БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВЗЛЕТОМ И ПОСАДКОЙ

Полезная модель относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха и касается аппаратов вертикального взлета и посадки.
Известен беспилотный летательный аппарат, содержащий центральную платформу, восемь электродвигателей с соосными воздушными винтами с контролируемой частотой вращения, аккумуляторную батарею и маршрутную вычислительную систему, полетный контроллер, контроллеры моторов, мобильный пульт управления и контроля, систему видеонаблюдения и приемник GPS навигации (патент RU №2666493, 2017 г.).
Недостатком данного летательного аппарата является малый диапазон использования устройства, например, невозможность посадки на водную поверхность.
Наиболее близким по технической сути является летательный аппарат вертикального взлета и посадки, содержащий корпус, выполненный с возможностью уравновешивания веса летательного аппарата на расчетных скоростях горизонтального полета, и закрепленные снаружи по бокам корпуса четыре силовых агрегата, по два с каждой стороны, при этом силовые агрегаты каждого бока расположены симметрично по отношению друг к другу относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось корпуса, и имеют возможность поворота в местах своего закрепления вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось корпуса, причем каждый силовой агрегат выполнен из защитного корпуса, внутри которого расположены два электродвигателя с воздушными винтами изменяемого шага, вращающимися в противоположных направлениях (патент RU №163412, 2014 г.).
Недостатками данного летательного аппарата является конструктивно ограниченный диапазон использования устройства, например, невозможность выполнения научных работ по мониторингу окружающей среды.
Техническая задача - создание беспилотного летательного аппарата с вертикальным взлетом и посадкой с поверхности земли и воды, способного выполнять научные работы по мониторингу состояния окружающей среды, например, отбор проб воздуха и воды.
Технический результат - расширение диапазона использования беспилотного летательного аппарата за счет усовершенствования конструкции.
Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, выполненный с возможностью уравновешивания веса летательного аппарата на расчетных скоростях горизонтального полета, закрепленные снаружи по бокам корпуса четыре силовых агрегата, по два с каждой стороны, силовые агрегаты каждого бока расположены симметрично по отношению друг к другу относительно вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось корпуса, и имеют возможность поворота в местах своего закрепления вокруг горизонтальной оси, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через продольную ось корпуса, причем каждый силовой агрегат выполнен из защитного корпуса, внутри которого расположены два электродвигателя с воздушными винтами изменяемого шага, вращающимися в противоположных направлениях, дополнительно содержит тепловизор для контроля и фиксирования внешних источников тепла, закрепленный на боковой поверхности в нижней части корпуса устройства, аспиратор для отбора и анализа проб воздуха, установленный в нижней части корпуса устройства и жестко соединенный с ним, систему для отбора проб воды, содержащую люк, выполненный в нижней части корпуса, всасывающий патрубок, связанный с системой трубопроводов, водосборниками и насосом, установленными внутри корпуса, систему камер фото- и видеосъемки, при этом одна из них жестко зафиксирована на верхней части корпуса, а другие установлены на боковых поверхностях нижней части корпуса, обеспечивая возможность мониторинга окружающей среды.
На чертеже изображен беспилотный летательный аппарат (Фиг. 1 - общий вид). Устройство содержит корпус 1, выполненный с возможностью уравновешивания веса летательного аппарата на расчетных скоростях горизонтального полета, закрепленные снаружи по бокам корпуса четыре силовых агрегата 2, тепловизор 3 для контроля и фиксирования внешних источников тепла, закрепленный в нижней части корпуса 1 устройства, аспиратор 4 для отбора и анализа проб воздуха, установленный на нижней части корпуса 1 устройства и жестко соединенный с ним, систему для отбора проб воды, содержащую люк 5, выполненный в нижней части корпуса 1, всасывающий патрубок 6, связанный с системой трубопроводов, водосборниками и насосом (на чертеже не показаны), установленными внутри корпуса, систему камер фото- и видеосъемки 7, при этом одна из них жестко фиксирована на верхней поверхности корпуса, а остальные установлены на боковых поверхностях нижней части корпуса.
Конструкция предлагаемого летательного аппарата позволяет расширить диапазон его использования за счет оснащения устройства приборами и датчиками.
Пример конкретного выполнения. Устройство содержит корпус 1, который представляет собой обтекаемый водонепроницаемый профиль, выполненный с возможностью уравновешивания веса летательного аппарата на расчетных скоростях горизонтального полета, конструктивно имеющий достаточный запас остойчивости для посадки и взлета с поверхности воды и земли, с центром масс, сохраняющим его в состоянии устойчивого равновесия. Снаружи корпуса, по бокам, крепятся четыре силовых агрегата 2 в одной горизонтальной плоскости. Каждый силовой агрегат 2 представляет собой два спаренных электромотора, приводящих в движение воздушные винты и имеет возможность вращаться в точке крепления к корпусу вокруг горизонтальной оси для изменения вектора тяги.
На нижней поверхности корпуса 1 жестко закреплены тепловизор 3 для контроля и фиксирования внешних источников тепла, аспиратор 4 для отбора и анализа проб воздуха, люк для отбора проб воды 5 со всасывающим патрубком 6, связанным с системой трубопроводов, водосборниками и насосом. На поверхности корпуса расположена система камер фото- и видеосъемки 7, причем одна из камер жестко зафиксирована на верхней части корпуса 1, а остальные установлены на боковых поверхностях нижней части корпуса 1.
Корпус 1 летательного аппарата предназначен для размещения внутри: полезного груза, механизмов поворота силовых агрегатов, источников электроэнергии, электронных блоков управления полетом, системы автоматики, водосборников (герметичных емкостей для отобранных проб воды), блока управления данной системой. Во внутреннем пространстве верхней части корпуса 1 размещены полетный контроллер, контроллеры моторов, мобильный пульт для обеспечения управления и контроля устройством, аппаратура для обработки данных видеонаблюдения и навигации.
Устройство работает следующим образом. Аппарат может осуществлять вертикальный взлет и посадку на твердую и водную поверхность. Перед взлетом оператор дистанционно настраивает и калибрует все необходимые приборы и датчики, участвующие в процессе управления аппарата и его дальнейшей эксплуатации. Управление полетом, удаленное управление аппаратом и наблюдение происходит дистанционно с использованием системы камер фото- и видеосъемки 7. Контроль качества воздуха и анализ состава газов может осуществляться удаленно оператором в режиме полета и после посадки с помощью аспиратора 4. Отбор проб воды осуществляется удаленно оператором после посадки на воду: при открытии люка 5 вода поступает через всасывающий патрубок 6 по системе трубопроводов в водосборники внутри корпуса устройства 1.
Для выполнения исследовательских задач по визуализации газовых и паровых облаков и места их выхода или направления продвижения, распространения горючих веществ на водной поверхности оператор при помощи мобильного пульта удаленно подключается к тепловизору 3.
Устройство сохраняет вертикальное положение и находится в состоянии устойчивого равновесия за счет того, что его центр масс находится в нижней части корпуса 1. При наклоне от воздействия внешних сил, например, ветра, высота центра масс относительно опоры увеличивается, вследствие чего устройство стремится занять исходное положение. При посадке на поверхность воды устройство способно противостоять внешним силам, вызывающим его крен и дифферент, и возвращаться в состояние равновесия по окончании возмущающего воздействия волны, порыва ветра или сменой курса за счет конструктивной положительной остойчивости и наличия запаса остойчивости, исключающего возможность опрокидывания и затопления.
Предлагаемая конструкция устройства позволяет расширить функциональность, энерговооруженность летательного аппарата за счет совершенствования конструкции.
Положительный эффект - предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон использования беспилотного летательного аппарата и осуществлять вертикальный взлет и посадку с поверхности земли и воды, выполнять отбор проб воздуха и воды.