СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МАРШРУТОМ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR UAV ROUTE CONTROL AND A COMPLEX FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области авиации, в частности к способу управления маршрутом привязного беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертикального взлета и посадки.
Привязные БПЛА обычно применяются с целью взлета на заданную высоту и фиксации положения относительно наземной станции. Фиксируют БПЛА при помощи привязи, связывающей БПЛА с наземной станцией.
Известен способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс по патенту РФ №2 441 809, МПК В64С 39/02.
Беспилотный авиационный комплекс содержит наземную станцию, беспилотный летательный аппарат с движителем и его приводом, привязь, включающую силовой трос, связывающий наземную станцию с БПЛА, и многофункциональный кабель, а также механизм для регулирования длины привязи, и систему управления положением и стабилизации БПЛА в виде отдельного управляющего троса.
Недостатком способа является сложность управления пространственным положением БПЛА, связанная с необходимостью применения отдельного управляющего троса, и связанная с этим недостаточная надежность, что может привести к потере управления БПЛА. Другим недостатком является использование стационарной наземной станции, что ведет к ограничению допустимого расстояния полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязи, что не позволяет использовать БПЛА в приложениях предусматривающих протяженный маршрут движения БПЛА, например, при мониторинге безопасности по периметру охраняемого объекта или при доставке с помощью БПЛА грузов по территории объекта, от одного склада до другого.
Известны беспилотные летательные аппараты, например привязной вертолет, управляемый дистанционно с наземной станции комплекса (ФРГ №2444775, В64С 27/04; B64F 3/00, публикация 28.07.1977). Вертолет имеет комплекс для автоматической стабилизации его положения в полете, включающееся с помощью коммутационного устройства, которое выдает сигнал на переключение стабилизирующего устройства на различные режимы работы в зависимости от длины смотанного с барабана привязного каната. Недостатком данного привязного беспилотного летательного аппарата является сложность его системы управления и стабилизации, обусловленная изменением положения центра тяжести системы «БПЛА-привязь» при перемещениях БПЛА по горизонтали и изменениях ветровых нагрузок на БПЛА. Другим недостатком является использование стационарной наземной станции, ограничивающей допустимое расстояние полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязного каната.
Известен также беспилотный авиационный комплекс фирмы «Израел Аэроспэйс Индастриз ЛТД», принятый за прототип (WO 2007/141795 А1, В64С 27/20, 13.12.2007), включающий наземную станцию и беспилотный привязной летательный аппарат в виде платформы, несущей полезную нагрузку и движитель в виде четырех вентиляторов с электроприводом. Привязь, связывающая наземную станцию с платформой беспилотного летательного аппарата, состоит из силового троса и многофункционального кабеля, обеспечивающего электрическую связь и связь управления.
Прототипу присущ существенный недостаток, а именно использование стационарной наземной станции, ограничивающей допустимое расстояние полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязи.
Технической задачей предлагаемого решения является увеличение допустимого расстояния полета привязного беспилотного летательного аппарата, с возможностью управления маршрутом его движения, а также увеличение безопасности полета, что позволит начать применение беспилотных летательных аппаратов на объектах в настоящий момент закрытых для полетов беспилотных летательных аппаратов, в том числе аэропортах, опасных производственных объектах и т.п., в приложениях предусматривающих движение БПЛА по заданному маршруту, изменение высоты размещения монорельса (относительно земли) позволяет организовать расхождение беспилотного летательного аппарата с другими транспортными средствами в разных уровнях (по высоте), что устраняет угрозу их столкновения. Предлагаемое решение позволяет также использовать БПЛА различных моделей вертикального взлета и посадки
Поставленная задача решена благодаря тому, что управление маршрутом беспилотного летательного аппарата осуществляют с помощью прокладки монорельса по заданному маршруту и установки на него наземной подвижной платформы имеющей возможность движения по монорельсу в результате натяжения прикрепленного к ней удерживающего троса, другим концом крепящегося к БПЛА, возникающего при его движении. Допустимое расстояние полета БПЛА увеличивают за счет применения не стационарной наземной платформы (станции) как в заявленных прототипах, а подвижной имеющей возможность движения по монорельсу вслед за летящим БПЛА, при этом длина монорельса может составлять десятки километров, в результате допустимое расстояние полета привязного БПЛА будет пропорционально длине проложенного монорельса и также может составлять десятки километров, что значительно больше, чем в заявленных прототипах, где допустимое расстояние полета ограничено длиной привязи связывающей БПЛА и стационарную наземную платформу (станцию), такая длина обычно составляет не более 30-100 метров. Предлагаемое решение позволяет использовать БПЛА различных моделей вертикального взлета и посадки.
Реализация способа происходит следующим образом. По заданному маршруту движения БПЛА прокладывают монорельс, на который устанавливают наземную подвижную платформу, имеющую возможность свободного качения по монорельсу, к которой удерживающим тросом прикрепляют беспилотный летательный аппарат являющийся движителем, при полете БПЛА натягивает удерживающий трос, вследствие чего наземная подвижная платформа движется по монорельсу вслед за БПЛА, в таком состоянии БПЛА может передвигаться только по заданному маршруту, вдоль монорельса, движение БПЛА в другие стороны блокируются удерживающим тросом. Таким образом, решена задача управления маршрутом беспилотного летательного аппарата.
Предлагаемый способ реализуется комплексом, состав которого представлен на фиг. 1.
На фиг. 1 изображен комплекс управления маршрутом беспилотного летательного аппарата, состоящий из следующих элементов: наземной подвижной платформы 1, установленной на монорельс 2; удерживающего троса 3 одним концом прикрепленного к наземной подвижной платформе 2, вторым концом удерживающий трос 3 прикрепляется к БПЛА.
Работа комплекса происходит следующим образом. После взлета, БПЛА являющийся движителем, начинает натягивать удерживающий трос 3, прикрепленный к наземной подвижной платформе 1, установленной на монорельсе 2, вследствие чего наземная подвижная платформа 1, начинает катиться на колесах 4 по монорельсу 2, вслед за БПЛА.