БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПРОТЯЖЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области диагностической техники, а именно воздушного мониторинга с применением беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), и может быть использована для систематического дистанционного контроля состояния локальных, региональных и магистральных нефте- и газопроводов, хранилищ, высоковольтных ЛЭП, особо важных объектов и других протяженных объектов.
Известен БПЛА, выполненный в виде двухконсольного крыла, на поворотных консолях которого установлены движители (патент РФ №2403182, МПК B64C 27/00, опубл. 10.11.2010).
Недостатком известного БПЛА является его большая масса, сложность конструкции стартового устройства и отсутствие автоматической посадки.
Наиболее близким к заявляемому является дистанционно-пилотируемый летательный аппарат, включающий планер, силовую установку, систему автоматического управления с блоком управления бортовыми системами, систему автоматического дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, бортовую систему диагностики состояния протяженных объектов (патент №. 2343438, МПК G01M 3/00, опубл. 10.01.2009).
Недостатками прототипа являются наличие человеческого фактора, отсутствие автоматического управления БПЛА, кроме того, на планере можно разместить ограниченное количество типов регистрирующей аппаратуры. Ограниченное количество регистрирующей аппаратуры не позволяет получить достаточную информацию об исследуемом объекте.
Задачей полезной модели является повышение эффективности мониторинга протяженных объектов за счет расширения функциональных возможностей БПЛА.
Задача решается беспилотным летательным аппаратом для мониторинга протяженных объектов, включающим планер, силовую установку, систему автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем, бортовую систему диагностики состояния протяженных объектов. В отличие от прототипа, беспилотный летательный аппарат выполнен по схеме «бесхвостка» и оборудован универсальной гиростабилизированной платформой с возможностью одновременного размещения на ней по меньшей мере одного датчика прибора, выбранного из группы фото- или видеосъемка, а также тепловизора и газоанализатора, причем планер включает сменный фюзеляж и крыло.
Согласно полезной модели силовая установка, содержащая двигатель и толкающий винт, размещена в задней части беспилотного летательного аппарата, а универсальная гиростабилизированная платформа с датчиками - в передней части планера.
Технический результат от использования заявляемого БПЛА достигается за счет расширения функциональных возможностей: возможно использование нескольких типов сменных фюзеляжей, предназначенных для разных целевых нагрузок. Кроме того, универсальная гиростабилизированная платформа позволяет одновременно разместить на ней несколько типов датчиков, предназначенных для мониторинга протяженного объекта. Например, приборы для фото- или видеосъемки, тепловизор, газоанализатор и т.д.
Сущность полезной модели поясняется рисунками, где на фиг.1 изображен беспилотный летательный аппарат для мониторинга протяженных объектов: а) - общий вид, б) - крыло, в) - варианты выполнения сменного фюзеляжа), на фиг.2 - схема, иллюстрирующая работу и посадку БПЛА.
БПЛА (фиг.1) включает планер, состоящий из сменного фюзеляжа 1 и крыла 2, а также силовую установку 3. БПЛА выполнен по схеме «бесхвостка» и оборудован универсальной гиростабилизированной платформой 4, на которой располагаются датчики бортовой системы диагностики состояния протяженных объектов. БПЛА оборудован системой автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем (САУ), бортовой системой диагностики состояния протяженных объектов (не показаны). САУ управляет датчиками, контролирующими полет БПЛА, датчиками бортовой системы диагностики состояния протяженных объектов и включает измерительные устройства, управляющую бортовую ЭВМ, программное обеспечение, органы управления режимами САУ. САУ имеет встроенную спутниковую навигационную систему, которая обеспечивает движение БПЛА по заданной траектории: сравнивая координаты заданной траектории БПЛА с координатами действительной траектории, полученными с навигационной системы ГЛОНАСС/GPS, САУ передает управляющие воздействия на аэродинамические поверхности БПЛА. САУ также передает параметры с датчиков БПЛА для формирования управляющих воздействий. Бортовая система диагностики состояния протяженных объектов состоит из управляющей ЭВМ, программного обеспечения для ЭВМ, математической модели штатного функционирования контролируемой системы, контролируемых датчиков, математических моделей поведения контролируемых датчиков. Бортовая система диагностики состояния протяженных объектов, система автоматического и дистанционного управления полетом летательного аппарата и работой его систем подключены к общей информационной шине. Связь всех датчиков БПЛА и наземной аппаратуры осуществляется по каналам управления и телеметрии.
Схема, изображенная на фиг.2, содержит БПЛА 5, наземный пункт управления БПЛА, включающий наземную аппаратуру 6 и принимающую антенну 7, а также спутники 8 и протяженный объект 9.
Работа БПЛА в процессе мониторинга протяженного объекта осуществляется следующим образом.
Работа БПЛА 5 (фиг.2) состоит из запуска, облета маршрута по заданной траектории и посадки. В процесса полета с БПЛА 5 на наземный пункт управления БПЛА по телеметрическому каналу передаются данные, полученные с датчиков бортовой системы диагностики состояния протяженного объекта 9, а также с датчиков, контролирующих полет БПЛА. С наземного пункта управления БПЛА 5 могут быть введены коррективы в траекторию полета по радиотелеметрическому каналу двунаправленной связи БПЛА 5 и наземного пункта управления. На наземном пункте происходит обработка информации, поступающей с БПЛА 5. Передача данных происходит в экономном режиме, чтобы не загружать двунаправленный канал связи. Более подробный анализ данных производят после посадки БПЛА.
В случае нахождения БПЛА 5 за пределами видимости наземного пункта управления обмен информацией между ним и БПЛА происходит по спутниковой связи: информация с БПЛА по спутниковой связи с помощью спутников 8 передается на принимающую антенну 7, далее по проводным или беспроводным каналам связи на аппаратуру 6 наземного пункта управления. При этом БПЛА 5 совершает облет местности по заданной траектории или возвращается в зону прямой видимости наземного пункта управления, в зависимости от программы полета.
1
2
3
Сменный фюзеляж 1 (фиг.1) расширяет возможности БПЛА. Возможно использование нескольких типов фюзеляжей под разные целевые нагрузки Удлиненный фюзеляж в позволяет нести большую полезную нагрузку (датчики); укороченный фюзеляж в приспособлен под конкретную задачу, например, видеосъемку; фюзеляж повышенной прочности в предназначен для эксплуатации в тяжелых условиях и сохранения целостности полезной нагрузки при падении.
Таким образом, использование полезной модели позволяет повысить эффективность мониторинга протяженных объектов за счет расширения функциональных возможностей БПЛА.