УСТРОЙСТВО ГОРИЗОНТИРОВАНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

Полезная модель относится к устройствам горизонтирования и может применяться для автоматического горизонтирования несущей платформы транспортных средств (автомобилей, кранов, беспилотных летательных аппаратов и т.д.).
Известны устройства, которые для выполнения работ требуют предварительного горизонтирования. К таким работам можно отнести бурение, забивание свай, подъемно-перегрузочные работы и т.д.. При этом необходимо устойчиво зафиксировать несущую платформу параллельно плоскости горизонта и/или расположить основное технологическое устройство (бурильный агрегат, крановую установку), закрепленное на ней.
Наибольшее применение для реализации этих целей нашли гидросистемы, которые выполняют операции горизонтирования используя гидравлические домкраты.
Одним из основных требований, предъявляемых к таким устройствам, является обеспечение требуемой точности и оперативности горизонтирования.
Известна схема гидравлической системы управления манипуляторами и опорными домкратами бурильной установки (Техника бурения при разработке месторождений полезных ископаемых. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1987, с.88-89) Эта система содержит гидрораспределитель управления опорными домкратами, на которых выставляют бурильный агрегат на период бурения. Два домкрата соединены параллельно и питаются от одной секции гидрораспределителя, а еще два домкрата имеют раздельное управление, что позволяет горизонтировать несущую платформу (раму) машины. Фиксацию установки осуществляют гидрозамками. Горизонтирование несущей платформы с расположенным на ней оборудованием осуществляется путем ручного перебора включения домкратов с ориентацией на отвес, что не позволяет обеспечить требуемую точность выставки несущей платформы с расположенным на ней буровым агрегатом.
Известно другое техническое решение, описанное в сборнике научных трудов
Всесоюзного научно-исследовательского института гидромеханизации санитарно - технических и специальных строительных работ.«Технология и оборудование для свайных и буровых работ», под редакцией В.В.Верстова. - Л., 1988, с.16, рис.2.. Базовая установка по этому техническому решению является самостоятельной самоходной сваевдавливающей машиной с установленным на ней датчиком прибора "Вертикаль-20Б". В этом техническом устройстве, в отличие от предыдущего, используется прибор с датчиком - "Вертикаль-20Б", однако горизонтирование осуществляется вручную.
Известно устройство «Бурильно-крановая машина» по патенту РФ №2019664, МПК Е21В 7/02. Недостатком этого технического решения является то, что горизонтирование платформы и бурового агрегата осуществляется вручную.
Описанные технические решения не позволяют обеспечить требуемую точность и оперативность горизонтирования несущей платформы, предъявляемые к современной технике, так как горизонтирование в них осуществляется путем ручного перебора включения домкратов с ориентацией на пузырьковый уровень или отвес, установленный в кабине транспортного средства. При этом точность горизонтирования зависит от погрешности, вносимой действиями оператора агрегата.
Современная техника требует высокую точность и оперативность горизонтирования несущей платформы. Это может быть достигнуть только за счет автоматизации выполняемых операций.
Наиболее близким по устройству и принципу действия к заявляемому устройству является «Способ автоматического горизонтирования несущей платформы с буровым агрегатом и устройство для его реализации», патент РФ №2196893 от 20.01.2003, МПК Е21В 44/00, Е21В 7/02.
В нем требуемая точность и оперативность горизонтирования несущей платформы достигается путем автоматического управления процессом горизонтирования. Для этого самоходную буровую установку выдвигают по меньшей мере три гидравлических домкрата до соприкосновения с грунтом, несущую платформу в горизонтальное положение в двух плоскостях по осям Х и Y. Включают гидравлические домкраты и осуществляют предварительное выдвижение всех гидравлических домкратов до соприкосновения с грунтом. Затем формируют команду на автоматическое горизонтирование бурового агрегата, сначала по оси X, а затем по
оси Y. Устройство содержит датчик давления, формирователь временного интервала, два датчика уровня, один из которых анализирует положение несущей платформы с буровым агрегатом по оси Х в процессе горизонтирования, другой - положение несущей платформы с буровым агрегатом оси Y в процессе горизонтирования и блок управления горизонтированием.
Недостатком данного устройства являются то, что процесс горизонтирования включает последовательность многочисленных операций, что приводит к увеличению времени горизонтирования. Последовательная и периодическая коррекция положением гидравлических домкратов для горизонтирования по осям Х и Y может привести к полному выдвижению штоков гидродомкратов, что приведет к дальнейшей неработоспособности системы горизонтирования. В этом случае формируют команду на повторение цикла горизонтирования, начиная с начала анализа положения несущей платформы с буровым агрегатом сначала по оси X. Кроме того, данное устройство не может быть использовано для реализации дистанционного автоматического горизонтирования.
Задачей полезной модели является расширение технических возможностей устройства для автоматического горизонтирования.
Технический результат, который может быть получен при использовании полезной модели, заключается в возможность дистанционного автоматического горизонтирования беспилотного летательного аппарата с требуемой точностью и за короткое время.
Поставленная цель достигается тем, что устройство горизонтирования беспилотного летательного аппарата включает блок датчиков уровня, блок управление горизонтированием, усилительно преобразующий блок и блок исполнительных механизмов.
При этом устройство имеет четыре независимых идентичных канала управления, при этом каждый из каналов состоит из первичного датчика блока датчиков уровня, выход которого является входом в блок управления горизонтированием, выход которого в виде управляющего сигнала является входом соответствующего усилительно - преобразующего устройства, выход которого является управляющим сигналом для входа исполнительного элемента, выход которого соединен с входом первичного датчика, образуя обратную связь канала.
На фиг.1 представлена блочная схема устройства горизонтирования беспилотного летательного аппарата, а на фиг.2 - ее работа в случае соприкосновение его с твердой поверхностью (землей) первой опорой беспилотного летательного аппарата, где:
1 - блок датчиков уровня;
2 - блок управления горизонтированием;
3 - усилительно преобразующий блок;
4 - блок исполнительных механизмов;
5 - первичный датчик;
6 - канал усилительно преобразующего устройства;
7 - канал исполнительного механизма.
Устройство горизонтирования беспилотного летательного аппарата состоит из следующих блоков: блок датчиков уровня 1, блок управления горизонтированием 2, усилительно преобразующий блок 3, блок исполнительных механизмов 4. Для повышения запаса статической устойчивости в устройстве горизонтирования беспилотного летательного аппарата включены четыре независимых канала управления. Основным элементом блок датчиков уровня 1 является первичный датчик 5, который преобразует механическое перемещение опоры беспилотного летательного аппарата в соответствующий непрерывный электрический сигнал. Основным элементом усилительно преобразующего блока 3 является канал усилительно преобразующего устройства 6, целью которого является преобразование сигнала поступившего с блока управления горизонтирования 2 в сигнал необходимый для перемещения исполнительного органа. Основным элементом блока исполнительного механизма 4 является канал исполнительного механизма 7, целью которого является выдвижение опоры беспилотного летательного аппарата в положение соответствующее горизонтальному расположение аппарата. При этом исполнительный механизм может быть выполнен любого типа, например, для беспилотного летательного аппарата малых размеров он может быть электрическим (электродвигатель), для беспилотного летательного аппарата больших размеров он может быть гидравлический (домкрат).
В исходном состоянии положение составных частей устройства горизонтирования беспилотного летательного аппарата соответствует фиг.1, при этом сигналы
с первичных датчиков 5 отсутствуют.
Устройство работает следующим образом.
Перед горизонтированием, которое проводится в процессе посадки беспилотного летательного аппарата на землю, он предварительно с помощью приборов воздушной разведки должен выбрать относительно ровную поверхность в заданном районе посадки и занять требуемое положение над этой поверхностью.
В процессе посадки беспилотный летательный аппарат выдвигает посадочные опоры до соприкосновения с грунтом. При соприкосновении с неровной твердой поверхностью (например, грунта) с первичного датчика 5 подается команда на блок управления горизонтирования 2, который фиксирует положение данной опоры в качестве исходного, все дальнейшие изменения, происходящие в блоке управление горизонтированием 2 происходят относительно этого положения (фиг.2).
При этом сигнал по данному каналу в дальнейшем отсутствует.
При дальнейшем выдвижении других опор беспилотного летательного аппарата происходит изменение горизонтального положения. При этом с других первичных датчиков 5 поступает сигнал о степени выдвижении ножек в блок управления горизонтирования 2, в нем вырабатывается электрический сигнал пропорциональный разности между текущем положением данной опоры и положением опоры 1, которая была принята за исходное положение, при этом это разница может иметь, как положительное, так и отрицательное значение. Сигналы пропорциональные этой разности в дальнейшем преобразуются, усиливаются и поступают на соответствующие исполнительные исполнительный орган канала 7 в виде управляющего сигнала. Этот сигнал с исполнительных органов 7 в виде обратной связи поступает на вход первичных датчиков 5, с которых снимается сигнал пропорционально алгебраической сумме двух состояний, реального положения соответствующей опоры беспилотного летательного аппарата и перемещения необходимого для достижения горизонтального положения беспилотного летательного аппарата.
Этот процесс продолжается автоматически до тех пор, пока направляющие сигналы на исполнительные органы 7 не станут равными нулю, что соответствует автоматическое горизонтированию беспилотного летательного аппарата с заданной точностью.
При этом после завершения процесса горизонтировании беспилотного летательного
аппарата положение всех опор относительно первоначально коснувшийся может быть различным.
Для разработанного устройства горизонтирования характерно:
- малое время горизонтирование, т.к. оно происходит одновременно по всем каналам;
- реализация автоматического режима работы, что позволяет осуществить дистанционное управление режимом горизонтирования.
Возможность дистанционного автоматического горизонтирования беспилотного летательного аппарата на любой твердой поверхности делает его пригодным для выполнения следующих операций:
- отбор проб элементов окружающей среды;
- доставка элементов окружающей среды, медикаментов, почты, боеприпасов, срочных материалов и т.д.;
- работать в условиях заражения вредными веществами;
- мониторинг местности, ведение разведка и др.