ПРИВЯЗНОЙ АЭРОСТАТ НАБЛЮДЕНИЯ

Полезная модель относится к беспилотным воздушным средствам наблюдения за поверхностью земли с применением аэростата и телевизионной системы наблюдения, управляемой с земли.
Известен беспилотный летательный аппарат (самолет), снабженный телевизионной системой наблюдения за поверхностью земли. Недостатком устройства является то, что его возможности по ведению наблюдения за отдельным участком поверхности земли ограничены высокой скоростью перемещения летательного аппарата и небольшим запасом топлива на борту.
Известен пилотируемый дирижабль, содержащий оболочку, заполненную подъемным газом, снабженный пассажирской кабиной, оборудованием для управления полетом, (см. "Дирижабли на войне". Издательство ACT, 2000). Недостатком устройства является то, что из-за большой массы грузов, которые находятся на его борту, включающих: оборудование, снаряжение, пилотов - габариты устройства значительные - длина достигает 100 м и
более. В результате этого стоимость устройства и стоимость его эксплуатации высокая. Для обеспечения эксплуатации дирижабля необходимы пилоты и обслуживающий персонал. Полет на дирижабле связан с риском для жизни. При обстоятельствах близких к фронтовым дирижабль легко подвержен поражению.
Известен беспилотный привязной аэростат, содержащий оболочку или оболочки заполненные подъемным газом, конструктивные элементы крепления оболочки к объекту поверхности земли, содержащие длинный трос или шнур. Недостатком устройства является то, что привязной дирижабль не приспособлен для ведения наблюдений за поверхностью земли.
Задачей полезной модели является устранение недостатков известного беспилотного привязного аэростата и создание на его основе устройства, предназначенного для ведения наблюдения за поверхностью земли.
Поставленная цель достигается тем, что в предложенном привязном аэростате наблюдения (далее по тексту - аэростате, кроме случаев, где необходимо полное название устройства), содержащем оболочку или оболочки, заполненные подъемным газом, конструктивные элементы крепления оболочки к объекту поверхности земли, включающие трос или шнур, на конструктивных элементах крепления оболочки к объекту поверхности земли установлена видеокамера со сканером и часть оборудования телевизионной системы наблюдения, управляемые оператором с поверхности земли, а конструкция объекта поверхности земли выполнена стационарной или мобильной;
на элементах крепления оболочки к объекту поверхности земли установлены шарниры на которых закреплена платформа, снабженная стабилизатором пространственного расположения, а сканер с видеокамерой закреплен на платформе;
сканер установлен в положении практического совмещения вертикальной оси поворота с осью шнура или троса, а вторая ось размещена в корпусе сканера так, что не пересекается с первой;
совокупность перечисленных выше существенных признаков при осуществлении предлагаемой полезной модели позволяют получить следующие технические результаты:
создать привязной аэростат наблюдения - новый класс воздушных беспилотных технических средств для обеспечения условий эффективного наблюдения за поверхностью земли, обладающего следующими достоинствами: простота обслуживания, минимальное число обслуживающего персонала, низкая стоимость устройства, низкая стоимость обслуживания, живучесть в условиях близких к фронтовым, пригодность для массового использования в народнохозяйственных и военных целях.
Сущность полезной модели иллюстрируется чертежами, где на фиг.1, 2, 3,4 изображены возможные конструкции привязного аэростата, оснащенного видеокамерой телевизионной системы наблюдения.
На фиг.1 изображен привязной аэростат наблюдения, содержащий оболочку 1 удобообтекаемой формы, снабженную плоскостями аэродинамического стабилизатора 8. Видеокамера 5 аэростата закреплена на сканере 6
фирмы "Panasonic". Аэростат закреплен тросом 4 на стационарном объекте 3 поверхности земли.
На фиг.2 изображен привязной аэростат наблюдения, оснащенный связкой оболочек 1. Видеокамера 5 закреплена модифицированным сканером 6, оси поворота которого 10 и 11 не пересекаются. Сканер 6 установлен на платформе 7, снабженной аэродинамическим стабилизатором 8.
Аэростат закреплен тросом 4 на объекте 3 поверхности земли, размещенном на мобильном шасси 13.
На фиг.3 изображены конструктивные элементы крепления оболочки к объекту поверхности земли, на которых смонтирована платформа 7 сканера 6, снабженная гироскопическим стабилизатором 9 пространственного расположения.
На фиг.4 изображен вариант конструкции крепления платформы 7 для размещения на аэростате унифицированного сканера 6 фирмы "Panasonic". Крепление выполнено в виде рамы 22.
Позициями обозначены:
1 - оболочка (или оболочки), заполненная подъемным газом;
2 - конструктивные элементы крепления оболочки к объекту поверхности земли;
3 - объект поверхности земли;
4 - длинный трос (или шнур);
5 - видеокамера телевизионной системы наблюдения;
6 - сканер;
7 - платформа для размещения сканера с видеокамерой;
8 - плоскость аэродинамического стабилизатора;
9 - гироскоп;
10, 11 - горизонтальная и вертикальная оси поворота корпусных элементов сканера с закрепленной на них видеокамерой;
12 - стационарная платформа;
13 - мобильное шасси;
14 - дисплей оператора;
15 - пульт управления объективом видеокамеры и сканером;
16 - блок электропитания;
17 - линия передачи электросигналов;
18 - линия визирования оператора;
19, 20 - шарнирные соединения конструктивных элементов крепления оболочки к объекту поверхности земли;
21 -электродвигатель гироскопа;
22 - рама для крепления платформы с видеокамерой;
23 - пантовый зажим;
24 - привод лебедки;
25 - фургон мобильного шасси;
Привязной аэростат наблюдения, фиг.1 состоит из оболочки 1 или нескольких оболочек 1, фиг.2, заполненных подъемным газом. Плотность подъемного газа меньше плотности воздуха, поэтому оболочка летает и удерживается над поверхностью земли конструктивными элементами 2 крепления
оболочки к объекту 3 поверхности земли. Конструктивные элементы 2 включают длинный шнур или трос 4. В качестве объекта поверхности земли используется барабан 3 лебедки, предназначенный для размещения троса 4 при изменении высоты положения аэростата.
На конструктивных элементах 2 смонтирована платформа 7, предназначенная для установки видеокамеры 5 и сканера 6 телевизионной системы наблюдения. С целью уменьшения габаритов дирижабля остальное оборудование системы: дисплей 14 оператора, пульт управления 15, блок электропитания 16 и т.д. размещены на земле (фиг.1). Передача электросигналов между частями системы может быть обеспечена с помощью проводов 17 или беспроволочной системой передачи.
Видеокамера 5 телевизионной системы наблюдения установлена на сканере 6, предназначенном для дистанционного управления положением телевизионной камеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По сигналам с пульта управления 15 корпусные элементы сканера 6 разворачиваются вокруг осей 10, 11, обеспечивая по командам оператора необходимое направление линии визирования 18.
Система телевизионного наблюдения с привязным аэростатом должна функционировать в различных метеоусловиях, например, при действии ветровой нагрузки.
Под действием ветра оболочка 1 аэростата и платформа 7 будут совершать переодические перемещения относительно некоторого среднего расположения. Указанные перемещения ухудшают условия наблюдения, поэтому
на платформу 7 установлен стабилизатор пространственного расположения (далее по тексту - стабилизатор). В зависимости от требований, предъявляемых к условиям наблюдения, конструкция стабилизатора может быть различной.
На фиг.1 приведена конструкция стабилизатора, выполненного в виде аэростатной оболочки удобообтекаемой формы, снабженной плоскостями 8 и шарнирами 19 и 20. В результате действия ветра на плоскости 8 угловое положение оболочки 1 стабилизируется, при этом стабилизируется угловое расположение линии визирования 18, так как угловое положение платформы 7 зафиксировано относительно оболочки 1 шарниром 19.
При изменении направления движения ветра угловое положение оболочки 1 меняется и, следовательно, будет меняться направление линии 18 визирования. Однако указанные изменения являются медленно протекающими процессами и корректируются командами оператора на разворот сканера 6.
На фиг.2 приведена конструкция стабилизатора 8, выполненного в виде флюгера, при этом вертикальная ось 11 сканера 6 практически совмещена с осью троса 4. Под действием ветра плоскость 8 аэродинамического стабилизатора удерживает заданное направление линии визирования 18 видеокамеры 5. Устройство работает аналогично стабилизатору, приведенному на фиг.1. При необходимости - угловое расположение видеокамеры 5 относительно платформы 7 изменяется по сигналу оператора: корпус сканера 6 разворачивается относительно втулки платформы 7 (механизм, выполняющий разворот, на фиг.2 не изображен). Безразличное расположение плоскости 8
относительно видеокамеры 5 достигается с помощью цангового зажима 23, который зажимается при обслуживании аэростата на земле.
На фиг.3 приведена конструкция стабилизатора, в котором заданное пространственное расположение платформы 7 удерживается гироскопом 9. (Используется известное свойство гироскопа - сохранять в пространстве положение оси вращения маховика неизменным). Маховик гироскопа 9 приводится во вращение электродвигателем 21. Опоры, в которых вращается вал гироскопа, закреплены на втулке платформы 7.
Два гироскопа с взаимно перпендикулярными осями (второй гироскоп на фиг.3 не изображен) стабилизируют положение платформы 7 в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для этого платформа 7 установлена на платформе крепления 2 сферическим подшипником, выполняющим роль шарнира. Угловое расположение видеокамеры 5 относительно стабилизированной платформы 7 изменяется оператором, который подает сигнал на поворот корпуса сканера 6 относительно втулки платформы 7 аналогично описанному выше на фиг.2.
В зависимости от условий эксплуатации та или иная конструкция оболочки дирижабля 1 имеет свои достоинства и недостатки.
Дирижабль фиг.1, наиболее прост в подготовке, и обслуживании так как имеет одну оболочку 1, однако транспортировка дирижабля вызывает затруднения.
Дирижабль, фиг.2, обладает более широкими возможностями.
После завершения наблюдений аэростат фиг.2, опускается с помощью привода 24 и барабана 3. Затем оболочки 1 размещаются внутри фургона 25 и транспортируются в другой пункт наблюдения в любых метеоусловиях без ограничения скорости перемещения.
На фиг.1 и 4 изображены конструктивные элементы крепления оболочки 1 к объекту поверхности земли, на которых установлен унифицированный сканер фирмы "Panasonic", имеющий угол поворота по вертикали +15...-60°. Указанный диапазон угла поворота по вертикали является узким и снижает эффективность наблюдения с применением аэростата.
На фиг.2 и 3 изображен аэростат наблюдения с модернизированным сканером, в котором оси 10 и 11 не пересекаются. Последнее позволяет реализовать значение угла поворота сканера по вертикали: - 90°, при этом линия визирования 18 будет направлена вертикально вниз.
Совокупность перечисленных выше существенных признаков при осуществлении предлагаемой полезной модели позволяет получить следующие технические результаты:
- создать привязной аэростат наблюдения - новый класс воздушных беспилотных технических средств для достижения условий эффективного наблюдения за поверхностью земли;
- уменьшить габариты оболочки аэростата (до 5 м и менее) за счет уменьшения массы груза, находящегося на его борту. Это позволяет:
- упростить обслуживание аэростата;
- сократить численность обслуживающего персонала;
- снизить стоимость аэростата и его обслуживания;
- сделать аэростат менее уязвимым в условиях близких к фронтовым;
- обеспечить высокое качество условий наблюдения в широком диапазоне метеоусловий за счет установки на аэростате стабилизатора пространственного расположения видеокамеры;
- расширить возможности применения аэростата за счет его размещения на мобильном шасси для создания возможности транспортировки без ограничения скорости;
- повысить живучесть аэростата в условиях близких к фронтовым за счет применения нескольких несущих оболочек;
- снизить стоимость ведения наблюдений за поверхностью земли с учетом изложенного выше;
- создать условия для массового использования дешевого способа ведения наблюдений за поверхностью земли в народнохозяйственных и военных целях, что достигается всей совокупностью упомянутых выше технических результатов использования полезной модели.