RU2751735C1 - Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа - Google Patents
Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2751735C1 RU2751735C1 RU2020141659A RU2020141659A RU2751735C1 RU 2751735 C1 RU2751735 C1 RU 2751735C1 RU 2020141659 A RU2020141659 A RU 2020141659A RU 2020141659 A RU2020141659 A RU 2020141659A RU 2751735 C1 RU2751735 C1 RU 2751735C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- landing
- electromagnet
- uav
- control unit
- magnetic
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 51
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
- B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа (БПЛА) содержит размещенные на площадке безэкипажного судна посадочные опоры с магнитным реагентом, посадочную площадку, в которую установлен электромагнит, датчик приближения БПЛА к посадочной площадке, блок управления, имеющий выход, предназначенный для управления электромагнитом, пульт ручного управления, размещенные в посадочной платформеnаналогичных малых электромагнитов, образующих при включении равномерное полеN = n + 1локальных концентраций магнитного потока,Nключей иNизмерительных преобразователей тока. Обеспечивается повышение эффективности и надежности фиксации БПЛА на судне в условиях качки, ветра и при наличии больших статических кренов и дифферентов. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к системам посадки, средствам обслуживания и обеспечения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и предназначено для надежной и эффективной фиксации БПЛА на посадочной площадке безэкипажного судна.
Известно устройство для осуществления вертикального взлета и посадки судового БПЛА с использованием электромагнита, фиксирующего БПЛА после соприкосновения его посадочных опор с посадочной площадкой (Electromagnet-based takeoff and landing apparatus to operate ship – borne aerial vehicle in harsh condition. Патент Республики Корея KR1020190008046, от 23.01.2019). Устройство управляется по радиоканалу. При приземлении БПЛА на стальную палубу корабля оператором по радиоканалу подается сигнал включения электромагнитов, которые размещены в посадочных опорах БПЛА, что обеспечивает их притяжение к палубе и фиксацию БПЛА.
Недостатками этого устройства являются:
- сложность его использования в качестве средства посадки БПЛА на безэкипажное судно, так как оно требует наличие оператора, осуществляющего ручное управление;
- электромагниты, обеспечивающие фиксацию БПЛА на палубе корабля после посадки, увеличивают массу БПЛА, что приводит к уменьшению полезной нагрузки на его борту и ухудшает летные характеристики БПЛА;
- для выполнения функций фиксации БПЛА на палубе после его посадки энергия для питания электромагнитов берется от автономного источника питания БПЛА, что уменьшает его автономность и общее полетное время.
Известно, также, устройство для осуществления приземления БПЛА на посадочную площадку стационарного или движущегося объекта (Drone landing pad and drone landing method using same. Патент Республики Корея KR1020180043108 от 27.04.2018 – прототип), наиболее близкое по технической сущности к заявляемому изобретению.
Известное устройство содержит посадочную площадку, в которую установлен электромагнит, датчик приближения и блок управления, с помощью которых осуществляется контроль положения БПЛА относительно посадочной площадки, а также включение электромагнита в заданный момент времени, при этом посадочные опоры БПЛА содержат элементы из ферромагнитного материала, т.е. обладают свойством магнитного реагента. При сближении посадочных опор БПЛА с посадочной площадкой по сигналу датчика приближения от блока управления подается электроэнергия на электромагнит, который за счет возникшей магнитной связи между электромагнитом и магнитными реагентами посадочных опор притягивает последние и осуществляет фиксацию БПЛА на палубе подвижного объекта, способную выдерживать воздействие внешних возмущений в виде крена, дифферента или ветрового воздействия. Электромагнит получает энергию от системы энергообеспечения подвижного объекта, которым может являться безэкипажное судно с автономным источником энергии в виде аккумуляторной батареи. Кроме этого, устройство содержит пульт ручного управления, от которого по сигналу оператора могут подключаться, а также отключаться удерживающие электромагниты, что дает возможность осуществить взлет БПЛА.
Автоматическое приземление БПЛА обычно сопровождается определенными ошибками относительно заданной точки посадки, что приводит к необходимости иметь увеличенные размеры посадочной площадки и, соответственно, увеличенные размеры электромагнита, соизмеримые с размерами посадочной площадки устройства. В этих условиях для создания магнитного поля с параметрами, обеспечивающими требуемое силовое взаимодействие с магнитным реагентом посадочных опор БПЛА, необходимо к электромагниту подводить соответствующую повышенную энергию и, вместе с тем, технически оправданный допустимый уровень энергии вынуждает ограничивать размеры посадочной площадки.
Известное устройство для осуществления фиксации БПЛА при приземлении имеет следующие недостатки:
- ограниченные размеры посадочной площадки на судне требует высокой точности маневрирования БПЛА, которую затруднительно обеспечить при наличии качки, статического крена, дифферента или ветрового возмущения;
- большой расход электроэнергии автономного источника питания безэкипажного судна на питание электромагнита посадочной площадки.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создать устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата на посадочной площадке безэкипажного судна, обеспечивающее энергетически эффективную и надежную фиксацию БПЛА как в момент его посадки, так и в последующий до взлета интервал времени, длительность которого определяемый оператором, при наличии ветра, всех видов качки судна на волнении, а также при наличии больших статических кренов и дифферентов.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитным реагентом, на посадочной площадке безэкипажного судна, содержащее посадочную площадку, в которую установлен электромагнит, датчик приближения БПЛА к посадочной площадке и блок управления, имеющий выход, предназначенный для управления электромагнитом, причем выход датчика приближения связан с первым входом блока управления, кроме этого устройство содержит пульт ручного управления, выход которого связан со вторым входом блока управления, электромагнит выполнен в малых габаритах относительно размеров посадочной площадки, кроме этого в посадочной площадке дополнительно размещены n аналогичных малых электромагнитов, образующих при включении равномерное поле N = n + 1 локальных концентраций магнитного потока, введены также N ключей и N измерительных преобразователей тока, при этом в блоке управления предусмотрены дополнительные n выходов и N входов, каждый из N = n + 1 выходов блока управления связан с соответствующим управляющим входом электромагнита, а каждый из N входов – с выходом соответствующего измерительного преобразователя тока электромагнита, при этом питание на каждый из электромагнитов поступает от шины питания через последовательно соединенные соответствующие ключ и измерительный преобразователь тока электромагнита.
В заявленном устройстве для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитными реагентами, общими существенными для него и для его прототипа признаками являются:
- посадочная площадка;
- электромагнит, датчик приближения и блок управления;
- пульт ручного управления;
- выход датчика приближения связан с первым входом блока управления;
- выход ручного пульта управления связан со вторым входом блока управления,
- блока управления имеет выход, предназначенный для управления электромагнитом.
Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного устройства и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:
- электромагнит выполнен в малых габаритах относительно размеров посадочной площадки;
- в посадочной площадке дополнительно размещены n малых электромагнитов, образующих при включении равномерное поле N = n + 1 локальных концентраций магнитного потока;
- введены N ключей и N измерительных преобразователей тока;
- в блоке управления предусмотрены дополнительные n выходов и N входов, каждый из N = n + 1 выходов блока управления связан с соответствующим управляющим входом электромагнита, а каждый из N входов – с выходом соответствующего измерительного преобразователя тока электромагнита;
- питание на каждый из электромагнитов поступает от шины питания через последовательно соединенные соответствующие ключ и измерительный преобразователь тока электромагнита.
Отличительные признаки предлагаемого решения выполняют следующие функциональные задачи для достижения требуемого технического результата.
Признак «…электромагнит выполнен в малых габаритах, относительно размеров посадочной площадки, … в посадочной площадке дополнительно размещены n малых электромагнитов, образующих при включении равномерное поле N = n + 1 локальных концентраций магнитного потока…» – позволяет использовать для удержания и фиксации БПЛА на посадочной площадке из общего количества N электромагнитов некоторое ограниченное число электромагнитов, взаимодействующих с магнитными реагентами посадочных опор, при увеличении размеров посадочной площадки до требуемых значений, при которых будет обеспечиваться надежная посадка БПЛА на безэкипажное судно в автоматическом режиме при наличии ветра, всех видов качки судна на волнении, а также при наличии больших статических кренов и дифферентов.
Признак «…введены N ключей и N измерительных преобразователей тока, … в блоке управления предусмотрены дополнительные n выходов и N входов, каждый из N = n + 1 выходов блока управления связан с соответствующим управляющим входом электромагнита, а каждый из N входов – с выходом соответствующего измерительного преобразователя тока электромагнита, … питание на каждый из электромагнитов поступает от шины питания через последовательно соединенные соответствующие ключ и измерительный преобразователь тока электромагнита» – позволяет осуществить раздельное управление электромагнитами и отключать электромагниты, не взаимодействующие с магнитными реагентами посадочных опор БПЛА, т.е. не участвующие в удержании и фиксации БПЛА на посадочной площадке устройства, что снижает общий расход электроэнергии и повышает энергетическую эффективность устройства.
Таким образом, отличительные существенные признаки заявленного устройства для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитными реагентами, в совокупности с признаками, общими для него и прототипа, обеспечивают достижение технического результата, т.е. находятся с техническим результатом в причинно-следственной связи и решают поставленную задачу.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг. 2 – магнитная цепь электромагнита посадочной площадки.
Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитным реагентом, на посадочной площадке безэкипажного судна содержит посадочную площадку 1, электромагниты 2, датчик 3 приближения БПЛА к посадочной площадке 1, блок 4 управления, пульт 5 ручного управления, при этом выход датчика 3 приближения БПЛА к посадочной площадке 1 связан с первым входом блока 4 управления, а пульт 5 ручного управления соединен со вторым входом блока 4 управления.
Каждый из N электромагнитов 2 связан с шиной питания (ШП) через последовательно соединенные ключ 6 и измерительный преобразователь 7 тока электромагнита, при этом управляющие входы каждого из N ключей 6 соединены с N выходами блока 4 управления. Каждый из N дополнительных входов блока 4 управления связан с выходом соответствующего измерительного преобразователя 7 тока электромагнита.
Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитными реагентами, работает следующим образом. От пульта 5 ручного управления активируется режим посадки БПЛА, после чего по сигналу от датчика 3 приближения выполняется контроль взаимного положения БПЛА и посадочной площадки 1. При сближении БПЛА с посадочной площадкой на заданное расстояние по сигналу от блока 4 управления включаются все N электромагнитов. На посадочной площадке 1 образуется поле локальных концентраций магнитного потока. При попадании магнитных реагентов посадочных опор в зону концентраций магнитного потока за счет магнитного взаимодействия осуществляется притяжение посадочных опор к посадочной площадке. При этом число электромагнитов, с которыми происходит непосредственное контактирование посадочных опор, будет определяться соотношениями между геометрическими размерами посадочных опор, размерами зоны концентрации магнитного потока, зависящей от контактной площадки электромагнита, а также шагом установки электромагнитов в посадочной площадке.
Электромагниты посадочной площадки имеют разомкнутый магнитопровод и обмотку переменного тока, т.е. выполнены, как схематично показано на фиг. 2. Ток в цепи обмотки определяется выражением
где U – напряжение, приложенное к катушке; R, X L – активное и индуктивное сопротивления катушки соответственно, обычно R<<XL.
Индуктивное сопротивление катушки
где ω – частота изменения тока в катушке; L – индуктивность катушки.
Индуктивность катушки L прямо пропорциональна квадрату числа витков W и обратно пропорциональна магнитному сопротивлению R М для магнитного потока в катушке
Магнитное сопротивление магнитному потоку
где D – средняя длина силовой линии магнитного поля, μ – абсолютная магнитная проницаемость магнитопровода; S – сечение магнитопровода.
Абсолютная магнитная проницаемость μ для магнитных материалов (например, электротехническая сталь, феррит, аморфная сталь и др.) имеет большое значение, а для немагнитных – малое, отличающееся на несколько порядков, значение. Соответственно, магнитное сопротивление стали мало, а для немагнитных материалов велико. Магнитопровод электромагнита состоит из ферромагнитного участка с малым магнитным сопротивлением R МС и немагнитных участков (воздушные зазоры или иные немагнитные промежутки) с большим магнитным сопротивлением R МВ . Полное магнитное сопротивление магнитопровода определяется суммой всех этих участков, т.к. на пути магнитного потока они включены последовательно:
Магнитное сопротивление стальной части магнитопровода R МС постоянно, а второе слагаемое R МВ в выражении (5) будет уменьшаться при перекрытии немагнитных участков ферромагнитным реагентом посадочной опоры. В этом случае будет также уменьшаться суммарное магнитное сопротивление R M магнитопровода электромагнита (5), увеличиваться индуктивность L катушки (3) и, соответственно, ее индуктивное сопротивление X L (2), что приведет к уменьшению тока (1). В катушках электромагнитов с неперекрытым магнитопроводом, ток останется сравнительно большим.
Информация о снижении тока в обмотках определенных электромагнитов, перекрытых магнитным реагентом посадочных опор, передается в блок 4 управления, за счет чего остальные электромагниты, не участвующие в удержании и фиксации БПЛА, отключаются. При этом происходит существенное снижение потребляемой электроэнергии, что повышает энергетическую эффективность устройства. Использование N электромагнитов с распределенными по посадочной площадке зонами локальных концентраций магнитного потока, ограниченное количество которых обладает способностью надежно удерживать и фиксировать БПЛА на посадочной площадке, позволяет выполнить площадку с размерами, достаточными для посадки БПЛА без предъявления повышенных требований к точности его маневрирования.
При необходимости осуществить взлет БПЛА оператором через пульт 5 ручного управления подается соответствующая команда на блок 4 управления, отключающая удерживающие электромагниты.
Claims (1)
- Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертолетного типа, имеющего посадочные опоры с магнитным реагентом, на посадочной площадке безэкипажного судна, содержащее посадочную площадку, в которую установлен электромагнит, датчик приближения БПЛА к посадочной площадке и блок управления, имеющий выход, предназначенный для управления электромагнитом, причем выход датчика приближения связан с первым входом блока управления, кроме этого устройство содержит пульт ручного управления, выход которого связан со вторым входом блока управления, отличается тем, что электромагнит выполнен в малых габаритах относительно размеров посадочной площадки, в посадочной площадке дополнительно размещены n аналогичных малых электромагнитов, образующих при включении равномерное поле N = n + 1 локальных концентраций магнитного потока, введены также N ключей и N измерительных преобразователей тока, в блоке управления предусмотрены дополнительные n выходов и N входов, каждый из N = n + 1 выходов блока управления связан с соответствующим управляющим входом электромагнита, а каждый из N входов – с выходом соответствующего измерительного преобразователя тока электромагнита, при этом питание на каждый из электромагнитов поступает от шины питания через последовательно соединенные соответствующие ключ и измерительный преобразователь тока электромагнита.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141659A RU2751735C1 (ru) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141659A RU2751735C1 (ru) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2751735C1 true RU2751735C1 (ru) | 2021-07-16 |
Family
ID=77019723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141659A RU2751735C1 (ru) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2751735C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170065106A (ko) * | 2015-12-03 | 2017-06-13 | 한국항공우주연구원 | 비행체 고정 장치 |
CN108528749A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-09-14 | 吉林大学 | 基于电磁吸合技术的车载无人机回收装置及方法 |
CN108698709A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-10-23 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 停机平台、无人飞行器基站、无人飞行器的降落方法及*** |
KR20190008046A (ko) * | 2017-07-14 | 2019-01-23 | 한국해양과학기술원 | 선박용 비행체의 거친 환경 운용을 위한 전자석기반 이착륙 장치 |
RU2723267C1 (ru) * | 2019-08-27 | 2020-06-09 | Александр Георгиевич Семенов | Станция автоматической замены аккумуляторов для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) |
-
2020
- 2020-12-17 RU RU2020141659A patent/RU2751735C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170065106A (ko) * | 2015-12-03 | 2017-06-13 | 한국항공우주연구원 | 비행체 고정 장치 |
KR20190008046A (ko) * | 2017-07-14 | 2019-01-23 | 한국해양과학기술원 | 선박용 비행체의 거친 환경 운용을 위한 전자석기반 이착륙 장치 |
CN108698709A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-10-23 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 停机平台、无人飞行器基站、无人飞行器的降落方法及*** |
CN108528749A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-09-14 | 吉林大学 | 基于电磁吸合技术的车载无人机回收装置及方法 |
RU2723267C1 (ru) * | 2019-08-27 | 2020-06-09 | Александр Георгиевич Семенов | Станция автоматической замены аккумуляторов для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20190065645A (ko) | 자율주행 자동차의 드론 도킹 구조 및 이를 이용한 배송 방법 | |
EP3355065A1 (en) | Laboratory sample distribution system and laboratory automation system | |
EP2165406B1 (de) | Lager- oder transportsystem | |
CN106132864B (zh) | 用于确定无绳电梯***中磁性部件的磁场取向的***和方法 | |
US3904941A (en) | Drive power supply system for thyristorized linear motor utilizing feeder section switches controlled by position detectors for controlling the energization of ground coils | |
JPH0423508B2 (ru) | ||
DE102015113498A1 (de) | Haptische interaktive Steuerung für ein Fahrzeug, welches sich einer drahtlosen Ladestation nähert | |
EP2805211A2 (en) | Automated ground handling of aircraft | |
RU2751735C1 (ru) | Устройство для автоматической фиксации беспилотного летательного аппарата вертолетного типа | |
US7786685B2 (en) | Linear motor and method for operating a linear motor | |
JP2017525325A (ja) | 磁気的に浮揚された車両のための推進及び制御 | |
WO2019156194A1 (ja) | 車両用システム | |
KR101668982B1 (ko) | 비행 가이드용 플레이트를 이용한 드론 스테이션 | |
US11687088B2 (en) | Vehicular system | |
EP4143646B1 (de) | Verfahren zum betreiben eines planarantriebssystems und planarantriebssystem | |
US10126297B2 (en) | Automated driving of an assay | |
CN108569245B (zh) | 车辆安全带检测控制装置及载人agv | |
CN108688798B (zh) | 飞行器辅助起降装置及其降落与起飞控制方法 | |
US20220026246A1 (en) | Variable differential transformer for position monitoring | |
JPH0516897A (ja) | 離着陸補助装置 | |
US10403139B2 (en) | Local navigation system for vehicle navigation | |
CN109540139B (zh) | 一种自动导航*** | |
RU2019109054A (ru) | Системы и способы для торможения или продвижения передвижного транспортного средства | |
KR101898573B1 (ko) | 공심형 선형동기모터 제어용 차량-지상 코일 상대 위치 검지 시스템 및 이를 이용한 차량-지상 코일 상대 위치 검지 방법 | |
JP2624493B2 (ja) | リニア誘導モータ搬送装置 |