RU2683133C1 - Беспилотный привязной авиационный комплекс - Google Patents
Беспилотный привязной авиационный комплекс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683133C1 RU2683133C1 RU2018115029A RU2018115029A RU2683133C1 RU 2683133 C1 RU2683133 C1 RU 2683133C1 RU 2018115029 A RU2018115029 A RU 2018115029A RU 2018115029 A RU2018115029 A RU 2018115029A RU 2683133 C1 RU2683133 C1 RU 2683133C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uav
- wind
- tethered
- ads
- power cable
- Prior art date
Links
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 101100434462 Arabidopsis thaliana ADS3 gene Proteins 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Беспилотный привязной авиационный комплекс содержит станцию привязного питания, беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с полезной нагрузкой и двигателем, связанным с соосными разнонаправленными винтами, аэродинамический стабилизатор, связанный с БПЛА жесткой связкой, к которой крепится кольцо силового троса, обеспечивающего связь со станцией привязного питания, при этом точка крепления силового троса к БПЛА выбрана так, что смещение БПЛА под воздействием бокового ветра компенсировано отклонением соосного винта в сторону ветра определенным образом. Обеспечивается упрощение системы стабилизации БПЛА и увеличение полезной нагрузки. 3 ил.
Description
Изобретение относится к авиационной технике в частности к стабилизации положения беспилотного привязного летательного аппарата (БПЛА) относительно наземной станции привязного питания (СПП).
Привязные БПЛА применяются с целью поднятия полезной нагрузки на высоту и фиксации положения относительно СПП. Из-за погодных условий (ветра) БПЛА может смещаться относительно СПП. Для стабилизации положения БПЛА обычно применяют решения со сложной системой датчиков положения и автоматической регулировкой положения БПЛА, либо с ручной подстройкой положения БПЛА.
Известны БПЛА, которые имеют 4 и более винтомоторных групп (http://el-shema.ru/publ/radiosvjaz/multikoptery/4-l-0-72). Недостатком указанного БПЛА является сложность технического исполнения, так как винтомоторные группы располагаются на радиально расположенных балках. Это усложняет крепеж всей конструкции, требует наличия датчиков положения и сложной многофакторной обработки сигналов от них.
Известна система автоматического управления высотой полета беспилотного летательного аппарата по патенту РФ №2 290 346 (МПК В04С 13/18, G05D 1/04). Система обеспечивает стабилизацию высоты полета БПЛА без перерегулирования после быстрого изменения высоты полета.
Известен Способ увеличения продолжительности полета беспилотного летательного аппарата и Устройство для его осуществления. Патент РФ №2 403 184, МПК В64С 31/02. Данным изобретением решена задача увеличения продолжительности безмоторного полета БПЛА и планеров путем компенсации потерь высоты за счет использования энергии конвективных структур атмосферного пограничного слоя без участия оператора и увеличения подъемной силы беспилотного летательного аппарата на основе использования дополнительной подъемной силы, создаваемой упомянутыми конвективными структурами атмосферного пограничного слоя.
Известен Способ формирования интегрального адаптивного сигнала стабилизации планирующего движения беспилотного летательного аппарата и Устройство для его осуществления. Патент РФ №2 460 113, МПК G05D 1/08, G05B 13/00, G06F 7/00. Данным изобретением решена задача повышения точности управления в условиях широкого диапазона высот и скоростей полета и действия возмущающих факторов.
Однако описанные системы и способы имеют недостатки, поскольку требуют сложного управления пространственным положением БПЛА, и связаны с необходимостью многофакторной отработки сигналов датчиков, в том числе с учетом длины свободной привязи и подъемной силы летательного аппарата, с этим связаны недостаточная надежность, а также высокая стоимость оборудования для их реализации.
Наиболее близким решением к предлагаемому является Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс по патенту РФ №2 441 809, МПК В64С 39/02.
Беспилотный авиационный комплекс содержит наземную станцию, беспилотный летательный аппарат с движителем и его приводом, привязь, включающую силовой трос, связывающий наземную станцию с БПЛА, и многофункциональный кабель, а также механизм для регулирования длины привязи, и систему управления положением и стабилизации БПЛА.
Однако описанный способ управления положением и стабилизации БПЛА имеет недостатки, связанные с тем, что для реализации данного способа необходимо наличие в БПЛА датчиков положения и требуется сложная многофакторная обработка сигналов от них.
Технической задачей предлагаемого решения является увеличение полезной нагрузки в условиях бокового ветра при облегчении конструкции, тем самым упрощение системы стабилизации.
Эта задача решена тем, что в системе, содержащей БПЛА, снабженный расположенными в его корпусе полезной нагрузкой и двигателем, который связан с соосными разнонаправленными винтами, и аэродинамический стабилизатор (АДС), связанный с БПЛА жесткой связкой, к которой крепится кольцо силового троса, обеспечивающего связь со станцией привязного питания (СПП), при этом точка крепления силового троса к БПЛА выбрана так, что смещение БПЛА под воздействием бокового ветра компенсировано отклонением соосного винта в сторону ветра при удовлетворении соотношения:
F_БПЛА*r_БПЛА<F_АДС*r_АДС, где:
F_БПЛА - сила, действующая на БПЛА со стороны ветра;
r_БПЛА - расстояние от центра масс БПЛА до точки крепления силового троса на жесткой связке;
F_АДС - сила, действующая на АДС со стороны ветра;
r_АДС - расстояние от центра масс АДС до точки крепления силового троса на жесткой связке.
Сущность изобретения пояснена чертежом:
Фиг. 1 показан общий вид Системы.
Фиг. 2 - показано положение Системы при наличии бокового ветра
Фиг. 3 - показаны силы, действующие на Систему.
Корпус БПЛА (1), содержащий полезную нагрузку и двигатель (на чертеже не показаны), механически связан с соосными противоположно-направленными винтами (2). При этом корпус БПЛА жестко связан с АДС (3), причем ось жесткой связки (4) сонаправлена с осью вращения соосных винтов. Силовой трос (5), связывающий Систему с СПП, крепится к жесткой связке при помощи кольца (6) крепления силового троса. Кольцо закреплено на жесткой связке в точке крепления (7) посредством шарнирного механизма, обеспечивающего свободное вращение/отклонение кольца 6 относительно оси жесткой связки 4.
Двигатель БПЛА1 при помощи соосных винтов 2 обеспечивает режим БПЛА1, при котором его подъемная сила превышает вес БПЛА1 вместе с силовым тросом и полезной нагрузкой, обеспечивающим его подъем на заданную высоту. Высоту подъема БПЛА1 задают длиной силового троса 5, связывающего БПЛА1 с СПП. Стабилизация БПЛА1 в условиях наличия бокового ветра осуществляется посредством АДС3, управляющего отклонением соосных винтов 5 БПЛА1 относительно вертикали таким образом, что подъемная сила, обеспечиваемая соосными винтами 5, имеет составляющую, направленную против направления ветра. АДС3 обеспечивает вертикальную подъемную силу БПЛА1 с учетом наличия бокового ветра. Точка привязи Системы расположена между БПЛА1 и АДС3
Работает Система следующим образом. В отсутствие бокового ветра, поскольку подъемная сила превышает вес БПЛА1, при подъеме БПЛА1 расположится строго над СПП. При этом высота подъема БПЛА1 определена длиной силового троса 5, а положение БПЛА1 - положением СПП. При возникновении бокового ветра БПЛА1 начнет смещаться по направлению ветра. Сила (F_БПЛА), действующая со стороны ветра на БПЛА1, зависит от формы и площади поверхности БПЛА1. Сила (F_АДС), действующая со стороны ветра на АДС3, также зависит от формы и площади поверхности АДС3. Точка крепления силового троса 5 выбрана так, чтобы выполнялось соотношение:
F_БПЛА*r_БПЛА<F_АДС*r_АДС,
при этом связь БПЛА-АДС будет отклоняться от вертикального положения навстречу ветру (см. Фиг. 2) до положения, пока не уравновесятся силы F_БПЛА и F_АДС с силами натяжения силового троса и подъемной силой БПЛА.
Рассмотрим силы, действующие на Систему (см. Фиг. 3).
Величины сил F_БПЛА и F_АДС зависят от скорости ветра и эффективных площадей сечения БПЛА и АДС, S_БПЛА и S_АДС соответственно. Сила тяжести F_т, действующая на Систему, определяется массой АДС и БПЛА вместе с привязью. Подъемная сила F_п создается соосными винтами, приводимыми в движение двигателем БПЛА. Сила натяжения силового троса F_нт создается избыточным действием подъемной силы F_п. Подъемная сила F_п сонаправлена с осью жесткой связки БПЛА-АДС. При этом отклонение от вертикали связки БПЛА-АДС будет компенсироваться составляющей подъемной силы БПЛА, направленной против ветра.
Таким образом, решена задача упрощения системы стабилизации привязного БПЛА в условиях возможного бокового ветра, облегчения конструкции (обусловленного отсутствием датчиков положения и сложных систем управления, применением двух соосных винтов вместо четырех), следовательно, увеличена полезная нагрузка и обеспечено повышение эффективности работы всей системы.
Claims (6)
- Беспилотный привязной авиационный комплекс, содержащий станцию привязного питания, беспилотный летательный аппарат (БПЛА) с полезной нагрузкой и двигателем, связанным с соосными разнонаправленными винтами, аэродинамический стабилизатор, связанный с БПЛА жесткой сцепкой, к которой крепится кольцо силового троса, обеспечивающего связь со станцией привязного питания, при этом точка крепления силового троса к БПЛА выбрана так, что смещение БПЛА под воздействием бокового ветра компенсировано отклонением соосного винта в сторону ветра, при удовлетворении соотношений:
- F_БПЛА*r_БПЛА<F_АДС*r_АДС, где:
- F_БПЛА - сила, действующая на БПЛА со стороны ветра;
- r_БПЛА - расстояние от центра масс БПЛА до точки крепления силового троса на жесткой связке;
- F_АДС - сила, действующая на АДС со стороны ветра;
- r_АДС - расстояние от центра масс АДС до точки крепления силового троса на жесткой связке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115029A RU2683133C1 (ru) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Беспилотный привязной авиационный комплекс |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018115029A RU2683133C1 (ru) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Беспилотный привязной авиационный комплекс |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2683133C1 true RU2683133C1 (ru) | 2019-03-26 |
Family
ID=65858678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018115029A RU2683133C1 (ru) | 2018-04-23 | 2018-04-23 | Беспилотный привязной авиационный комплекс |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2683133C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112414365A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-02-26 | 广州昂宝电子有限公司 | 位移补偿方法和设备及速度补偿方法和设备 |
RU2772759C1 (ru) * | 2021-12-10 | 2022-05-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Привязной коптер |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2226480C1 (ru) * | 2002-09-12 | 2004-04-10 | ООО "Мидера-К" | Летательный аппарат |
RU2441809C2 (ru) * | 2009-12-11 | 2012-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс |
US8602349B2 (en) * | 2010-06-23 | 2013-12-10 | Dimitri Petrov | Airborne, tethered, remotely stabilized surveillance platform |
US8646719B2 (en) * | 2010-08-23 | 2014-02-11 | Heliplane, Llc | Marine vessel-towable aerovehicle system with automated tow line release |
-
2018
- 2018-04-23 RU RU2018115029A patent/RU2683133C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2226480C1 (ru) * | 2002-09-12 | 2004-04-10 | ООО "Мидера-К" | Летательный аппарат |
RU2441809C2 (ru) * | 2009-12-11 | 2012-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Московский Вертолетный Завод Им. М.Л. Миля" | Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс |
US8602349B2 (en) * | 2010-06-23 | 2013-12-10 | Dimitri Petrov | Airborne, tethered, remotely stabilized surveillance platform |
US8646719B2 (en) * | 2010-08-23 | 2014-02-11 | Heliplane, Llc | Marine vessel-towable aerovehicle system with automated tow line release |
US9187173B2 (en) * | 2010-08-23 | 2015-11-17 | Heliplane, Llc | Towable autogyro having a re-positionable mast |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112414365A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-02-26 | 广州昂宝电子有限公司 | 位移补偿方法和设备及速度补偿方法和设备 |
CN112414365B (zh) * | 2020-12-14 | 2022-08-16 | 广州昂宝电子有限公司 | 位移补偿方法和设备及速度补偿方法和设备 |
RU2772759C1 (ru) * | 2021-12-10 | 2022-05-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Привязной коптер |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3053480A (en) | Omni-directional, vertical-lift, helicopter drone | |
EP3347269B1 (en) | Vertical takeoff and landing (vtol) unmanned aerial vehicle (uav) | |
JP6214613B2 (ja) | 水中撮影装置 | |
US20180329432A1 (en) | Vertical takeoff and landing (vtol) unmanned aerial vehicle (uav) | |
RU2441809C2 (ru) | Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс | |
CN106945827B (zh) | 一种浮体抛离式两栖四旋翼无人机 | |
US7520466B2 (en) | Gyro-stabilized air vehicle | |
US8602349B2 (en) | Airborne, tethered, remotely stabilized surveillance platform | |
US20170291702A1 (en) | Collective to elevator mixing of a rotary wing aircraft | |
RU140653U1 (ru) | Летательный аппарат вертикального взлёта | |
JP2010254264A (ja) | Tilt翼機構による垂直離発着無人航空機 | |
JP2010241409A (ja) | 三軸磁力計の1軸を使用した無人航空機に対する補正行為の実行 | |
JP2012111475A (ja) | Wing−Rotorによる垂直離着陸無人航空機 | |
US20140008485A1 (en) | Foldable rise and stare vehicle | |
US10379544B2 (en) | Flight control system for a rotary wing aircraft | |
WO2017038809A1 (ja) | 滞空位置制御装置 | |
CN108594839B (zh) | 基于多矢量技术的控制方法、飞机及存储介质 | |
US20110180671A1 (en) | Differential vane vehicle control | |
RU2683133C1 (ru) | Беспилотный привязной авиационный комплекс | |
RU2429166C1 (ru) | Устройство для азимутальной ориентации груза на внешней подвеске летательного аппарата | |
WO2010043370A1 (en) | Steering aid method and system for landing on a target of a moving platform, and a 3 d vehicle equipped as such | |
US3101919A (en) | Stabilized captive flying platform unit | |
CN108263594B (zh) | 一种无叶风扇动力垂直起降无人机 | |
RU186193U1 (ru) | Устройство стабилизации привязного летательного аппарата | |
KR102375492B1 (ko) | 모듈형 테일시터 수직이착륙 드론 |