ВОЗДУШНАЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ

Полезная модель относится к области воздухоплавания, а именно, к летательным аппаратам, барражирующим в течение длительного времени в пределах заданного района.
Известна система, содержащая наземное транспортное средство и связанный с ним летательный аппарат с двигателем, получающим топливо по гибкому топливопроводу (см. US 2019/0071179 А1, опуб., 07.03.2019).
Недостатком известной системы является низкая надежность работы системы из-за отсутствия какой-либо автономии летательного аппарата, не позволяющей предотвратить аварию в случае возникновения проблем с топливоподачей или с целостностью топливопровода.
Техническим результатом является повышение надежности работы всей системы или станции путем придания автономии летательному аппарату на время, необходимое для его приземления в случае возникновения неисправности в системе топливоподачи, а также на время автономной работы аппарата без подачи топлива с земли.
Поставленная задача достигается тем, что воздушная аэродинамическая станция, содержит летающую платформу с движителями, приводимыми энергией, вырабатываемой преобразователем, работающим на жидком топливе, а также наземный пункт подачи жидкого топлива, связанный с летающей платформой, по меньшей мере, при помощи гибкого топливопровода. При этом наземный пункт снабжен насосом подачи топлива через топливопровод к летающей платформе. Согласно полезной модели, на платформе установлен редуцирующий топливный бачок с аварийным запасом топлива, из которого топливо подается к преобразователю.
Полезная модель поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показана схема воздушной аэродинамической станции;
На фиг. 2 показан вариант выполнения летающей платформы.
Станция содержит летающую платформу 1 с движителями 2, например, воздушными винтами или вентиляторами, приводимыми энергией, вырабатываемой преобразователем 3, работающим на жидком топливе, наземный пункт 4 подачи жидкого топлива, связанный с летающей платформой 1, по меньшей мере, при помощи гибкого топливопровода 5. При этом наземный пункт снабжен насосом 6 подачи топлива через топливопровод 5 к летающей платформе 1, а на платформе 1 установлен редуцирующий топливный бачок 7 с аварийным запасом топлива, из которого топливо подается к преобразователю 3.
Бачок 7 может быть установлен последовательно в линии подачи топлива по топливопроводу 5, то есть через него постоянно пропускается все топливо, подаваемое к преобразователю 3. Либо бачок 7 установлен параллельно линии подачи топлива. Тогда в нем может постоянно находиться аварийная нерасходуемая порция топлива, подаваемая к преобразователью в случае возникновения аварийной ситуации, связанной с невозможностью подать топливо к летающей платформе 1.
Станция работает следующим образом. Летающая платформа 1 взлетает, преимущественно, вертикально с помощью движителей 2, приводимых, например, электродвигателями (на чертеже не показаны), получающими электроэнергию от преобразователя 3 химической энергии жидкого топлива в электрическую энергию. В качестве такого преобразователя могут использовать двигатель внутреннего или внешнего сгорания, приводящий электрический генератор (на чертежах не показан). Может быть использован свободнопоршневой двигатель с встроенным линейным электрическим генератором. В качестве преобразователя 3 может быть также использован топливный элемент.
Летающая платформа может быть выполнена в виде беспилотного вертикально взлетающего аппарата, имеющего корпус 8 с несущим каркасом 9, связанным с корпусом при помощи универсального шарнира 10, позволяющего снизить время реакции на изменение внешнего воздействия на аппарат, а также затраты энергии на это, в частности при обеспечении постоянства положения летательного аппарата в пространстве.
Летающая платформа может выполнять различные задачи по непрерывному мониторингу местности или объектов, находясь на значительно большей высоте от земли, чем аппараты, подпитывающиеся с земли электричеством, так как масса топливопровода 5 с находящимся в нем топливом значительно меньше, чем масса электрических проводов. Использование же нестандартных систем электропитания требует наличия на летательном аппарате различных преобразователей, имеющих значительную массу, что снижает эффективность их использования.
Использование оптических систем подачи энергии на расстояние, несмотря на меньшую массу, по сравнению с проводными системами не позволяет обеспечить достаточную плотность подаваемой энергии.
Топливо в жидком виде подается к преобразователю 3 по гибкому топливопроводу 5, например, последовательно через редуцирующий топливный бачок 7. Давление подачи топлива насосом 4 значительно превышает давление, требующееся на входе в преобразователь 3. Например, в случае использования карбюраторного двигателя топливо в карбюратор может подаваться самотеком. Поэтому бачок 7 необходим для согласования давления, требующегося для работы преобразователя 3 с давлением подаваемого с земли по топливопроводу 5 топлива. Кроме того, редуцирующий бачок 7 используется для работы преобразователя 3 при отсутствии подачи топлива с земли, например, для аварийной посадки в сложных погодных условиях (при малой емкости штатных аккумуляторов, требующихся для повышения приемистости летающей платформы 1), а также для автономной работы летающей платформы 1 после отсоединения топливопровода 5 от нее, например, для перемещения за пределы района барражирования. Соответственно, аварийная порция топлива задается исходя из времени, требующегося для безаварийной посадки платформы 1 в случае прекращения подачи топлива по топливопроводу 5 и совершения кратковременной задачи при автономной ее работы. В системе подачи топлива, например, на наземном пункте 4 может быть установлен датчик давления, или иной датчик, сигнализирующий о разрыве топливопровода 5 или о возникновении в нем препятствий проходу топлива. Топливопровод 5 может быть намотан на барабан 11 для отслеживания минимальной длины висящей части топливопровода 5. При этом топливо может подаваться в центральный вращающийся вал барабана 11.
В случае получения сигнала о проблемах с топливоподачей летающая платформа 1 получает сигнал системы управления об аварийной посадке с целью сохранения дорогостоящего оборудования, установленного на платформе 1. Либо по сигналу с земли топливопровод 5 отсоединяется отлетающей платформы 1 для совершения автономного полета, и она перемещается в сторону от района барражирования. Следует при этом отметить, что масса аккумуляторов, применяемых для аварийных действий с летательным аппаратом, значительно превышает массу аварийной порции топлива, что позволяет повысить эффективность использования летающей платформы 1 за счет уменьшения емкости аккумуляторов, размещенных на летающей платформе 1.
Таким образом, воздушная аэродинамическая станция, предназначенная для полета или висения в заданном районе, обеспечивает выполнение поставленных задач в течение длительного времени, не ограниченного запасом топлива в самой летающей платформе. При этом обеспечивается повышенная высотность работы из-за малой массы подвешенного к платформе топливопровода, а также высокая надежность станции из-за гарантированной возможности возврата летающей платформы на землю в случае возникновения аварийной ситуации. При этом также расширяются функциональные возможности аппарата из-за возможного отсоединения платформы от топливопровода и выполнения краткосрочной автономной работы, обеспечиваемой аварийным запасом топлива в редуцирующем топливном бачке и емкостью бортовых аккумуляторов при использовании электродвигателей для привода воздушных движителей.