and wires from devices located on the air lifter, including fiber optic and coaxial cables.
  • Means (4) for holding the propeller block relative to the earth's surface is mounted on the propeller block in such a way as to allow the means (4) to deviate relative to the axis of rotation of the propeller when the aerial lift is tilted or shifted relative to the earth's surface.
  • the means (4) can be pivotally mounted, for example, by means of a spherical hinge (6), the advantage of which is its simplicity, or a cardan joint (pos. 22 in FIG. 2).
  • the means (4) for holding the screw-motor block relative to the earth's surface can be fixed rigidly, for example, pinched.
  • the air lift is equipped with position sensors of the holding means (4) rotor-block, forming a signal about its position relative to the frame or hollow cylinder (1).
  • Induction, optical, capacitive, Hall sensors, potentiometric, strain gauges, etc. can be used as position sensors.
  • the fixed part of the sensors (7) is mounted on the frame or hollow cylinder (1), and the movable part of the sensors
  • the control system of the aerial lift does not allow a dangerous touch due to the forced change in the relative position of the frame or hollow cylinder (1) and the means (4) to hold the rotor-block relative to the earth's surface.
  • Adjustable aerodynamic surfaces (9) can be installed on the frame or hollow cylinder (1), which are located in the inductive flow under the screws (2) and are controlled by electric, hydraulic or electro-hydraulic steering gears (10). Adjustable aerodynamic surfaces
  • adjustable aerodynamic surfaces (9) provide roll rotation, pitch, as well as a turn around the vertical axis.
  • the roll and pitch control is necessary to move the air-lift in space relative to the fixation point of the lower end of the means (4) to hold the rotor-block on the ground or the vehicle, and the control of the rotation around the vertical axis is an additional means of stabilization from rotation of the air-lift.
  • the adjustable aerodynamic surfaces (9) compensate for the reactive moment arising from the failure of one of the screws (2) and with an increase in the power supplied to the other.
  • adjustable aerodynamic surfaces (9) can be used to counter disturbing airflows.
  • one (or several) rotation sensors (1 1) are installed on the frame or hollow cylinder (1), for example, a gyroscope, accelerometer, course sensor, slip sensor, etc. Based on the signals from this sensor, the stabilization system (12) differentially controls the electric motors, reducing the speed of rotation of one screw and / or increasing the speed of rotation of the other screw. When using variable pitch screws, the stabilization system (12) differentially controls the pitch of the screws, increasing it on one and / or decreasing on the other.
  • the chassis (13) and places for setting the payload (14), such as a thermal imager, cameras, cameras, antennas, etc., are placed below on the frame or hollow cylinder (1).
  • an emergency rescue parachute system (16) was installed on its upper platform (15). automatically triggered upon failure or disconnection of the power plant (3).
  • an electric motor can be installed on the latter, which is made with an annular stator (17) covering the frame or hollow cylinder.
  • the screws (2) are installed directly on the rotors (18) of the electric motors.
  • Each motor includes a multi-pole stator (17) with windings from coils (19) and a rotor (18) with paired poles of permanent magnets (20).
  • the stator is mounted on the frame or hollow cylinder (1) motionless, and the rotor (18) is mounted on the frame or hollow cylinder (1) by means of bearings (21).
  • High-torque electric motors are used as electric motors.
  • the propeller unit can be additionally equipped with one or more gearboxes, and in this case, the screw is installed on the output shaft of the gearbox.
  • Means (4) for holding the propeller block relative to the earth's surface can be fixed to the propeller block by means of a cardan joint (22).
  • a reducing moment M G appears, which is the product of the gravity of the propeller block G by the shoulder I G -
  • the restoring moment will tend to restore the vertical position of the propeller block, and the restoring force will tend to bring the air lift to a stabilized position.
  • this means is made in the form of a cable and a lever, including two series-connected elbows, one of which (23) is connected to the cable, and the other (24) is fixed inside the frame or hollow cylinder (1) with the possibility of rotation around the axis of rotation of the screw.
  • Means (4) for holding the propeller block is equipped with a steering gear (25), which regulates the angle between the knees, and a steering gear (26), which enables the aerial lift to rotate around the axis of rotation of the screw.
  • the electric drives provide the deviation of the means (4) for holding the rotor-block by elevation at any azimuth.
  • the control system of the aerial lift sends a signal to the electric drive of the lever to rotate it in a vertical plane, while the system self-adjusts, providing the necessary margin of contact and stability in the event of an air disturbance, wind, or flight of an air-raiser behind a moving vehicle on a leash, and the steering gear (26) allows you to ensure the orientation of the air-raiser given by solvable technical problems.
  • the means (4) for holding the propeller unit relative to the earth's surface can be performed as shown in FIG. 5, in the form of a cable or a load-carrying electric cable and frame (27), fixed by means of a spherical or universal joint on a rotor-motor block.
  • various frame designs are possible.
  • a frame construction is possible in which the power unit (3) is located inside the frame and the screws (2) are located above the attachment point of the frame to the rotor-motor unit.
  • a frame design is also possible, as shown in FIG. 6 and FIG.
  • the frame design may be performed as shown in FIG. 8, completely covering the propeller block (power unit and screw or screws).
  • the frame (27) is fixed above the propellers with a spherical or universal joint at the end of the support, for example, a pipe (28), which passes inside the propeller installation and on which the stators of the engines of the propeller block are fixed.
  • the use of the pipe (28) is preferable since its cavity is used for supplying to the electric motor of the power electric cable from the frame (27) means (4) for holding the screw-motor unit relative to the earth's surface.

Abstract

Аэроподъёмник включает винтомоторный блок и средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленное на винтомоторном блоке на оси вращения винта выше центра тяжести винтомоторного блока. Средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности включает только трос, или трос и рычаг, закрепленные внутри винтомоторного блока, или трос и раму, охватывающую винтомоторный блок полностью или частично.

Description

Аэроподъемник
Область техники
Изобретение относится к области вертолетостроения, более точно к беспилотным вертолетам с тросом для удержания вертолета относительно поверхности земли.
Предшествующий уровень техники
Известен аэроподъемник, патент США N° 3223358, опубликованный 14 декабря 1965 г., включающий винтомоторный блок и средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленное на винтомоторном блоке в месте, расположенном на оси вращения винта. Недостатком этого технического решения является то, что управляющий элемент для удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплен ниже центра тяжести винтомоторного блока. Из-за этого при наклоне винтомоторного блока, вследствие каких-либо возмущений, сила тяжести, действующая на винтомоторный блок, создает опрокидывающий момент относительно места крепления к нему средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, в результате чего аэроподъемник характеризуется низкой мобильностью, а также невысокой надёжностью и безопасностью при эксплуатации.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является восстанавливающий момент, возникающий при наклонах находящегося в воздухе аэроподъемника, и повышение, таким образом, устойчивости аэроподъемника к воздействующим на него возмущениям, приводящим к его наклону при эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в аэроподъемнике, включающем винтомоторный блок и средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленное на винтомоторном блоке на оси вращения винта, средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплено выше центра тяжести винтомоторного блока. Средство удержания может быть закреплено шарнирно. например, посредством сферического или карданного шарнира. В отдельных случаях средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть закреплено жестко, например, посредством защемления.
Кроме того, для достижения указанного технического результата винтомоторный блок аэроподъемника может включать каркас или полый цилиндр, на котором установлен, по крайней мере, один электродвигатель с кольцеобразным статором, охватывающим каркас или полый цилиндр, а средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплено внутри каркаса или полого цилиндра с возможностью отклонения относительно оси вращения ротора электродвигателя при наклоне или смещении аэроподъемника относительно земной поверхности.
Средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может иметь различные конструкции. В самом простом случае средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности выполнено в виде троса.
Кроме того, средство удержания может быть в виде троса и рычага, включающего два последовательно соединенных колена, одно из которых соединено с тросом, а другое - закреплено внутри каркаса или полого цилиндра с возможностью поворота вокруг оси вращения винта, в частности, посредством своего привода, и привод, регулирующий угол между коленами.
Также средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть выполнено в виде троса и рамы, закрепленной посредством сферического или карданного шарнира на винтомоторном блоке. Рама может быть выполнена с возможностью охвата винтомоторного блока, т.е. винтомоторный блок может быть расположен внутри рамы. При этом винтомоторный блок может включать электродвигатель и установленный в статоре электродвигателя опорный элемент для рамы средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленной посредством сферического или карданного шарнира на торце опорного элемента, а средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может включать электрический кабель, соединяющий наземный источник электроэнергии с электродвигателем винтомоторного блока. Опорный элемент может быть выполнен полым для размещения в нем электрического кабеля, соединяющего наземный источник электроэнергии с электродвигателем винтомоторного блока.
Винтомоторный блок аэроподъемника может включать два винта, а рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть закреплена на винтомоторном блоке между первым и вторым винтами. Кроме того, рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть закреплена под винтом или винтами, если винтомоторный блок содержит два винта. В частности, винтомоторный блок может включать привод, выполненный с корпусом, на котором закреплена рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.
Винтомоторный блок не обязательно включает электродвигатель. Может быть использован, например, двигатель внутреннего сгорания, а топливо подаваться по трубопроводу, входящему в состав средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности. Кроме того, использование электродвигателя не обязательно предполагает подведение электроэнергии с земной поверхности. Источник электроэнергии может быть установлен на аэроподъемнике, или на винтомоторном блоке или на средстве удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена схема аэроподъемника, в котором средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплено внутри каркаса или полого цилиндра винтомоторного блока; на фиг. 2 приведено -детальное изображение крепления средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности внутри каркаса или полого цилиндра и крепление втулок винтов на роторах электродвигателей; на фиг. 3 изображена схема сил, действующих на аэроподъемник при внешних возмущениях; на фиг. 4 изображена схема аэроподъемника со средством удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, включающим трос и рычаг; на фиг. 5 изображена схема аэроподъемника со средством удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, включающим трос и раму, закрепленную на корпусе привода винтомоторного блока; на фиг. 6 изображена схема аэроподъемника со средством удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, включающим трос и раму, охватывающую один из двух винтов винтомоторного блока; на фиг. 7 показано взаимное расположение рамы средства удержания винтомоторного блока и винтомоторного блока при наклоне винтомоторного блока; на фиг. 8 изображена схема аэроподъемника со средством удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности в виде троса и рамы, охватывающей винтомоторный блок с двумя винтами.
Описание изобретения
Аэроподъемник, как показано на фиг. 1 состоит из винтомоторного блока, включающего каркас или полый цилиндр (1 ), винты (2) и силовую установку (3), и закрепленного на винтомоторном блоке средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.
Средство (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности выполнено в виде троса или грузонесущего электрокабеля, верхний конец которого закреплен внутри каркаса или полого цилиндра (1) так, что место крепления расположено на оси вращения винта (2) выше центра тяжести винтомоторного блока, а нижний конец троса или грузонесущего электрокабеля закреплен на земле или транспортном средстве.
В винтомоторном блоке, как правило, используются один или два винта фиксированного шага. Для решения специальных задач, требующих большей эффективности, могут быть применены винты изменяемого шага. Воздушные винты (2) приводятся во вращение электродвигателями силовой установки (3). В самом простом варианте исполнения аэроподъемника один электродвигатель вращает один винт, в более сложных вариантах могут использоваться два и более двигателя на один винт. Такие варианты могут диктоваться специальными требованиями, например резервированием, но в общем случае применение одного двигателя более эффективно с точки зрения уменьшения массы винтомоторного блока. Подача электропитания к двигателям силовой установки осуществляется посредством электрокабеля (5), который может являться составной частью средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности. Кроме того, в состав средства (4) могут также входить провода для передачи информации, как для управления аэроподъемником, так и провода от устройств, размещенных на аэроподъемнике, в том числе оптоволоконные и коаксиальные кабели.
Средство (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности крепится на винтомоторном блоке таким образом, чтобы обеспечить возможность отклонения средства (4) относительно оси вращения винта при наклоне или смещении аэроподъемника относительно земной поверхности. С этой целью средство (4) может быть закреплено шарнирно, например, посредством сферического шарнира (6), преимуществом которого является его простота, или карданного шарнира (поз. 22 на фиг. 2). В отдельных случаях при использовании гибкого троса или кабеля-троса, средство (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть закреплено жестко, например, защемлено.
Для исключения касания каркаса или полого цилиндра (1) средством (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, которое может возникнуть в случае наклона винтомоторного блока аэроподъёмника в результате внешнего возмущения, например возникновения бокового воздушного потока, аэроподъемник снабжен датчиками положения средства (4) удержания винтомоторного блока, формирующими сигнал о его положении относительно каркаса или полого цилиндра (1). В качестве датчиков положения могут использоваться индукционные, оптические, емкостные, датчики Холла, потенциометрические, тензодатчики и т.д. В случае применения индукционных датчиков или датчиков Холла неподвижная часть датчиков (7) установлена на каркасе или полом цилиндре (1 ), а подвижная часть датчиков
(8) установлена на средстве (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности. При использовании иных датчиков они могут быть установлены либо только на каркасе или полом цилиндре (1), либо только на средстве (4) удержания винтомоторного блока. На основании сигналов этих датчиков система управления аэроподъемника не допускает опасного касания за счет принудительного изменения взаиморасположения каркаса или полого цилиндра (1) и средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.
На каркасе или полом цилиндре (1) могут быть установлены регулируемые аэродинамические поверхности (9), которые располагаются в индуктивном потоке под винтами (2) и управляются рулевыми электрическими, гидравлическими или электрогидравлическими приводами (10). Регулируемые аэродинамические поверхности
(9) обеспечивают поворот аэроподъёмника по крену, тангажу, а также разворот вокруг вертикальной оси. Управление по крену и тангажу необходимо для перемещения аэроподъёмника в пространстве относительно точки закрепления нижнего конца средства (4) удержания винтомоторного блока на земле или транспортном средстве, а управление разворотом вокруг вертикальной оси является дополнительным средством стабилизации от вращения аэроподъемника. Кроме того, регулируемыми аэродинамическими поверхностями (9) компенсируется реактивный момент, возникающий при выходе из строя одного из винтов (2) и при увеличении мощности, подаваемой к другому. Также регулируемые аэродинамические поверхности (9) могут использоваться для парирования возмущающих воздушных потоков. Для исключения разворота винтомоторного блока аэроподъёмника вокруг вертикальной оси на каркасе или полом цилиндре (1) установлен один (или несколько) датчик разворота (1 1), например, гироскоп, акселерометр, датчик курсовой системы, датчик скольжения и т.д. На основе сигналов от этого датчика система стабилизации (12) дифференцированно управляет электродвигателями, снижая скорость вращения одного винта и/или увеличивая скорость вращения другого винта. При использовании винтов изменяемого шага система стабилизации (12) дифференцированно управляет шагом винтов, увеличивая его на одном и/или уменьшая на другом.
Снизу на каркасе или полом цилиндре (1) размещены шасси (13) и места для установки полезной нагрузки (14), такой как тепловизор, фото-, видеокамеры, антенны и др.
Для исключения свободного падения аэроподъёмника на его верхней платформе (15) установлена аварийная спасательная парашютная система (16). автоматически срабатывающая при отказе или отключении силовой установки (3).
В случае выполнения винтомоторного блока с каркасом или полым цилиндром (1), см. фиг. 2, на последнем может быть установлен электродвигатель, который выполняется с кольцеобразным статором (17), охватывающим каркас или полый цилиндр. В этом случае винты (2) устанавливаются непосредственно на роторы (18) электродвигателей. Каждый двигатель включает многополюсный статор (17) с обмотками из катушек (19) и ротор (18) с парными полюсами постоянных магнитов (20). Статор установлен на каркасе или полом цилиндре (1) неподвижно, а ротор (18) установлен на каркасе или полом цилиндре (1) посредством подшипников (21 ). В качестве электродвигателей применяются высокомоментные электродвигатели. При необходимости винтомоторный блок может быть дополнительно снабжен одним или несколькими редукторами и в этом случае винт устанавливается на выходном валу редуктора.
Средство (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть закреплено на винтомоторном блоке посредством карданного шарнира (22).
При внешнем возмущении, таком как перемещение точки закрепления нижнего конца средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности на транспортном средстве, например, при движении этого транспортного средства, или как действие воздушных потоков, аэроподъёмник выведен, как показано на фиг. 3, из устойчивого состояния. За счет перемещения аэроподъёмника относительно нижней точки закрепления автоматически возникает восстанавливающая сила Fв, которая является векторной суммой силы тяги T, силы натяжения троса Fi4 и силы тяжести оборудования Fo, установленного на верхней платформе. Сила Fв перемещает аэроподъёмник в устойчивое положение. Одновременно с этим появляется восстанавливающий момент MG, являющийся произведением силы тяжести винтомоторного блока G на плечо IG- Восстанавливающий момент будет стремиться восстановить вертикальное положение винтомоторного блока, а восстанавливающая сила будет стремиться привести аэроподъёмник в стабилизированное положение.
Для расширения диапазона угла наклона средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленного внутри каркаса или полого цилиндра (1), данное средство, как показано на фиг. 4, выполнено в виде троса и рычага, включающего два последовательно соединенных колена, одно из которых (23) соединено с тросом, а другое (24) - закреплено внутри каркаса или полого цилиндра (1) с возможностью поворота вокруг оси вращения винта. Средство (4) удержания винтомоторного блока снабжено рулевым приводом (25), регулирующим угол между коленами, и рулевым приводом (26), обеспечивающим разворот аэроподъёмника вокруг оси вращения винта. При совместной работе электроприводы обеспечивают отклонение средства (4) удержания винтомоторного блока по углу места на любом азимуте. При приближении к каркасу или полому цилиндру (1) колена (24) рычага средства (4) удержания винтомоторного блока, системой управления аэроподъёмника подается сигнал в электропривод рычага на его поворот в вертикальной плоскости, при этом система самоустанавливается, обеспечивая необходимый запас до касания и устойчивость при воздушном возмущении, ветре или полете аэроподъёмника за движущимся транспортным средством на привязи, а рулевой привод (26) позволяет обеспечить заданную решаемыми техническими задачами ориентацию аэроподъемника.
Кроме того, средство (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности может быть выполнено, как показано на фиг. 5, в виде троса или грузонесущего электрокабеля и рамы (27), закрепленной посредством сферического или карданного шарнира на винтомоторном блоке. В зависимости от поставленных задач возможны различные варианты конструкций рамы. В частности, возможна конструкция рамы, при которой силовая установка (3) расположена внутри рамы, а винты (2) находятся выше точки крепления рамы к винтомоторному блоку. Также возможна конструкция рамы, как показано на фиг. 6 и фиг. 7, выполненной с возможностью размещения внутри нее силовой установки (3) и одного из винтов, при этом рама (27) средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплена между первым и вторым винтами. Особенностью данных конструкций рамы (27) с внешним закреплением на винтомоторном блоке является то, что при любой форме рамы необходимо обеспечить положение центра тяжести рамы вместе с установленным на ней оборудованием (полезной нагрузкой) Gp на оси вращения винтов при вертикальном направлении силы тяги.
В отдельных случаях конструкция рамы может быть выполнена, как показано на фиг. 8, полностью охватывающей винтомоторный блок (силовую установку и винт или винты). При этом рама (27) закреплена над воздушными винтами с помощью сферического или карданного шарнира на торце опоры, например, трубы (28), которая проходит внутри винтомоторной установки и на которой закреплены статоры двигателей винтомоторного блока. Использование трубы (28) предпочтительно, поскольку ее полость используется для подводки к электродвигателю силового электрического кабеля из рамы (27) средства (4) удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.

Claims

Формула изобретения
1. Аэроподъемник, включающий винтомоторный блок и средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленное на винтомоторном блоке на оси вращения винта, отличающийся тем, что средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплено выше центра тяжести винтомоторного блока.
2. Аэроподъемник по п. 1, отличающийся тем, что винтомоторный блок включает каркас или полый цилиндр, на котором установлен, по крайней мере, один электродвигатель с кольцеобразным статором, охватывающим каркас или полый цилиндр, а средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплено внутри каркаса или полого цилиндра.
3. Аэроподъемник по п. 2, отличающийся тем, что средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности выполнено в виде троса.
4. Аэроподъемник по п. 2, отличающийся тем, что средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности выполнено в виде троса и рычага, включающего два соединенных последовательно колена и привод, регулирующий угол между коленами, при этом одно колено рычага соединено с тросом, а другое колено закреплено внутри каркаса или полого цилиндра с возможностью поворота вокруг оси вращения винта.
5. Аэроподъемник по п. 1, отличающийся тем, что средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности выполнено в виде троса и рамы, закрепленной посредством сферического или карданного шарнира на винтомоторном блоке.
6. Аэроподъемник по п. 5, отличающийся тем, что рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплена на корпусе привода винтомоторного блока.
7. Аэроподъемник по п. 6, отличающийся тем, что винтомоторный блок включает два винта, а рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплена ниже обоих винтов.
8. Аэроподъемник по п. 5, отличающийся тем, что винтомоторный блок расположен внутри рамы средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности.
9. Аэроподъемник по п. 8, отличающийся тем, что винтомоторный блок включает электродвигатель и установленный в статоре электродвигателя опорный элемент для рамы средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности, закрепленной посредством сферического или карданного шарнира на торце опорного элемента, а средство удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности дополнительно включает электрический кабель, соединяющий наземный источник электроэнергии с электродвигателем винтомоторного блока.
10. Аэроподъемник по п. 9, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен полым для размещения в нем электрического кабеля, соединяющего наземный источник электроэнергии с электродвигателем винтомоторного блока.
1 1. Аэроподъемник по п. 5, отличающийся тем, что винтомоторный блок включает два винта, а рама средства удержания винтомоторного блока относительно земной поверхности закреплена между первым и вторым винтами.
PCT/RU2009/000197 2009-04-24 2009-04-24 Аэроподъемник WO2010123395A1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/124,886 US20120037750A1 (en) 2009-04-24 2009-04-24 Airlift
PCT/RU2009/000197 WO2010123395A1 (ru) 2009-04-24 2009-04-24 Аэроподъемник
EP09843725.4A EP2319796B1 (en) 2009-04-24 2009-04-24 Tethered airlift unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000197 WO2010123395A1 (ru) 2009-04-24 2009-04-24 Аэроподъемник

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010123395A1 true WO2010123395A1 (ru) 2010-10-28

Family

ID=43011305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000197 WO2010123395A1 (ru) 2009-04-24 2009-04-24 Аэроподъемник

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120037750A1 (ru)
EP (1) EP2319796B1 (ru)
WO (1) WO2010123395A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2610176B1 (en) * 2011-12-28 2018-02-07 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH Electrical powered tail rotor of a helicopter
RU2503589C1 (ru) * 2012-07-05 2014-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Способ управления летательным аппаратом вертикального взлета и посадки
RU2504500C1 (ru) * 2012-07-16 2014-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) Летательный аппарат вертикального взлета и посадки (варианты)
US10279902B2 (en) * 2014-09-29 2019-05-07 The Boeing Company Apparatus, system, and method for flying an aircraft
US20160200437A1 (en) * 2015-01-12 2016-07-14 Mark Andrew Ryan Tethered Flight Control System for Small Unmanned Aircraft
US11524768B2 (en) * 2017-07-27 2022-12-13 Aeronext Inc. Rotary wing aircraft
EP3508421A1 (de) * 2018-01-09 2019-07-10 Microdrones GmbH Helikopter-antrieb und verfahren zum betreiben eines helikopter-antriebs
JP7417292B2 (ja) * 2018-08-26 2024-01-18 エアーボーン モーター ワークス インク． 電磁ジャイロスコープ安定化推進システムの方法および装置
US11883345B2 (en) 2019-01-20 2024-01-30 Airborne Motors, Llc Medical stabilizer harness method and apparatus
US11518509B2 (en) * 2019-07-25 2022-12-06 Altave Industria, Comercio E Exportacao De Aeronaves S.A. Tethered aerial vehicle with gimbaled coaxial propellers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3223358A (en) 1964-03-18 1965-12-14 Fairchild Hiller Corp Tethered helicopter
RU2133210C1 (ru) * 1994-05-09 1999-07-20 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн Беспилотный летательный аппарат
RU2159197C2 (ru) * 1996-01-04 2000-11-20 Александров Олег Александрович Способ перемещения в пространстве значительных по массе грузов и винтомоторная система для его осуществления
WO2008025139A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Skyhook International Inc. Hybrid lift air vehicle
RU80547U1 (ru) * 2008-07-10 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "195 Центральный завод полигонного и учебного оборудования" Министерства обороны Российской Федерации (195 ЦЗПУО МО РФ) Вертикально взлетающая мишень имитатора вертолета

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2453857A (en) * 1941-11-14 1948-11-16 Mcdonnell Aircraft Corp Aircraft mooring device
GB897756A (en) * 1957-07-16 1962-05-30 Helmut Philippe George Alexand Apparatus for providing a stabilised elevated platform
US2995740A (en) * 1957-08-30 1961-08-08 Raymond C Shreckengost Radar system
US3149803A (en) * 1961-07-19 1964-09-22 Us Industries Inc Tethered hovering platform
US3241145A (en) * 1963-07-03 1966-03-15 Us Industries Inc Tethered hovering communication platform with composite tethering cable used for microwave and power trans-mission
US3223359A (en) * 1964-03-19 1965-12-14 Fairchild Hiller Corp Helicopter flight control system
US3226059A (en) * 1964-04-27 1965-12-28 Paterson Patrick James Tethered airborne observation device
GB1523714A (en) * 1971-12-13 1978-09-06 Westland Aircraft Ltd Helicopters
FR2216173B1 (ru) * 1973-02-06 1976-11-05 Giravions Dorand
US4095759A (en) * 1974-03-14 1978-06-20 Dornier Gmbh Device for stabilization of captive aircraft
US4058277A (en) * 1974-09-19 1977-11-15 Dornier Gmbh. Captive remote-controlled helicopter
US4478379A (en) * 1981-05-28 1984-10-23 Canadair Limited Unmanned remotely piloted aircraft
ITTO20020667A1 (it) * 2002-07-26 2004-01-26 Fiat Ricerche Microvelivolo vtol
US7510142B2 (en) * 2006-02-24 2009-03-31 Stealth Robotics Aerial robot
CN101940845A (zh) * 2010-07-23 2011-01-12 燕高飞 蛋壳型外框架

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3223358A (en) 1964-03-18 1965-12-14 Fairchild Hiller Corp Tethered helicopter
RU2133210C1 (ru) * 1994-05-09 1999-07-20 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн Беспилотный летательный аппарат
RU2159197C2 (ru) * 1996-01-04 2000-11-20 Александров Олег Александрович Способ перемещения в пространстве значительных по массе грузов и винтомоторная система для его осуществления
WO2008025139A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Skyhook International Inc. Hybrid lift air vehicle
RU80547U1 (ru) * 2008-07-10 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "195 Центральный завод полигонного и учебного оборудования" Министерства обороны Российской Федерации (195 ЦЗПУО МО РФ) Вертикально взлетающая мишень имитатора вертолета

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2319796A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP2319796A4 (en) 2013-01-09
EP2319796B1 (en) 2014-05-21
US20120037750A1 (en) 2012-02-16
EP2319796A1 (en) 2011-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010123395A1 (ru) Аэроподъемник
CN110198908B (zh) 用于控制悬挂负载的定向的设备
KR101340409B1 (ko) 하이브리드 무인비행체
US3997131A (en) Rotor means for an aircraft
US20230159159A1 (en) Systems and methods for improved rotor assembly for use with a stator
RU2441809C2 (ru) Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс
US10618641B2 (en) Helicopter rotor head, multirotor helicopter, and helicopter
EP2610173B1 (en) Fixed-pitch coaxial contra-rotating helicopter
US20140246862A1 (en) Airborne wind energy system
JP2014227155A (ja) 垂直離着陸飛行体の制御方法
BR112013007255B1 (pt) sistema
JP2010254264A (ja) Ｔｉｌｔ翼機構による垂直離発着無人航空機
EP3793927B1 (en) Wind turbine element lifting method and apparatus
RU2429166C1 (ru) Устройство для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске летательного аппарата
CN112119011A (zh) 系留式无人空中运载工具的稳定性系统
WO2019001662A1 (en) SYSTEM AND METHOD FOR POSITIONING WIND ELEMENTS
WO2020254973A1 (en) Drone and method for controlling the attitude thereof
US10669023B2 (en) Tactical aerial platform
RU2403182C1 (ru) Беспилотный авиационный комплекс
US20220033080A1 (en) A payload control device
US20190210721A1 (en) Vector Control for Aerial Vehicle Drive and Method
KR20220105489A (ko) 드론용 이착륙장치
RU2683133C1 (ru) Беспилотный привязной авиационный комплекс
WO2002096752A1 (en) Electromagnetic operation of a rotor system
US20240140627A1 (en) Apparatus for aerial transportation of payload

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09843725

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009843725

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13124886

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE