RU198620U1 - Гибридный беспилотный летательный аппарат - Google Patents
Гибридный беспилотный летательный аппарат Download PDFInfo
- Publication number
- RU198620U1 RU198620U1 RU2020101261U RU2020101261U RU198620U1 RU 198620 U1 RU198620 U1 RU 198620U1 RU 2020101261 U RU2020101261 U RU 2020101261U RU 2020101261 U RU2020101261 U RU 2020101261U RU 198620 U1 RU198620 U1 RU 198620U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- batteries
- electric motors
- housing
- vehicle
- 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
- B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
- B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
- B64B1/06—Rigid airships; Semi-rigid airships
- B64B1/38—Controlling position of centre of gravity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам гибридного типа. Аппарат имеет корпус в виде эллипсоида вращения со сквозным осевым отверстием, электродвигатели, вращающие два воздушных тяговых винта, размещенных соосно в отверстии на оси корпуса и вращающихся в противоположные стороны, источник питания в виде солнечной батареи, установленной на наружной поверхности корпуса, не менее трех подвижных в радиальном направлении по отношению к оси корпуса аккумуляторных батарей, размещеных симметрично относительно оси корпуса и снабженных электроприводами, источник питания электродвигателей воздушных тяговых винтов и электроприводов выполнен в виде солнечной батареи, соединенной с аккумуляторными батареями и электродвигателями посредством блока управления аппаратом, блок полезной нагрузки прикреплен корпусу аппарата в его нижней части, при этом управление аппаратом в процессе полета осуществляется изменением центра тяжести аппарата путем перемещения аккумуляторных батарей.Технический результат - высота подъема, ограниченная стратосферой, и не регламентируемые время и дальность полета. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к авиации, в частности к технике специального назначения беспилотным летательным аппаратам (БПЛА) гибридного типа, для перевозки грузов, видео съемки или разведки.
Гибридные летательные аппараты имеют, как правило, корпус полужесткой или жесткой конструкции и снабжены силовой установкой с различными типами двигателей. Это могут быть двигатели внутреннего сгорания (поршневые, газотурбинные) или электродвигатели (асинхронные, синхронные, бесщеточные постоянного тока). Для создания беспилотных летательных аппаратов с продолжительностью полета больше двух недель на высоте более 20000 метров подходят только электрические двигатели, поскольку они не потребляют кислород, а в качестве источника энергии могут использовать солнечные батареи.
Известен дистанционно пилотируемый дирижабль, имеющий полужесткий корпус в виде капли, выполненный с возможностью движения вперед, с изменением направления по курсу, высоте и тангажу с помощью электромеханических устройств, получающих питание от солнечной батареи в верхней части корпуса (описание к патенту RU 158073 U1, МПК В64В 1/24).
К недостаткам этого дирижабля можно отнести: длительное время реакции на команду по изменению направления движения за счет разворота корпуса каплевидной формы;
регулирование устойчивости аппарата и управление полетом осуществляется за счет электроприводов воздушных винтов и использования забортного воздуха в качестве балласта, которые являются слишком энергозатратными.
Все эти факторы приводят к повышенному расходу электроэнергии, что требует увеличения емкости аккумуляторов, необходимых для работы аппарата в ночное время, и возрастанию циклов перезарядки аккумуляторов, число которых ограничено. В результате снижается полезная нагрузка и полетное время аппарата.
В качестве прототипа выбран летательный аппарат, включающий торообразный корпус, воздушный подъемный винт, размещенный соосно оси тора, не менее трех воздушных маневровых винтов с горизонтальными осями, размещенных на периферии корпуса, и источник питания двигателей воздушных винтов (описание к патенту FR 2366989, МПК В64В 1/06).
Известный аппарат является пилотируемым и позволяет решать задачи грузоперевозок.
Прототип имеет ряд недостатков, основными из которых являются: использование воздушных маневровых винтов с горизонтальной осью, которые предназначены для устранения вращения корпуса, инициированного вращением основного тягового винта, что усложняет конструкцию аппарата и требует дополнительного расхода энергии, ограничивая его возможности;
дирижабль имеет аэростатическую неуравновешенность, которая устраняется наличием большого количества балласта и тем самым уменьшает полезную грузоподъемность аппарата, что в данном летательном аппарате приводит к дополнительному расходу топлива.
Таким образом, аппарат имеет ограниченное время полета, обусловленное конечным запасом энергоносителя на борту, а также ограниченную высоту полета из-за недостатка кислорода для работы двигателя внутреннего сгорания. Необходимость периодической заправки регламентирует полетное время и сокращает дальность полетов.
В результате снижается полезная нагрузка и полетное время аппарата.
Задача полезной модели - повышение устойчивости в пространстве и управление беспилотнным летательным аппаратом гибридного типа.
Технический результат - устойчивость в пространстве и управление беспилотнным летательным аппаратом, достигается тем, что в беспилотном летательном аппарате, включающем корпус в виде эллипсоида вращения со сквозным осевым отверстием, два воздушных тяговых винта с нерегулируемым шагом, размещенных соосно в отверстии на оси эллипсоида и закрепленных внутри цилиндра из углепластика, вращающихся в противоположные стороны, установлено не менее трех аккумуляторных батарей, размещенных симметрично относительно оси корпуса и снабженных электроприводами для перемещения аккумуляторных батарей в радиальном направлении по отношению к оси корпуса по симметрично расположенным направляющим осям, блока полезной нагрузки, источник питания двигателей воздушных винтов и электроприводов выполнен в виде солнечной батареи, установленной на наружной поверхности корпуса и соединенной с аккумуляторными батареями и электродвигателями посредством блока управления аппаратом.
На фиг. 1 изображена общая схема беспилотного летательного аппарата, которая содержит следующие обозначения:
1 - корпус в виде эллипсоида вращения - оболочка аэростата;
2 - солнечная батарея;
3 - вентильные электродвигатели основных тяговых винтов;
4 - воздушные тяговые винты;
5 - аккумуляторные батареи;
6 - оси крепления и перемещения аккумуляторных батарей;
7 - конструкция жесткого крепления электродвигателей внутри цилиндра из углепластика посредством шпангоутов и стрингеров;
8 - блок управления аппаратом;
9 - блок полезной нагрузки обтекаемой формы.
Корпус в виде эллипсоида вращения 1, заполняемый водородом, гелием или смесью этих газов, разделен внутри на отсеки, с полужесткой внешней оболочкой. Внутри отсеков смонтированы баллонеты и клапаны впуска выпуска газов (не показаны).
На верхней поверхности корпуса 1 установлена солнечная батарея 2, фотопреобразователи которой соединены с аккумуляторными батареями через электронное устройство управления распределением электрической энергии, блоком управления аппаратом.
К корпусу 1 со стороны его внутреннего радиуса жестко крепятся статоры вентильных электродвигателей 3, вращающих воздушные тяговые винты 4, а также оси крепления и перемещения аккумуляторных батарей 6. Вентильные электродвигатели 3 с воздушными тяговыми винтами 4 создают подъемную силу или силы, опускающие аппарат вниз. При этом не возникает момент, поворачивающий корпус аппарата вокруг его оси. Блок полезной нагрузки 9 крепится к корпусу аппарата 1 в его нижней части и совместно с аккумуляторными батареями 5 играет роль балласта, устраняющего аэростатическую неуравновешенность.
Управление аппаратом в процессе полета осуществляют изменением скорости и направления вращения воздушных тяговых винтов 4 и за счет изменения центра тяжести аппарата путем перемещения аккумуляторных батарей 5, что в совокупности позволяет снизить энергопотребление аппарата.
На старте подъемная сила обеспечивается аэростатической силой корпуса 1 и тягой воздушных тяговых винтов 4. При этом аэростатическая сила с увеличением высоты уменьшается, что компенсируется тягой воздушных винтов 4. Таким образом, набор высоты до примерного значения 15000 м идет наиболее экономичным способом за счет аэростатической подъемной силы, затем основную работу выполняют воздушные тяговые винты 4 электродвигателей 3, которые поднимают аппарат вверх на высоту около 20000 м. На данной высоте максимально эффективно будет работать солнечная батарея 2, так как облачности, препятствующей проникновению солнечного излучения, нет. Для горизонтального перемещения аппарата в заданном направлении по сигналу с блока управления 8 смещается центр тяжести аппарата в этом направлении за счет перемещения аккумуляторных батарей 5. Корпус аппарата, имеющий центральную симметрию, наклоняется, и появляется горизонтальная тяга винтов, которая перемещает аппарат в горизонтальном направлении. Таким образом, не требуется разворачивать аппарат в направлении движения, что является важным качеством беспилотного аппарата.
Электрическая энергия, вырабатываемая солнечной батареей 2, расходуется на питание потребителей полезной нагрузки, питание электродвигателей 3, приводящих во вращение воздушные тяговые винты 4, моторов электроприводов, изменяющих положение центра тяжести аппарата и подзарядку аккумуляторных батарей 5.
Использование преобразования энергии солнечной радиации в электрическую энергию позволяет аппарату не регламентировано находиться в полете. Ночью, когда солнечное излучение прекращается, аппарат начинает снижаться. Аккумуляторные батареи 5 перемещаются к центру и занимают симметричное положение относительно оси корпуса 1. Воздушные тяговые винты работают в режиме авторотации, а электродвигатели 3 переходят в генераторный режим, отдавая энергию аккумуляторным батареям 5. Скорость снижения аппарата замедляется и стабилизируется. На высоте порядка 15000 метров воздушные тяговые винты 4 могут включиться снова для перемещения аппарата в исходную точку, если это потребуется. Утром, когда солнечное излучение возобновляется, аппарат начинает подниматься на заданную высоту. Далее весь цикл повторяется.
Для спуска аппарата предусмотрены впускные и выпускные клапаны в аэростате и включение тяговых электродвигателей в режиме посадки посредством смены направления вращения воздушных винтов.
Claims (1)
- Гибридный беспилотный летательный аппарат, включающий корпус в виде эллипсоида вращения со сквозным осевым отверстием, два противоположно вращающихся воздушных тяговых винта, размещенных соосно в отверстии на оси корпуса, блок полезной нагрузки, прикрепленный к корпусу аппарата в его нижней части, отличающийся тем, что он имеет не менее трех подвижных в радиальном направлении по отношению к оси корпуса аккумуляторных батарей, размещенных симметрично относительно оси корпуса и снабженных электроприводами, при этом управление аппаратом в процессе полета осуществляется изменением центра тяжести аппарата путем перемещения аккумуляторных батарей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101261U RU198620U1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Гибридный беспилотный летательный аппарат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101261U RU198620U1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Гибридный беспилотный летательный аппарат |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU198620U1 true RU198620U1 (ru) | 2020-07-21 |
Family
ID=71740943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020101261U RU198620U1 (ru) | 2020-01-10 | 2020-01-10 | Гибридный беспилотный летательный аппарат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU198620U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760832C1 (ru) * | 2021-04-07 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Беспилотный летательный аппарат |
RU2769036C1 (ru) * | 2021-12-03 | 2022-03-28 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Беспилотный летательный аппарат с генерацией электроэнергии |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU130953U1 (ru) * | 2012-12-04 | 2013-08-10 | Дмитрий Витальевич Табачников | Беспилотный летательный аппарат (варианты) |
RU2546027C2 (ru) * | 2012-08-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Гибридный дирижабль линзообразной формы |
RU158073U1 (ru) * | 2014-11-24 | 2015-12-20 | Артур Вячеславович Пиков | Дистанционно пилотируемый дирижабль |
RU2643306C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2018-01-31 | Александр Александрович Перфилов | Воздухоплавательный аппарат |
US10131422B2 (en) * | 2015-07-31 | 2018-11-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Aircraft |
-
2020
- 2020-01-10 RU RU2020101261U patent/RU198620U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546027C2 (ru) * | 2012-08-10 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Долгопрудненское конструкторское бюро автоматики" | Гибридный дирижабль линзообразной формы |
RU130953U1 (ru) * | 2012-12-04 | 2013-08-10 | Дмитрий Витальевич Табачников | Беспилотный летательный аппарат (варианты) |
RU158073U1 (ru) * | 2014-11-24 | 2015-12-20 | Артур Вячеславович Пиков | Дистанционно пилотируемый дирижабль |
US10131422B2 (en) * | 2015-07-31 | 2018-11-20 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Aircraft |
RU2643306C1 (ru) * | 2016-11-30 | 2018-01-31 | Александр Александрович Перфилов | Воздухоплавательный аппарат |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760832C1 (ru) * | 2021-04-07 | 2021-11-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Беспилотный летательный аппарат |
RU2769036C1 (ru) * | 2021-12-03 | 2022-03-28 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Беспилотный летательный аппарат с генерацией электроэнергии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9440736B2 (en) | Special personal electric helicopter device with integral wind turbine recharging capability | |
US7278607B2 (en) | Solar-powered aircraft | |
RU198620U1 (ru) | Гибридный беспилотный летательный аппарат | |
US5810284A (en) | Aircraft | |
JP6426165B2 (ja) | ハイブリッドvtol機 | |
US10308340B2 (en) | System, method and apparatus for widespread commercialization of hydrogen as a carbon-free fuel source | |
EA037795B1 (ru) | Летательный аппарат с вертикальным взлетом и посадкой и способ управления этим аппаратом | |
CN104163241A (zh) | 一种物流无人直升机 | |
CN102717887A (zh) | 一种采用充气式机翼和可倾转螺旋桨的临近空间飞艇 | |
CN106218849A (zh) | 空中风能电站式飞行器与空中固定飞行器装置 | |
US10589969B2 (en) | System, method and apparatus for widespread commercialization of hydrogen as a carbon-free alternative fuel source | |
CN103448908A (zh) | 一种采用充气机翼和摆线桨的混合动力飞艇 | |
WO2015056124A1 (en) | Propulsion system for vertical or substantially vertical takeoff aircraft | |
CN106864757A (zh) | 混合动力无人机 | |
RU2478518C1 (ru) | Летательный аппарат на основе дирижабля с электродвигателем | |
US20220144405A1 (en) | Method and apparatus for transporting hydrogen | |
CN111688902A (zh) | 一种飞艇卧式发电装置 | |
CN207072438U (zh) | 混合动力无人机 | |
CN107200120A (zh) | 燃料电池无人机 | |
WO2008119246A1 (fr) | Soucoupe volante | |
RU2702462C1 (ru) | Гибридный квадрокоптер | |
RU2546027C2 (ru) | Гибридный дирижабль линзообразной формы | |
RU195315U1 (ru) | Гибридный беспилотный летательный аппарат | |
WO2005007506A2 (en) | Air glider or sea glider alternately being lighter than air or water to being heavier than air or water, having a gas turbine of hydro-turbine to harness the kinetic energy of motion through the air or water, and method | |
RU201900U1 (ru) | Электрический дирижабль |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20210111 |