МНОГОЦЕЛЕВОЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2020 года по МПК B64C39/02 B64C27/08 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

[01] Настоящее изобретение относится, в общем, к пилотируемым летательным аппаратам, в частности, к пилотируемым летательным аппаратам, содержащим множество воздушных винтов для вертикального взлета (как у многих беспилотных летательных аппаратов) и одну или более кабину в фюзеляже, вмещающую, по меньшей мере, одного человека.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

[02] По мере продолжения роста миграции людей в города, а также с учетом того, что грузопассажирский транспорт и личный транспорт перемещается по конечному числу дорог, усугубляются такие проблемы, как перегруженность транспортных магистралей, загрязнение окружающей среды автотранспортными средствами и дорожно-транспортный травматизм. Между тем обычные виды воздушного транспорта, такие как самолеты, не только требуют наличия взлётно-посадочных полос и ангаров, но и гарантируют почти 100-процентную смертность при крушении. Следовательно, воздушный транспорт обычно менее доступен и вызывает больше страха в сравнении с наземным транспортом.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

[03] Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить летательные аппараты, удовлетворяющие следующим требованиям для решения указанных проблем:

[04] 1. Они должны быть надежнее наземного транспорта;

[05] 2. Они не должны требовать наличия взлётно-посадочных полос, что позволило бы пользователям совершать взлеты и посадки по месту жительства или с использованием других площадок на выбор;

[06] 3. Они должны характеризоваться низким расходом топлива;

[07] 4. Они должны быть недорогими, то есть доступными для любого, кто в состоянии приобрести автомобиль;

[08] 5. Они не должны требовать специального обучения на получение права эксплуатации; и

[09] Таким образом, эти требования могут быть обобщены.

[10] Летательный аппарат, известный как вертолет, обычно состоит из фюзеляжа, нескольких воздушных винтов и силовой установки, которая вращает воздушные винты для создания подъемной силы и тяги. Воздушные винты обычно имеют от двух до пяти вращающихся лопастей и монтируются на осях, расположенных в передней и задней частях фюзеляжа вертолета. Такой вертолет одновременно использует подъемную силу, создаваемую основным воздушным винтом, и силу тяги, которая обеспечивается за счет изменения угла поворота основного воздушного винта. Один из недостатков вертолета заключается в том, что поскольку его фюзеляж не создает подъемную силу, она создается, главным образом, основным воздушным винтом. Следовательно, вертолет характеризуется небольшой скоростью полета вперед. Еще один недостаток вертолета заключается в том, что поскольку его основной воздушный винт создает как подъемную силу, так и силу тяги, лопасти основного воздушного винта имеют большую длину. Следовательно, вертолеты требуют наличия не только больших вертолетных площадок, но также и вместительных ангаров. Более того, вертолеты, наряду с другими летательными аппаратами обычного типа, не снабжены защитными устройствами, предотвращающими большие потери в случае крушения.

Техническая задача

[11] Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы решить указанные задачи путем разработки летательного аппарата с уменьшенной длиной лопастей воздушного винта, что позволит уменьшить площадь вертолетной площадки и ангара; что даст возможность увеличить силу тяги воздушных винтов этого летательного аппарата, вследствие чего может быть обеспечена относительно высокая скорость полета вперед; и что поможет уменьшить ущерб, который может быть причинен в случае аварии.

Техническое решение

[12] Цель настоящего изобретения может быть достигнута за счет создания многоцелевого летательного аппарата, который содержит:

[13] раму, на которой монтируется, по меньшей мере, один воздушный винт и механическое устройство с размещенным в нем двигателем; и кабину, закрепленную внутри рамы;

[14] при этом рама снабжена двумя или более кронштейнами, каждый из которых выполнен с возможностью выдвижения и отведения назад, причем на наружном конце каждого кронштейна располагается воздушный винт;

[15] а кабина содержит соединители, предусмотренные на каждом из ее переднего, заднего, левого и правого концов, причем каждый из этих соединителей также установлен на рельсовой направляющей рамы для направления движения кабины при повороте.

[16] Кроме того, кабина летательного аппарата согласно настоящему изобретению может быть снабжена плоским диском, причем этот плоский диск может содержать соединители, предусмотренные на его переднем, заднем, левом и правом концах; а противолежащие стороны рамы могут содержать воздушные винты, выполненные с возможностью выдвижения и отведения назад.

[17] Кроме того, в летательном аппарате согласно настоящему изобретению может быть предусмотрена дополнительная рама, когда требуется больше места для размещения.

Полезные эффекты настоящего изобретения

[18] Поскольку благодаря конфигурации согласно настоящему изобретению, описанной выше, предусмотрено два или более воздушных винта, которые могут выдвигаться из рамы, могут быть предусмотрены воздушные винты относительно небольшого размера. Кроме того, поскольку воздушные винты установлены на кронштейнах, которые могут втягиваться внутрь, может быть уменьшена площадь, занимаемая летательным аппаратом в ангаре и при швартовке.

[19] Кроме того, согласно настоящему изобретению обеспечивается возможность регулировки угла наклона воздушного винта, что позволяет воздушному винту избирательно увеличивать генерируемую им подъемную силу или силу тяги. Таким образом, когда создается достаточная подъемная сила, воздушный винт может быть отрегулирован так, чтобы он создавал относительно большую тягу в сравнении с подъемной силой, что позволит летательному аппарату увеличить скорость полета вперед. В частности, подъемную силу может создавать также плоский диск, охватывающий кабину. Когда плоский диск, охватывающий кабину, создает подъемную силу, воздушный винт может использовать свою мощность больше на развитие тяги, чем подъемной силы, что позволяет летательному аппарату еще больше увеличивать скорость полета вперед.

[20] Кроме того, кабина согласно настоящему изобретению может обладать достаточной плавучестью в воде и, таким образом, выполнять функцию лодки. В данном случае плоский диск, охватывающий кабину, функционирует как подводное крыло, тем самым обеспечивая возможность перемещения кабины, находящейся на плаву, обеспечивая высокую скорость перемещения с более низкими энергозатратами.

[21] Более того, настоящее изобретение предусматривает, что в случае аварии, такой как крушение, рама может поглощать удары, что может повысить безопасность лиц, находящихся в кабине.

Краткое описание фигур

[22] На фиг. 1 показан вид сбоку, иллюстрирующий один из вариантов осуществления настоящего изобретения с уменьшенным пространством для размещения.

[23] На фиг. 2 показан вид сверху, иллюстрирующий один из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором используется лопасть воздушного винта, выполненная с возможностью выдвижения и отведения назад.

[24] На фиг. 3 представлено перспективное изображение, иллюстрирующее только раму и кабину без механического устройства.

[25] На фиг. 4 показан вид сверху с частичным поперечным разрезом, иллюстрирующий еще один вариант осуществления настоящего изобретения, в котором предусмотрено восемь воздушных винтов, включая две пары винтов, расположенных, соответственно, спереди и сзади, и двух пар винтов, расположенных, соответственно, с левой и правой сторон.

[26] На фиг. 5-9 представлены изображения одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, полученные в результате трехмерного моделирования.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Лучший вариант осуществления настоящего изобретения

[27] Настоящим изобретением предложен многоцелевой летательный аппарат, который может содержать раму 1, на которой монтируются воздушные винты 11 и механическое устройство 10 с размещенным в нем двигателем; и кабину 2, закрепленную внутри рамы 1. Рама 1 может состоять из верхнего и нижнего кольцевых дисков 101 и 102 и изогнутых стоек 111, 112, 113 и 114, которые соединяют между собой верхний и нижний кольцевые диски 101 и 102. На раме может быть предусмотрено два кронштейна 12, форма которых позволяет им выдвигаться и отводиться назад; а на конце каждого кронштейна 12 может быть установлен, по меньшей мере, один воздушный винт 11.

[28] Кабина 2 может включать в себя соединители 21, предусмотренные на ее переднем и заднем концах, причем законцовка каждого соединителя 21 может быть вставлена в рельсовую направляющую 13 рамы 1 с тем, чтобы направлять поворот кабины 21.

[29] Кроме того, настоящим изобретением предусмотрено, что из всех установленных на раме 1 кронштейнов 12, форма которых позволяет им выдвигаться и отводиться назад, и каждый из которых снабжен воздушным винтом 11, по меньшей мере, один кронштейн 12 может характеризоваться наличием гибкого сочленения 121 на своей законцовке, обеспечивающего подсоединение воздушного винта 11, благодаря чему направление воздушного винта 11 может быть изменено на 90 градусов.

[30] Кроме того, настоящим изобретением предусмотрено, что рама 1 может быть снабжена на своих противоположных сторонах лопастями 14, которые могут выдвигаться и отводиться назад.

[31] Кроме того, настоящим изобретением предусмотрено, что по окружности кабины 2 может проходить плоский диск 3; причем на переднем, заднем, левом и правом концах плоского диска 3 могут быть установлены соединители 21.

[32] Кроме того, настоящим изобретением предусмотрено, что рельсовая направляющая 13 рамы 1 может быть снабжена ограничителями 15, которые предусмотрены на ее верхнем и нижнем концах, и посредством которых осуществляется управление соединителями 21 кабины 2 для предотвращения ее чрезмерного поворота. При этом для соединения друг с другом соединителей 21 и рамы 1 предусмотрены обмоточные провода 22, обеспечивающие усилие поворота кабины 2, направленное вперед и назад.

Принцип изобретения

[33] Настоящее изобретение будет подробно описано ниже в привязке к прилагаемым чертежам.

[34] Настоящим изобретением предложен многоцелевой летательный аппарат, конструкция которого объединяет в себе принципы построения широко используемых летательных аппаратов, таких как самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты (например, дроны) и прочие аппараты подобного рода для снятия опасений, связанных с безопасностью, что является одним из наиболее уязвимых мест воздушных транспортных средств; для сведения к минимуму площади, необходимой для взлета и посадки, за счет компактной формы предложенного аппарата; а также для экономии топлива, уменьшения загрязнения воздуха и предотвращения проблем, возникающих из-за ограниченного запаса топлива, за счет использования в качестве источника энергии как двигателя, работающего на ископаемом топливе, так и аккумуляторной батареи большой емкости, благодаря чему аккумуляторная батарея может перехватывать управление при отключении двигателя, работающего на ископаемом топливе.

[35] Как показано на фиг. 1, многоцелевой летательный аппарат согласно настоящему изобретению может состоять из рамы 1, на которой смонтированы воздушные винты 11 и механическое устройство 10 с расположенным в нем двигателем; и кабины 2, закрепленной внутри рамы 1. Рама 1 может быть снабжена силовой установкой, которая включает в себя, например, двигатель, работающий на ископаемом топливе, и электродвигатель, который использует аккумуляторную батарею большой емкости (детальное изображение и подробное описание силовой установки, содержащей двигатель, отсутствует). Рама может состоять из верхнего и нижнего кольцевых дисков 101 и 102 и четырех изогнутых стоек 111, 112, 113 и 114, которые соединяют между собой верхний и нижний кольцевые диски 101 и 102; и может быть снабжена двумя или более кронштейнами 12, которых могут выдвигаться и отводиться назад. На законцовке каждого кронштейна 12 может быть установлен, по меньшей мере, один воздушный винт 11; при этом может быть предусмотрено всего от четырех до восьми воздушных винтов 11. Из всех этих воздушных винтов левый и правый винты могут служить для создания подъемной силы, а передний и задний воздушные винта могут служить для создания силы тяги.

[36] Кабина 2 многоцелевого летательного аппарата может характеризоваться наличием соединителей 21, предусмотренных на ее переднем и заднем концах, а законцовка каждого соединителя 21 может быть вставлена в рельсовую направляющую 13 рамы 1 с тем, чтобы направлять поворот кабины 2.

[37] Кабина 2 может быть снабжена плоским диском 3, который охватывает кабину 2 подобно одному из колец Сатурна; а, соответственно, на переднем, заднем, левом и правом концах плоского диска 3 могут быть предусмотрены соединители 21. За счет наличия плоского диска 3 кабина 2, которая установлена на рельсовой направляющей 13 рамы 1 с помощью соединителей 21, может развивать большую подъемную силу. Из четырех соединителей 21 левый и правый соединители 21 служат осями при смещении передней и задней сторон кабины 2 по вертикали, а передний и задний соединители 21 служат осями при поворачивании кабины 2 влево и вправо.

[38] Механическое устройство 10 и кабина 2 могут быть соединены друг с другом разъемным способом. Хотя в качестве разъемной соединительной конструкции механического устройства 10 и кабины 2 может быть выбрана и реализована соединительная конструкция обычного типа, как это показано на фиг. 1, для удержания механического устройства 10 его нижняя плита может захватываться множеством крюков 20, которые установлены с использованием валов на раме 1, с которой соединена кабина 2. За основу такой крюковой сцепки может быть взята соединительная конструкция кабины и подъемника, которая используется на горнолыжных курортах.

[39] Механическое устройство 1 включает в себя двигатель, который работает на ископаемом топливе, и электродвигатель, который используют аккумуляторную батарею большой емкости (детальное изображение и подробное описание обоих двигателей отсутствует).

[40] Кроме того, как показано на фиг. 1, рама 1 многоцелевого летательного аппарата может дополнительно содержать раму 15 пространства для размещения, расположенную ниже, которая может быть использована в качестве грузового отсека для размещения грузов; или же она может быть использована в качестве пассажирской кабины для перевозки людей, что может разнообразить использование летательного аппарата.

[41] Кроме того, как показано на фиг. 2, рама 1 может содержать лопасти 14, которые могут выдвигаться и отводиться назад с ее противоположных сторон. Лопасти 14 могут создавать подъемную силу подобно крыльям обычного аэроплана. В связи с этим, когда лопасти 14 создают в полете подъемную силу, воздушный винт 11 может служить для развития большей тяги. Следовательно, настоящее изобретение может способствовать существенному увеличению скорости полета. Кроме того, лопасти 14 служат для ослабления болтанки на левую и правую стороны во время полета.

[42] Кроме того, в многоцелевом летательном аппарате согласно настоящему изобретению при установке кабины 2 на раме 1 с использованием соединителей, расположенных на ее левом и правом концах, передняя и задняя стороны кабины 2 могут поворачиваться по вертикали относительно соединителей, что дает возможность кабине без труда поддерживать горизонтальное равновесие, помогая пилоту сохранять передний обзор без каких-либо усилий. Кроме того, поскольку передняя сторона нижней части кабины 2 может быть наклонена под углом, достаточным для создания такой подъемной силы, чтобы нижняя часть кабины 2 могла развивать подъемную силу в горизонтальном полете, обеспечивается возможность дополнительного повышения подъемной силы.

[43] Кроме того, в многоцелевом летательном аппарате согласно настоящему изобретению из всех установленных на раме 1 кронштейнов 12, форма которых позволяет им выдвигаться и отводиться назад, и каждый из которых снабжен, по меньшей мере, одним воздушным винтом 11, по меньшей мере, один кронштейн 12 характеризуется наличием на своей законцовке гибкого сочленения 121, обеспечивающего подсоединение воздушного винта 11.

[44] Гибкое сочленение 121 обеспечивает возможность произвольного изменения направления силы тяги, создаваемой воздушным винтом, что позволяет выбрать направление, в котором действует какая-либо сила, например, инициируя развитие воздушным винтом преимущественно подъемной силы, преимущественно силы тяги или как подъемной силы, так и силы тяги. В одном из примеров гибкое сочленение 121 может изгибаться таким образом, что поверхности вращения всех воздушных винтов могут быть выровнены по горизонтали при перемещении летательного аппарата вверх; и таким образом, что все или некоторые воздушные винты могут выравниваться для развития силы тяги, направленной вперед при горизонтальном полете летательного аппарата. Направление, в котором выравниваются воздушные винты, может быть произвольно определено, исходя из потребной подъемной силы и потребной силы тяги, что обеспечивает эффективность эксплуатации летательного аппарата.

[45] Хотя может быть предусмотрено четыре воздушных винта 11, как это показано на фиг. 2, может быть также предусмотрено восемь воздушных винтов, включая две пары винтов, расположенных, соответственно, сзади и спереди, и две пары винтов, расположенных, соответственно, слева и справа, как это показано на фиг. 4.

[46] Рельсовая направляющая 13 рамы 1 может быть снабжена ограничителями 16, расположенными на ее верхнем и нижнем концах с целью предотвращения чрезмерного проворачивания соединителей 21 кабины 2 на рельсовой направляющей 13 для того, чтобы не допустить отделения соединителей 21 от рельсовой направляющей 13. Поворотное усилие, потребное для того, чтобы передняя и задняя стороны кабины 2 могли поворачиваться по вертикали относительно соединителей, предусмотренных на левой и правой сторонах кабины, может быть создано путем наматывания или разматывания обмоточных проводов 22, которые соединяют между собой передний и задний соединители 21, а также верхний и нижней концы рамы 1.

[47] Хотя настоящее изобретение описано в привязке к прилагаемым чертежам, раскрытый пример его осуществления представляет собой лишь один из возможных вариантов, включенных в предмет заявленного изобретения, и служит для того, чтобы облегчить практическую реализацию настоящего изобретения специалистами в данной области техники.

[48] Для специалистов в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение не ограничено вариантами его осуществления, раскрытыми выше. Таким образом, диапазон настоящего изобретения должен определяться по представленной ниже формуле; а все технические идеи, в том числе различные модификации, дополнения, замены и прочие изменения, внесенные без отступления от предмета настоящего изобретения, которые входят в диапазон, эквивалентный его формуле, должны рассматриваться как входящие в объем заявленного изобретения. Кроме того, следует отметить, что некоторые элементы на чертежах представлены для того, чтобы более наглядно описать конфигурацию настоящего изобретения; при этом они увеличены или уменьшены в сравнении со своими фактическими размерами. Кроме того, номера позиций, указанные в последующей формуле, служат исключительно для облегчения понимания, и не претендуют на то, чтобы ограничить форму или конструкцию настоящего изобретения прилагаемыми чертежами.

Номера позиций

[49] В настоящем документе номера позиций, используемые на чертежах, обозначают следующие элементы:

[50] 1: Рама

[51] 101, 102: Кольцевой диск

[52] 111, 112, 113, 114: Изогнутая стойка

[53] 10: Механическое устройство

[54] 11: Воздушный винт

[55] 12: Кронштейн

[56] 121: Гибкое сочленение

[57] 13: Рельсовая направляющая

[58] 14: Лопасть

[59] 15: Рама пространства для размещения

[60] 16: Ограничитель

[61] 2: Кабина

[62] 21: Соединитель

[63] 22: Обмоточный провод

[64] 3: Плоский диск

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям многовинтовых летательных аппаратов. Многоцелевой летательный аппарат содержит раму (1), на которой монтируется воздушный винт (11) и механическое устройство (10) с размещенным в нем двигателем, внутри рамы (1) крепится кабина (2). Рама (1) состоит из верхнего и нижнего кольцевых дисков (101 и 102) и изогнутых стоек (111, 112, 113 и 114), которые соединяют между собой верхний и нижний кольцевые диски (101 и 102). Рама снабжена двумя или более кронштейнами (12), которые могут выдвигаться и отводиться назад, причем на конце каждого кронштейна (12) установлен воздушный винт (11). Кабина (2) содержит плоский диск (3) и дополнительно включает в себя по меньшей мере четыре соединителя (21), предусмотренные на ее переднем, заднем, левом и правом концах, причем каждый соединитель (21) характеризуется наличием законцовки, которая вставлена в рельсовую направляющую (13) рамы (1). Обеспечивается возможность сохранять горизонтальное равновесие и создавать потребную подъемную силу вне зависимости от полетного угла во время перемещения летательного аппарата вверх или вниз. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Многоцелевой летательный аппарат, содержащий:

раму (1), на которой монтируется множество воздушных винтов (11) и

механическое устройство (10) с размещенным в нем двигателем; и

кабину (2), закрепленную внутри рамы (1), имеющую передний конец,

противоположный задний конец, левый конец и противоположный правый конец;

при этом рама (1) состоит из верхнего и нижнего кольцевых дисков (101 и 102) и изогнутых стоек (111, 112, 113 и 114), которые соединяют между собой верхний и нижний кольцевые диски (101 и 102);

при этом рама (1) снабжена двумя или более кронштейнами (12), которые могут выдвигаться и отводиться назад, причем на конце каждого кронштейна (12) установлен по меньшей мере один из множества воздушных винтов (11); и

при этом кабина (2) содержит соединители (21), предусмотренные на переднем, заднем, левом и правом концах кабины (2), причем каждый соединитель (21) характеризуется наличием законцовки, которая вставлена в рельсовую направляющую (13) рамы (1) с тем, чтобы направлять поворот кабины (2).

2. Многоцелевой летательный аппарат по п. 1, в котором из всех установленных на раме (1) кронштейнов (12), форма которых позволяет им выдвигаться и отводиться назад и каждый из которых снабжен по меньшей мере одним из множества воздушных винтов (11), по меньшей мере один кронштейн (12) характеризуется наличием на своей законцовке гибкого сочленения (121), к которому подсоединен воздушный винт (11).

3. Многоцелевой летательный аппарат по п. 1, в котором рама (1) содержит

лопасти (14), предусмотренные на ее противоположных сторонах, форма которых

позволяет им выдвигаться и отводиться назад.

4. Многоцелевой летательный аппарат по п. 1, в котором кабина (2) снабжена

плоским диском (3), причем на переднем, заднем, левом и правом концах плоского диска (3) установлены соединители (21).

5. Многоцелевой летательный аппарат по любому из предшествующих

пп. 1-4, в котором рельсовая направляющая (13) рамы (1) снабжена ограничителями (15), которые расположены на ее верхнем и нижнем концах и посредством которых осуществляется управление соединителями (21) кабины (2) для предотвращения ее чрезмерного поворота; и

при этом каждый соединитель (21) и рама (1) соединены друг с другом

посредством обмоточного провода (22), выполненного с возможностью обеспечения усилия поворота кабины (2), направленного вперед и назад.