БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Беспилотный летательный аппарат
Полезная модель относится к транспортному машиностроению и может быть использована в качестве подъемно-транспортного средства в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно в замкнутых объемах, и, в частности, внутри космических кораблей в условиях невесомости.
Известно летательное устройство для подъема и перемещения груза (см. RU 2097311 [1]), которое содержит раму, шасси и рабочие органы. Каждый рабочий орган включает в себя каркас, лопасти и приводы каркасов. Лопасти выполнены из парусины или эластичного материала и размещены в каркасе. Двигатели для вращения каркасов представляют собой либо электромоторы, либо двигатели внутреннего сгорания. Управляется устройство с земли по кабелю или по радио. Недостатками известного устройства являются его значительные массогабаритные характеристики и невысокая маневренность, что ограничивает его применение при перемещении по сложным траекториям.
Известен беспилотный летательный аппарат вертолетного типа, в корпусе которого размещены системы навигации и управления полетом, и четыре электродвигателя с несущими винтами, оси вращения которых параллельны между собой, но перпендикулярны одной плоскости (см. UA 82483 U [2]). Недостатком известного устройства является его недостаточно высокая маневренность, обусловленная тем, что оси всех электромоторов параллельны, что ограничивает его применение в замкнутых объемах для перемещения по сложным траекториям.
Из WO 2013123944 [3] известен беспилотный летательный аппарат, который содержит корпус аэродинамической формы, в котором размещено два или более электродвигателей с воздушными винтами, каждый из которых содержит как минимум две поворотные лопатки из металла или композиционного материала. Конструкция устройства предполагает наличие в нем электрической батареи с возможностью ее подключения к зарядному устройству и систему дистанционного управления. Недостатком известного устройства является его сравнительно невысокая маневренность, что обусловлено тем, что оси вращения воздушных винтов параллельны между собой и перпендикулярны одной плоскости. Это ограничивает его применение в замкнутых объемах для перемещения по сложным траекториям.
Наиболее близким к заявляемому по своей технической сущности является беспилотный летательный аппарат, известный из (RU 2527248 [4]).
Аппарат содержит корпус, средства управления его перемещением, электродвигатели с воздушными винтами, оси которых попарно лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях и при этом перпендикулярны друг другу.
Недостатком известного устройства является его сравнительно невысокая маневренность. Это ограничивает его применение в замкнутых объемах для перемещения по сложным траекториям.
Заявляемый в качестве полезной модели беспилотный летательный аппарат направлен на повышение его маневренности.
Указанный результат достигается тем, что беспилотный летательный аппарат содержит корпус, средства управления его перемещением, электродвигатели с воздушными винтами, оси которых попарно лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях и при этом перпендикулярны друг другу, при этом двигатели воздушных винтов выполнены реверсивными.
Отличительным признакоми заявляемого беспилотного летательного аппарата является выполнение двигателей воздушных винтов реверсивными.
Установка воздушных винтов так, что оси попарно лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях и при этом перпендикулярны друг другу с выполнением двигателей воздушных винтов реверсивными, обеспечивает высокую маневренность беспилотному летательному аппарату. Особенно ярко преимущества данной геометрии расположения винтов проявляются при эксплуатации его в условиях невесомости внутри космических аппаратов. Действительно, если включить вращение одного из винтов, лежащих в какой-либо плоскости, то обеспечивается вращение аппарата в плоскости оси вращения этого винта. Если же включить вращение одного винта другой пары, то аппарат начнет свое вращение в плоскости вращения оси этого винта. Соответственно, если включать воздушные винты, оси которых параллельны, попарно, то обеспечивается прямолинейное движение аппарата во взаимно перпендикулярных направлениях. А если включить прямолинейное движение после совершения соответствующего поворота летательного аппарата в пространстве, то обеспечивается перемещение аппарата по трем координатам.
Выполнение двигателей воздушных винтов реверсивными позволяет еще в большей степени повысить маневренность аппарата. Если одному из воздушных винтов, оси которых параллельны, придать вращение в одну сторону, а другому - в другую, то аппарат может вращаться на месте.
Сущность заявляемого беспилотного летательного аппарата поясняется примерами его реализации и графическими материалами.
На фиг. 1 представлен схематически и упрощенно общий вид одного из вариантов реализации аппарата с четырьмя двигателями в аксонометрии с частичными разрезами по А-А и Б-Б. На фиг. 2 представлен схематически и упрощенно общий вид одного из вариантов реализации аппарата с шестью двигателями в аксонометрии. На фиг. 3 представлен вариант реализации аппарата с двенадцатью двигателями, а на фиг. 4 - его различные сечения.
Беспилотный летательный аппарат содержит корпус 1, размещенные в нем электродвигатели 2 с воздушными винтами 3 и полый объем 4, в котором размещаются источники энергии (аккумуляторы) и средства управления его перемещением (на чертежах не показаны). В этом же объеме 4 размещается полезная нагрузка, например, транспортируемый груз или средство видео наблюдения или контроля за окружающей средой и средство передачи информации на базовую станцию (также не показаны). Электродвигатели с воздушными винтами могут быть размещены в полых каналах 5, выполненных в корпусе аппарата, или закреплены в виде самостоятельных блоков на стенках корпуса (не показаны). Во всех случаях реализации необходимым условием является установка двигателей так, что у некоторых из них оси вращения лежат в одной плоскости, а других - в плоскости ей перпендикулярной и при этом оси перпендикулярны друг другу.
Устройство используется следующим образом. В случае дистанционного управления аппаратом оператор, находящийся в некотором удалении от аппарата, выдает соответствующие команды на включение того или иного двигателя и аппарат движется по соответствующей траектории, совершая необходимые маневры. В случае использования автономной системы управления в средства управления аппаратом, находящиеся на его борту, вводится соответствующая программа его перемещения по заданной траектории и возврата на базу.
Наиболее целесообразно, как уже указывалось, использовать этот аппарат в условиях невесомости в космических кораблях. Например, для видеоконтроля состояния узлов и агрегатов корабля, находящихся в недоступных для человека местах с передачей изображения либо оператору, находящемуся непосредственно на корабле (космонавту), или путем передачи изображения на Землю в центр управления полетом.