ВЗЛЕТНО-ПОСАДОЧНОЕ УСТРОЙСТВО БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА КОРАБЕЛЬНОГО БАЗИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для взлета и посадки беспилотных воздушных аппаратов и предназначена для обеспечения применения беспилотных летательных аппаратов на кораблях.
Известны следующие устройства для взлета и посадки БЛА «Способ дистанционного запуска беспилотного летательного аппарата с помощью газовой катапульты» [см. патент РФ 2497725]. В этом способе для разгона БЛА на старте используется цилиндр, в него под давлением нагнетается воздух, который давит на рабочий поршень цилиндра, к которому подсоединен привод запуска БЛА в результате разгона поршня в цилиндре происходит разгон тележки запуска, на которой расположен БЛА, при достижении конечного участка происходит отцеп БЛА и его самостоятельный полет. Однако эта установка не обеспечивает посадку на палубу корабля, поэтому возможно приводнения БЛА на парашюте, что не устраняет сложность обнаружения БЛА и его подъемом на борт корабля.
Один из способов посадки и обнаружения БЛА «Способ посадки сверхлегкого беспилотного летательного аппарата» [см. патент RU 2307047, МПК: В64С 29]. При ударе об воду включается радиомаяк, и БЛА ищут по способу «охоты на лис», применяемому в спортивном ориентировании. Однако при этом не устраняются недостатки, связанные с подъемом БЛА на борт корабля.
Известны технические решения посадки БЛА «Способ посадки, на основе применения вертикальных мачт между которыми натянут трос» [см. патент США 7335067]. В этом способе для гашения кинетической энергии посадки БЛА используются два вертикальных цилиндра. Недостатки: для старта БЛА используется другое устройство, Частично устраняющим недостатки решений-аналогов, является взлетно-посадочное устройство и способ посадки БЛА вертикального взлета и посадки [см. патент РФ 2133210 «Беспилотный летательный аппарат», МПК: В64С 27/20].
Однако такой способ посадки не обеспечивает посадку на корабль более тяжелых БЛА, несущих на себе разного рода полезную нагрузку, а также БЛА, выполненных по «самолетной» схеме.
Возможным техническим решением, является способ взлета и посадки предложенный по программе DARPA США протестированный на экспериментальной ВПУ «400-pound testaircraft». Предложена посадка под кран-балку расположенную в верхней полусфере относительно БЛА, при этом зацеп БЛА осуществляется жестким фалом с гаком расположенным в верхней части фюзеляжа БЛА за трос-резинку взлетно-посадочного устройства. Взлет происходит за счет использования силы сжатия-растяжения троса-резинки, при этом БЛА подвешивается под штангу ВПУ. Недостатками вышеуказанного технического решения является сложность подъема БЛА в случае его приводнения, при этом система привязана строго к определенному типу БЛА по весовым характеристикам, невозможность применения одновременно БЛА более тяжелого класса и БЛА вертикального взлета и посадки, а также накладывает ограничения применения по погодным условиям.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является Взлетно-посадочное устройство БЛА корабельного базирования, состоящее из газового цилиндра с поршнем, управляемым клапаном и пусковой каретки, охарактеризованное в патенте RU 2497714 С2, опубликованным 10.11.2013.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является обеспечение безаварийного взлета и посадки широкого модельного ряда БЛА самолетного типа и БЛА выполненного по вертолетной схеме, имеющие различные весовые характеристики в условиях эксплуатации на кораблях, не имеющих свободную палубу в простых и сложных метеоусловиях.
Сущность, предложенного нами ВПУ, поясняется чертежами:
на фиг. 1 - состав и расположение ВПУ в режимах посадки и взлета;
на фиг. 2 - режим взлета БЛА с ВПУ;
на фиг. 3 - режим посадки БЛА с ВПУ.
Рассматриваемое взлетно-посадочное устройство беспилотного летательного аппарата корабельного базирования включает в состав: газовый цилиндр 7 с одного конца жестко прикреплен к механизму стабилизации 1 ВП, который закреплен к силовому элементу палубы корабля. С другой стороны к газовому цилиндру 7 через шарнир крепится поворотная консоль 3 с приводом поворота в горизонтальной плоскости, к поворотной консоли жестко крепится V образное устройство захвата 8 изготовленное из высокопрочной стали с противоположной стороны раскладываемая сетка улавливатель 5 с подвижным посадочным полотном и страхующей сеткой. По центру поворотной консоли 3 расположен ИК-излучатель 11, который используется при посадке БЛА. К поршню 4 газового цилиндра 7 прикреплен трос 2 одним концом, другим концом через шарнир, поворотную консоль 3, вращающиеся металлические блоки 9 к устройству захвата 8.
Рассмотрим работу предлагаемого ВПУ в стартовом фиг. 1 (режим Б), фиг. 2 и посадочном фиг. 1 (режим А), фиг. 3 режимах.
В исходном состоянии газовый цилиндр 7 и прикрепленная к нему поворотная консоль 3 с сеткой улавливателем в сложенном положении находятся по-походному на борту корабля. Перед проведением старта(взлета) фиг. 1 (режим Б), фиг. 2 с помощью механизма стабилизации 1 разворачивают цилиндр 7, поворотную консоль 3 с сеткой улавливателем 5 и V-образным устройством захвата 8 на угол, оптимальный для взлета БЛА. Устанавливают на пусковую каретку БЛА и закрепляют стартовый-финишный трос, активируют устройство зацепа пусковой каретки, на которой установлен БЛА одновременно в цилиндр поступает инертный газ, который воздействует на рабочий поршень, под давлением газа происходит поступательное движение поршня, через трос движение передается пусковой каретке и разгоняет ее, в результате чего при прохождении кареткой всего рабочего пути, БЛА стартует и в сумме со скоростью корабля и ветра набирает необходимую скорость отрыва, происходит взлет БЛА.
Для приема на борт БЛА фиг. 1 (режим А), фиг. 3, совершающего посадку, устанавливают цилиндр 7 перпендикулярно борту корабля, а поворотную консоль 3, V-образное устройство захвата 8 и сетку улавливатель 5 параллельно борту корабля, при этом V-образное устройство захвата 8, и сетку улавливатель 5 можно разворачивать как в сторону юта, так и кормы корабля. ИК излучатель 13 конструктивно расположен по центру устройства захвата - старта. При прохождении БЛА с выпущенным устройством зацепа 12 происходит захват троса 2, который передает кинетическую энергию поступательного движения БЛА на поршень газового цилиндра, в результате движения которого в цилиндре возникает нелинейное демпфирование за счет вязкого трения путем выдавливания газа через регулируемый газовый клапан 10, что приводит к снижению посадочной скорости БЛА 11 и его финиширование на подвижное полотно сетки улавливателя 5. Для приема БЛА вертикального взлета и посадки микро и сверхлегкого классов разворачивают сетку улавливатель 5, устанавливают ее в горизонтальное положение. После посадки БЛА на сетку улавливатель 5 цилиндр 7 с помощью механизма стабилизации 1 подводят к борту и эвакуируют БЛА. Для того чтобы установка обеспечивала посадку БЛА с разным посадочным весом, применяется управляемый газовый клапан 10, который регулирует объем и скорость истечения газа из газового цилиндра. Посадка и фиксация БЛА происходит в сетке улавливателе, которая выполнена раскладной с подвижным посадочным полотном, направление сдвига посадочного полотна совпадает с направлением посадки. Взлет и посадка БЛА вертолетного типа происходит с сетки улавливателя, при этом подвижное полотно фиксируется в сетке улавливателе. В режиме посадки ВПУ стабилизируется и разворачивается перпендикулярно борту корабля, поворотная консоль с устройством захвата может быть развернута или в сторону носа или в сторону кормы корабля. Глиссада формируется путем пеленгации сигнала ИК-излучателя теплопеленгатором БЛА по курсу и тангажу. Окончательно сигналы управления по курсу и тангажу преобразуются в автопилоте и выдаются на рулевые машинки. При пролете БЛА через устройство захвата-старта происходит зацеп механизма БЛА за финишный трос, который одним концом крепится к устройству захвата, а другим концом через вращающийся блок и блок поворотного устройства крепится к поршню цилиндра, в камеру которого был закачен инертный газ. При старте БЛА происходит движение троса, который приводит в движение газовый поршень цилиндра. В результате возникающих демпфирующих сил в цилиндре происходит снижение посадочной скорости БЛА. Введение в состав ВПУ одного ИК-излучателя, механизма стабилизации в трех плоскостях, а также использование газового цилиндра как для торможения (посадки), так и для запуска (старта) БЛА, использование V-образного устройства захвата, троса, раскладной сетки улавливателя с подвижным полотном, обеспечивает создание вне корпуса корабля стабилизированной посадочной площадки. При этом вынос посадочной площадки за борт корабля на достаточном удалении от конструкций надстроек и антенн корабля и возможность поворота консоли взлетно-посадочного устройства в плоскости курса и тангажа упрощают условия взлета и посадки БЛА, как со стороны носа, так и кормы корабля. Использование одной зарядки катапульты в режиме старта и финиша, а также использование V-образного устройства захвата, расположенного на поворотной консоли, обеспечивает захват БЛА при посадке на корабль с разных курсовых углов посадки. Совокупность всех вышеперечисленных признаков в конечном итоге приводит к обеспечению автоматической безаварийной посадке БЛА на ограниченную площадку.