БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Полезная модель относится к конструкции малогабаритных мультироторных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) вертикального взлета и посадки. Беспилотный летательный аппарат может быть использован для мониторинга поверхности земли, исследований и обучения.
Известен БПЛА CN 206766334 (U), у которого рама состоит из переднего главного рычага, заднего главного рычага, рулевой тяги, центральной пластины, места крепления переднего и заднего моторов. Предложенная рама решает проблему нарушения баланса винтов и двигателей мультироторного БПЛА.
Также известен БПЛА US 20200130803 (А1) с изменяющейся формой рамы. В предлагаемом решении рама уменьшена за счет телескопических рычагов, что облегчает хранение и транспортировку БПЛА.
Также известен БПЛА CN 206782060 (U), предназначенный для промышленного распыления удобрений. БПЛА имеет прямоугольную раму, внутри которой крест-накрест расположены рычаги, соединяющиеся в центре крестообразным креплением. К двум параллельным рычагам рамы прикреплены посадочные опоры.
Техническое решение по патенту CN 206766334 (U) взято в качестве прототипа.
Недостатком найденных решений является недостаточная жесткость и устойчивость рамы. Аналоги US 20200130803 (A1), CN 206782060 (U) и CN 206766334 (U) предполагают рамы с большим количеством соединений, что повышает риск деформации конструкции и делает ее менее прочной. У прототипа CN 206766334 (U) рама выполнена из десяти скрепленных между собой стержней разной ширины и длины, опоры крепятся к центральной пластине, к тому же площадь посадочных опор значительно меньше площади рамы БПЛА.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в создании БПЛА с жесткой и устойчивой рамой, сохраняя при этом легкость.
Данный результат достигается за счет того, что в беспилотном летательном аппарате, включающем раму, четыре двигателя с воздушными винтами, посадочные опоры, бортовой компьютер, полетный контроллер, элементы питания, согласно настоящей полезной модели, рама выполнена из шести стержней, сложенных в два одинаковых равнобедренных треугольника и наложенных друг на друга с разворотом одного относительно другого таким образом, что вершина, соединяющая боковые стороны одного треугольника, касается середины основания другого, в местах наложения и пересечения стержни скреплены соединительными элементами, двигатели с воздушными винтами установлены по углам рамы на несущие пластины, которые закреплены на соединительные элементы при помощи демпфирующих элементов, посадочные опоры выполнены V-образными и прикреплены по углам рамы на смежные стержни, полетный контроллер, бортовой компьютер и элементы питания расположены в центральной части рамы.
А также тем, что высота равнобедренных треугольников равна длине основания.
А также тем, что стержни рамы выполнены в виде полых трубок.
А также тем, что стержни рамы выполнены из углеродного волокна.
На фиг. 1 изображен общий вид БПЛА.
На фиг. 2 изображен общий вид БПЛА снизу.
Рама выполнена из шести стержней 1, сложенных в два одинаковых равнобедренных треугольника и наложенных друг на друга с разворотом одного относительно другого таким образом, что вершина, соединяющая боковые стороны одного треугольника, касается середины основания другого. В местах наложения и пересечения стержни 1 скреплены соединительными элементами 2. Места наложения стержней 1 представляют собой места, где два одинаковых равнобедренных треугольника накладываются друг на друга и скрепляются соединительными элементами 2А. Места пересечения стержней 1 представляют собой угловые стыки стержней, где они скреплены соединительными элементами 2Б. Скрепленные между собой два одинаковых равнобедренных треугольника, наложенных друг на друга с разворотом одного относительно другого таким образом, что вершина, соединяющая боковые стороны одного треугольника, касается середины основания другого, образуют раму с повышенной жесткостью и устойчивостью. Для снижения веса конструкции стержни 1 могут быть выполнены в виде полых труб, изготовленных из углеродного волокна (карбона).
В центральной части рамы, на плоскости, образованной пересечением четырех стержней 1, размещена пластина 3. Пластина 3 может быть использована для установки бортового компьютера 4, полетного контроллера 5, элементов питания 6 или другой полезной нагрузки 7.
По углам рамы расположены четыре двигателя 8 с воздушными винтами 9. Двигатели 8 с воздушными винтами 9 установлены на несущих пластинах 10, которые крепятся к соединительным элементам 2Б при помощи демпфирующих элементов 11. Наличие демпфирующих элементов 11 способствует снижению вибраций, передающихся от двигателей 8 по раме к полетному контроллеру 5.
К смежным стержням 1 по углам рамы прикреплены четыре V - образные посадочные опоры 12. Расположение V - образных посадочных опор 12 по углам рамы, вдали от центра конструкции, обеспечивает мягкую и устойчивую посадку БПЛА. Наличие четырех V - образных посадочных опор по углам рамы 12 позволяет равномерно распределить нагрузку на всю конструкцию БПЛА.
Система управления заявляемого БПЛА включает бортовой компьютер 4, полетный контроллер 5, в составе которого могут быть датчики инерционной навигационной системы (ИНС), GPS - трекеры, гироскоп, компас, акселерометр и барометр.
В качестве полезной нагрузки 7 в заявляемом БПЛА могут быть видеокамеры, которые крепятся к одному из стержней рамы при помогли трехуровневого крепления 13 таким образом, что края крепления 13 по ширине выступают за края видеокамер. Такое положение креплений позволяет предотвратить поломку видеокамер в случае падения, т.к. сила удара приходится на выступающую часть крепления 13. Полезная нагрузка 7 также может быть представлена лазерными сканерами, приборами освещения, грузами и др. Тип полезной нагрузки 7 выбирается в зависимости от типа данных, которых необходимо получить.
Взлет, полет и посадка БПЛА осуществляется в автономном режиме под управлением полетного контроллера 5. В полетный контроллер 5 поступают данные с видеокамер и датчиков, далее он рассчитывает траекторию движения БПЛА, после чего вырабатывает управляющие воздействия на моторы (скорости оборотов), посредством чего обеспечивает движение БПЛА.
Преимущество заявляемой полезной модели заключается в том, что конструкция рамы и расположение элементов на ней позволяют сохранить целостность и работоспособность важных элементов БПЛА. В случае падения БПЛА на землю или ударе об стену удар приходится на вспомогательные элементы в виде V - образных посадочных опор или соединительных элементов.
Преимущество заявляемой полезной модели также заключается в том, что V - образные посадочные опоры расположены по углам рамы, вдали от центра конструкции, что делает конструкцию более устойчивой.
Преимущество заявляемой полезной модели также заключается в том, что рама состоит из модульных элементов. В случае повреждения одного из элементов он легко заменяется на другой. Это обеспечивает технологичность и ремонтопригодность БПЛА.
Преимущество заявляемой полезной модели также заключается в том, что рама БПЛА имеет уплощенную форму, что обеспечивает высокую степень мобильности в условиях, осложненных наличием препятствий.
Таким образом, предложена рама БПЛА с повышенной жесткостью и устойчивостью, сохраняя при этом легкость БПЛА. Конструкция рамы и расположение элементов на ней способствуют прочности, защищенности и мобильности БПЛА.