СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАПЛАНОМ Российский патент 1997 года по МПК G05D1/00 

Изобретение относится к авиационной технике и может быть применено для осуществления управляемого спуска грузов.

Известно устройство управления парашютом, содержащее два блока управления с контроллерами и плунжерным механизмом, соединенные через шифратор с радиопередатчиком, который связан с установленными на спускаемом с парашютом грузе радиоприемником, через дешифратор соединенным с приводом лебедки для намотки управляющих строп парашюта (патент Великобритании N 2086614, G 05 D 1/10, 1982).

Известное устройство является недостаточно надежным, что связано с наличием механических систем управления.

Наиболее близким аналогом-прототипом является система управления параплана (техническое описание и инструкция по эксплуатации N 2104-91. Автоматизированная система доставки грузов к местам тушения пожаров. ГосНИИАС, 1991), содержащая пульт управления, через шифратор соединенный с радиопередатчиком, связанным с установленными на грузовой платформе на параплане радиоприемником, соединенным с дешифратором, первым выходом подключенного к первому входу первого сумматора, выходом соединенного с первым входом первого усилителя мощности, второй вход которого соединен с источником питания, а выход первого усилителя мощности подключен к электрическому входу первого электродвигателя, вал ротора первого электродвигателя механически связан с первыми редуктором, установленным на валу первой лебедки. На барабан первой лебедки намотан первый управляющий строп параплана. Кроме того, на валу первой лебедки установлен также первый датчик обратной связи, выход которого подключен ко второму входу первого сумматора. Второй выход дешифратора подключен к первому входу второго сумматора, выходом соединенного с первым входом второго усилителя мощности, второй вход которого соединен с источником питания, а выход второго усилителя мощности подключен к электрическому входу второго электродвигателя, вал ротора второго электродвигателя механически связан со вторым редуктором, установленным на валу второй лебедки, на барабан которой намотан второй управляющий строп параплана. На валу второй лебедки установлен также второй датчик обратной связи, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора.

Недостатком данной системы является малый ресурс работы, связанный с применяемой здесь системой энергопотребления.

Сущность изобретения состоит в том, что, система управления параплана, содержащая последовательно соединенные автономные пульт управления, шифратор и радиопередатчик, а также установленные на грузовой платформе параплана, последовательно соединенные радиоприемник, дистанционно связанный с радиопередатчиком, и дешифратор, а также источник питания и по числу управляющих строп параплана каналы управления, каждый из которых включает последовательно соединенные связанный первым входом с соответствующим выходом дешифратор сумматор, усилитель и электродвигатель, вал которого через редуктор связан с лебедкой, на барабан которой закреплен соответствующий управляющий строп параплана, а на валу датчик обратной связи, выходом подключенный ко второму входу сумматора, снабжена введенными в каждый канал управления последовательно соединенными элементом И, первым пороговым устройством и ключевым элементом, а также последовательно соединенным вторым пороговым устройством и тормозной муфтой, установленной на валу электродвигателя данного канала управления. При этом, выход сумматора соединен с первым входом элемента И и входом второго порогового устройства, выход которого соединен со вторым входом элемента, а электродвигатели каналов управления через соответствующие ключевые элементы подключены к источнику питания.

Введение в систему управления парапланов двух тормозных муфт, четырех пороговых устройств, двух элементов И и двух ключей обеспечивает уменьшение энергозатрат за счет фиксации тормозными муфтами вала лебедки в промежутке между двумя командами управления или растормаживания вала лебедки в режиме исполнения команд, что дает возможность при одинаковом направлении действия аэродинамических сил и команды управления использовать аэродинамические силы на сматывание управляющих строп с барабана лебедки.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает надежную и точную доставку спускаемого на параплане груза.

На чертеже представлена блок-схема системы управления парапланом. Система управления параплана состоит из радиопередатчика 1, предназначенного для передачи сигналов управления и выполненного на основе УКВ радиостанции (1). Вход передатчика 1 соединен с выходом шифратора 2, предназначенного для кодирования управляющих сигналов и выполненном в виде цифрового устройства на микросхемах (2).

Первый и второй входы шифратора 2 соединены с соответствующими выходами пульта 3 управления, предназначенного для управления по двум каналам и выполненного в виде кнопочного переключателя. Задание команд на пульте управления осуществляет оператор, который имеет визуальную связь с управляемым парапланом. Радиопередатчик 1 по радиосвязи соединен с радиоприемником 4, выполненным на основе УКВ радиостанции (1). Выход радиоприемника 4 соединен с входом дешифратора 5, который предназначен для декодирования команд, принятых по УКВ каналам связи, и выдачи управляющих сигналов. Дешифратор 5 выполнен на цифровых микросхемах (2). Первый выход дешифратора 5 соединен с первым входом сумматора 6, выход которого подключен к первому входу усилителя 7. Выход усилителя 7 соединен с электрическим входом электродвигателя 8, выполненного в виде электродвигателя типа Д-12-ТВ (3). На валу электродвигателя 8 на одном конце вала (на чертеже не показано) установлена управляемая электрофрикционная тормозная муфта 9 (4), предназначенная для торможения вращения вала электродвигателя 8. На другом конце вала электродвигатель 8 (на чертеже не показано) установлен редуктор 10, предназначенный для уменьшения числа оборотов электродвигателя 8 и выполненный в виде 3-х ступенчатого механизма (5). На выходном валу редуктора 10 установлена лебедка 11 для намотки первой управляющей стропы параплана. На выходном валу лебедки 11 расположен датчик 12 обратной связи, выполненный в виде резистора типа ППЛМ и предназначенный для выработки сигнала, пропорционального повороту барабана лебедки 11. Выход датчика 12 обратной связи соединен с вторым входом сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен также с первым входом порогового устройства 13, которое выполнено в виде управляемого компаратора и предназначено для формирования сигнала управления. Второй вход порогового устройства 13 предназначен для ручной установки порогового значения выходного напряжения. Выход порогового устройства 13 соединен с управляющим входом тормозной муфты 9 и одновременно подключен к второму входу логического элемента 14 И, предназначенного для предотвращения непроизвольного включения электродвигателя 8 и выполненного в виде схемы сравнения.

При этом первый вход элемента 14 И соединен с выходом сумматора 6. Выход элемента 14 И соединен с первым входом порогового устройства 15; второй вход порогового устройства 15 предназначен для ручной установки порогового значения выходного напряжения. Пороговое устройство 15 предназначено для формирования сигнала управления и выполнено в виде управляемого компаратора. Выход порогового устройства 15 подключен к первому входу ключа 16, выполненного в виде электромагнитного реле (6). Контактная группа ключа 16 предназначена для соединения второго входа усилителя (7) с источником питания 17 выполненного в виде батареи аккумуляторов типа 3 НКБ н-1,5 (7). Второй вход дешифратора 5 соединен с первым входом сумматора 18 соответствующего по назначению и идентичного по выполнению сумматора 6, выход которого подключен ко входу усилителя 19, соответствующего по назначению и идентичного по выполнению усилителю 7. Выход усилителя 19 соединен с электрическим входом электродвигателя 20, выполненного в виде электродвигателя типа Д-12-ТВ (3). На валу электродвигателя 20 на одном конце вала (на чертеже не показано) установлена управляемая электрофрикционная тормозная муфта 21, соответствующая по назначению и идентичная по выполнению электрофрикционной тормозной муфте 9.

На другом конце вала электродвигателя 20 (не показано) установлен редуктор 22, соответствующий по назначению и идентичный по выполнению редуктору 10. На выходном валу редуктора 22 установлена лебедка 23, соответствующая по назначению и идентичная по выполнению лебедке 11, но предназначенная для намотки второй управляющей стропы параплана. На выходном валу лебедки 23 расположен датчик 24 обратной связи, соответствующий по назначению и идентичный по выполнению датчику 12 обратной связи. Выход датчика 24 обратной связи соединен с вторым входом сумматора 18. Выход сумматора 18 соединен также с первым входом порогового устройства 25, соответствующего по назначению и идентичного по выполнению пороговому устройству 13. Выход порогового устройства 25 соединен с управляющим входом тормозной муфты 21 и одновременно подключен к второму входу логического элемента 26 И, а первый вход элемента 26 И соединен с выходом сумматора 18. Элемент 26 И соответствует по назначению и идентичен по выполнению элементу 14 И. Выход элемента 26 И соединен с первым входом порогового устройства 27, соответствующего по назначению и идентичного по выполнению пороговому устройству 15. Выход порогового устройства 27 подключен к первому входу ключа 28, соответствующего по назначению и идентичного по выполнению ключа 16. Второй вход ключа 28 подключен к выходу источника питания 17. Выход ключа 28 соединен с вторым входом усилителя 19.

После отделения, например от самолета, происходит наполнение крыла параплана воздушным потоком параплан переходит в режим полета с грузом. Оператор, наблюдая за парапланом производит дистанционное управление им в полете по высоте и курсу с помощью радиокоманд. При этом управление курсом оператор осуществляет, поочередно манипулируя элеронами (намоткой и размоткой соответствующих управляющих строп). При управлении высотой оператор манипулирует одновременно двумя элеронами.

Команды управления оператор задает с пульта управления 3. Эти команды кодируют в шифраторе 2 и через передатчик 1 по радиосвязи посылают на приемник 4. Принятый сигнал с приемника 4 поступает на дешифратор 5, который этот сигнал декодирует. Далее сигнал управления, например в случае управления по курсу, через сумматор 6 поступает на первый вход усилителя мощности 7. Кроме того, сигнал управления с выхода сумматора 6 поступает на вход порогового устройства 13 и в случае превышения порога выходной сигнал выключает (нормально включенную) тормозную муфту 9, при этом происходит расстопоривание вала электродвигателя 8. Кроме того, с выхода сумматора 6 и порогового устройства 13 поступают управляющие сигналы на входы элемента 14 И. При этом сигнал управления проходит дальше на вход порогового устройства 15, сигнал от которого включает ключ 16. Через контактную группу ключа 16 на второй вход усилителя мощности 7 подают питание от источника питания 17 и соответственно на электрический вход электродвигателя 8. При вращении вала электродвигателя 8 через редуктор 10 на барабан лебедки 11 начинает наматываться закрепленный на нем управляющий строп, который вызывает отклонение элерона крыла параплана. С выхода датчика 12 обратной связи, установленного на валу лебедки 11, на второй вход сумматора 8 поступает сигнал, величина которого пропорциональна углу поворота барабана лебедки 11. В сумматоре происходит сложение сигналов от дешифратора 5 и датчика 12 обратной связи, в результате этого на выходе сумматора 6 появляется сигнал, вызывающий срабатывание пороговых устройств 13 и 15 и ключа 16. Соответственно происходит отключение второго входа усилителя мощности 7 и соответственно двигателя 8 от источника питания 17, кроме того, тормозная муфта 9 стопорит вал электродвигателя 8 и фиксирует его в этом положении до следующей команды оператора. Для прекращения разворота по курсу с пульта управления 3 задают соответствующую команду. Эту команду через шифратор 2 и передатчик 1 по радиосвязи посылают на приемник 4. Принятый сигнал с приемника 4 поступает на дешифратор 5, который этот сигнал декодирует. Далее сигнал управления через сумматор 6 поступает на пороговое устройство 13 и в случае превышения порога выходной сигнал выключает (нормально включенную) тормозную муфту 9 и происходит расстопоривание вала электродвигателя 8. При этом аэродинамические силы возвращают элерон в исходное положение и происходит сматывание управляющего стропа 1 с барабаном лебедки 11. В сумматоре 6 происходит суммирование сигналов с дешифратора 5 и датчика 12 обратной связи. Когда элерон возвращен в исходное положение, на выход сумматора 6 поступает нулевой сигнал, соответственно срабатывает пороговое устройство 13 и 15 и ключ 16, при этом тормозная муфта 9 стопорит вал электродвигателя 8, а контактная группа ключа 16 отключает источник питания 17 от второго входа усилителя 7 и соответственно от электрического входа электродвигателя 8.

Для управления парапланом по высоте оператор задает соответствующую команду с пульта управления 3 по двум каналам. Эти команды кодируют в шифраторе 2 и через передатчик 1 по радиосвязи посылают на приемник 4. Принятый сигнал с приемника 4 поступает на дешифратор 5, который этот сигнал декодирует. Далее сигнал управления с выходов дешифратора 5 через сумматоры 6 и 18 поступает на первые входы усилителей 7 и 19. Кроме того, сигналы управления с выходов сумматоров 6 и 18 поступают на входы пороговых устройств 13 и 25 соответственно и в случае превышения порога выходные сигналы растормаживают (нормально включенные) тормозные муфты 9 и 21 соответственно. При этом происходит расстопоривание валов электродвигателей 8 и 20. Кроме того, с выходом 6 и 18 и пороговых устройств 13 и 25 сигналы поступают на входы соответственно элементов 14 И и 26 И. При этом сигналы управления проходят дальше на входы соответствующих пороговых устройств 15 и 27, сигнал от которого включает соответственно ключи 16 и 28. Через контактные группы ключей 16 и 28 подают питание от источника питания 17 на вторые входы усилителей 7 и 19 и соответственно на электрические входы электродвигателей 8 и 20. Двигатели 8 и 20 через редукторы 10 и 22 барабаны лебедок 11 и 23 начинают наматывать закрепленные на них управляющие стропы, которые вызывают отклонение соответствующих элеронов крыла параплана. С выхода датчиков 12 и 24 обратной связи, установленных на валу соответственно лебедок 11 и 23, на вторые входы соответствующих сумматоров 6 и 18 поступают сигналы, величина которых пропорциональна повороту барабанов соответствующих лебедок 11 и 23. В сумматорах 6 и 18 происходит сложение сигналов от дешифратора 5 и соответствующих датчиков 12 и 24 обратной связи.

В случае появления на выходе сумматоров 6 и 18 нулевого сигнала срабатывают соответствующие пороговые устройства 13, 15 и 25, 27, а соответствующие ключи 16 и 28 отключают источник питания 17 от вторых входов усилителей 7 и 19 и соответственно от электрических входов электродвигателей 8 и 20. Одновременно тормозные муфты 9 и 21 стопорят вал ротора электродвигателей 8 и 20.

Изобретение относится к авиационной технике и может быть применено для осуществления управляемого спуска грузов. Сущность изобретения: система управления парапланом по радиокомандам оператора через устройства преобразования команд в сигналы управления и далее через вспомогательные устройства и устройства натяжения строп обеспечивает возможность поворота элеронов параплана и корректирует скорость и место приземления опускаемого объекта. 1 ил.

Система управления парапланом, содержащая последовательно соединенные автономные пульт управления, шифратор, радиопередатчик и установленные на грузовой платформе параплана последовательно соединенные радиоприемник, дистанционно связанный с радиопередатчиком, дешифратор, а также источник питания и по числу управляющих строп параплана каналы управления, каждый из которых включает последовательно соединенные связанный первым входом с соответствующим выходом дешифратора сумматор, усилитель и электродвигатель, вал которого через редуктор связан с лебедкой, на барабане которой закреплен соответствующий управляющий строп параплана, а на валу датчик обратной связи, выходом подключенный к второму входу сумматора, отличающаяся тем, что в каждый канал управления введены последовательно соединенные элемент И, первое пороговое устройство и ключевой элемент, а также последовательно соединенные второе пороговое устройство и тормозная муфта, установленная на валу электродвигателя данного канала управления, причем выход сумматора соединен с первым входом элемента И и входом второго порогового устройства, выход которого соединен с вторым входом элемента И, а электродвигатели каналов управления через соответствующие ключевые элементы подключены к источнику питания.