Автономная локационная система летательного аппарата
AUTONOMOUS LOCATION SYSTEM OF AIRCRAFT

Настоящее изобретение в целом относится к устройствам и способам спасения людей в аварийных ситуациях, например, спасения людей или определения местоположения транспортного средства (например, летательного аппарата) в воде или в условиях дикой природы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Применяемые в настоящее время способы локализации и сигнализации об исчезнувших, пропавших или по иным причинам находящихся в неизвестных местах людях, самолетах, судах и каких-либо других объектах, которые предположительно могут нуждаться в помощи, в основном, зависят от электронных сигнальных устройств, устанавливающих связь со спутниковой системой КОСПАС-САРСАТ (КС, от англ. COPAS-SARSAT) для оповещения об их исчезновении и сообщения их местоположения. Хотя такой способ является очень полезным и эффективным, он имеет ряд недостатков, которые в некоторых случаях могут быть устранены. Важнейший недостаток электронных систем, основанных на КС, заключается в необходимости наличия электронного устройства для приема и передачи сообщения. Хотя электронные сигналы отправляются и принимаются достаточно быстро, между моментом отправки электронного сообщения и моментом, когда сообщение достигает того, кто может с ним что-то сделать, могут иметься продолжительные задержки. Во время поисково-спасательной операции время может стоить жизни. Во многих случаях, поблизости могут оказаться люди, которые могут видеть человека, терпящего бедствие, но которые находятся вне зоны слышимости из-за расстояния или окружающего шума, и которые при этом не подсоединены к системе КС или системе экстренной помощи 911, и поэтому не подозревают о проблеме.
Решением задачи информирования находящихся поблизости людей о проблеме является визуальный сигнал. Визуальные сигналы имеют преимущество, состоящее в том, что они являются мгновенными, и во многих случаях человек, принимающий такой сигнал, может иметь возможность оказать помощь, что потенциально позволяет резко сократить время реагирования. Визуальный сигнал может, например, быть запущен потерпевшим, отпускающим вверх воздушный шар, заполненный газом, который легче воздуха, и имеющий опознавательные знаки, указывающие на необходимость помощи, например, SOS. Воздушный шар также может помочь спасателям, которые были оповещены о проблемы электронным образом, например, посредством КС, поскольку воздушный шар будет находиться в воздухе над человеком, нуждающемся в помощи.
Примером применения воздушного шара такого рода может быть судно в бедственном положении. Обычно, если у судна есть радио, находящиеся в нем люди могут отправить сигнал бедствия и затем пустить осветительную ракету для привлечения внимания. Воздушный шар может быть запущен во время пуска осветительной ракеты. При этом воздушный шар остается в воздухе, так что осветительная ракета привлекает внимание, а воздушный шар отмечает местоположение. Воздушный шар может оставаться в воздухе в течение нескольких дней, благодаря чему человек, увидевший его, поймет, что имеется проблема и необходимы ответные меры. Прогулочные суда, особенно малые суда, которые могут не иметь радио или осветительные ракеты, относятся к группе объектов, владельцы которых могут использовать воздушный шар такого типа. Часто, в зонах прогулочного плавания, а именно озерах или прибрежных водах, много разных судов находятся близко друг к другу, так что при выставлении воздушного шара с сигналом бедствия (SOS) каждый владелец судна в пределах видимости будет понимать, что судно, выставившее воздушный шар, столкнулось с проблемой.
Существует целый ряд патентов, например, US 7886682, US 4872414, US 5005513, US 5582127 и US 6359568, в которых проиллюстрирован или описан процесс поднятия в воздух воздушного шара, который прикреплен к потерпевшему посредством троса, благодаря чему воздушный шар будет виден потенциальным спасателям. Все они имеют различные способы достижения цели, но при этом обладают своими недостатками.
В случае с летательным аппаратом, другим недостатком электронной сигнализации является то, что при падении самолета в воду, он тонет. В данной ситуации, даже несмотря на то, что использующие КС устройства аварийного приводного передатчика (ELT) могут сработать, переданные радиоволны затухают в воде и не устанавливают связь с системой КС, так что самолет по существу теряется. К недавним наиболее ярким примерам самолетов, затонувших в воде, относится малазийский самолет рейса МН370 и самолет авиакомпании Egypt Air, следовавший по рейсу 804. В обоих случаях поиски начались, но местоположения самолетов были неизвестны. В случае с рейсом МН370 летательный аппарат так и не был найден, и спустя 2,5 года и при затратах в 200 миллионов долларов на поиски поиск был завершен. В случае с рейсом 804 местоположение самолета было определено через несколько недель поисков и, в конечном итоге, черные ящики с данными бортового регистратора были восстановлены. Проблема в данном случае состоит в том, что на потерпевшем крушение самолете были установлены передатчики ELT и, соответственно, под водой они не передали сигнал, который мог бы быть принят системой КС. Решение состоит в том, чтобы предложить ELT, который отсоединяется от самолета при его падении в воду, и который будет плавать на поверхности воды и передавать сигналы с поверхности воды в систему КС. В этом случае о крушении самолета станет очень скоро известно, и его местоположение, идентифицированное таким образом, позволит спасателям направиться непосредственно к месту крушения. Это исключительно важно, если есть выжившие, поскольку время может стоить жизни. Устройство такого рода должно быть небольшого размера, легким по весу и относительно недорогим.
Другое преимущество установленного снаружи передатчика ELT состоит в том, что при падении самолета на землю коаксиальный кабель между установленным в самолете передатчиком ELT и установленной снаружи антенной может быть поврежден во время крушения, что приведет к блокировке сигнала. Кроме того, установленный внутри передатчик ELT может быть уничтожен огнем, возникающим в результате падения, что также приведет к блокировке сигнала.
В патенте US 8687375 и опубликованной заявке на патент US 2016/075445 раскрыт установленный снаружи передатчик ELT, однако в нем использованы сложные системы установки, имеющие множество подвижных частей.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В вариантах осуществления настоящего изобретения предложено аварийное локационное устройство, содержащее кожух, вмещающий трос, подъемное средство, и поднимаемый маяк. В некоторых вариантах осуществления, трос может быть прикреплен непосредственно к объекту или человеку, который хочет быть обнаруженным. В других ситуациях трос может быть прикреплен к утяжеленному средству, такому как захватный крюк. В некоторых аспектах настоящего изобретения, поднимаемый маяк может содержать легковесное надувное устройство, такое как надувной маяк, причем подъемное средство может содержать источник газа, подающий газа для надувания маяка. Опционально, некоторые варианты осуществления могут содержать аварийный локационный передатчик или другое аналогичное устройство, испускающее сигнал, который может быть принят поисковым устройством, осуществляющим поиск для определения местоположения человека или объекта. В некоторых вариантах осуществления, аварийный локационный передатчик или другое аналогичное устройство может быть прикреплено к утяжеленному средству, а в других вариантах осуществления, аварийный локационный передатчик может быть соединен с тросом. С целью пояснения, противоположный конец троса может быть прикреплен к летательному аппарату, причем раскрытые в данном описании концепции и аппарат могут быть применены в объектах, которые отличаются от летательного аппарата или дополняют его, например, корабли, маломерные суда, спасательные плоты или люди.
В других аспектах настоящего изобретения, газ, который легче воды или легче воздуха, хранится в источнике газа, например, в контейнере с газом, для надувания поднимаемого маяка, когда необходимо задействовать аварийное локационное устройство из погруженного подводного положения или с места крушения или другого района бедствия. В некоторых аспектах настоящего изобретения, поднимаемый маяк может дополнительно иметь опознавательные знаки на внешней поверхности маяка, такие как, например, буквы «SOS», которые представляют собой легко распознаваемый символ бедствия. В других аспектах, поднимаемый маяк может содержать осветительное средство, такое как, например, источник света, соединенный или расположенный внутри маяка, и/или опознавательные знаки, которые видны в темноте или в условиях низкой освещенности.
В других сферах применения, сигнальное устройство может быть выполнено в виде независимого объекта и прикреплено к самолету так, что в случае падения в воду оно отделится от самолета и будет плавать на поверхности воды и отправлять сигнал в систему «КОСПАС-САРСАТ», которая немедленно передаст сигнал о крушении самолета. Например, оно может выдать свои GPS координаты, что позволит направить поисково-спасательную службу непосредственно к месту крушения и существенным образом повысит вероятность спасения тех, кто выжил во время крушения.
В одном из неограничивающих вариантов осуществления отделяемое плавучее средство может быть закреплено в основании, установленном на летательном аппарате, причем отделяемая часть (которая далее именуется как «стопа») удерживается за счет магнитного воздействия на основании (которое далее именуется как «башмак») посредством электромагнита и постоянного магнита. Электромагнит питается от электрической системы летательного аппарата и является достаточно мощным для крепления компонента из черного металла отделяемой части к основанию так, что отделяемая часть не отсоединится во время полета. При крушении, в некоторый момент времени падения или вскоре после него, когда летательный аппарат начинает тонуть, электрическая система выходит из строя, тем самым обесточивая электромагнит. Отделяемая часть далее просто удерживается на месте за счет намного более слабого постоянного магнита. Если отделяемая часть еще не отделилась от основания под действием силы тяжести при посадке, то плавучий компонент, например, пенополистирол или другой материал, который легче воды, обеспечивает плавучесть, которая, после погружения, преодолевает силу постоянного магнита, тем самым отсоединяя отделяемую часть от основания и запуская сигнал бедствия с плавающей по поверхности отделяемой части. Основание может быть установлено в месте летательного аппарата с малым лобовым сопротивлением, например, под хвостовой частью на конце летательного аппарата.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг. 1А показан вид сверху кожуха в одном из вариантов осуществления аварийного локационного устройства.
На фиг. 1В показан вид сбоку кожуха с фиг. 1А.
На фиг. 2 показан вид сверху в частичном разрезе устройства с фиг. 1А.
На фиг. 3 показан схематичный вид устройства с фиг. 2, причем устройство сработало на земле, а трос привязан к утяжеленному средству, в данном случае, захватному крюку, который удерживает воздушный шар от дрейфа.
На фиг. 4 показан схематичный вид одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, причем устройство, соединенное с самолетом, сработало под водой.
На фиг. 4А показано устройство намотки, которое является частью устройства с фиг.4 и представляет собой устройство, которое разматывает трос, прикрепленный к затонувшему самолету. Устройство намотки в свою очередь прикреплено к воздушному шару, который остается на поверхности воды и представляет собой платформу для сигнального устройства.
На фиг. 5 показан вид сбоку описанного здесь устройства, которое, после падения летательного аппарата в воду, может отделиться от самолета, плавать на поверхности воды и отправлять электронный сигнал в систему «КОСПАС-САРСАТ».
На фиг. 6 показан вид сбоку описанного здесь устройства в виде балластного киля.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На основании фиг. 1-6 специалисту в данной области техники будет понятно, что элементы устройства 1, как показано на фиг. 1-6, не обязательно приведены в масштабе относительно других элементов устройства или элементов, составляющих окружающую среду, в которой находится устройство. Например, на фиг. 3 показано утяжеленное средство, содержащее захватный крюк, который, судя по всему, приблизительно имеет такие же размеры, что и поднимаемый маяк 40. Однако поднимаемый маяк 40 может, например, быть намного больше утяжеленного средства 10. Прилагаемые чертежи приведены исключительно в иллюстративных целях и не ограничивают ни один из элементов устройства 12 конкретным размером или формой.
Кроме того, как показано, в частности, на фиг. 4, поверхность 15 может быть в целом описана как элемент окружающей среды, в которой срабатывает устройство 200, а именно граница раздела между веществом и атмосферой, например, поверхность океана; причем предполагается, что дно 17 океана, показанное на фиг. 4, также составляет некую окружающую обстановку, в которой может сработать устройство 200, при этом оно никоим образом не ограничивает срабатывание устройства 200 в контексте объекта 13, погруженного в океан. Устройство 200 может содержать компоненты, показанные на фиг. 4. Устройство 1 с фиг. 2 демонстрирует, как будет упаковано устройство, предназначенное для взаимодействия с самолетом, упавшим на землю. На фиг. 3 показано устройство 1 после крушения в режиме сигнализации. Упаковка компонентов устройства 200, показанного в режиме сигнализации на фиг. 4, в самолете, упавшем в воду, будет сильно отличаться, поскольку, хотя принципы работы одни и те же, компоненты и работа различаются.
Далее, со ссылкой на фиг. 1-3 более подробно описана конструкция устройства 1. На фиг. 1А показана верхняя часть 4 двустворчатого кожуха 5 для аварийного локационного устройства, а на фиг. 1В показана боковая поверхность кожуха 5, при этом показано, что нижняя часть 3 и верхняя часть 4 кожуха 5 соединены друг с другом посредством шарнира 6, обеспечивающего возможность открытия кожуха 5 наподобие раковины. Как лучше всего видно на фиг. 2, на которой показана нижняя часть 3 кожуха 5 с удаленной верхней частью 4, нижняя часть 3 и верхняя часть кожуха 5 удерживаются вместе посредством разъемного крепежного элемента 8.
Внутри аварийного локационного устройства 1 предусмотрено утяжеленное средство 10, которое, например, в проиллюстрированном варианте осуществления, может представлять собой захватный крюк, содержащий множество лапок 12, соединенных с валом 14 посредством одного или более шарниров 16, и листовую пружину 18 или пружину другого типа, проходящую между каждой из лапок 12 и валом 14 или шарниром 16. В целом, утяжеленное средство 10 содержит любой объект, который будет сопротивляться подъему в обычных условиях под действием силы тяжести; причем оно может представлять собой функциональный элемент (такой как захватный крюк или другое анкерное приспособление), или оно может представлять собой балласт, или комбинацию функционального и нефункционального элементов. Выборочно отсоединяемая лента 20 окружает множество лапок 12 и вал 14, идеально удерживая множество лапок 12 и множество листовых пружин 18 в таком положении, что в пружинах 18 имеется натяжение. Выборочно отсоединяемая лента 20 соединена с электромагнитным реле 22, причем указанное реле 22 может быть включено в надлежащее время для отсоединения ленты 20, благодаря чему натяжение в пружинах 18 обеспечивает растяжение дистальных концов 12а множества лапок в радиальном направлении наружу от вала 14, как лучше всего видно на фиг. 3.
Утяжеленное средство 10, такое как захватный крюк, показанный в вариантах осуществления с фиг. 2 и 3, может дополнительно иметь средство 24 соединения, например, монтажную петельку, установленную или выполненную за одно целое с валом 14. Средство 24 соединения может быть использовано для соединения первого конца 30а троса 30 с валом 14. Трос 30 может храниться в кожухе 5, например, в виде катушки, намотанной вокруг бобины (как показано на фиг. 2) или любого другого подходящего средства для хранения сравнительно длинного троса 30 в кожухе 5. Второй конец 30b троса 30 может быть соединен с поднимаемым маяком 40, таким как, например, спущенный маяк, как показано на фиг. 2, 3 и 4. В кожухе 5 также может быть расположено подъемное средство для подъема маяка вверх, например, канистра 44 с газом, вмещающая сжатый газ, который предпочтительно имеет меньшую плотность, чем вода, атмосфера или любое другое вещество, в которое может погрузиться человек или объект.
В различных вариантах осуществления настоящего изобретения сжатый газ, находящийся в канистре 44, выбирают так, чтобы он соответствовал заданным требованиям среды, в которой, как предполагается, он будет работать. Например, для воздушного шара, которому необходимо подняться в атмосферу, нужно выбрать газ, более легкий, чем воздух, например, гелий; для воздушного шара, которому необходимо достичь поверхности 15 воды, может быть выбран менее дорогостоящий инертный газ (например), поскольку ему не требуется поднимать маяк 40 выше поверхности 15 в атмосферу; простое расположение маяка на поверхности 15 позволит визуально обнаружить маяк. Также возможно применение других газов, которые подходят для поднятия маяка 40 в заданном веществе, и которые подпадают под объем охраны настоящего изобретения.
На фиг. 1-3, канистра 44 с газом имеет отверстие 45, у которого может быть установлено отверстие 42 поднимаемого маяка 40, что обеспечивает возможность сообщения по текучей среде поднимаемого маяка 40 с канистрой 44 с газом, когда канистра 44 с газом открывается с помощью открывающего средства 41, такого как, например, клапан, игла, шип или другая конструкция, имеющая острый конец для прокалывания уплотнения, которое может быть использовано для закупоривания отверстия 45 канистры 44.
В некоторых вариантах осуществления аварийного локационного устройства 1, на утяжеленном средстве 10 может быть установлен корпус 35, который вмещает, например, один или более таймеров и один или более исполнительных механизмов для срабатывания аварийного локационного устройства 1 за множество установленных временных промежутков, как будет подробно описано ниже. Опционально может быть предусмотрен вторичный трос 26, соединяющий утяжеленное средство 10 с летательным аппаратом 13 (как показано на фиг. 4), или утяжеленное средство 10 физически может быть полностью отделенным от летательного аппарата 13. Опционально, корпус 35 может также содержать авариный локационный передатчик 37 (не показан на фиг. 1) и антенну 33 для передачи сигнала 34 от аварийного локационного передатчика 37. В целом, аварийный приводной передатчик 37 представляет собой по меньшей мере один вид сигнального устройства и может быть способен устанавливать связь с системой КС. Аварийный локационный передатчик 37 также может иметь другие варианты сигнализации, в том числе другие виды радиопередачи, оптическую сигнализацию (например, стробоскопы), визуальную сигнализацию, отличную от испускания света (например, раскрашивание или выброс окрашивающего маркера), или акустические локаторы. Аварийный локационный передатчик 37 может содержать аппарат для выявления GPS координат аварийного локационного передатчика 37.
Установка аварийного локационного передатчика 37 на утяжеленном устройстве 10 позволяет получить аварийный локационный передатчик 37, который, после срабатывания устройства 1 может размещать аварийный локационный передатчик 37 вблизи, а не смежно или внутри объекта, местоположение которого требуется определить, так что летательный аппарат, который упал на землю и который может потенциально загореться, предпочтительно способен обеспечить защиту аварийного локационного передатчика от повреждений, которые в противном случае могут возникнуть из-за пожара в летательном аппарате.
Пример этапов срабатывания устройства 1 при падении самолета на землю, со срабатыванием оборудования, находящегося в корпусе 35, прикрепленном к валу 14.
Пример с крушением летательного аппарата - падение на землю
Когда летательный аппарат сталкивается с землей, датчик ударов сразу активирует высвобождение капсулы, аналогично тому, что показано на фиг. 2, и инициирует первую временную задержку (TD1), которая откладывает высвобождение локационного воздушного шара.
Датчик ударов, например, аналогичный тем, что используются в автоматических воздушных подушках безопасности, немедленно активирует механизм высвобождения капсулы, и капсула сбрасывается с самолета. Временная задержка TD1 задана так, чтобы хватило времени на посадку капсулы на земле, и снизилась любая вероятность возникновения пожара. Воздушный шар высвобождается из капсулы спустя TD1. Это исключает вероятность воспламенения воздушного шара, если он оказывается слишком близко к самолету. Временная задержка TD1 может составлять до одного часа.
По истечении или завершении TD1 капсула может открыться. Данное действие инициирует вторую временную задержку TD2.
Вторая временная задержка TD2 предоставляет достаточно времени для полного открытия капсулы, перед запуском воздушного шара, чтобы исключить зацепление воздушного шара в открывающем устройстве капсулы.
По завершении TD2 происходит активация механизма воздушного шара, и инициируется третья временная задержка TD3, после которой включается ELT. Третья временная задержка TD3 обеспечивает достаточно времени для надувания воздушного шара и расчистки площади перед запуском ELT.
После завершения TD3 происходит запуск и включение ELT. Следует отметить, что TD3 может быть необязательной, если ELT остается на земле, например, сцепленным с валом захватного крюка. Назначение захватного крюка заключается в том, чтобы зацепиться за препятствие на земле в случае, если воздушный шар уносится ветром, а также в том, чтобы вес на земле превысил вес обеспечивающего подъем балласта для воздушного шара.
Пример с крушением летательного аппарата падение в воду
Пример этапов срабатывания устройства 200 при крушении самолета в воду, со срабатыванием оборудования, находящегося в корпусе 200.
1. Летательный аппарат сталкивается с водой и происходит отделение от самолета, причем удар о воду инициирует TD1 (водный триггер).
Первая временная задержка предназначена для предоставления достаточного времени для посадки самолета, в случае если она инициируется, пока самолет по-прежнему находится в режиме крушения.
2. Первая временная задержка истекает и запускает механизм, высвобождающий капсулу, вмещающую все компоненты, которые должны оставаться на поверхности, и инициирующий TD2.
Капсула остается привязанной к летательному аппарату посредством троса 51, который предположительно имеет такую же длину, что и самолет, и является достаточно прочным для сопротивления разрезанию или истиранию в случае его зацепления за обломки затонувшего самолета. Сама капсула должна быть спроектирована с возможностью всплытия, что может быть достигнуто за счет использования упаковки из пенополистирола, которая будет защищать компоненты от разрушения в результате вибрации до использования. Причина в необходимости создания плавучей капсулы состоит в том, что после отсоединения от самолета, желательно, чтобы она отплывала подальше и не была связана с обломками, до ее открытия.
3. Вторая TD истекает, обеспечивая открытие капсулы и инициирование TD3
Назначение TD3 состоит в том, чтобы обеспечить полное открытие капсулы и отплытие пенополистирола, причем данный период должен быть относительно коротким, например, 30 секунд, поскольку остальная часть капсулы начнет тонуть сразу, и поэтому важно, чтобы воздушный шар начал надуваться как можно быстрее.
4. Третья TD истекает и запускает цилиндр для заполнения воздушного шара, который является маяком и инициирует TD4.
Маяк/воздушный шар в данном случае имеет по существу достаточный размер и материал, который является достаточно прочным для поддержания бобины, на которую намотан трос 30. Трос должен быть достаточно прочным для удержания воздушного шара прикрепленным к самолету, учитывая то, что он может составлять в длину несколько километров, что может показаться значительным, но по факту в тросе может быть меньше натяжения, чем можно было ожидать. Основная точка напряжения будет находиться в месте крепления троса к воздушному шару и в месте пересечения с бобиной 53, причем первичные напряжения возникают в результате воздействия волн и ветра, так что желательно, чтобы вертикальный размер воздушного шара был небольшим для снижения воздействия ветра, а диаметр был большим, чтобы его легко можно было увидеть с воздуха. Длинный трос будет иметь существенное провисание, и чем длиннее трос, тем сильнее провисание, при этом провисание будет действовать как амортизатор ударов, который уменьшает и практически исключает любые напряжения рывкового типа в точке крепления троса к бобине 53. Сама бобина 53 будет иметь небольшое натяжение наподобие пружины, так что при затоплении самолета в тросе будет присутствовать легкое натяжение, и как только самолет прекратит движение, пружина будет удерживать маяк от дрейфа на слишком большое расстояние, поскольку воздействие волн продолжит вытягивать трос, так что потребуется перемотка троса во избежание провисания.
5. Четвертая TD истекает и включает ELT.
Необходимо, чтобы TD4 обеспечило достаточное время для полного надувания воздушного шара/маяка и посадки; пары минут будет достаточно, после чего происходит включение ELT. Это наиболее важная функция данного устройства, поскольку она немедленно предупреждает поисково-спасательную службу для сообщения точных координат места, где самолет ушел под воду, при этом спасатели могут быть направлены непосредственно к данному месту. Значимость данной функции резко возрастает, если имеются выжившие.
Внутри оболочки 200, вмещающей компоненты, показанные на фиг. 4, предусмотрено устройство 53 намотки, показанное на виде спереди в частичном разрезе и сбоку на фиг. 4А и описанное со ссылкой на данные чертежи.
Описание устройства 53 намотки, прикрепленное к воздушному шару 40.
Трос 30 между затонувшим самолетом 13 и воздушным шаром 40, который плавает на поверхности воды 15, прикреплен к устройству 53 намотки. Устройство намотки состоит из рамы 60, которая прикреплена к воздушному шару 40. Воздушный шар 40 спроектирован так, чтобы лежать на воде 15 наподобие пузыря, так что имеется минимальное сопротивление ветру, при этом он обладает достаточной плавучестью для поддержания устройства 53 намотки и его компонентов. Рама 60 служит опорой для двух шпинделей 61 (верхнего шпинделя) и 62 (нижнего шпинделя). Шпиндель 61 служит опорой для барабана 63, на который намотан трос 30. Шпиндель 62 поддерживает направляющую 64, которая вмещает натяжное устройство (не показано), назначение которого состоит в минимизации дрейфа воздушного шара под действием ветра и волн. Воздействие рывков на трос 30 под действием волн или ветра не ожидается, поскольку воздушный шар не будет находиться непосредственно над самолетом (если только он полностью не вытянут), создавая провисание в тросе 30, которое будет действовать как амортизатор ударов.
Альтернативное сигнальное устройство
Отделяемый плавучий локатор
Проблема в области полетов, связанной с летательными аппаратами как больших, так и малых размеров, состоит в том, что когда самолет падает в воду и тонет, его устройства ELT не работают, поскольку радиоволны не проходят через воду подобно тому, как это происходит в воздухе, и поэтому, когда самолет тонет, сигналы локатора не передаются. Данная проблема не обязательно ограничивается областью полетов, но в качестве иллюстрации, концепция будет раскрыта в данном контексте.
Решение заключается в том, чтобы расположить ELT в плавучем локаторе, установленном на летательном аппарате с возможностью отделения при ударе. Пример такого узла 70 локатора представлен на фиг. 5. Отделяемый плавучий локатор в типовом варианте осуществления выполнен с возможностью отделения от самолета при ударе о воду, и плавания на поверхности воды и отправки сигнала в систему КС, с предоставлением идентификатора самолета и координат GPS. Таким образом, положение самолета может стать известным для поисково-спасительной службы сразу после крушения.
Узел 70 локатора имеет две части: хотя их в целом можно назвать отсоединяемой или отделяемой частью и фиксированной частью, в данном описании для удобства они именуются «башмаком» 72 и «стопой» 74. «Башмак» 72 имеет такой размер и форму, чтобы вмещать «стопу» 74. Как и с традиционным башмаком и стопой, «стопа» 74 может надежно удерживаться посредством или внутри «башмака» 72, при этом «стопа» 74 также может быть извлечена из «башмака» 72. «Башмак» 72 может иметь форму, показанную на фиг. 5, в виде вместилища, имеющего такой размер и форму, чтобы вмещать «стопу» 74. В типовом варианте осуществления, «башмак» 72 очень надежно или несъемно прикреплен к самолету 82, так что «башмак» 72 не снимается с летательного аппарата 82 ни под действием ветра, давления или турбулентности, ни под действием других внешних факторов. «Башмак» 72 может содержать одну или более крепежных структур (таких как зажимы, отверстия под винты, скобы, крюки, провода, защелки, штифты), которые способствуют креплению «башмака» 72 к летательному аппарату 82. В варианте осуществления с фиг. 5 «стопа» 74 легко вставляется (входит) в «башмак» 72. Как будет описано ниже, «стопа» 74 физически остается в контакте с «башмаком» 72 в наиболее предсказуемых условиях и не отделяется от «башмака» 72 в нормальных рабочих условиях летательного аппарата, таких как изменение давления или турбулентность. Однако, в определенных условиях, «стопа» 74 отделяется от «башмака» 72 и функционирует отдельно от него.
В нормальных рабочих условиях «стопа» 74 остается в физическом контакте с «башмаком» 72 в результате комбинации сил, в том числе физического трения или опирания между «башмаком» 72 и «стопой» 74, и силы тяжести. Кроме того, показано, что узел 70 локатора содержит дополнительный аппарат для сохранения физического контакта между «башмаком» 72 и «стопой» 74 в нормальных рабочих условиях. На фиг. 5 «башмак» 72 содержит электромагнит 76 и постоянный магнит 78. «Стопа» 74 содержит элемент из ферромагнитного материала 80, который как правило постоянно прикреплен к постоянному магниту 78, а также прикреплен к электромагниту 76 во время включения электромагнита 76. В одном из вариантов, сам ферромагнитный материал 80 приобретает магнитные свойства с помощью полюсов, расположенных так, чтобы притягивать постоянный магнит 78, при этом он может притягиваться или отталкиваться электромагнитом 76 в зависимости от полярности электромагнита 76. Хотя на фиг. 5 он показан в виде пластины, элемент из ферромагнитного материала 80 может иметь любую форму. Электрическая энергия для электромагнита 76 может поступать от системы электроснабжения летательного аппарата 82. В целом, электромагнит 78 «башмака» 72 и ферромагнитный материал 80 «стопы» 74 расположены так, чтобы находиться рядом друг с другом, когда «стопа» 74 расположена в «башмаке» 72, так что включение электромагнита 76 приводит к сильному притягиванию ферромагнитного материала 80. Например, если электромагнит 76 расположен приблизительно в центре «башмака» 72, как показано на фиг. 5, элемент из ферромагнитного материала 80 может располагаться приблизительно в центе «стопы» 74. Аналогично, постоянный магнит 78 «башмака» может быть расположен так, чтобы притягивать элемент из ферромагнитного материала 80, когда «стопа» 74 расположена в «башмаке» 72. В нормальных рабочих условиях полета, электромагнит 76 включается, обеспечивая тем самым силу для надежного удержания «стопы» 74 в «башмаке» 72. В результате, электромагнит 76 способствует креплению «стопы» 74 узла 70 локатора в «башмаке» 72 и, соответственно, на самолете 82, когда самолет 82 функционирует, и имеется электрический ток. Когда самолет 82 не функционирует и не вырабатывает электрический ток, «стопа» 74 может удерживаться на месте в «башмаке» 72 за счет постоянного магнита 78, который может иметь силу магнитного поля меньше силы магнитного поля электромагнита 76. «Стопа» 74 содержит сигнальное устройство 84 и батарею 86, как описано выше. Батарея 86 обеспечивает подачу питания в сигнальное устройство 84 для испускания сигнала 88, например, переданного сигнала бедствия. Сигнал может представлять собой, например, радиосигнал, испускаемый антенной 90, способной устанавливать связь с системой КС. Сигнал также может представлять собой радиочастотный сигнал, способный устанавливать связь с другими типами системам на базе радиоустройств, или сигнал видимого света, испускаемый источником света или стробоскопом (не показан), или звуковой сигнал, испускаемый устройством генерирования звуков (не показано), физической сигнальной системой, например, окрашивающим маркером (не показан), или комбинацию этих сигналов. «Стопа» может содержать зарядное устройство 92, которое электрически присоединено и предназначено для зарядки батареи 86. Кроме того, может быть предусмотрен переключатель 85 (см. фиг. 5), расположенный между сигнальным устройством 84 ELT и источником 86 питания, так что они могут быть отсоединены друг от друга. Более того, контрольное устройство в форме передатчика 105 (см. фиг. 5) может быть расположено между переключателем 85 и сигнальным устройством 84. Передатчик выполнен с возможностью отправки сигнала в приемник 105 (не показан), расположенный в кабине пилота летательного аппарата 82 для предупреждения пилота о том, находится ли ELT в рабочем режиме. Передатчик питается от источника 84 питания.
Питание может подаваться зарядному устройству 92 из электрической системы летательного аппарата 82 с помощью ответных электрических контактов 94 и 96. Контакты 94 и 96 стыкуются (создавая, тем самым, электрический контакт и контур), когда «стопа» 74 расположена в «башмаке» 72. Зарядное устройство 92 также может извлекать электрическую энергию из других источников, например, солнечных элементов (не показаны). Кроме того, «стопа» 74 может содержать один или более датчиков (не показаны), например, магнитных датчиков или датчиков Холла, которые реагируют на напряженность магнитного поля, так что отделение «стопы» 74 от «башмака» 72 приводит к обнаружению снижения или отсутствия силы магнитного поля постоянного магнита 78 или электромагнита 76. Такое обнаружение может быть использовано для включения сигнального устройства 84, которое отправляет сигнал 88. Другими словами, сигнальное устройство 84 может быть выполнено с возможностью передачи сигнала 88 бедствия в ответ на обнаружение отделения «стопы» 74 от «башмака» 72.
Устройство выполнено так, что при крушении сила тяжести при ударе должна (во многих случаях) быть достаточной для того, чтобы обеспечить отделение «стопы» 74 от «башмака» 72 и, таким образом, от самолета 82. Степень удара, которая приведет к отделению, может быть одинаковой от одного узла 70 локатора к другому, или же различные узлы могут реагировать на разные степени удара. В случае мягкой посадки на воду, когда удар является недостаточным для отделения «стопы» 74 от «башмака» 72 и, соответственно, недостаточным для отделения «стопы» 74 от самолета 82, «башмак» 72 может отделиться от «ноги» 74 другими способами, такими как, например (без ограничения), управляемый выброс или плавучесть «стопы» 74. Хотя «стопа» может содержать компоненты, которые плотнее воды, «стопа» 78, в целом, может быть спроектирована так, что объемное водоизмещение (или выталкивающая сила воды) больше напряженности магнитного поля постоянного магнита 78 относительно ферромагнитного материала 80, в результате чего «стопа» 74 отделяется от «башмака» 72, запуская сигнальное устройство 84 для отправки сигнала 88. «Стопа» 74, в целом, имеет плавучесть (с точки зрения плотности и/или объема), которая обеспечит ее плавучесть в воде, то есть, она будет плавать в воде. Различные признаки устройств, которые уже были описаны выше, могут быть включены в узел 70 локатора; например, хотя трос или якорь или утяжеленное средство не показаны на фиг. 5, в некоторых вариантах осуществления такие элементы могут присутствовать.
Как показано на фиг. 5, стойки 98 на «стопе» 74 помогают создавать полость, когда «стопа» 74 находится внутри «башмака» 72, обеспечивая пространство для втекания воды через отверстия 100 в «башмаке» 72, для обеспечения давления затопления, которое приводит к прекращению действия силы магнитного поля. Отверстия 100 могут также выравнивать давление между полостью и окружающим воздухом, когда узел 70 локатора находится в полете. Хотя на фиг. 5 и не показано, «стопа» 74 может содержать похожие отверстия или другие элементы, обеспечивающие заполнение или выравнивание давления.
Отделяемый плавучий локатор или «стопа» 74 может представлять собой формованный пенолистирол с покрытием из углеродных волокон и может быть установлен в любом удобном месте самолета. Зафиксированный «башмак» может быть изготовлен в виде аналогичной износостойкой конструкции, но также может быть изготовлен из более надежных материалов и не требует наличия свойства плавучести. Устройство, показанное на фиг. 5, приведено в иллюстративных целях и необязательно в масштабе. Кроме того, поперечное сечение, представленное на фиг. 5, не предназначено для пояснения, как узел 70 локатора должен выглядеть в трех измерениях. Узел 70 локатора может иметь любую форму, например, коробчатую, цилиндрическую, клиновидную, пирамидальную, куполовидную или любую другую форму. В любой из этих конфигураций «башмак» 72 может иметь такие размеры и форму, чтобы вмещать «стопу» 74.
Кроме того, «стопа» 74 может содержать балластный киль 110 (см. фиг. 6), который содержит выступающую конструкцию и вес 112, идеально расположенный в киле 110 дистально по отношению к основанию стопы 74, так что когда стопа 74 отделяется от башмака 72, стопа 74 остается в по существу вертикальном положении, поскольку вес 112 будет вращать стопу 74 и стабилизировать стопу 74, так что киль 110 ведет стопу 74 при плавании, и затем постепенно падает на землю или тонет. Опционально, киль 110 может иметь вогнутые или другие аэродинамические грани для увеличения стабильности стопы 74.
Различные варианты осуществления узла 70 локатора могут обеспечить одно или более преимуществ, некоторые из которых были уже рассмотрены выше. Комбинация «стопы» и «башмака» может быть адаптирована по существу к любому летательному аппарату и может быть установлена в любом месте. Другой аппарат может иметь различные установочные участки, при этом узел 70 локатора может быть выбран или приспособлен под любой конкретный аппарат или установочный участок. Узел 70 локатора может быть выполнен так, что он имеет «стопу», отделяющуюся от «башмака» по команде, или отделяющуюся автоматически без вмешательства человека (например, что не позволяет злоумышленникам, например похитителям, блокировать передачу аварийного сигнала), или комбинацию обеих компоновок. Кроме того, различные варианты раскрытых выше концепций могут быть применены в обстоятельствах, отличных от транспортировки по воздуху (самолет, реактивный самолет, вертолет, воздушный шар, и т.д.), например, в транспортировке с помощью плавучих средств.
Хотя в настоящем описании проиллюстрированы и описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисту в данной области техники очевидно, что данные варианты осуществления приведены исключительно в качестве примера. Специалистами в данной области техники могут быть созданы различные изменения, модификации и замены, не выходящие за рамки объема правовой охраны настоящего изобретения. Следует понимать, что при реализации на практике настоящего изобретения могут быть применены различные альтернативы описанным выше вариантам осуществления. Понятно, что следующая ниже формула изобретения определяет объем правовой охраны настоящего изобретения, который охватывает различные способы и конструкции в рамках объема формулы изобретения и ее эквивалентов.