Устройство подсветки концов воздушного винта беспилотного летательного аппарата
ILLUMINATION DEVICE FOR PROPELLER ENDS OF AN UNMANNED AERIAL VEHICLE

Настоящее изобретение относится к устройствам освещения на электролюминесцентных диодах (LED) для летательного аппарата, прежде всего для беспилотного летательного аппарата (БПЛА).
В настоящее время беспилотные летательные аппараты мультикоптерного типа и многие летательные аппараты самолетного типа при ночных полетах используют подсветку концов воздушного винта с помощью стробоскопа или LED с питанием от аккумуляторов. В первом варианте невозможно подсветить стробоскопом винты большого диаметра, во втором случае требуется регулярная замена аккумуляторов и нарушается аэродинамическая характеристика воздушных винтов.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство освещения для летательного аппарата, выполненное с возможностью встраивания в своем центре дополнительных функций, описанный в патенте RU 2721431 (С2) от 19.05.2020 г., М.кл. B64D 47/02, построенное на основе LED, которые запитаны от аккумуляторной батареи.
К недостаткам данного устройства следует отнести его неприменимость для винтов с большими лопастями в виду больших габаритов и необходимость постоянной замены аккумуляторных батарей.
Целью изобретения является предложить устройство освещения воздушного винта на основе электролюминесцентных диодов для беспилотного летательного аппарата, содержащего несколько диодов, достаточное для получения необходимой мощности и получающее энергию от непосредственно от двигателя постоянного тока без щеток (BLDC мотора), который вращает винт.
Поставленная цель достигается, что в устройстве подсветки концов воздушного винта беспилотного летательного аппарата, содержащего электролюминесцентные диоды (7), согласно изобретению, диоды расположены на воздушном винте (8), который прикреплен к ротору (2), который в свою очередь, содержит в себе магниты (3) и индукционные энергетические катушки (4), расположенные между магнитами, которые имеют возможность получать напряжение от обмоток статора (1) и передавать его на диоды. Устройство подсветки концов воздушного винта беспилотного летательного аппарата содержит высокочастотный выпрямитель (5), стабилизатор (6) и микропроцессор (9), установленные в роторе (2) BLDC мотора. В заявляемом устройстве диоды установлены на по меньшей мере одной лопасти воздушного винта, диоды встроены в воздушный винт на этапе производства. В заявляемом устройстве подсветки концов воздушного винта беспилотного летательного аппарата одна или несколько индукционных энергетических катушек расположены в разных плоскостях. Устройство подсветки концов воздушного винта беспилотного летательного аппарата имеет возможность коммутации электролюминесцентных диодов при помощи сигнала пилота, переданного по радиоканалу, инфракрасному каналу, ультразвуковому каналу или путем передачи через высокочастотную модуляцию PWM.
Таким образом, объектом изобретения является устройство подсветки концов воздушного винта, имеющее в своей основе следующее техническое решение: энергия передается с неподвижного статора BLDC мотора на подвижный ротор с помощью индукционных энергетических катушек. Обмотки статора в этом случае выполняют роль передающих энергию катушек, а приемные индукционные энергетические катушки наматываются между магнитами ротора.
Переменное напряжение, полученное на данных индукционных энергетических катушках, выпрямляется высокочастотным выпрямителем и стабилизируется DC/DC преобразователем.
Данной энергии достаточно для постоянной подсветки концов воздушного винта с помощью LED, встроенных в воздушный винт на этапе производства.
Включение и выключение LED возможно по команде пилота в момент взлета-посадки или по команде микропроцессора на определенной высоте полета. Для этого может быть использован любой коммуникационный канал - инфракрасный, ультразвуковой или радиоканал.
Возможно использование индукционного радиоканала, когда необходимая команда передается через индукционную связь статор-ротор. В таком случае требуемая команда модулируется на рабочую широтно-импульсную модуляцию статора BLDC мотора и отфильтровывается с последующей демодуляцией на стороне ротора специализированными алгоритмами.
Устройство подсветки концов воздушного винта подробно описано на конкретном примере с помощью приложенных чертежей:
- фигура 1 представляет общий вид BLDC мотора с устройством подсветки концов воздушного винта.
- фигура 2 представляет размещение индукционных энергетических катушек между магнитами ротора BLDC мотора.
- фигура 3 представляет принципиальную электрическую схему устройства подсветки концов воздушного винта.
Обозначение отдельных частей устройства подсветки концов воздушного винта:
1 - Статор BLDC мотора
2 - Ротор BLDC мотора
3 - Магниты ротора BLDC мотора
4 - Индукционная энергетическая катушка
5 - Высокочастотный выпрямитель
6 - Стабилизатор питания LED
7 - LED подсветки
8 - Воздушный винт
9 - Микропроцессор с Wi-Fi-модулем
Примером технического решения является устройство подсветки концов воздушного винта, которое размещено внутри ротора BLDC мотора 2. Для питания LED подсветки 7 используется специализированный блок питания, состоящий из индукционных энергетических катушек 4, высокочастотного выпрямителя 5 и стабилизатора питания LED 6.
В роторе BLDC мотора 2 между магнитами 3 расположены индукционные энергетические катушки 4. При работе BLDC мотора, катушки статора 1 создают переменное магнитное поле, которое преобразуется индукционными энергетическими катушками 4 в напряжение питания LED подсветки 7.
Стабилизатор питания LED 6 изготовлен в виде DC/DC преобразователя и выдает стабильные напряжение и ток для питания LED подсветки 7 при больших перепадах входного напряжения, которое зависит от рабочих оборотов BLDC мотора.
Включение подсветки концов на воздушном винте 8 производится по заранее заложенной программе в памяти микропроцессора (зависимость от высоты полета, освещения) или по команде пилота.
Команды настройки передаются по каналу Wi-Fi, который является составной частью микропроцессора 9.
Учитывая, что данное устройство подсветки концов воздушного винта питается от центральной системы (через индукционную связь) и не требует своего отдельного аккумулятора, отпадает необходимость сложного и дорогостоящего технического обслуживания.
Данное техническое решение может быть реализовано во всех беспилотных летательных аппаратах мультикоптерного типа и летательных аппаратах при ночных полетах. Это позволит безопасно проводить ночные полеты, поскольку данное устройство подсветки концов воздушного винта используется не только для обозначения габаритов БПЛА, но и цветным обозначением воздушных винтов облегчает ориентирование в пространстве.
Встраивание LED в лопасть воздушного винта на этапе производства позволяет сохранить аэродинамические характеристики винта.
Использование индуктивных энергетических катушек позволяет сделать устройство необслуживаемым, так как исключаются аккумуляторы питания. Это дает возможность использовать данное устройство при низких температурах окружающей среды.
Дистанционное включение LED подсветки позволяет автоматизировать процесс взлета-посадки по заданным алгоритмам.