ДИСТАНЦИОННЫЙ БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к беспилотной авиации. Беспилотные летательные аппараты (БЛА) могут быть применены для решения множества задач, выполнение которых пилотируемыми летательными аппаратами в силу различных причин нецелесообразно. В число таких задач входят мониторинг воздушного пространства, земной и водной поверхностей, экологический контроль, управление воздушным движением, контроль морского судоходства, развитие систем связи и др.
При мониторинге воздушного пространства, земной и водной поверхностей в зависимости от конкретных решаемых задач может осуществляться аэрофотосъемка, контроль гидро-, метеообстановки, исследование атмосферы, радиометрический контроль зон бедствия, сейсмический контроль, инспекция соблюдения договорных обязательств, контроль состояния газо- и нефтепроводов, линий электропередач, геологические наблюдения, исследование ледовой обстановки, волнения моря.
Для решения этих задач в феврале 2007 г. в Москве впервые прошел первый Международный форум и выставка «Беспилотные многоцелевые комплексы в интересах ТЭК» (UVS-TECH 2007). Целью мероприятий явилось обеспечение взаимодействия предприятий ТЭК, отечественных и зарубежных производителей аэрокосмической техники, государственных структур при проведении работ по созданию и использованию беспилотных многоцелевых комплексов, в том числе на базе беспилотных летательных аппаратов, в интересах ТЭК, в том числе и для мониторинга окружающей среды.
Из уровня техники известен беспилотный летательный аппарат (варианты) по патенту РФ 2213024, МПК В64С 5/08, В64С 39/02, В64С 39/04, опубл. 2003.09.27. Применение любого варианта описанных в нем БЛА позволяет проводить мониторинг воздушного пространства, земной и водной поверхностей в режиме реального времени. Все компоновки БЛА компактны, экономичны в эксплуатации и обслуживании, имеют высокие летно-технические характеристики. Для развертывания системы не требуется больших площадей, самолет мобилен в развертывании. Существенным
недостатком всех устройств является выполнение БЛА по самолетной схеме, что не позволяет выполнить отбор проб жидкости при выполнении экологического мониторинга окружающей среды.
Наиболее близким по принципу действия и технической сущности является «Беспилотный летательный аппарат» (патент РФ №2133210, МКИ В64С 39/02, В64С 27/20, опубл. 1999.07.20), который обеспечивает устранение вышеперечисленных недостатков. В нем описан беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки (ВВП). На такой БЛА для ведения наблюдения с земной поверхности установлены дистанционно управляемый, внешний, складываемый в транспортировочное положение блок воспринимающих приборов и/или складывающееся шасси.
Существуют многочисленные задачи наблюдения с помощью БЛА ВВП. Например, способность БЛА ВВП вертикального взлетать и приземляться делает их применение особенно предпочтительным в тех случаях, когда площадки ведения наблюдения удалены, когда нахождение на них сопряжено с опасностью и/или когда они недоступны с применением других средств. Кроме того, выполнение многих задач наблюдения не под силу человеку, так как они могут быть сопряжены с опасностью или требовать наблюдения из многих точек в течение короткого периода времени.
Вот некоторые из задач, связанных с наблюдением, особенно успешно решаемых БЛА ВВП: обзор пограничной зоны, распространение информации, радиометрический контроль зоны бедствия, обзор зон, закрытых для доступа, экологический мониторинг, геологические/сейсмические наблюдения. При выполнении задачи патрулирования пограничной зоны БЛА ВВП может быть направлен к участкам возможного пересечения границы и скрытно приземлен там. Для выполнения скрытного наблюдения за участком возможного пересечения границы блок воспринимающих приборов может включаться автоматически или дистанционными командами.
БЛА ВВП могут быть развернуты для наблюдения в районах стихийных бедствий, например, разлившихся рек или разрушенных мостов, дорог, зданий. БЛА ВВП может быть дистанционно приземлен в районах бедствий, где блок воспринимающих приборов будет передавать данные, позволяющие оценить масштаб
бедствия, заранее предупредить об усугублении процесса его развития и/или выявлять наличие возможности жертв. БЛА ВВП может быть направлен в потенциально/реально криминогенные пункты, например, зоны, закрытые для доступа, места, где совершаются преступления. Использование БЛА ВВП для обзора криминогенных зон исключает необходимость привлечения персонала правоохранительных органов для выполнения этой работы, связанной с опасностью для жизни. БЛА ВВП могут быть быстро развернуты в местах химического заражения с целью сбора соответствующих данных с применением, например, видео-, химических детекторов, что позволило бы оценить тяжесть последствий заражения и/или спланировать действия по их ликвидации и средства для этого. Применение БЛА ВВП устраняет риск для здоровья людей, решающих эти задачи. БЛА ВВП могут также найти применение для выявления случаев нелегального сброса токсичных отходов. Также БЛА ВВП могут использоваться для дистанционного наблюдения за вулканической или сейсмической деятельностью. БЛА ВВП могут использоваться при составлении сейсмических карт удаленных, недоступных районов.
В настоящее время на объектах по уничтожения химического оружия для экологического мониторинга используются подвижные лаборатории экологического мониторинга и посты экологического контроля. Однако отбор и доставка проб из труднодоступных мест, в условиях бездорожья и распутицы, в любое время суток и видимости связаны с большими трудностями, а отбор проб с произвольных мест, например над болотистой местностью, являются невозможными.
Задачей полезной модели является улучшение технических возможностей БЛА ВВП с целью использования его для экологического мониторинга объектов окружающей среды и для объектов по уничтожению химического оружия, в частности.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможности дистанционного отбора проб жидкости и донных отложений из любых труднодоступных мест за счет установки дополнительного специального оборудования на БЛА ВВП.
Поставленная задача достигается тем, что на дистанционный беспилотный летательный аппарат для отбора проб жидкости, содержащий беспилотный летательный аппарат вертикального взлета и посадки с блоком воспринимающих приборов
дополнительно установлена малогабаритная лебедка, управление которой осуществляется с пульта управления и наблюдения, установленного на земле, а свободный конец троса лебедки соединен с жидкостным пробоотборником.
На фиг.1 показана блок-схема дистанционного беспилотного летательного аппарата
для отбора проб жидкости, на фиг.2-4 положение его подвижных частей при отборе проб жидкости с верхних, промежуточных и нижних слоев, соответственно,
где: 1 - БЛА ВВП;
2 - лебедка;
3 - трос;
4 - пробоотборник жидкости;
5 - наземный пункт управления.
Дистанционный беспилотный летательный аппарат состоит из БЛА ВВП 1, на котором установлена лебедка 2, трос 3 которой соединен с пробоотборником жидкости 5.
Работает аппарат следующим образом.
На земле перед стартом проводят необходимое техническое обслуживание: производят проверку и заправку систем БЛА ВВП 1, вводят необходимые данные в бортовую ЭВМ для определения места нахождения отбора про жидкости, готовят к работе бортовое радиоэлектронное оборудование для управления работой лебедкой 2, а также установить требуемый пробоотборник 4. В исходном состоянии БЛА ВВП 1 находится вблизи наземного пункта управления 5.
Полностью подготовленный БЛА ВВП 1 запускается по командам с наземного пункта управления 5. Управление БЛА ВВП 1 осуществляется по программе, заложенной в бортовую ЭВМ перед стартом. В случае необходимости вмешательства в программу полета управление может осуществляться дистанционно с наземного пункта управления 5.
После взлета БЛА ВВП совершает полет в район выполнения задания, при достижении которого на заданной высоте переходит в режим висения.
По команде с наземного пункта управления 5 лебедка 2 начинает работать, разматывая трос 3 (фиг.1).
Пробоотборник заданного типа: для отбора проб поверхностной жидкости
(фиг.2), с заданной глубины (фиг.3) и донных отложений (фиг.4) отбирает заданную пробу.
Далее по команде с наземного пункта управления 5 лебедка 2 начинает работать, сматывая трос 3. Таким образом, проба жидкости доставляется на борт БЛА ВВП.
Весь процесс отбора пробы и возвращения БЛА ВВП происходит в автоматическом режиме. В случае необходимости возможен переход на ручное управление с наземного пункта управления 5.
После посадки проба жидкости сдается для анализа, с БЛА ВВП проводится необходимое послеполетное обслуживание.
Компоновка БЛА ВВП компактна, экономична в эксплуатации и обслуживании. Для развертывания всей системы не требуется больших площадей.
Таким образом, БЛА ВВП кроме основного использования: ведения радиационной, химической и биологической разведки и передачи сведений в реальном масштабе времени; экологического мониторинга; трансляции и ретрансляции информации из районов чрезвычайных ситуаций с нарушенной инфраструктурой; обнаружение нефтяных пятен на акваториях, мест разрывов нефтепроводов, оценки загрязнений водных ресурсов; охраны особо важных объектов, саммитов, открытых олимпиад и других может быть использован для отбора проб жидкости и донных отложений из любых труднодоступных мест.