Транспортно-запускная система для мультикоптеров

Область техники
Полезная модель относится к авиационным транспортным системам, в частности к транспортной грузовой системе для летающих роботов-мультикоптеров и может быть использована как устройство при создании систем для их транспортирования и запуска в режиме дистанционного управления.
Предшествующий уровень техники
Известна платформа для транспортировки и запуска мультикоптеров, включающая мобильную платформу цилиндрической формы, в которой размещается мультикоптер в транспортном положении (патентная публикация US 20180170510 (A1), В64С 39/02, опубликована 21.06.2018). Рычаги несущей рамы мультикоптера с пропеллерами на концах трансформируются и размещаются параллельно продольной оси платформы. Платформа оснащена механизмами принудительного вывода мультикоптера из нее, а сам мультикоптер дополнительными механизмами перевода рычагов несущей рамы в рабочее положение после его выхода из платформы. Недостатком известного устройства является ограниченная функциональная возможность, обусловленная вероятностью запуска только одного мультикоптера, и кроме того, его специальной конструкцией. Для размещения в направляющем корпусе мультикоптер должен иметь трансформируемую несущую раму. Только в этом случае обеспечивается его размещение в направляющем корпусе. Это исключает возможность использования известного решения для запуска мультикоптеров с классической схемой построения, без дополнительных механизмов.
Известна система (патентная публикация US 2016364989, В64С 39/02, опубликовано 15.12.2016) управления беспилотным летательным аппаратом, включающая в себя подвижный модуль с полостью, в которой размещаются: летательные аппараты; система вывода их из полости; приемопередатчик связи; аккумуляторы; процессор управления действиями летательного аппарата; защитный элемент (дверь) перекрывающий доступ в полость с летательными аппаратами. Это решение имеет функциональные ограничения по возможности применения и надежности. Летательные аппараты не фиксируются на взлетно-посадочной поверхности (landing surface 115, fig. 1А) в связи с этим при изменении пространственного положения подвижного модуля или внешних силовых воздействиях - ударах, будет происходить смещение летательного аппарата и его повреждение о стенки корпуса. Кроме того, реализация взлетно-посадочных поверхностей 115 для каждого летательного аппарата, с опорой в соответствии с заявляемым исполнением (fig. 3В), возможно только при их не жестком креплении с механизмом системы вывода. Данное обстоятельство исключает несанкционированное взаимодействие летательных аппаратов с корпусом при внешних воздействиях (ударах) на подвижный модуль или изменении его пространственного положения. При взлете летательного аппарата возникающие воздушные потоки воздействуют на расположенные в корпусе аппараты, вызывая их смещение. При перемещении транспортного модуля (fig. 1А), возможно его опрокидывание на бок или переворот. В этом случае заявляемое положение крышки 230 (fig. 2В), размещаемой в боковой поверхности корпуса 105, исключает запуск летательных аппаратов, что ограничивает функциональные возможности известного решения. Кроме того, данное положение крышки, исключает свободный взлет летательного аппарата в ограниченном пространстве полости, и возможно только при одном летательном аппарате и свободном пространстве над ним. Данное решение снижает функциональные возможности, исключая при наличии крышки, размещения в корпусе нескольких летательных аппаратов, и требуя существенного увеличения его габаритов.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является элемент безопасной транспортной системы для летающих роботов, представляющий собой ферму, содержащую защитные элементы, ограничивающие воздушное пространство и расположенного на расстоянии от поверхности земли (патент РФ №2544436 В64С 39/02 публикация 20.03.2015). При этом ферма крепится над поверхностью земли при помощи дополнительных конструкций, расположенных на поверхности земли или на элементах транспортной или городской инфраструктуры. Элемент безопасной транспортной системы содержит навигационные метки для летающих роботов. Навигационные метки могут быть выполнены в виде излучателей или приемопередатчиков радиоволн в различных диапазонах, или визуальных знаков для навигации летающих роботов. Ферма может иметь квадратную, прямоугольную, круглую, овальную, ромбовидную, трапециевидную форму поперечного сечения. В качестве дополнительных конструкций могут использоваться опорные балки или стойки. Техническое решение обеспечивает целостность и защиту летающих роботов от столкновения с другими роботами, от повреждений и кражи. Недостатком известного решения является ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием мобильности системы, невозможностью запуска летающих роботов (преимущественно мультикоптеров) в безопасном режиме. Включение двигателей одного мультикоптера в замкнутом пространстве сопровождается созданием вихревых потоков, которые создают смещение не запускаемых в данный момент летающих роботов. Это ведет к их несанкционированному передвижению по ферме и/или опрокидыванию и как следствие выводу из рабочего состояния. Исключается отдельно мобильность системы необходимая для безопасной транспортировки, запуска и управления летающими роботами. В связи с ограниченной дальностью полета мультикоптеров функциональные возможности, при запуске из стационарной конструкции, снижаются, так как в этом случае достижение до заданной зоны мультикоптера требует большего времени полета, а соответственно и более энергозатратного, что ведет к снижению переносимой ими полезной нагрузки.
Раскрытие полезной модели
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении функциональных возможностей за счет запуска мультикоптеров из любого возможного пространственного положения корпуса устройства и исключения негативного взаимодействия мультикоптеров (не являются частью предлагаемой полезной модели) при использовании устройства.
Техническая задача решается тем, что в предлагаемом транспортно-запускном устройстве (транспортно-запускной системе) для мультикоптеров выполненном в виде корпуса ограничивающего внутреннее пространство, с формой поперечного сечения полости корпуса, соответствующей внешнему контуру каждого мультикоптера, при этом устройство оснащено модулем автономного источника питания, управляющим вычислительным модулем, модулем приема-передачи радиоволн, механизмом переворота, включающим опорное звено, установленное на торцевой поверхности корпуса с возможностью поворота, механизмом фиксации раздельного положения и передвижения, включающим оппозитно расположенные выходные звенья, установленные с возможностью движения в направлении перпендикулярном поперечному сечению корпуса и оснащенные упорами для каждого мультикоптера.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется иллюстрациями.
Фиг. 1 - конструктивное изображение транспортно-запускного устройства для мультикоптеров, в исходном положении перед загрузкой мультикоптеров (корпус условно показан прозрачным).
Фиг. 2 - штатное положение транспортно-запускной системы в транспортном положении.
Фиг. 3 - конструктивное пространственное изображение транспортно-запускной системы для мультикоптеров в транспортном положении (корпус условно показан прозрачным).
Фиг. 4 - процесс запуска мультикоптера (корпус условно показан прозрачным).
Фиг. 5 - пространственное изображение транспортно-запускной системы для мультикоптеров при подготовке к запуску из нештатного положения.
Фиг. 6 - промежуточное положение транспортно-запускной системы для мультикоптеров при подготовке к запуску из нештатного положения.
Фиг. 7 - положение транспортно-запускной системы для мультикоптеров при запуске из нештатного положения.
Фиг. 8 - положение транспортно-запускной системы для мультикоптеров при запуске из второго возможного нештатного положения.
На фигурах обозначены позициями:
1 - корпус;
2 - торцевая часть;
3 - пространство;
4 - мультикоптеры (не являются частью предлагаемого устройства);
5 - модуль автономного источника питания;
6 - модуль приема-передачи радиоволн;
7 - механизм переворота;
8 - механизм фиксации раздельного положения и передвижения;
9 - управляющий вычислительный модуль;
10 - опорное звено;
11 - привод;
12 - шарнир;
13 - продольная ось;
14, 15 - выходные звенья;
16, 17 - индивидуальные приводы;
18 - упор.
Варианты осуществления полезной модели
Транспортно-запускное устройство для мультикоптеров включает корпус 1 (фиг. 1) с торцевой частью 2. Корпус 1 формирует пространство 3. Форма поперечного сечения полости корпуса 1 - квадратная, прямоугольная, круглая, овальная, ромбовидная, трапециевидная - соответствует внешнему контуру мультикоптеров 4 (Мультикоптеры показаны на фиг. 3, 4, 6, 7 для понимания работы системы, хотя не являются частью предлагаемого устройства). Мультикоптеры 4 для использования с предлагаемой полезной моделью размещаются в пределах пространства 3.
В корпусе 1 установлены: модуль автономного источника питания 5, модуль приема-передачи радиоволн 6, например, в виде широкополосной антенны связи, механизм переворота 7 корпуса 1, механизм фиксации раздельного положения и передвижения 8, управляющий вычислительный модуль 9.
Механизм переворота 7 корпуса 1 включает опорное звено 10 и привод 11. Опорное звено 10 выполняется в виде поверхности полностью или частично перекрывающей пространство 3 и установлено на торцевой части 2 через шарнир 12. В транспортном положении опорное звено 10 перпендикулярно продольной оси 13. В положении, соответствующем запуску мультикоптера 4 опорное звено поворачивается на угол более, чем 90°, предпочтительно 110° (фиг. 7).
Механизм фиксации раздельного положения и передвижения 8 мультикоптеров 4 в корпусе, включает установленные на корпусе 1, с возможностью движения вдоль продольной оси 13, выходные звенья 14 и 15. Выходные звенья 14, 15 предпочтительно выполнить в виде непрерывной цепи, каждая из которых приводится в движение от индивидуального привода, соответственно 16 и 17. Выходные звенья 14 и 15 расположены с противоположных сторон корпуса 1. Передвижение мультикоптеров 4 осуществляется параллельно продольной оси 13 и совпадает с направлением их взлета при запуске двигателей.
Выходные звенья 14 и 15 оснащаются однотипными упорами 18 на которые опираются мультикоптеры 4. Упоры 18 разделяют мультикоптеры 4 друг от друга, исключают их несанкционированное движение вдоль звеньев 14 и 15. При этом упоры 18 фиксируют взаимное положение мультикоптеров 4 друг относительно друга и корпуса 1. Механизм фиксации раздельного положения и передвижения мультикоптеров в корпусе 8 обеспечивает поэтажное расположение мультикоптеров 4 в корпусе 1 на безопасном расстоянии. При включении приводы 16 и 17 реализует движение выходных звеньев 14 и 15 с упорами 18 в направлении перпендикулярном поперечному сечению корпуса (вдоль продольной оси 13).
Модуль приема-передачи радиоволн 6 может располагаться на корпусе 1 или опорном звене 10.
Подготовка транспортно-запускной системы к использованию.
В корпус 1 транспортно-запускного устройства закладывается первый мультикоптер 4 с опорой на оппозитно расположенные упоры 18. Включаются приводы 16 и 17 механизма фиксации раздельного положения и передвижения 8 мультикоптеров 4 в корпусе 1. Обеспечивается движение выходных звеньев 14 и 15 совместно с первым мультикоптером 4 в пространство 3. После полного входа первого мультикоптера в корпус 1 на очередную пару упоров 18 укладывается следующий мультикоптер 4. После ввода в корпус 1 последнего мультикоптера 4 над ним располагается упор 18 (фиг. 3 и 8). Расстояние между упорами 18 исключает контакт мультикоптеров 4 между собой.
По завершению ввода в корпус 1 всех мультикоптеров 4 включается привод 11 и опорное звено 10 занимает транспортное положение, перекрывая пространство 3 (фиг. 2 и 3).
Наличие механизма фиксации раздельного положения и передвижения 8 мультикоптеров 4 в корпусе 1 обеспечивает поэтажное, фиксированное расположение мультикоптеров 4 в корпусе 1, исключая их контакт между собой. При этом использование оппозитно расположенных выходных звеньев 14 и 15 обеспечивает расположение мультикоптеров 4 в корпусе 1 и их движение без перекосов.
Транспортно-запускная система готова к доставке, которая может выполняться каким-либо способом, в частности десантированием с подвижных транспортных систем: автомобилей тяжелой техники, вертолетов, и т.п. При этом размещение мультикоптеров 4 между двумя парами упоров 18 исключает их контакт между собой и движение по корпусу 1. Изменение пространственного положения корпуса 1, внешнее силовое воздействие на него - удары, вибрация не вызывают изменения положения мультикоптеров 4 друг относительно друга и корпуса 1, что обеспечивает их сохранность при транспортировке.
После доставки в заданную точку запуска мультикоптеров 4 корпус 1 может занимать три возможных положения относительно внешней поверхности: с верхним положением опорного звена 10 (фиг. 2 и 4), нижним положением опорного звена 10 (фиг. 5-7), боковым положением опорного звена 10 (фиг. 8).
Для запуска мультикоптера 4 при верхнем положении опорного звена 10 (фиг. 4) сначала функционирует механизм переворота 7 корпуса 1, включается привод 11, энергообеспечение обеспечивается от модуля автономного источника питания 5, опорное звено 10 поворачивается в шарнире 12 относительно корпуса 1. Поворот осуществляется на угол больше 90°, предпочтительно 110° (фиг. 7). При этом обеспечивается открытие пространства 3. Включаются приводы 16 и 17 обеспечивающие движение выходных звеньев 14 и 15 в направлении к опорному звену 10. Верхние упоры 18, расположенные над крайним мультикоптером 4, выходят за его пределы, а ниже расположенные обеспечивают его вывод из пространства 3. С управляющего вычислительного модуля 9 подается команда на включение двигателей освободившегося из упоров 18 мультикоптера 4 и осуществляется его запуск (фиг. 4).
Следующий мультикоптер 4, находящийся в корпусе 1 фиксируется относительно него упорами 18. Это исключает его несанкционированный выход из корпуса в результате воздействия воздушных потоков, создаваемых запущенным мультикоптером.
Запуск мультикоптера 4 при нижнем положении опорного звена 10 (фиг. 5). Опорное звено контактирует с внешней поверхностью (на фиг. 5 не показана).
Сначала функционирует механизм переворота 7 корпуса 1, включается привод 11. Корпус 1 поворачивается относительно опорного звена 10 в шарнире 12 (фиг. 6). При достижении угла поворота больше 60°-70° происходит опрокидывание корпуса. При дальнейшей работе привода 11 обеспечивается поворот опорного звена 10 относительно корпуса на угол 90°-110° (фиг. 7). Положение корпуса 1 обеспечивает свободный выход мультикоптеров 4 из пространства 3.
В процессе переворота корпуса 1 положение мультикоптеров 4 фиксируется упорами 18. Это исключает их выпадение и/или смещение относительно корпуса 1 и возможное заклинивание между стенками корпуса 1.
Включается в работу механизм фиксации раздельного положения и передвижения 8 мультикоптеров 4 в корпусе 1, приводы 16 и 17 обеспечивают движение выходных звеньев 14 и 15 в направлении перпендикулярном поперечному сечению корпуса 1. Крайний упор 18 выходит из контакта с верхним мультикоптером 4, а последующий за ним упор 18 выводит его из пространства 3. По команде с управляющего вычислительного модуля 9 мультикоптер 4 включает двигатели и вылетает из корпуса 1.
Для запуска мультикоптера 4 при боковом положении опорного звена 10 (фиг. 8) включается механизм переворота 7 корпуса 1, движение от привода 11 передается опорному звену 10. Между корпусом 1 и опорным звеном 10 освобождается пространство за счет поворота в шарнире 12. Корпус 1 и опорное звено совершают одновременное движение относительно внешней поверхности. Привод 11 функционирует до достижения угла относительного поворота между корпусом 1 и опорным звеном 10 до величины равной 90°-110° (фиг. 8). При достигнутом взаимном положении обеспечивает свободный выход мультикоптеров 4 из пространства 3.
В процессе относительного поворота корпуса 1 и опорного звена 10 положение мультикоптеров 4 фиксируется упорами 18. Это исключает их выпадение и/или смещение относительно корпуса 1 и возможное заклинивание между стенками корпуса 1. Крайний упор 18, со стороны опорного звена 10, фиксирует мультикоптер 4 относительно корпуса 1. В процессе работы механизма переворота 7 корпуса 1 обеспечивается неизменное относительное положение мультикоптеров 4.
Запускается механизм фиксации раздельного положения и передвижения 8 мультикоптеров 4 в корпусе 1. От приводов 16 и 17 обеспечивается движение выходных звеньев 14 и 15, выходит из контакта с верхним мультикоптером 4 упор 18, а последующий за ним упор 18 выводит его из пространства 3. По команде с управляющего вычислительного модуля 9 мультикоптер 4 включает двигатели и вылетает из корпуса 1.
Модуль приема-передачи радиоволн 6 обеспечивает управление полетом мультикоптера 4.
Таким образом, предлагаемые технические решения в совокупности обеспечивают достижение заявляемого технического результата, а именно расширение функциональных возможностей транспортно-запускной системы для мультикоптеров.