RU199157U1 - Автоматическая базовая станция для беспилотных летательных аппаратов - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области авиационной техники, в частности к оборудованию, обеспечивающему эксплуатацию беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа. Технический результат полезной модели заключается в обеспечении надежной зашиты беспилотного летательного аппарата от негативных условий внешней среды при автономном заряде аккумуляторных батарей, которая достигается за счет того, что автоматическая базовая станция для беспилотных летательных аппаратов, содержащая платформу, вычислительный модуль, модуль управления, систему крепления БПЛА и модуль питания, отличающийся тем, что вычислительный модуль, модуль управления, модуль питания и платформа смонтированы внутри защитного корпуса, при этом платформа смонтирована подвижно на приводном механизме, внутри корпуса смонтировано оборудование микроклимата, а система крепления выполнена в виде линейных механизмов позиционирования с зубчатыми ремнями, содержащих двойные параллельные горизонтальные и вертикальные рейки, смонтированные на верхних и нижних участках зубчатых ремней, натянутых между приводами и шкивами вдоль каждого из краев платформы с возможностью сближения к центру и удаления от центра платформы реек, корпус сверху закрыт крышкой, снабженной механизмом автоматического открывания и закрывания. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Полезная модель относится к области авиационной техники, в частности, к оборудованию, обеспечивающему эксплуатацию беспилотных летательных аппаратов вертолетного типа [B64C 25/00, G05D 1/00, В64С 19/00, В64С 29/00, В64С 39/02].

Из уровня техники известна СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫМ ЛЕТАТЕЛЬНЫМ АППАРАТОМ, ПРИМЕНЯЕМЫМ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ [RU 183107 U1, опубл.: 11.09.2018], включающая беспилотный летательный аппарат (БПЛА) для выявления неисправностей элементов воздушных линий электропередач, содержащий модуль связи, включающий один основной широкополосный канал связи для передачи в центр управления данных телеметрии, получения команд управления и данных позиционирования, отличающийся тем, что модуль связи включает один дополнительный высокоскоростной узкополосный канал связи, выполненный с возможностью передачи в ближней зоне собранных данных графических изображений от БПЛА через базовые станции в центр управления при посадке БПЛА на посадочных площадках базовых станций.

Недостатком аналога является невозможностью использования БПЛА для мониторинга протяженных объектов, обусловленная малым запасом хода БПЛА.

Также известно СУДОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЗЛЕТА И ПОСАДКИ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ВЕРТОЛЕТНОГО ТИПА [RU 153011 U1, опубл.: 27.06.2015], включающее расположенные на судне ангар и взлетно-посадочную площадку, отличающееся тем, что ангар оборудован закрытием, откидывающимся с помощью привода наружу до горизонтального положения, совпадающего с уровнем палубы ангара, и оснащен платформой-тележкой с приводом, предназначенной для перемещения беспилотного летательного аппарата из ангара на откинутое закрытие и обратно, причем на палубе ангара и на внутренней поверхности закрытия размещены рельсовые направляющие, по которым перемещается платформа-тележка.

Недостатком аналога является невозможность использования БПЛА для мониторинга объектов, расположенных на суше, вдали от водных объектов, пригодных для навигации судов, обусловленная конструктивной особенностью.

Наиболее близким по технической сущности является МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМА И СПОСОБ СТЫКОВКИ БПЛА [US9387928 (B1), опубл.: 12.07.2016], включающий: прием посылки на центральном объекте; отображение с помощью центрального управления первой траектории полета первого БПЛА от центральной установки до конечного пункта назначения пакета, причем первая траектория полета содержит два или более сегментов и одну или несколько остановок на одной или нескольких стыковочных станциях между центральным объект и конечным пунктом назначения; инструктаж первого БПЛА для следования по первому маршруту полета; прием на центральном посту данных о погоде с одной или нескольких метеостанций; получение на центральном посту текущей позиции первого БПЛА; определение ближайшей док-станции из текущей позиции первого БПЛА; отображение второй траектории полета от текущей позиции первого беспилотного летательного аппарата к идентифицированной ближайшей стыковочной станции в ответ на данные о погоде; указание первому БПЛА следовать второму маршруту полета в ответ на данные о погоде; указание первому БПЛА сбросить посылку на указанной ближайшей док-станции; получение текущей позиции от второго БПЛА; отображение третьей траектории полета от текущего местоположения второго БПЛА до идентифицированной ближайшей стыковочной станции; и инструктаж второго БПЛА следовать третьему маршруту полета.

Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность стыковочной станции, обусловленная малой точностью автоматической посадки БПЛА для его зарядки и отсутствием защиты БПЛА на маршруте следования в сложных погодных условиях.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение надежной зашиты беспилотного летательного аппарата от негативных условий внешней среды при автономном заряде аккумуляторных батарей.

Указанный технический результат достигается за счет того, что автоматическая базовая станция для беспилотных летательных аппаратов, содержащая платформу, вычислительный модуль, модуль управления, систему крепления БПЛА и модуль питания, отличающийся тем, что вычислительный модуль, модуль управления, модуль питания и платформа смонтированы внутри защитного корпуса, при этом платформа смонтирована подвижно на приводном механизме, внутри корпуса смонтировано оборудование микроклимата, а система крепления выполнена в виде линейных механизмов позиционирования с зубчатыми ремнями, содержащих двойные параллельные горизонтальные и вертикальные рейки, смонтированные на верхних и нижних участках зубчатых ремней, натянутых между приводами и шкивами вдоль каждого из краев платформы с возможностью сближения к центру и удаления от центра платформы реек, корпус сверху закрыт крышкой, снабженной механизмом автоматического открывания и закрывания.

В частности, вычислительный модуль выполнен в виде ПЭВМ.

В частности, внутри корпуса смонтирована метеостанция, соединенная с вычислительным модулем.

В частности, платформа выполнена подвижной с возможностью приема и транспортирования БПЛА вглубь корпуса.

В частности, приводной механизм платформы выполнен в виде передачи винт-гайка.

В частности, привода системы крепления выполнены в виде шаговых электродвигателей.

В частности, оборудование микроклимата содержит вентилятор.

В частности, оборудование микроклимата содержит кондиционер воздуха.

В частности, оборудование микроклимата содержит нагревательный элемент.

В частности, крышка выполнена откатной.

В частности, крышка выполнена откидной.

В частности, механизм автоматического открывания и закрывания откатной крышки выполнен в виде линейного механизма перемещения с зубчатыми ремнями.

В частности, зубчатые ремни линейного механизма перемещения откатной крышки смонтированы вдоль двух параллельно расположенных боковых стенок корпуса.

В частности, механизм автоматического открывания и закрывания откидной крышки выполнен в виде автоматического открывателя вдоль шарнирных петель.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан вид спереди автоматической базовой станции для БПЛА с закрытой откатной крышкой.

На фиг.2 показан вид спереди автоматической базовой станции для БПЛА с открытой откатной крышкой.

На фиг.3 показан вид спереди автоматической базовой станции для БПЛА с открытой откидной крышкой.

На фиг.4 показан вид сверху платформы.

На фиг.5 показана функциональная схема управления автоматической базовой станцией.

На фиг.6 показана структурная схема автоматической базовой станции для БПЛА.

На фигурах показано: 1 – корпус, 2 – отсек БПЛА, 3 – служебный отсек, 4 – перегородка, 5 – платформа, 6 – трапецеидальные винты, 7 – двигатели платформы, 8 – концевой выключатель, 9 – крышка, 10 – каретки, 11 – зубчатые ремни, 12 – зубчатые шкивы, 13 – двигатель крышки, 14 – вычислительный модуль, 15 – модуль управления, 16 – модуль питания, 17 – оборудование микроклимата, 18 – контактные площадки, 19 – горизонтальные рейки, 20 – вертикальные рейки, 21 – двигатели горизонтальных реек, 22 – двигатели вертикальных реек, 23 – винтовые гайки, 24 – компьютер, 25 – метеостанция, 26 – кондиционер, 27 – нагревательный элемент, 28 – вентилятор, 29 – контроллер, 30 – драйвер двигателя, 31 – реле, 32 – блок питания, 33 – шарнирные петли, 34 – автоматический открыватель крышки, 35 – антенный модуль, 36 – БПЛА.

Осуществление полезной модели.

Автоматическая базовая станция для беспилотных летательных аппаратов содержит корпус 1 (см.Фиг.1), образованный дном и четырьмя боковыми стенками (на фигурах не показаны). Дно и боковые стенки корпуса 1 выполнены из двуслойного материала (металл, пластик), с зазором между слоями, заполненным теплоизолирующим материалом (на фигурах не показан). Внутри корпуса 1 выполнены отсек БПЛА 2 и служебный отсек 3, разделенные между собой вертикальной перегородкой 4. В отсеке БПЛА 2 по углам вертикально смонтированы трапецеидальные винты 6, опирающиеся на валы двигателей платформы 7. На трапецеидальные винты 6 с помощью винтовых гаек 23, смонтирована прямоугольная платформа 5. На вертикальной перегородке 4 в верхней и нижней части, обращенной к платформе 5 смонтированы концевые выключатели 8. В верхней части корпуса 1 смонтирована крышка 13, при этом в одном варианте реализации крышка 13 выполнена откидной, а в другом откатной.

В варианте реализации крышки 14 откатной (см.Фиг.2), крышка 14 с помощью кареток 10 опирается на зубчатые ремни 11, смонтированные вдоль двух, параллельных боковых стенок. Зубчатые ремни 11 натянуты с одной стороны на зубчатые шкивы 12, с другой стороны на зубчатые валы двигателей крышки 13.

В варианте реализации крышки 14 откидной (см.Фиг.3), крышка 14 смонтирована к одной из боковых стенок корпуса 1 на шарнирных петлях 33. Между крышкой 14 и одной из боковых стенок корпуса 1 смонтирован автоматический открыватель крышки 34.

На верхней стороне вдоль каждого из краев платформы 5 (см.Фиг.4) смонтированы линейные механизмы позиционирования с зубчатыми ремнями, выполненные в виде зубчатых ремней 11, натянутые с одной стороны на зубчатые шкивы 12, с другой стороны на зубчатые валы двигателей реек 22, смонтированных на платформе 5. На зубчатые ремни 11 каретками 10 опираются пара горизонтальных 19 и пара вертикальных реек 20, при этом каждый из торцов каждой из реек 19, 20 смонтирован на каретках 10, установленных на верхних участках зубчатых ремней 11, а другой – на каретках 10, смонтированных на нижних участках зубчатых ремней 11.

На платформе 5 смонтированы контактные площадки 18, соединенные электрически с модулем питания 16, смонтированным в служебном отсеке 3.

В служебном отсеке 3 корпуса 1 смонтирован модуль управления 15 к портам которого (см.Фиг.5) по интерфейсным шинам, например, RS-485, соединены вычислительный модуль 14 и модуль питания 16. К выходам контроллера 29 (см.Фиг.6) модуля питания 16 через реле 31 соединены двигатели платформы 7, крышки 13 и реек 22, кондиционер 26, нагревательный элемент 27, вентилятор 28. К вычислительному модулю 14 соединен антенный модуль 35 и по интерфейсной шине, например, RS-485, метеостанция 25. Питание модуля управления 15, вычислительного модуля 14 и метеостанции 25, двигателей платформы 7, крышки 13 и реек 22, кондиционера 26, нагревательного элемента 27, вентилятора 28 выполнено от блока питания 32 модуля питания 16.

Автоматическую базовую станцию для беспилотных летательных аппаратов используют следующим образом.

Ряд автоматических базовых станций размещают, например, вдоль проложенного трубопровода или линии воздушной электропередач, или другого протяженного маршрута, длина которого значительно превышает радиус действия беспилотного летательного аппарата на одном заряде внутренних батарей, при этом интервал между автоматическими базовыми станциями устанавливают исходя из запаса хода беспилотного летательного аппарата с учетом времени, необходимого для его взлета и посадки.

Заносят в аэронавигационную систему БПЛА 36 данные о маршруте и координаты расположения автоматических базовых станций на указанном маршруте, после чего запускают БПЛА 36.

При появлении БПЛА 36 в зоне покрытия антенны (на фигурах не показана) первой на маршруте автоматической базовой станции по команде от модуля автоматического управления с подлетающего БПЛА 36 модуль управления 15 подает управляющий сигнал на контроллер 29 модуля питания 16, который в свою очередь через реле 31 подает управляющий сигнал на включение двигателей крышки 13 или автоматического открывателя крышки 34.

В варианте реализации крышки 9 откидной автоматический открыватель крышки 34 откидывает крышку не менее чем на 90° вдоль шарнирных петель 33 и открывает отсек БПЛА 2.

В варианте реализации крышки 9 откатной, двигатели крышки 13 приводят в движение, натянутые между указанными двигателями 13 и зубчатыми шкивами 12, зубчатые ремни 11 к которым на каретках 10 смонтирована крышка 9. При перемещении зубчатых ремней 11 с каретками 10 от зубчатых шкивов 12 к двигателям крышки 13 крышка 9 откатывается вбок и открывает отсек БПЛА 2.

После открывания крышки 9, модуль управления 15 подает управляющий сигнал на контроллер 29 модуля питания 16, который в свою очередь через реле 31 подает управляющий сигнал на включение двигателей платформы 7. При включении двигателей платформы 7, трапецеидальные винты 6 преобразуют вращательное движение валов двигателей платформы 7 в поступательное движение винтовых гаек 23, смонтированных в отверстиях (на фигурах не показаны) по углам платформы 5, вдоль дорожек трапецеидальных винтов 6 и обеспечивают перемещение платформы 5 вверх. После подъема платформы 5 срабатывает концевой выключатель 8, смонтированный на одной из боковых стенок корпуса 1 или перегородки 4 в верхней части отсека БПЛА 2, который отключает двигатели платформы 7. Расстояния между горизонтальными 19 и вертикальными 20 рейками линейных механизмов перемещения с зубчатыми ремнями 11 платформы 5 максимальны.

После подъема платформы 5, БПЛА 36 с помощью оптической камеры получает визуальную информацию об оптической метке, нанесенной на платформе 5 и по этой информации с помощью заданного алгоритма осуществляет посадку на платформу 5.

После посадки БПЛА 36 на платформу 5, модуль управления 15 подает управляющий сигнал на контроллер 29 модуля питания 16, который в свою очередь через реле 31 подает управляющие сигналы на включение двигателей горизонтальных реек 21 и двигателей вертикальных реек 22. Указанные двигатели приводят в движение, натянутые между ними и зубчатыми шкивами 12, зубчатые ремни 11 к которым на каретках 10 смонтированы горизонтальные 19 и вертикальные 20 рейки. При перемещении зубчатых ремней 11, горизонтальные 19 и вертикальные 20 рейки, опирающиеся на каретки 10, смонтированные на верхних участках зубчатых ремней 11, перемещаются от зубчатых шкивов 12, а горизонтальная 19 и вертикальная 20 рейки, опирающиеся на каретки 10, смонтированные на нижних участках зубчатых ремней 11, перемещаются к зубчатым шкивам 12, то есть сдвигаются к центру платформы 5. Перемещение горизонтальных 19 и вертикальных 20 реек осуществляется одновременно. При перемещении горизонтальные 19 и вертикальные рейки 20 усилием от поступательного движения смещают БПЛА 36 к центру платформы 5 вдоль вертикальной и горизонтальной осей соответственно и фиксируют шасси БПЛА 36, выполненные в виде салазок (на фигурах не показаны) между поверхностью платформы 5 и горизонтальными 19 и вертикальными 20 рейками.

По окончании позиционирования контакты питания (на фигурах не показаны), смонтированные на БПЛА 36 оказываются совмещенными с контактными площадками 18, смонтированными на платформе 5. С модуля управления 15 подают управляющий сигнал на контроллер 29 модуля питания 16, который включает подачу тока заряда через контактные площадки 18 на аккумуляторные батареи БПЛА 36.

Далее, с модуля управления 15 подают управляющий сигнал на контроллер 29 модуля питания 16, который в свою очередь через реле 31 подает управляющий сигнал на включение двигателей платформы 7. При включении двигателей платформы 7, трапецеидальные винты 6 преобразуют вращательное движение валов двигателей платформы 7 в поступательное движение винтовых гаек 23, смонтированных в отверстиях (на фигурах не показаны) по углам платформы 5, вдоль дорожек трапецеидальных винтов 6 и обеспечивают перемещение платформы 5 вниз. После опускания платформы 5 срабатывает концевой выключатель 8, смонтированный на одной из боковых стенок корпуса 1 или перегородки 4 в нижней части отсека БПЛА 2, который отключает двигатели платформы 7.

После размещения БПЛА 36 внутри отсека БПЛА 2 закрывают крышку 9 и осуществляют зарядку аккумуляторных батарей БПЛА 36.

С помощью кондиционера 26, нагревательного элемента 27 и вентилятора 28, подключенных к модулю питания 16 обеспечивают оптимальный температурно-влажностный режим внутри отсека БПЛА 2 для содержания при зарядке БПЛА 36.

По окончании зарядки аккумуляторных батарей БПЛА 36, вычислительный модуль 14 при благоприятных метеоусловиях, данные о которых он получает с метеостанции 25 подает команду на модуль управления 15, который обеспечивает выполнение обратной последовательности описанных выше команд и действий по отключению от модуля питания 16 и запуску БПЛА 36 на этап маршрута до очередной автоматической базовой станции.

Описанную последовательность действий повторяют на всем протяжении маршрута на каждой автоматической базовой станции до прохождения БПЛА 36 всего маршрута.

Технический результат – обеспечение надежной зашиты беспилотного летательного аппарата от негативных условий внешней среды при автономном заряде аккумуляторных батарей, достигается за счет выполнения вдоль объекта мониторинга группы автоматических базовых станций для беспилотных летательных аппаратов каждая из которых содержит подвижную платформу 5, защищенную от внешних погодных факторов скорпусом 1, с поддерживаемым внутри него с помощью оборудования микроклимата 17 заданного температурно-влажностного режима, обеспечивающего содержание БПЛА 36 и зарядку аккумуляторных батарей БПЛА 36 в оптимальных условиях, при этом корпус 1 снабжен крышкой 9, снабженной механизмом автоматического открывания и закрывания, на платформе 5 смонтированы контактные площадки 18, соединенные с положительным и отрицательным полюсами модуля питания 16 и линейные механизмы позиционирования с зубчатыми ремнями 11, выполненными в виде пары горизонтальных 19 и пары вертикальных реек 20, один из торцов каждой из реек 19, 22 смонтирован на каретке 10, установленной на верхнем участке зубчатого ремня 11, а другой – на каретке 10, смонтированной на нижнем участке зубчатого ремня 11, обеспечивающих точное автоматическое позиционирование контактов питания БПЛА 36 с контактными площадками 18 на платформе 5.

Claims (14)

1. Автоматическая базовая станция для беспилотных летательных аппаратов, содержащая платформу, вычислительный модуль, модуль управления, систему крепления БПЛА и модуль питания, отличающийся тем, что вычислительный модуль, модуль управления, модуль питания и платформа смонтированы внутри защитного корпуса, при этом платформа смонтирована подвижно на приводном механизме, внутри корпуса смонтировано оборудование микроклимата, а система крепления выполнена в виде линейных механизмов позиционирования с зубчатыми ремнями, содержащих двойные параллельные горизонтальные и вертикальные рейки, смонтированные на верхних и нижних участках зубчатых ремней, натянутых между приводами и шкивами вдоль каждого из краев платформы с возможностью сближения к центру и удаления от центра платформы реек, корпус сверху закрыт крышкой, снабженной механизмом автоматического открывания и закрывания.

2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что вычислительный модуль выполнен в виде ПЭВМ.

3. Станция по п.1, отличающаяся тем, что внутри корпуса смонтирована метеостанция, соединенная с вычислительным модулем.

4. Станция по п.1, отличающаяся тем, что платформа выполнена подвижной с возможностью приема и транспортирования БПЛА вглубь корпуса.

5. Станция по п.1, отличающаяся тем, что приводной механизм платформы выполнен в виде передачи винт-гайка.

6. Станция по п.1, отличающаяся тем, что привода системы крепления выполнены в виде шаговых электродвигателей.

7. Станция по п.1, отличающаяся тем, что оборудование микроклимата содержит вентилятор.

8. Станция по п.1, отличающаяся тем, что оборудование микроклимата содержит кондиционер воздуха.

9. Станция по п.1, отличающаяся тем, что оборудование микроклимата содержит нагревательный элемент.

10. Станция по п.1, отличающаяся тем, что крышка выполнена откатной.

11. Станция по п.1, отличающаяся тем, что крышка выполнена откидной.

12. Станция по п.1, отличающаяся тем, что механизм автоматического открывания и закрывания откатной крышки выполнен в виде линейного механизма перемещения с зубчатыми ремнями.

13. Станция по п.1, отличающаяся тем, что зубчатые ремни линейного механизма перемещения откатной крышки смонтированы вдоль двух параллельно расположенных боковых стенок корпуса.

14. Станция по п.1, отличающаяся тем, что механизм автоматического открывания и закрывания откидной крышки выполнен в виде автоматического открывателя вдоль шарнирных петель.

Images