МОДУЛЬ ПЛАНИРУЮЩИЙ ТРАНСПОРТИРОВОЧНЫЙ

Полезная модель относится к областям техники: беспилотные летательные аппараты, а именно к беспилотным летательным аппаратам без силовых установок.
Из уровня техники известно устройство для спуска груза на поверхность (патент RU 2133697 С1 от 27.07.1999, МПК8 B64G 1/62), которое содержит складываемое пневмокрыло, элементы крепления спускаемого аппарата к пневмокрылу, включающие в себя гибкие силовые связи, присоединяемые в точках, расположенных по периметру пневмокрыла. Связи выполнены с возможностью изменения их длины по командам системы управления. Между спускаемым аппаратом и пневмокрылом установлен надувной удлиненный элемент.
К недостаткам данного технического решения можно отнести: малую жесткость крыла и элементов крепления крыла, что существенно ограничивает диапазон скоростей аппарата; малую жесткость конструкции, что ведет к погрешности в создании управляющих воздействий и невозможности реализации сравнительно быстрых, сильных и точных управляющих воздействий; кинематическая схема управления крылом не позволяет реализовывать независимые перемещения по всем шести координатам, что снижает возможный диапазон управляющих усилий.
Из уровня техники известен модуль планирования и коррекции («JDAM и JSOW по-русски»// журнал «Взлет» №9 2008 г., с.42-45). Модуль содержит раскладывающиеся крылья, органы управления и поворота крыльев, систему управления, систему спутниковой и инерциальной навигации.
К недостаткам данного технического решения можно отнести: конструкция ориентирована на определенный вид груза; схема управления не позволяет совершать быстрых маневров со значительными перегрузками и не позволяет реализовывать околозвуковые и сверхзвуковые режимы полета.
Из уровня техники известен летательный аппарат балансирного типа без горизонтального оперения с поворотным крылом, принятый в качестве прототипа (патент RU 2277496 С1 от 10.06.2006, МПК8 В64С 3/38). Устройство содержит фюзеляж, систему управления элеронами, рулями направления и поворотом крыла, пилон, на котором установлено поворотное крыло с возможностью изменения угла атаки, содержащее закрылки, элероны, кили с рулями направления.
К недостаткам данного технического решения можно отнести: сложную конструкцию крыла, а именно наличие килей с рулями направления, закрылков, элеронов; схема управления самолетом и конструкция крыла не позволяет совершать быстрых маневров со значительными перегрузками и не позволяет реализовывать околозвуковые и сверхзвуковые режимы полета.
Задачей предлагаемого технического решения является создание эффективного беспилотного летательного аппарата для транспортировки грузов по воздуху в различных условиях и при различных режимах полета.
Поставленная задача достигается тем, что в модуле планирующем транспортировочном, содержащем крыло, систему управления, включающую системы спутниковой, инерциальной навигации и бортовой вычислительный комплекс, систему бортового питания, согласно полезной модели крыло выполнено с симметричным профилем симметричной в плане формой и соединено с грузом механизмом параллельной кинематики, обеспечивающий крылу шесть степеней свободы перемещения относительно полезного груза с возможностью поворота в плане на 90 градусов, при этом верхняя платформа механизма параллельной кинематики выполнено силовым элементом крыла, нижняя платформа механизма параллельной кинематики соединена с грузом.
Также поставленная задача достигается тем, что крыло выполнено треугольной формы из эластичного материала, натянутого на раме, выполненной с возможностью изменения стреловидности крыла.
Выполнение крыла симметричным в плане и профиле или треугольным с изменяемой стреловидностью обеспечивает применение модуля планирующего транспортировочного в различных режимах полета, как на дозвуковых, так и на сверхзвуковых скоростях.
Выполнение конструкции в виде модуля, присоединяемого к грузу, обеспечивает возможность транспортировки груза различного, как по весу, так и по габаритам, а также, компактность и малый вес аппарата при хранении без груза.
Применение балансирной схемы управления и механизма параллельной кинематики для ориентации крыла обеспечивает простоту и надежность конструкции, хорошую управляемость.
Отсутствие силовой установки и малый размах крыла обеспечивает низкую визуальную, звуковую, тепловую и радиолокационную заметность.
Предлагаемое техническое решение представляет собой специальный модуль, прикрепляемый к транспортируемому грузу. Модуль с грузом способен осуществлять планирующий управляемый полет до заданного места назначения.
Груз имеет заданную аэродинамическую форму с известными аэродинамическими коэффициентами и инерционными характеристиками или размещается в специальных капсулах определенной аэродинамической формы с известными аэродинамическими коэффициентами и инерционными характеристиками.
Механизм параллельной кинематикой с шестью степенями свободы выполнен по типу механизма платформенного типа 6-SPS или «платформа Стюарта». При этом верхняя платформа механизма выполнена как элемент крыла, а нижняя платформа соединена с транспортируемым грузом. Механизм выполнен с возможностью перемещения крыла по всем шести степеням свободы, а крыло с возможностью поворота на 90 градусов в своей плоскости.
Крыло выполнено с симметричным профилем и небольшим удлинением, форма крыла в плане также симметрична, что позволяет реализовать высокоскоростные режимы полета с использованием всей кромки крыла, в том числе и режим полета, когда крыло ориентировано одним из концов по потоку, когда крыло находится под грузом. В зависимости от назначения крыло может иметь местную тепловую защиту.
Система бортового питания и система управления размещаются в полостях крыла и на платформе.
Полезную модель предлагается использовать для скрытной транспортировки грузов различного назначения, транспортировки емкостей с составом пожаротушения в труднодоступные районы возгорания, с последующим спасением изделия, для транспортировки или спасения оборудования, для транспортировки или спасения капсул с людьми.
Модуль обеспечивает высокую точность управления, высокую гибкость в реализации полетных программ, легкость предполетного снаряжения.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 - модуль планирующий транспортировочный с симметричным в плане и профиле крылом; на фиг.2 - модуль планирующий транспортировочный с треугольным крылом изменяемой стреловидности; на фиг.3 - пример реализации модуля планирующего транспортировочного с симметричным в плане и профиле крылом. На фиг.1 и фиг.3 в конструкции механизма параллельной кинематики использовались двойные сферические шарниры, на фиг.2 - одинарные сферические шарниры.
Согласно полезной модели устройство состоит из симметричного в плане крыла 1 малого удлинения с симметричным профилем (фиг.1 и фиг.3) или треугольного крыла 2 с рамой 3 (фиг.2); системы управления размещающейся в полостях крыла (на чертежах не показано); системы питания реализованной в виде разогревного химического источника тока 10 (например РЭИЭ института высокотемпературной электрохимии УрОРАН), размещаемого на нижней платформе 4; механизма параллельной кинематики, включающего нижнюю платформу 4, зафиксированную с грузом 6 в виде транспортного контейнера, стержни изменяемой длины 7, представляющие собой кинематическую пару винт-гайка на основе электромоторредуктора, сферические шарниры 8, или двойные сферические шарниры 9, представляющие собой два совмещенных сферических шарнира, верхнюю платформу 5, выполненную элементом крыла 1.
Заявляемый модуль работает следующим образом. При снаряжении модуля транспортировки грузом в систему управления вводят инерционные и аэродинамические характеристики груза и характеристики взаимного расположения платформы модуля и груза, перед осуществлением пуска модуля в систему управления вводят данные о предпочтительной траектории и режимах полета. Используя данные навигационных систем, бортовой вычислительный комплекс вычисляет необходимые в каждый момент времени для реализации заданной траектории соотношения векторов равнодействующих аэродинамических и гравитационных сил, как по величине, так и по направлению. Затем вычисляются необходимые для реализации этого соотношения перемещения крыла относительно груза, и система управления формирует и передает управляющие сигналы на механизм ориентации крыла. При возникновении возмущающих воздействий система управлений отрабатывает их согласно программе соответствующей режиму полета. В зависимости от скорости полета крыло симметричное в плане и профиле поворачивается в своей плоскости от 0 до 90 градусов в обе стороны, а крыло треугольной формы меняет угол раствора.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет создать на ее основе компактный при хранении эффективный беспилотный летательный аппарат с простой и надежной конструкцией, низкой визуальную, звуковой, тепловой и радиолокационной заметностью для транспортировки по воздуху различных по весу и габаритам грузов в различных условиях и при различных режимах полета, как со сверхзвуковыми так и дозвуковыми скоростями.