АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА ДОСТАВКИ ГРУЗОВ
AUTOMATED PARACHUTE CARGO DELIVERY SYSTEM

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к грузовым управляемым парашютным системам и предназначено для доставки груза различных габаритов любого назначения полетной массой от 250 до 4000 кг по воздуху в заданную точку приземления из летательных аппаратов, оборудованных штатным транспортно-десантным оборудованием с высот до 8000 м над уровнем моря.
Известна система для сброса грузов из летательного аппарата [Пат. №2576364 РФ, МПК B64D 17/34. Система и способ сброса грузов из летательного аппарата / Болен Карстен (FR), Болен Холгер (DE); заявитель и патентообладатель Эйрбас Оперейшнс ГМБХ (DE), Эйрбас Сас (FR). - №2013117926/11; заявл. 10.11.2011; опубл. 27.02.2016, Бюл. №6], которая содержит грузовой парашют с канатом грузового парашюта и средства приведения в действие, предназначенные для введения грузового парашюта в окружающий воздушный поток позади летательного аппарата. Внутри летательного аппарата расположено приемное устройство, которое получает сигнал тягового усилия в канате грузового парашюта, причем указанное тяговое усилие измерено при помощи устройства измерения усилия и передано при помощи передающего устройства. Система парашютирования грузов содержит грузовой парашют с канатом грузового парашюта и первое устройство измерения усилия в канате. Воздушное судно содержит закрываемое отверстие и систему. Группа изобретений направлена на то, чтобы оценивать правильность раскрытия грузового парашюта в воздушном потоке вокруг летательного аппарата до аварийного разъединения каната парашюта.
Известна управляемая парашютная система [заявка №94005045 РФ, МПК B64D 17/34, G05D 1/00. Управляемая парашютная система / Абраменко Г.В., Краснощеков А.Ю., Фокин С.С.; заявитель и патентообладатель Центральный научно-исследовательский институт химии и механики; - №94005045/09; заявл. 10.02.1994; опубл. 20.01.1996.], которая содержит планирующий парашют, подвесную систему, платформу с блоком диагностики, блоком обнаружения, бортовым компьютером, инерциальной навигационной системой и контейнер управления стропами парашюта. Управление осуществляется командным блоком путем создания управляющих перегрузок с помощью затягивания строп на основе анализа информации от инерциальной навигационной системы и от блока обнаружения маяка, размещенном в месте посадки платформы. Анализ информации осуществляется блоком обнаружения, размещенным на платформе, связанным с командным блоком, один выход которого соединен с блоком управления, а второй выход - обратной связью с блоком обнаружения. Бортовой компьютер обеспечивает подачу команд на включение инерциальной навигационной системы, блока обнаружения и блока диагностики в соответствии с заданной временной циклограммой полета парашютной системы с блоком диагностики.
Известна управляемая парашютная система, [Пат. №2111898 РФ, МПК B64D 17/34. Управляемая парашютная система / Абраменко Г.В., Краев С.В., Краснощеков А.Ю., Фокин С.С.; заявитель и патентообладатель Центральный научно-исследовательский институт химии и механики; - №96118529/28; заявл. 17.09.1996; опубл. 27.05.1998], содержащая планирующий парашют с грузовой платформой, последовательно соединенные блок обнаружения маяка, командный блок, второй выход которого соединен с входом блока обнаружения маяка, и блок управления стропами парашюта. Управляемая парашютная система дополнительно содержит последовательно соединенные инерциальную навигационную систему, второй выход которой соединен с вторым входом командного блока, блок формирования управляющих сигналов на включение/выключение и задание начальных условий для инерциальной навигационной системы, второй выход которого соединен с входом инерциальной навигационной системы, третий выход и второй вход - соответственно с вторым входом и вторым выходом блока обнаружения маяка, и блок диагностики района поверхности Земли.
За прототип принята управляемая парашютная система для доставки грузов [Пат. №2039680 РФ, МПК B64D 17/34. Управляемая парашютная система для доставки грузов / Абраменко Г.В., Краев С.В., Краснощеков А.Ю., Лифиц А.Л.; заявитель и патентообладатель Центральный научно-исследовательский институт химии и механики; - №93031300/23; заявл. 08.06.1993; опубл. 20.07.1995.], которая содержит планирующий парашют, подвесную систему, грузовую платформу и контейнер управления стропами парашюта. Управление осуществляется командным блоком путем создания управляющих перегрузок с помощью затягивания строп на основе анализа информации о маяке, размещенном в месте приземления груза. Анализ информации осуществляется блоком обнаружения, размещенным на грузовой платформе, связанным с командным блоком, один выход которого соединен с блоком управления, а другой выход обратной связью с блоком обнаружения.
Недостатками аналогов и прототипа, является то, что они не обладают достаточной эффективностью, не обеспечивают точного приземления грузов в заданную точку, что приводит к значительным потерям грузов, и требует предварительного размещения маяка на точке приземления, что увеличивает время подготовки доставки грузов и создает риски причинения вреда жизни и здоровью лицам, выполняющим подготовку доставки груза таким способом.
Техническим результатом изобретения является повышение точности приземления грузов в заданный район или на площадку, ограниченную малыми размерами, сокращение времени подготовки доставки различных грузов (продовольствие, медикаменты, спасательная техника, вооружение и т.д.) в сложных метеоусловиях, в дневное и ночное время суток.
Указанный результат достигается тем, что автоматизированная парашютная система доставки грузов, содержащая управляемую парашютную систему (ПС), грузовую платформу, согласно изобретению, включает в себя систему управления парашютной системой (СУПС), содержащую пилотажно-навигационную систему (инерциальную, спутниковую радионавигационную систему) и исполнительные сервомеханизмы, модуль подготовки полетного задания (МППЗ), выносной модуль оператора (ВМО), систему управления «Следуй за мной» (СУСМ), метеорологический зонд (МЗ), при этом ПС, СУПС и грузовая платформа или парашютная грузовая обвязка (ПГО) связаны между собой с помощью элементов крепления, а СУПС, СУСМ, ВМО, МППЗ и МЗ связанны между собой с помощью радиоканала с возможностью работы в едином формате данных.
Грузовая платформа, при необходимости, выполнена с возможностью замены ее на парашютную грузовую обвязку (ПГО). В управляемой парашютной системе (ПС) использован парашют типа «крыло».
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема взаимодействия СУПС, СУСМ, ВМО, МППЗ и МЗ по радиоканалу; на фиг. 2 - система управления парашютной системой (СУПС), вид спереди; на фиг. 3 - система управления парашютной системой (СУПС), вид сзади; на фиг. 4 - модуль подготовки полетного задания (МППЗ); на фиг. 5 - система управления «Следуй за мной» (СУ «Следуй за мной»); на фиг. 6 - выносной модуль оператора (ВМО); на фиг. 7 - метеорологический зонд (МЗ).
Автоматизированная парашютная система (АПС) доставки грузов содержит управляемую парашютную систему (ПС) с парашютом типа «крыло» 1 (на чертежах не показаны), грузовую платформу или, при необходимости, парашютную грузовую обвязку 2 (ПГО) (на чертежах не показаны), систему управления парашютной системой 3 (СУПС), содержащую пилотажно-навигационную систему 4 (инерциальную, спутниковую радионавигационную систему) и исполнительные сервомеханизмы 5, модуль подготовки полетного задания 6 (МППЗ), выносной модуль оператора 7 (ВМО), систему управления «Следуй за мной» 8 (СУСМ), метеорологический зонд 9 (МЗ. ПС, СУПС и грузовая платформа или ПГО связаны между собой с помощью элементов крепления. СУПС, СУСМ, ВМО, МППЗ и МЗ связаны между собой с помощью радиоканала, работающих в едином формате данных (фиг 1).
АПС представляет собой совокупность функциональных блоков, позволяющих осуществлять доставку груза по воздуху в заданную точку приземления из летательного аппарата (ЛА), оборудованных штатным транспортно-десантным оборудованием, с высот до 8000 м над уровнем моря.
ПС 1, входящая в состав АПС, состоит из парашюта типа «крыло», устройства рифления, колец монтажных, контейнера парашюта с подвесной системой, камеры тормозного парашюта, купола тормозного парашюта, звена парашютного, камеры, вертлюга, звена расчековки контейнера.
СУПС 3 имеет четыре точки крепления, выполненные из стали для подсоединения замков подвесной системы крепления ПС 1. Исходя из возникающих нагрузок в момент раскрытия ПС 1 и приземления АПС СУПС 3 содержит силовой центральный элемент. К данному элементу крепятся все агрегаты и компоненты СУПС 3. Все компоненты и агрегаты СУПС закрыты обтекателем. С целью обеспечения герметичности и защиты обтекатель производится из стеклопластика. Вид спереди СУПС 3 показан на фиг. 2, вид сзади - на фиг. 3.
МППЗ 6 представляет собой промышленный защищенный ноутбук, предназначенный для работы на открытом воздухе в любое время суток и года, носимый (переносной), перевозимый всеми видами транспорта, обеспечивающий создание, хранение, отображение и редактирование полетных заданий на фоне электронной карты (фиг. 4).
СУСМ 8 крепится на руку оператора и обращено вверх радиопрозрачной вставкой для качественной работы приемника спутниковой радионавигационной системы. СУСМ 8 содержит выносную антенну для приема передачи информации с СУПС 3. Внешний вид СУСМ 8 представлен на фиг. 5.
ВМО 7 изготовлен для использования оператором в носимом (переносном) исполнении. Корпус ВМО 7 герметичен. Внешний вид ВМО 7 представлен на фиг. 6. Верхняя часть корпуса ВМО 7 содержит органы управления СУПС 3 и радиопрозрачную стеклотекстолитовую вставку, предназначенную для корректной работы спутниковой радионавигационной системы 4. ВМО 7 содержит поворотную антенну для приема-передачи данных с СУПС 3. В походном положении антенна укладывается вдоль корпуса ВМО 7. В рабочем положении антенна переводится в вертикальное положение для обеспечения устойчивой связи с СУПС 3.
2
МЗ 9 имеет однократное применение в связи с этим конструкция максимально проста и технологична. Внешний вид МЗ 9 представлен на фиг. 7. Верхняя часть МЗ 9 состоит из двух частей, изготовленных из легкого материала, скрепленных капроновой лентой. Нижняя часть МЗ 9 изготовлена из стеклопластика для обеспечения радиопрозрачности при работе антенны передающего устройства. МЗ содержит бесстроповый парашют 0,5 м для обеспечения его надежного спуска.
Автоматизированная парашютная система доставки грузов имеет зарядное устройство (ЗУ) для СУПС, МППЗ, ВМО, СУ «Следуй за мной».
Автоматизированная парашютная система доставки грузов работает следующим образом.
В соответствии с поставленными задачами управление ПС 2 осуществляется модулем системы управления, входящим в состав СУПС 3, путем воздействия на органы управления куполом парашюта с помощью затягивания строп парашюта на основе анализа и обработки информации о точке приземления автоматизированной парашютной системы АПС, введенной оператором при использовании МППЗ 6, значениях метрологических показателей, полученных с МЗ 9 или введенных оператором при использовании МППЗ 6, или работе СУ «Следуй за мной» 8 или при ручном управлении СУПС 8 с помощью ВМО 7, пилотажно-навигационных параметров полета АПС навигационным комплексом, в основе которого лежит бесплатформенная инерциальная навигационная система 4, корректируемая по сигналам спутниковых радионавигационных систем GPS и ГЛОНАСС.
АПС обеспечивает управление ПС 1 тремя способами (в трех режимах): полет в режиме автоматического управления, автоматический полет в режиме «Следуй за мной», полет в режиме управления оператором.
АПС функционирует следующим образом:
- специалисты, допущенные к эксплуатации, осуществляют подготовку СУПС 3 для десантирования с целью выполнения поставленных задач;
- оператор СУПС 3 вводит полетное задание в МППЗ 6;
- АПС монтируется на летательный аппарат для доставки АПС в точку десантирования. СУПС 3 при выполнении задач используется совместно с ПС 1 и грузовой платформой или УПГО 2;
- летчик выводит летательный район в район десантирования и осуществляет заход согласно полетному заданию;
- при достижении расчетных характеристик осуществляется десантирование АПС;
- после отделения АПС от летательного аппарата СУПС 3 выполняет работу согласно выбранному режиму работы:
а) в процессе полета АПС СУПС 3 работает в автоматическом режиме;
б) при необходимости и исходя из поставленных задач возможно изменение режима работы СУПС 3 в случае применения СУСМ 8, закрепленного на руке оператора, при этом СУПС 3 в полете будет наводиться на летящего оператора и следовать за ним до окончания полета, при этом предусмотрено ограничение максимального сближения АПС с летящим оператором 50 м;
в) при необходимости и исходя из поставленных задач возможно изменение режима работы СУПС 3 в случае применения ВМО 7. Оператор, находящийся на земле, может управлять СУПС 3 в ручном режиме путем перемещения органов управления парашютной системы ПС 1 сервомеханизмами по радиоканалу;
- после выполнения автоматического захода на посадку и посадки СУПС 3 заканчивает работу путем выключения питания автоматически.
Полет в режиме автоматического управления является основным режимом функционирования СУПС 3, в процессе которого происходит расчет параметров полета АПС для каждого участка заданного маршрута, и осуществляется модулем системы управления, входящим в состав СУПС 3, воздействующего на элементы управления парашютом типа «крыло», входящего в состав ПС 1. Управление осуществляется на основе заранее заданной оператором точки посадки АПС, исходя из конуса возможностей построенного программным обеспечением, с помощью МППЗ 6 и анализа информации о погодных условиях, получаемой с МЗ 9 и систем навигации GPS и ГЛОНАСС, и инерциальной системы навигации в случае недоступности систем навигации GPS и ГЛОНАСС. Системы навигации GPS и ГЛОНАСС, и инерциальная система навигации 4 входят в состав СУПС 3. Анализ информации осуществляет специальное программное обеспечение.
Автоматический полет в режиме «Следуй за мной» осуществляется модулем системы управления, входящим в состав СУПС 3, воздействующего на элементы управления парашютом типа «крыло», входящего в состав управляемой парашютной системы ПС 1. Блок управления осуществляет управление ПС 1 на основе анализа данных, получаемых с СУСМ 3, размещаемым на парашютисте на основе специального программного алгоритма, таким образом, что управляемая парашютная система полностью повторяет все маневры парашютиста, следующего впереди автоматизированной парашютной системы АПС доставки груза.
Полет в режиме управления оператором осуществляется модулем системы управления, входящим в состав СУПС 3, воздействующего на элементы управления парашютом типа «крыло», входящего в состав управляемой парашютной системы. В данном режиме блок управления осуществляет управление ПС 1 на основе команд, получаемых с ВМО 7, которым управляет оператор.
Проведенные испытания и математическое моделирование подтвердили эффективность предлагаемого изобретения с достижением указанного выше технического результата.
Предлагаемая автоматизированная парашютная система доставки грузов обеспечивает точную доставку груза различных габаритов любого назначения массой от 250 до 4000 кг по воздуху в заданную точку приземления, без необходимости предварительного разведывания местности и размещения дополнительного оборудования на точке приземления, с высот до 8000 м над уровнем моря тремя способами (в трех режимах): полет в режиме автоматического управления, автоматический полет в режиме «Следуй за мной», полет в режиме управления оператором с помощью надежной, прочной и удобной в эксплуатации автоматизированной парашютной системы доставки грузов.