Изобретение относится к многофункциональной транспортной технике, в частности к области комбинации технических средств для движения по земле (например, автомобиля) с авиационной конструкцией (например, планером), в результате чего соединенные устройства способны совершать полет как единое целое.
Попытки создания и введения в эксплуатацию так называемых «летающих автомобилей» или «автопланов» имеют длинную историю от начала 20 века. Такие попытки многократно делали как автомобильные производители (например, Ford − «Sky Flivver» (1926 г.), Chrysler − «VZ-6CH» (1957 г.), www.roadabletimes.com, Toyota − заявка Японии JP2005125976 (опубл. 19.05.2005 г.), Kawasaki − заявка Японии JPS63130413 (опубл. 02.06.1988 г.), BMW – заявки Германии DE10215176 (опубл. 30.10.2003 г.) и DE10159082 (опубл. 12.06.2003 г.), Daimler-Benz AG − PARAT-Studie 1990 − Personal Advanced Road Air Transportation), так и авиапроизводители (например, Boeing − www.roadabletimes.com, Messerschmitt MBB − Kyrill von Gersdorf: “Ludwig Bölkow and sein Werk-Ottobrunner Innovationen” Bernhard & Graefe Verlag 1987 г., McDonnell Douglas − патент США US5915649 (опубл. 29.06.1999 г.), Lockheed − патент США US2762584 (опубл. 11.09.1956 г.) и другие).
Известно большое число патентов, в которых рассматриваются конструкции «летающих автомобилей», представляющих собой состыкованные на время полета специализированное (т.е. специально разработанное) наземное транспортное средство и специально разработанную авиационную конструкцию, в большинстве случаев имеющую крылья, хвостовое оперение и один или два собственных двигателя с воздушными винтами.
Известен ряд патентов, лишь условно объединяющих автомобиль с авиационной конструкцией, фактически самолетом, имеющим крылья, хвостовое оперение, фюзеляж, приводной один или два двигателя с воздушными винтами, в которых автомобиль фактически является просто местом для размещения экипажа, оснащенным органами управления самолетом в полете. Например, в патенте США US2410234 (опубл. 29.10.1946 г.), в котором раскрыт легкий двухместный автомобиль, который заезжает в практически пустой фюзеляж самолета, напоминающего грузовой отсек, закрепляется в нем и подсоединяется к системам этого самолета и выполняет, таким образом, роль «мобильной кабины» пилота. По сути, в данном патенте автомобиль просто перевозится самолетом в своем фюзеляже, имея дополнительную функцию, поэтому подобную комбинацию устройств нельзя называть «летающим автомобилем».
В ряде других патентов объединение наземного транспортного средства и авиационной конструкции для их совместного полета носит более интегрированный характер.
Например, известен патент США US2562491 (опубл. 31.07.1951 г.), в котором раскрыта конструкция специально разработанного очень легкого хотя и маломощного, но полноценного для дорожной эксплуатации автомобильного транспортного средства, крыша которого имеет возможность несложного механического соединения на время полета с присоединяемой авиационной конструкцией, содержащей все элементы, необходимые для полета, включая силовую установку, воздушный винт, приводимый ею в действие, приборы и средства управления полетом. При этом особенности самой авиационной конструкции в патенте не рассматриваются.
Несмотря на попытку разработки автомобильного транспортного средства для применения в данном патенте, этот автомобиль все же является специализированным с вытекающими отсюда его стоимостными показателями. Кроме того, как компонента комплекса для осуществления полета, автомобиль во время полета несет бесполезный вес – двигатель и топливный бак, в полете не используемые, в то время как авиационная часть конструкции содержит собственный двигатель, что делает ее также более дорогой.
Также известен патентный документ США US2011163197 (опубл. 07.07.2011 г.), в котором раскрыт полетный блок, где к легкому двухместному наземному транспортному средству с мотоциклетной посадкой водителя и пассажира «друг за другом» на время полета быстро присоединяется авиационный блок совместной объединенной конструкции. По существу, описан мотоцикл с кабиной, присоединяемый на время полета к авиационной части.
Как наземное транспортное средство, так и авиационная часть по US2011163197 имеют собственные силовые установки (двигатели). При этом наземное транспортное средство во время использования его на земле не несет в себе никаких элементов, необходимых для осуществления полета, благодаря чему имеет высокую маневренность и малые габариты при эксплуатации на дороге и при парковке. Наземное средство по патенту настолько легкое, что патент предусматривает наличие возможности водителю высунуть из кабины ноги в специальные, открываемые на время стоянки отверстия в полу, и во время остановки ногами удерживать транспортное средство в вертикальном положении. В US2011163197 предусматривается возможность использования разнообразных авиационных полетных блоков – от самолетного типа с толкающим воздушным винтом, до автожира и даже вертолета, причем универсальность использования различных типов авиационных блоков с одним и тем же легким двухместным транспортным средством представляется патентом как особое его достоинство. При этом все приборы и органы управления полетом сосредоточены в дорожном транспортном средстве.
Недостатком решения по US2011163197 является акцент не на универсальность транспортного средства и возможность использования в качестве такового серийно производимого автомобиля (или, как в данном случае, мотоцикла), а делается акцент на универсальность возможности использования различных авиационных блоков с конкретным рассмотренным дорожным транспортным средством (которое серийно не производится). Все это не способствует удешевлению предлагаемой объединенной конструкции в целом, т.к. в ней не предусмотрено использование стандартных компонент, используемых большинством их владельцев повседневно (как, например, личный автомобиль серийного производства). Кроме того, объединенная конструкция по US20110163197 требует в летной эксплуатации соответствующих допусков и навыков пилота для управления ею, что резко ограничивает потенциальный круг пользователей, а наличие собственного двигателя у авиационного блока делает невозможным низкий уровень его стоимости.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является комбинированное наземное и воздушное транспортное средство по патенту США US3645474 (опубл. 29.02.1972 г.). Патент описывает составное транспортное средство, включающее в себя автомобиль, имеющий двигатель для движения по земле, и съемную воздушную конструкцию. Причем предлагается использовать обычный серийный автомобиль, но специально подготовленный и скрепленный с воздушной конструкцией за верхнюю часть крыши автомобиля. Воздушная конструкция включает крылья, хвостовое оперение и самолетный двигатель. В решении по патенту US3645474 предусмотрено наличие системы передачи энергии от автомобильного двигателя через специально устанавливаемый на автомобиль соединительный вал с обгонной муфтой, подсоединяемый с одной стороны к карданному валу или валу трансмиссии автомобиля, а с другой – к пропеллеру воздушного устройства, и позволяющий автомобильному двигателю вращать пропеллер, но лишь для аварийных ситуаций при отказе самолетного двигателя, что было неизбежным решением в условиях малой мощности и относительно большой массы автомобиля, предусмотренного патентом.
Для управления полетом составного транспортного средства по патенту US3645474, предусмотрено оснащение салона автомобиля ручным управлением с предварительным отсоединением руля от передних автомобильных колес и соединением его с элементами управления рулями высоты и элеронами воздушной конструкции, а также переделок педального управления для переключения их из функции движении по земле и функции управления полетом. При этом все приборы, необходимые для полета, также устанавливаются в салоне автомобиля на время полета.
Таким образом, поставленная в патенте US3645474 цель создания составного транспортного средства при минимизации затрат на его производство была решена неполноценно, т.к. патентом хотя и было предусмотрено использование серийного автомобиля, тем не менее он должен был претерпеть серьезное дооснащение и заводскую переделку механических узлов под требования патента, но главное – воздушная конструкция содержала сильно удорожающую ее часть – собственный самолетный двигатель. Кроме того, использование данного составного транспортного средства в воздухе возможно исключительно подготовленным пилотом, т.к. все управление полетом осуществляется по патенту из салона автомобиля в ручном режиме. Также, крепление автомобиля к воздушной конструкции за элементы конструкции кузова автомобиля несет риски отрыва автомобиля от воздушной конструкции в полете и при взлете и посадке.
Следовательно, одной из главных нерешенных проблем создания систем «дорожный автомобиль – воздушное летающее устройство» является экономическая целесообразность такого вида транспорта. Использование серийного дорожного автомобиля в качестве пассажирской капсулы летающего устройства вместо специализированных конструкций для передвижения по земле как части комбинированных воздушно-наземных транспортных средств – эффективный путь к снижению стоимости систем в целом. Создаваемые в настоящее время и ранее созданные комбинированные летающие устройства предусматривают использование фактически специально разработанных (а потому мелкосерийных и избыточно дорогих) автомобилей, изначально рассматриваемых как компонент такого летающего устройства.
В основу заявляемого изобретения поставлена задача разработать такое составное летающее транспортное средство, в котором за счет разработанного соединения съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством будет обеспечено достижение технического результата, который заключается в увеличении надежности скрепления съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством, упрощении и ускорении такого монтажа, обеспечении возможности использования наземных колесных транспортных средств серийного производства вместо специализированных конструкций, что упрощает и удешевляет изготовление составного летающего транспортного средства в целом.
Дополнительно за счет использования силовой установки наземного колесного транспортного средства в качестве основной для движения, как по земле, так и для полета, будет обеспечено достижение технического результата, который заключается в облегчении общей конструкции составного летающего транспортного средства, а также ее удешевлении.
Поставленная задача решается тем, что разработано составное летающее транспортное средство, которое объединяет наземное колесное транспортное средство, снабженное силовой установкой и в обычных условиях рассчитанное для передвижения по земле, со съемным летательным аппаратом, обычно не имеющим силовой установки, но имеющим крылья, хвостовое оперение, по меньшей мере два движителя (воздушных винта), блок управления полетом, а также систему соединения с наземным колесным транспортным средством. При этом система соединения с наземным колесным транспортным средством включает обычно четыре стыковочных узла (но не менее двух), установленных с возможностью вращения в подшипниках, размещенных на стойках-шасси, обеспечивающих как механическое соединение съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством путем скрепления стыковочных узлов с дисками и/или ступицами его колес, так и передачу крутящих моментов приводных колес на движители съемного летательного аппарата, создающие тягу.
Согласно изобретению система соединения с наземным колесным транспортным средством обычно включает четыре стыковочных узла съемного летательного аппарата с каждым из четырех колес наземного колесного транспортного средства (но не менее двух стыковочных узлов с двумя приводными колесами), выполненных с возможностью их соединения с дисками и/или ступицами колес наземного колесного транспортного средства, а также передачи посредством механического соединения крутящего момента от силовой установки наземного колесного транспортного средства через его приводные колеса на движители – воздушные винты съемного летательного аппарата для создания тяги.
Использование наземного колесного транспортного средства, снабженным силовой установкой, а летательного аппарата – не имеющим собственной силовой установки для полета по воздуху обеспечивает упрощение, облегчение и, соответственно, удешевление составного летающего транспортного средства. Применение предложенной системы соединения, которая включает не менее двух стыковочных узлов (обычно четыре стыковочных узла), выполненных с возможностью их соединения с дисками и/или ступицами колес наземного колесного транспортного средства, а также передачи крутящего момента от силовой установки наземного колесного транспортного средства через его приводные колеса на воздушные винты съемного летательного аппарата посредством механического соединения, обеспечивает как высокую надежность крепления съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством, упрощение и увеличение скорости такого монтажа, так и возможность использования наземных транспортных средств серийного производства вместо специализированных конструкций и обеспечивает универсальность предложенного съемного летательного аппарата по отношению к марке используемого совместно с ним наземного транспортного средства. Указанное исполнение также обеспечивает минимизацию стоимости составного летающего транспортного средства в целом и упрощение его изготовления.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, механическое соединение представляет собой соединение торцевого фланца стыковочного узла вращающимися в силовых (несущих) подшипниках стоек, выполняющих роль шасси составного летающего транспортного средства. При этом торцевой фланец стыковочного узла может крепиться как непосредственно к узлу ступицы колеса (с помощью болтов, проходящих сквозь диск колеса, или с помощью гаек, если узел ступицы колеса оборудован шпильками), или иным механическим образом, либо крепление торцевого фланца активного стыковочного узла может осуществляться к специализированному диску колеса.
Передача крутящего момента от приводных колес наземного колесного транспортного средства на движители (воздушные винты) съемного летательного аппарата осуществляется путем организации механической связи торцевого фланца стыковочного узла, соединенного с приводным колесом наземного транспортного средства, с движителем съемного летательного аппарата (воздушным винтом), например, через гибкий вал, коаксиально проходящий сквозь стыковочный узел приводного колеса. При этом сквозь стыковочные узлы приводных колес коаксиально проходят гибкие валы, посредством которых осуществляется передача крутящих моментов от приводных колес наземного колесного транспортного средства на создающие тягу движители (воздушные винты) съемного летательного аппарата, обеспечивая соответствие частоты вращения воздушных винтов съемного летательного аппарата и частоты вращения приводных колес наземного колесного транспортного средства.
Использование гибкого вала для передачи крутящего момента от приводных колес наземного колесного транспортного средства на движители (воздушные винты) съемного летательного аппарата для создания тяги является предпочтительным, однако вместо гибкого вала для передачи крутящего момента от приводного колеса наземного транспортного средства на движитель съемного летательного аппарата может быть использовано любое иное механическое устройство передачи силового крутящего момента, в том числе с использованием устройств преобразования частоты вращения (редукцией).
Система соединения съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством включает предпочтительно четыре стойки-шасси (но не менее двух), в силовых подшипниках которых закреплены вращающиеся стыковочные узлы, по меньшей мере два из которых являются активными – они присоединяются к дискам и/или ступицам приводных колес, передающих на движители (воздушные винты) съемного летательного аппарата крутящие моменты, а остальные стойки снабжены пассивным стыковочным узлом для соединения с дисками и/или ступицами неприводных колес.
В предпочтительном варианте осуществления съемный летательный аппарат представляет собой каркас, имеющий рамную конструкцию, на которой крылья, хвостовое оперение и обычно четыре стойки-шасси закреплены подвижно, с возможностью их продольного перемещения и надежной фиксации в заданных местах каркаса в соответствии с размером колесной базы наземного колесного транспортного средства. Такое предпочтительное выполнение системы соединения крыльев, хвостового оперения и стоек-шасси с рамной конструкцией, с одной стороны обеспечивает возможность продольного баланса масс составного летающего транспортного средства в сборе, а с другой – универсальность съемного летательного аппарата, его возможность крепления к наземным транспортным средствам серийного производства различных марок от различных производителей, имеющих различающуюся колесную базу, ширину колеи и пр. При этом стойки-шасси предпочтительно выполнены с возможностью изменения их длины и конфигурации.
Наземное колесное транспортное средство, используемое в составном летающем транспортном средстве, преимущественно рассматриваемое как дорожное, тем не менее, предпочтительно должно быть оснащено бортовым компьютером (желательно штатным для данного дорожного транспортного средства), но со специальным программным обеспечением, позволяющим в автоматическом режиме (без участия водителя) управлять всеми основными узлами наземного колесного транспортного средства (включением/выключением силовой установки наземного колесного транспортного средства, ее оборотами, иными параметрами, тормозами, поворотом колес и т.д.), что, с одной стороны, повышает надежность управления и безопасность полета составного летающего транспортного средства при полном управлении полетом с земли, без участия лиц, находящихся в колесном транспортном средстве во время полета, а с другой стороны, предоставляет саму по себе возможность внешнего пилотирования.
Силовая установка наземного колесного транспортного средства может представлять собой как двигатель внутреннего сгорания, так и электромотор (электромоторы), либо иной силовой агрегат, приводящий во вращение ведущие колеса наземного колесного транспортного средства в обычном режиме его использования.
Съемный летательный аппарат снабжен блоком управления полетом, оснащенным управляющим полетом компьютером, его исполнительными органами, включая узлы управления приводами механизации крыльев и хвостового оперения съемного летательного аппарата, а также оснащенным бортовой радиолокационной станцией, устройствами навигации, измерительной аппаратуры и иными приборами и устройствами, необходимыми для совершения полета составного летающего транспортного средства, выполненным с возможностью беспроводной связи с бортовым компьютером наземного колесного транспортного средства, имеющего возможность управления основными узлами наземного колесного транспортного средства, включая управление запуском и режимами его силовой установки, тормозами, блокировкой дверей и багажника, иными системами наземного колесного транспортного средства.
При этом блок управления полетом предпочтительно должен содержать собственный аккумуляторный источник электрической энергии для приведения в действие всего бортового оборудования съемного летательного аппарата.. Такое выполнение составного летающего транспортного средства позволяет осуществлять полет в режиме полного автопилотирования.
Движитель съемного летательного аппарата представляет собой два или четыре тянущих и/или толкающих воздушных винта, создающих тягу, свободно закрепленных в подшипниках вращения на каркасе или крыльях съемного летательного аппарата, причем количество воздушных винтов съемного летательного аппарата предпочтительно должно равняться количеству приводных колес используемого наземного колесного транспортного средства.
Собственной силовой установки съемный летательный аппарат обычно не имеет. Допускается оснащение съемного летательного аппарата собственной резервной (аварийной) силовой установкой, способной приводить во вращение воздушные винты для создания тяги в экстренных ситуациях, что может позволить увеличение безопасности составного летающего транспортного средства в целом.
Заявляемое изобретение поясняется при помощи следующих чертежей:
на Фиг. 1 представлен схематический вид спереди составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с передним приводом наземного колесного транспортного средства и парой тянущих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 2 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства на Фиг.1;
на Фиг. 3 представлен схематический вид сбоку составного летающего транспортного средства на Фиг.1;
на Фиг. 4 представлен схематический вид спереди съемного летательного аппарата составного летающего транспортного средства на Фиг. 1 с положением стоек-шасси при разъединении с наземным колесным транспортным средством;
на Фиг. 5 представлен схематический вид спереди съемного летательного аппарата составного летающего транспортного средства на Фиг. 1 с положением стоек-шасси при соединении с наземным колесным транспортным средством;
на Фиг. 6 представлен схематический вид сверху съемного летательного аппарата составного летающего транспортного средства на Фиг. 2;
на Фиг. 7 представлен схематический вид сбоку съемного летательного аппарата составного летающего транспортного средства на Фиг. 3;
на Фиг. 8 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с задним приводом наземного колесного транспортного средства и парой тянущих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 9 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с полным приводом наземного колесного транспортного средства и двумя парами тянущих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 10 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с задним приводом наземного колесного транспортного средства и парой толкающих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 11 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с передним приводом наземного колесного транспортного средства и парой толкающих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 12 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с полным приводом наземного колесного транспортного средства и двумя парами толкающих винтов съемного летательного аппарата;
на Фиг. 13 представлен схематический вид сверху составного летающего транспортного средства в варианте исполнения с полным приводом наземного колесного транспортного средства с применением двух пар воздушных винтов съемного летательного аппарата, из которых одна пара – тянущая, а вторая – толкающая;
на Фиг. 14 представлена структурная схема (функциональные узлы) соединения приводного колеса наземного колесного транспортного средства со съемным летательным аппаратом и организации передачи крутящего момента от узла ступицы колеса к тянущему или толкающему воздушному винту;
на Фиг. 15 представлена структурная схема (функциональные узлы) соединения неприводного колеса наземного колесного транспортного средства со съемным летательным аппаратом;
на Фиг. 16 представлена структурная схема (функциональные узлы) варианта соединения стоек-шасси с каркасом рамной конструкции съемного летательного аппарата в варианте исполнения наземного колесного транспортного средства с полным приводом, то есть с использованием четырех активных стыковочных узлов и стоек-шасси;
на Фиг. 17 представлена структурная схема (функциональные узлы) технического решения адаптации рамной конструкции съемного летательного аппарата к совместному использованию с наземными колесными транспортными средствами различных марок, различающихся размером колесной базы.
Ниже приведен перечень позиций, представленных на Фиг. 1-17:
1 – составное летающее транспортное средство (СЛТ);
2 – наземное колесное транспортное средство (автомобиль);
3 – съемный летательный аппарат;
4 – каркас;
5 – крылья;
6 – хвостовое оперение;
7 – движитель (воздушный винт);
8 – подшипник воздушного винта;
9 – консоль каркаса;
10 – стыковочный узел, где 10а – активный стыковочный узел; 10б – пассивный стыковочный узел;
11 – колесо;
12 – болт крепления стыковочного узла;
13 – компонент узла ступицы – ступица;
14 – компонент узла ступицы – тормозной диск;
15 – стойка-шасси;
16 – силовой подшипник стойки-шасси;
17 – гайка;
18 – шайба;
19 – труба в верхней части стойки-шасси 15, обеспечивающая подвижность стойки-шасси по отношению к каркасу;
20 – средняя часть стойки-шасси 15;
21 – труба телескопического удержателя стойки-шасси 15 в требуемом положении;
22 – нижняя подвижная часть стойки-шасси 15;
23 – дистанционная труба для условно передней части каркаса 4 при использовании автомобиля «А»;
24 – дистанционная труба для условно средней части каркаса 4 при использовании автомобиля «А»;
25 – дистанционная труба для условно задней части каркаса 4 при использовании автомобиля «А»;
26 – дистанционная труба для условно передней части каркаса 4 при использовании автомобиля «Б»;
27 – дистанционная труба для условно средней части каркаса 4 при использовании автомобиля «Б»;
28 – дистанционная труба для условно задней части каркаса 4 при использовании автомобиля «Б»;
29 – гибкий вал;
30 – направляющая гибкого вала;
31 – блок управления полетом в составе съемного летательного аппарата.
Как представлено на Фиг. 1 – 13, составное летающее транспортное средство (СЛТ) 1 содержит наземное колесное транспортное средство 2, снабженное силовой установкой (не показана) и съемный летательный аппарат 3.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в единое целое объединены автомобиль (для использования в качестве пассажирской или грузовой капсулы и силового агрегата составного летающего транспортного средства) и съемный летательный аппарат, при этом съемный летательный аппарат является универсальным по отношению к используемым совместно с ним автомобилям различных марок и производителей (но удовлетворяющих граничным требованиям, обеспечивающим требуемую энергооснащенность, безопасность и т.д.). При этом специалисту в данной области техники будет понятно, что в качестве наземного колесного транспортного средства может быть использовано и иное подходящее для данных целей наземное колесное транспортное средство. Однако далее по тексту в качестве иллюстративного примера будет описана конструкция СЛТ, включающего в качестве наземного колесного транспортного средства 2 именно автомобиль.
К автомобилю, используемому в составе заявляемого СЛТ, предъявляются следующие минимальные требования:
- достаточная для обеспечения взлета и полета СЛТ энерговооруженность, т.е. отношение массы автомобиля к мощности его силовой установки, которое ориентировочно не должно превышать значение 3 … 5 кг/л.с.;
- наличие у автомобиля штатного бортового компьютера, полноценно управляющего работой и диагностикой состояния силовой установки автомобиля, включая возможность управления запуском силовой установки, заданием и поддержанием режимов ее работы, сбора данных о расходе топлива (или заряда аккумуляторной батареи для электромобиля), а также управления тормозами, поворотом и фиксацией в определенном положении передних колес автомобиля (без поворота руля вручную) и т.д.;
- наличие возможности управления по командам бортового компьютера распределения между приводными колесами тяговых усилий (крутящих моментов);
- наличие возможности дистанционного обмена командами штатного бортового компьютера автомобиля с внешним компьютерным устройством;
- в случае наличия у автомобиля штатного антикрыла, оно должно иметь возможность отсоединения либо должна иметься возможность блокирования бортовым компьютером его автоматического поднятия при достижении автомобилем любой скорости;
- возможность по командам бортового компьютера блокировки открывания дверей, капота и багажника автомобиля.
Также предпочтительно, чтобы автомобиль, используемый в составе СЛТ, имел бы:
- усиленную подвеску, мощные амортизаторы всех колес;
- аэродинамическую форму кузова, в наименьшей степени прижимающую автомобиль к дорожному полотну во время движения;
- низкий уровень центра тяжести;
- силовую установку в виде двух или четырех электрических моторов, приводящих во вращение каждое из двух или четырех колес автомобиля (так называемые мотор-колеса).
Важно отметить, что для использования автомобиля в составе СЛТ 1 предпочтительно существенное усиление его подвески, т.к. в момент касания взлетно-посадочной полосы определенной силы перегрузка неизбежна. Минимизация перегрузки в момент касания взлетно-посадочной полосы обеспечивается плавностью посадки СЛТ, т.е. оптимальной работой всего комплекса съемный летательный аппарат 3 – блок управления полетом 31 – СЛТ в целом.
Для использования автомобиля в составе СЛТ могут быть разработаны и серийно производиться специальные колесные диски, адаптированные для использования в колесах автомобилей из потенциального списка марок, удовлетворяющих требованиям для использования автомобиля в составе СЛТ. При этом указанные колесные диски должны быть приспособлены для удобного и надежного соединения со стыковочным узлом 10 летательного аппарата 3 либо непосредственно с дисками колес, либо сквозь диски колес с узлами ступиц колес.
Также автопроизводителям или сторонними структурами должно разрабатываться специальное программное обеспечение штатного автомобильного компьютера, одобряемое (сертифицируемое) использования совместно с блоком 31 управления полетом в составе СЛТ (как производителями данных автомобилей, так и структурами, отвечающими за безопасность воздушных перевозок).
Сами потенциально пригодные для использования в составе СЛТ автомобили должны получать официальное подтверждение годности (сертификат или иной документ), дающее разрешение на их использования в составе СЛТ.
Съемный летательный аппарат 3 является специально созданным для этих целей устройством – планером, схожим с планером самолета легкомоторной авиации.
Конструкцию съемного летательного аппарата 3, используемого в составе СЛТ 1, целесообразно выполнить облегченной. Для этого роль объемного фюзеляжа летательного аппарата 3 выполняет каркас 4, имеющий рамную конструкцию. Каркас 4 может быть выполнен из алюминиевых, титановых, хром-молибденовых или углепластиковых труб, любых легких и прочных материалов, по структуре состоящих в том числе из нано-трубчатых материалов. Трубчатая конструкция каркаса 4 летательного аппарата 3 выглядит наиболее оптимальной, хотя возможно ее изготовление также из профиля, изготовленного из легкого и прочного металла или из углепластиковых материалов.
Съемный летательный аппарат 3 включает закрепленные на каркасе 4 крылья 5, хвостовое оперение 6 и два или четыре движителя (воздушных винта) 7.
Крылья 5 летательного аппарата 3 оснащены механизацией (закрылками, элеронами) со встроенными в крыло механизмами электропривода. На Фиг. 1 – 13 летательный аппарат 3 изображен с прямым крылом, как наиболее подходящим для обеспечения минимальной скорости взлета СЛТ, при этом крыло может быть иной конфигурации. Также, должно быть предусмотрено размещение на крыльях светящихся устройств для создания стандартных посадочных огней.
На Фиг. 1 – 13 съемный летательный аппарат 3 изображен с хвостовым оперением 6, включающим один вертикально расположенный киль и горизонтальный стабилизатор, однако съемный летательный аппарат 3 может содержать два киля.
Движитель 7 съемного летательного аппарата 3 представляет собой тянущие и/или толкающие воздушные винты, где количество воздушных винтов съемного летательного аппарата 3 предпочтительно равняется количеству приводных колес наземного колесного транспортного средства 2, в частности автомобиля.
Так, съемный летательный аппарат 3 может содержать два, как показано на Фиг. 1 – 8, 10 – 11 (для автомобиля с только передним или только задним приводом колес) или четыре, как показано на Фиг. 9, 12 и 13 (для автомобиля с полным приводом) воздушных винта, два из которых являются тянущими, а два – толкающими, либо все четыре воздушных винта летательного аппарата могут быть тянущими либо толкающими.
Воздушные винты съемного летательного аппарата 3, создающие тягу, свободно вращаются в подшипниках 8 воздушного винта, закрепленных на каркасе 4 или на крыльях 5, приводимые во вращение от силовой установки автомобиля. В вариантах осуществления настоящего изобретения, представленных на Фиг. 1 – 13, подшипники 8 закреплены на специальной консоли 9 каркаса 4, однако они могут быть закреплены непосредственно на крыле 5 съемного летательного аппарата 3. При этом консоль 9 каркаса 4 является необязательным узлом в случае закрепления подшипников 8 воздушных винтов на крыле 5 съемного летательного аппарата 3.
Съемный летательный аппарат 3 включает систему соединения с автомобилем 2, которая включает стыковочный узел 10, выполненный с возможностью его соединения с диском и/или ступицей колеса 11 автомобиля 2, а также передачи крутящего момента от силовой установки автомобиля 2 через его приводное колесо на движитель (воздушный винт) 7 съемного летательного аппарата 3 посредством механического соединения. На фигурах стыковочный узел 10 обозначен с буквой «а» (активный стыковочный узел) или «п» (пассивный стыковочный узел) в зависимости от того, с диском и/или ступицей какого колеса (приводного или неприводного) он соединен. При этом по тексту настоящего описания используется как обозначение стыковочного узла позицией 10 без буквы, когда речь идет о любом стыковочном узле, так и обозначение стыковочного узла позицией 10а или 10п, когда речь идет только об активном или пассивном стыковочном узле.
На Фиг. 14 и 15 показаны болты 12 крепления стыковочного узла 10 к узлу ступицы колеса 11 автомобиля (как приведено на Фиг. 14 и 15, в случае использования автомобиля, у которого узлы ступиц колес оснащены шпильками, вместо болтов крепления используются гайки крепления), либо крепления к специализированному диску колеса 11 автомобиля. Колеса автомобиля могут применятся как со специализированными, так и с обычными дисками, к которым (или сквозь которые) жестко прикрепляется стыковочный узел 10. Компоненты 13 и 14 узла ступицы колеса 11 автомобиля (ступица, тормозной диск), не являются принципиальными элементами для обеспечения функционирования настоящего решения (крепление стыковочного узла 10 может осуществляться к специализированному диску колеса 11 автомобиля), и приведены для наглядности общей схемы.
Соединение колес 11 автомобиля со стыковочными узлами 10 и передача крутящего момента от вращения приводного колеса может осуществляться путем соосного присоединения фланца стыковочного узла 10 к диску колеса 11 и крепления стыковочного узла 10 к узлу ступицы колеса 11 сквозь штатные отверстия крепления диска колеса 11 к узлу ступицы посредством удлиненных болтов 12. Также соединение колес 11 автомобиля со стыковочными узлами 10 и передача крутящего момента может осуществляться путем соосного присоединения фланца стыковочного узла 10 к специализированному диску колеса 11 автомобиля и креплению непосредственно к нему (с помощью болтов 12 или гаек). Также при использовании специализированных дисков колес 11, имеющих по центру отверстие с резьбой (или шпильку), соединение стыковочных узлов 10 со специализированными дисками колес 11 может осуществляться в одной точке, по центру диска, путем завинчивания по резьбе в направлении, противоположном направлению вращения колес 11 при движении автомобиля вперед.
Система соединения съемного летательного аппарата 3 с автомобилем включает четыре стойки-шасси 15, в силовых подшипниках 16 которых установлены с возможностью вращения стыковочные узлы 10, по меньшей мере две из которых снабжены активным стыковочным узлом 10а для соединения с диском и/или ступицей приводного колеса 11 и передачи крутящего момента, а остальные стойки снабжены пассивным стыковочным узлом 10п для соединения с диском и/или ступицей неприводного колеса 11. Стойки 15 выполняют для съемного летательного аппарата 3 и СЛТ в целом роль шасси и обеспечивают механическое соединение каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 со стыковочными узлами 10 через несущие (силовые) подшипники 16.
Предпочтительно предусмотреть возможность изменения длины и конфигурации каждой стойки-шасси 15. На Фиг. 1 – 13 изображен вариант стоек-шасси 15 отклоняющегося типа, при котором при разъединении съемного летательного аппарата 3 и автомобиля осуществляется отклонением стоек-шасси 15, поворотно закрепленных с верхнего конца, при этом в отведенном состоянии стыковочные узлы 10 отводятся от дисков и/или ступиц колес 11 автомобиля (Фиг. 4). Однако конструкция стоек-шасси 15 может быть выполнена иным образом, что не влияет на суть настоящего технического решения.
Позициями 17 и 18 на Фиг. 14 и 15 обозначены гайка и шайба соответственно, служащие для удержания стыковочных узлов 10 в силовых (несущих) подшипниках 16 стоек-шасси 15. Гайка 17 и шайба 18 не являются функционально важными элементами и приведены на Фиг. 14 и 15 только для наглядности структуры соединения диска и/или ступицы колеса 11 автомобиля со стойкой, а также воздушного винта с подшипником 8. Данные элементы структурной схемы могут быть заменены на иные, обеспечивающие удержание штоков стыковочных узлов 10 в силовых (несущих) подшипниках 16 стоек-шасси 15, а также штоков воздушных винтов в подшипниках 8 воздушных винтов. При этом штоки стыковочных узлов 10 и воздушных винтов могут не иметь внешней резьбы, а быть запрессованы соответственно в подшипники.
На Фиг. 16 приведена структурная схема функциональных узлов одного из возможных технических решений соединения стоек-шасси 15 стыковочных узлов 10 с трубчатым каркасом 4 съемного летательного аппарата 3 в варианте использования автомобиля с полным приводом на все колеса 11 (т.е. с использованием четырех активных стыковочных узлов 10а и их стоек-шасси 15). Позициями 19 – 22 на Фиг. 16 обозначены функциональные компоненты четырех идентичных стоек-шасси 15 активных стыковочных узлов 10а, где позицией 19 обозначена труба верхней части стойки-шасси 15, подвижно коаксиально надетая на трубчатую продольную часть каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, выполняющая роль петли, служащая для обеспечения удержания съемным летательным аппаратом 3 автомобиля (за колесо 11) и отклонения стойки-шасси 15 (отведения от колеса 11 автомобиля) для закрепления/открепления стыковочного узла 10 от диска и/или ступицы колеса 11. Позицией 20 обозначена средняя часть стойки-шасси 15, к которой одним концом крепится телескопический удержатель стойки-шасси 15 в рабочем или в отведенном положении (по отношению к колесу 11 автомобиля). Позицией 21 обозначена труба телескопического удержателя стойки-шасси 15, подвижно коаксиально надетая на трубчатую продольную часть каркаса съемного летательного аппарата 3, выполняющая роль петли, где телескопический удержатель стойки-шасси 15 служит для удержания стойки-шасси 15 в рабочем или в отведенном положении (по отношению к колесу 11 автомобиля). Позицией 22 обозначена нижняя подвижная часть стойки-шасси 15, в которой закреплен силовой (несущий) подшипник 16 стойки-шасси 15, в котором вращается стыковочный узел 10.
Для адаптации съемного летательного аппарата 3 к совместному использованию с автомобилями различных марок от различных производителей, имеющих различающуюся колесную базу, ширину колеи, а также различные диски колес, расположения стоек-шасси 15 вдоль каркаса 4, расстояние между ними, а также расстояние между стыковочными узлами 10 для каждой пары колес 11 автомобиля, могут использоваться следующие технические решения:
- под размер колесной базы и ширины колеи используемого в СЛТ автомобиля каждой из возможных для использования (или популярных) моделей, применяется своя отдельная версия (модификация) каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 и стоек-шасси 15;
- для всех применяемых в СЛТ автомобилей используется один и тот же каркас 4 съемного летательного аппарата 3, но имеется выбор сменных (заменяемых) узлов (элементов) таким образом, что под каждый из возможных (или популярных) размеров колесной базы и ширины колеи используемого автомобиля каркас 4 съемного летательного аппарата 3 адаптируется путем установки на него сменных узлов (элементов), адаптированных под определенный размер колесной базы и ширины колеи используемого автомобиля;
- для всех применяемых в СЛТ автомобилей, используются одни и те же каркас 4 и стойки-шасси 15, при этом расстояние между рабочим положением пар стыковочных узлов 10 устанавливается с помощью дополнительной механизации каркаса 4 и стоек-шасси 15, при этом рабочие положения пар стыковочных узлов 10 обеспечивают оптимальную адаптацию под размер колесной базы и ширины колеи используемого автомобиля.
На Фиг. 17 приведена структурная схема функциональных узлов технического решения адаптации каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 к совместному использованию с автомобилями различных марок, имеющих различающуюся колесную базу путем установки на каркас 4 летательного аппарата 3 сменных узлов – дистанционных труб разной длины, адаптированных под размер колесной базы разных автомобилей. Позицией 23 на Фиг. 17 обозначена дистанционная труба для условно передней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, которая выполняет роль распорки между передним завершением каркаса 4 и передней стойкой-шасси 15 стыковочного узла 10 при использовании автомобиля «А». Позицией 24 обозначена дистанционная труба для условно средней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 – выполняет роль распорки между передней и задней стойками-шасси 15 стыковочного узла 10 при использовании Автомобиля «А». Позицией 25 обозначена дистанционная труба для условно задней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, которая выполняет роль распорки между задним завершением каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 и задней стойкой-шасси 15 стыковочного узла 10 при использовании автомобиля «А». Позицией 26 обозначена дистанционная труба для условно передней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, которая выполняет роль распорки между передним завершением каркаса 4 летательного аппарата 3 и передней стойкой стыковочного узла 10 при использовании автомобиля «Б». Позицией 27 обозначена дистанционная труба для условно средней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, которая выполняет роль распорки между передней и задней стойками-шасси 15 стыковочного узла 10 при использовании автомобиля «Б». Позицией 28 обозначена дистанционная труба для условно задней части каркаса 4 съемного летательного аппарата 3, которая выполняет роль распорки между задним завершением каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 и задней стойкой-шасси 15 стыковочного узла 10 при использовании автомобиля «Б».
Суть технического решения на Фиг. 17 заключается в том, что сумма длины двух (передней и задней) труб 19 верхней части двух стоек-шасси 15 совместно с длиной трех дистанционных труб 23, 24 и 25 или 26, 27 и 28 должны точно соответствовать продольной длине трубы каркаса 4 съемного летательного аппарата 3. Таким образом, на каркас съемного летательного аппарата 3, на левую и правую продольные его части, устанавливаются дистанционные трубы определенной длины, соответствующей колесной базе конкретного автомобиля.
Варьируя пропорцией между длинами сменных дистанционных труб для условно передней и условно задней частей каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 (при фиксированной длине труб верхней части двух стоек-шасси 15 и фиксированной колесной базе автомобиля), можно вдоль каркаса 4 съемного летательного аппарата 3 смещать положение автомобиля в закрепленном (соединенном с съемным летательным аппаратом 3) виде, вперед или назад, что позволяет балансировать (оптимизировать продольное положение) центра тяжести всего СЛТ.
Также для адаптации съемного летательного аппарата 3 к использованию с автомобилями различных марок различных производителей, имеющих различия узлов ступиц колес и способы крепления к ним дисков колес автомобиля, стыковочные узлы 10 могут быть сменными (под четыре или пять болтов крепления диска колес автомобиля к узлу ступицы колеса, под четыре или пять гаек крепления к шпилькам узлов ступиц и т.д.).
С целью балансировки центра тяжести СЛТ и адаптации летательного аппарата 3 под марку конкретного используемого автомобиля, стойки-шасси 15, а также крылья 5 и хвостовое оперение 6 могут быть подвижно закреплены на каркасе рамной конструкции съемного летательного аппарата 3 с возможностью их продольного перемещения и надежной фиксации в заданных местах в соответствии с размером колесной базы наземного колесного транспортного средства. Также с целью адаптации под марку конкретного используемого автомобиля (его высоту, ширину и размер колеи), стойки-шасси 15, как указывалось выше, имеют необходимые степени подвижности (возможность удлиняться и изгибаться) с возможностью фиксации их длины и конфигурации для задания положения стыковочным узлам 10 как по высоте над поверхностью земли, так и по ширине каркаса 4 съемного летательного аппарата 3.
Механическое соединение, посредством которого осуществляется передача крутящего момента от силовой установки автомобиля 2 через его приводные колеса на движитель (воздушный винт) съемного летательного аппарата 3, представляет собой гибкий вал 29, коаксиально проходящий сквозь активный стыковочный узел 10а, и обеспечивающий соответствие частоты вращения движителя летательного аппарата 3 частоте вращения приводного колеса автомобиля 2.
На Фиг. 1 – 14 изображено техническое решение, при котором крутящий момент от силовой установки автомобиля передается на воздушный винт съемного летательного аппарата 3 посредством гибкого вала 29, однако, возможно применение и иных механических устройств передачи крутящего момента, в том числе с изменением частоты вращения. Например, передача энергии вращения колес 11 автомобиля на воздушный винт летательного аппарата 3 может осуществляться с применением трансмиссий (механических устройств, обеспечивающих регулируемое или фиксированное изменение частоты вращения воздушного винта летательного аппарата по отношению к частоте вращения приводных колес автомобиля).
Гибкие валы 29, используемые для передачи крутящего момента от приводных колес автомобиля на воздушные винты съемного летательного аппарата 3, заключены для обеспечения соединения с подшипниками 8 воздушных винтов и подшипниками 16 активных стыковочных узлов 10а под углом, близким к перпендикулярному направлению, в трубчатые направляющие 30 либо по всей их длине, либо только на отдельных участках, таким образом, чтобы геометрия положения гибкого вала 29 обеспечивала соосный подход гибкого вала 29 как к воздушному винту, так и к диску и/или ступице колеса 11 автомобиля. Альтернативно геометрия конструкции СЛТ задается такой, что использование направляющих 30 для гибких валов 29 не требуется – ее задают, с одной стороны, подшипники 8 воздушных винтов, а с другой стороны – со стороны гибкого вала 29 – подшипники 16 стыковочных узлов.
Наземное колесное транспортное средство 2 снабжено штатным бортовым компьютером (не показан), выполненным с возможностью управления его основными узлами, а съемный летательный аппарат 3 снабжен блоком управления полетом 31, выполненным с возможностью беспроводной связи со штатным бортовым компьютером наземного колесного транспортного средства 2.
Блок 31 управления полетом включает контейнер с авионикой (бортовым оборудованием) СЛТ, содержащей все необходимые для организации и осуществления полета устройства и программы, включая радиолокационную станцию (РЛС), устройства навигации, определения высоты и скорости полета, устройствами связи с наземными диспетчерскими службами аэропортов и так далее, устройствами, обеспечивающий управление механизацией крыльев и хвостового оперения, прочими устройствами, обеспечивающий беспилотную эксплуатацию СЛТ в целом. При этом блок 31 управления полетом снабжен источником электрической энергии (не показан) для приведения в действие механизации крыльев 5 и хвостового оперения 6 летательного аппарата 3, а также питания электронных устройств самого блока 31 управления полетом.
Механизация крыльев 5 съемного летательного аппарата 3 и хвостового оперения 6 (рули высоты, элероны и так далее), управляемые от блока 31 управления полетом, имеют автономные приводные двигатели, энергоснабжение которых осуществляется от аккумуляторной установки, также размещенной в блоке 31 управления полетом. Однако для этой цели возможно использование части преобразованной энергии вращения приводных колес автомобиля, передаваемой на автономные приводные двигатели узлов механизации крыла 5 (крыльев) и хвостового оперения 6 путем ее частичного отъема с помощью специальных устройств.
В процессе взлета, полета и приземления СЛТ программное обеспечение блока 31 управления полетом во взаимодействии с штатным компьютером автомобиля обеспечивает блокировку открывания дверей и багажника автомобиля, блокировку от случайного или умышленного воздействия со стороны пассажиров на руль и педаль тормоза автомобиля, блокировку возможности какого-либо воздействия пассажиров на силовую установку автомобиля (блокируется возможность ее выключения, изменения задаваемого блоком 31 управления полетом задания для бортового компьютера по режиму работы силовой установки), а также блок 31 управления полетом через бортовой компьютер управляет необходимым для устойчивого полета распределением крутящих моментов каждого из приводных колес автомобиля, создающих через гибкий вал 29 индивидуальные крутящие моменты каждого воздушного винта в отдельности, при необходимости отключая различные штатные системы автомобиля (ABS – Anti-Blockier-System, ASR – Antriebs-Schlupf-Regelung, EDS – Elektronische Differentialsperre, ESP – Elektronisches Stabilitats Programm и других систем).
Также съемный летательный аппарат 3 может содержать дополнительные источники электрической энергии, что может быть целесообразно при использовании автомобиля с электрическими силовыми установками, либо дополнительные топливные баки при использовании автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В обоих случаях для поступления электроэнергии или жидкого топлива из данных источников энергии в силовую (или силовые) установку автомобиля потребуется дополнительное соединение этих источников с автомобилем, что не является желательным. Предпочтительным выглядит конструкция, не использующая дополнительные источники энергии на борту съемного летательного аппарата, используемые силовой установкой автомобиля.
Съемный летательный аппарат 3 может также содержать резервную (аварийную) силовую установку, способную приводить во вращение воздушные винты для создания тяги в экстренных ситуациях (например, при отказе штатной силовой установки используемого автомобиля), но наличие резервной силовой установки не является обязательным в рамках данного технического решения.
Эксплуатация изобретения может быть реализована следующим практическим способом.
Способ практического использования СЛТ заключается в предоставлении съемного летательного аппарата в краткосрочную аренду (прокат) арендодателем в аэропорту (или ином специализированном месте) для осуществления полностью беспилотного перелета СЛТ в другой аэропорт арендодателя под управлением наземными диспетчерскими службами.
Очевидно, что владение съемным летательным аппаратом, обеспечивающим автомобилю возможность полета, экономически нерационально. Поскольку эта конструкция используется лишь эпизодически, ее более целесообразно при необходимости брать на прокат (в аренду) именно и только на эти периоды, т.е. на время полета. Кроме того, в большинстве стран мира взлет и посадка летающих устройств допускается только со специально предназначенных аэродромов, а использование для взлета и посадки дорог общего пользования не разрешается, что делает еще менее целесообразным владение съемным летательным аппаратом, обеспечивающим автомобилю возможность полета. При этом понятно, что аренда воздушной конструкции для полета предусматривает размещение пункта проката такой конструкции в зоне аэропортов или иных специально отведенных и техниически оснащенных площадок.
Пошагово, непосредственная эксплуатация СЛТ (вздет – полет – посадка) может выглядеть следующим образом.
1. Автомобиль своим ходом прибывает в аэропорт или иное место базирования съемных летательных аппаратов.
2. Тестируют автомобиль на предмет его исправности и пригодности для использования в составе СЛТ. Возможно, проверяют наличие у автомобиля сертификата летной годности или иного документа, подтверждающего его возможность использования в составе СЛТ и полную техническую исправность для данной цели.
3. После успешного завершения тестирования, объединяют автомобиль со съемным летательным аппаратом 3.
4. Осуществляют выезд СЛТ на стартовую позицию.
5. Взлет СЛТ выполняют путем передачи голосовой или иной команды на взлет от пассажиров автомобиля или обслуживающего взлет оператора на диспетчерский пункт аэропорта вылета или в иную службу, обслуживающую данный полет.
6. С момента подачи команды на взлет, управление СЛТ полностью переходит к установленному в блоке 31 управления полетом специальной программе обеспечения автопилотирования, при этом блок 31 управления полетом непрерывно взаимодействует с наземными аэропортовыми службами вылета и прилета СЛТ.
При взлете СЛТ работает силовая установка автомобиля, разгоняя СЛТ до скорости отрыва от земли. При этом механизацией крыльев 5 и хвостового оперения 6 съемного СЛТ управляет блок 31 управления полетом по командам программы автопилотирования. В свою очередь, блок 31 управления полетом взаимодействует в непрерывном режиме с аэропортовыми службами вылета и прилета. Также блок 31 управления полетом управляет механизацией крыльев 5 и хвостового оперения 6 съемного летательного аппарата 3, обеспечивая маневрирование СЛТ в горизонтальной плоскости и по высоте полета.
7. В процессе взлета, полета и приземления СЛТ, программное обеспечение блока 31 управления полетом во взаимодействии со штатным бортовым компьютером автомобиля обеспечивают блокировку открывания дверей и багажника автомобиля, блокировку от случайного или умышленного воздействия со стороны пассажиров на руль и педаль тормоза автомобиля, блокировку возможности какого-либо воздействия пассажиров на силовую установку автомобиля (блокируется возможность ее выключения, изменения заданного блоком 31 управления полетов режима работы силовой установки).
Также блок 31 управления полетом через штатный бортовой компьютер автомобиля управляет необходимым для устойчивого полета распределением крутящих моментов каждого из приводных колес автомобиля, создающих через гибкий вал 29 крутящие моменты каждого воздушного винта в отдельности, при необходимости отключает различные штатные системы автомобиля, предназначенные для оптимального управления движением и торможением автомобиля при его перемещении по земле (ABS – Anti-Blockier-System, ASR – Antriebs-Schlupf-Regelung, EDS – Elektronische Differentialsperre, ESP – Elektronisches Stabilitats Programm и другие системы).
Информацию о воздушном пространстве системы блока 31 управления полетом получают как от наземных служб сопровождения полетом, так и от бортовой радиолокационной станции, входящей в состав блока 31 управления полетом.
8. При посадке СЛТ управление силовой установкой автомобиля также осуществляют блоком 31 управления полетом (взаимодействующим в непрерывном режиме с аэропортовой службой прилета).
При этом блок 31 управления полетом управляет механизацией крыльев 5 и хвостового оперения 6 съемного летательного аппарата 3, обеспечивая снижение и посадку СЛТ, отдавая в необходимый момент на штатный бортовой компьютер автомобиля команду включения штатных тормозов автомобиля. Таким образом, торможение СЛТ после приземления осуществляют штатными тормозами автомобиля.
В экономическом плане применение автомобиля в качестве пассажирской капсулы в составе СЛТ не должно быть приоритетом для вида использования такого автомобиля, т.к. автомобиль – это, прежде всего, транспортное средство для передвижения по дорогам. Возможность применения автомобиля в качестве пассажирской капсулы в составе СЛТ должно рассматриваться как своеобразный «бонус», как привлекательная, но вторичная, дополнительная возможность его эксплуатации, не приводящая к существенному удорожанию автомобиля для реализации этой возможности.
Вышеописанный способ возможной практической эксплуатации СЛТ означает, что для эффективного использования автомобиля в качестве пассажирской капсулы СЛТ требуется выполнение следующих технических и организационных условий:
- минимально необходимая доработка узлов автомобиля, его адаптация для полета как в техническом, так и экономическом плане;
- эксплуатацию СЛТ следует рассматривать исключительно в режиме полного автопилотирования (в отсутствие пилота);
- аренда съемного летательного аппарата непосредственно в аэропорту вылета и только на время полета;
- организация тестирования автомобилей на предмет их годности для эксплуатации в составе СЛТ с выдачей соответствующих разрешений;
- соединение автомобиля со съемным летательным аппаратом и проверка монтажа специалистами арендодателя съемного летательного аппарата в течение непродолжительного периода (например, суммарно не более 1 часа);
- техническая и технологическая поддержка автопилотирования СЛТ при взлете, на протяжении полета и при посадке в режиме автопилотирования в аэропорту прилета;
- возврата арендодателю съемного летательного аппарата в аэропорту прилета;
- гарантия возможности последующей аренды съемного летательного аппарата в аэропорту прилета для возможности возвращения в аэропорт вылета.
Таким образом, практическое использование СЛТ, использующего автомобиль, должно включать как минимум:
- возможность получения документа летной годности (для конкретного автомобиля или для определенной марки автомобиля определенного производителя);
- экспресс-тестирование арендодателем летательного аппарата технического состояния автомобиля арендатора на пригодность автомобиля для безопасного полета;
- наличие развитой сети аэропортов, на которых арендодатели предоставляют прокат съемных летательных аппаратов для использования совместно с автомобилями арендаторов на время совершения полета;
- наличие наземной поддержки диспетчерскими службами (сопровождение) перелетов СЛТ из одного аэропорта в другой на всем пути перелета.
При этом комплексная целесообразность использования автомобиля в качестве пассажирской капсулы СЛТ наблюдается лишь при выполнении следующих условий:
- автомобиль для возможности его использования в качестве пассажирской капсулы СЛТ не должен стоить намного дороже этого же автомобиля, но такой функцией не обладающего, т.е. это должен быть в целом обычный серийный автомобиль;
- дооснащение автомобиля устройствами и программным обеспечением, позволяющими его использования в качестве пассажирской капсулы СЛТ, не должно требовать существенного преобразования его конструкции;
- дооснащение автомобиля конструкцией, обеспечивающей полет (объединение автомобиля со съемным летательным аппаратом), а также снятие с автомобиля данной конструкции, должно осуществляться в аэропорту в очень сжатые временные сроки, ориентировочно, не более одного часа при вылете и получаса при прилете;
- совокупная стоимость аренды конструкции, обеспечивающей полет, а также оплата услуг диспетчерских служб аэропортов вылета и прилета, сопровождения автопилотирования в полете, должна быть ниже стоимости аренды персонального бизнес-джета или вертолета для полета в тот же период и по тому же маршруту;
- сеть прокатных служб (аренды) конструкций, обеспечивающих полет, должна быть достаточно развита как для прилета в требуемую точку, так и для отсутствия длительного ожидания аренды свободной конструкции, обеспечивающей полет.
Наилучшим в плане обеспечения безопасности вариантом эксплуатации автомобиля в качестве пассажирской капсулы СЛТ является прохождение соответствующего тестирования автомобиля той или иной марки непосредственно на заводе-изготовителе с последующим получением автомобилем определенного юридически значимого документа пригодности к использованию в составе СЛТ (летной годности автомобиля).
Однако, как отмечалось выше, сам автомобиль при этом, во избежание его излишнего удорожания, целесообразно не оснащать для рассматриваемой дополнительной функции какими-либо существенными конструктивными изменениями, за исключением установки на компьютер специального программного обеспечения, усиления подвески, а также оснащения автомобиля колесами со специальными дисками.
Также целесообразно предусмотреть возможность использования автомобиля в качестве не только пассажирской, но и грузовой капсулы в составе СЛТ, как минимум на период перелета (если система автопилота на дороге у автомобиля отсутствует). Т.е. в данном варианте такой автомобиль будет представлять собой в полете составную часть грузового дрона без присутствия пассажиров.
Таким образом, разработано составное летающее транспортное средство, в котором за счет выполнения соединения съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством обеспечено достижение технического результата, заключающегося в увеличении надежности скрепления съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством, упрощении и ускорении такого монтажа, наряду с обеспечением возможности использования совместно со съемным летательным аппаратом без силовой установки наземного колесного транспортного средства серийного производства, а не специализированных конструкций, что упрощает и удешевляет изготовление составного летающего транспортного средства в целом.
Изобретение относится к многофункциональной транспортной технике. Составное летающее транспортное средство объединяет наземное колесное транспортное средство, снабженное силовой установкой, со съемным летательным аппаратом, имеющим движители - воздушные винты, создающие тягу, крылья, хвостовое оперение, блок управления полетом, а также систему соединения с наземным колесным транспортным средством. Система соединения с наземным колесным транспортным средством включает стыковочные узлы, установленные с возможностью вращения в подшипниках, размещенных на стойках-шасси, обеспечивающих как механическое соединение съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством путем скрепления стыковочных узлов с дисками и/или ступицами его колес, так и передачу крутящих моментов приводных колес на движители съемного летательного аппарата. Изобретение направлено на увеличение надежности скрепления съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством, упрощение монтажа. 8 з.п. ф-лы, 17 ил.
1. Составное летающее транспортное средство, содержащее наземное колесное транспортное средство, снабженное силовой установкой, а также съемный летательный аппарат, включающий по меньшей мере два движителя, создающих тягу - воздушные винты, крылья, хвостовое оперение, блок управления полетом, а также систему соединения с наземным колесным транспортным средством, отличающееся тем, что система соединения с наземным колесным транспортным средством включает не менее двух стыковочных узлов, установленных с возможностью вращения в подшипниках, размещенных на стойках-шасси, обеспечивающих как механическое соединение съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством путем скрепления стыковочных узлов с дисками и/или ступицами его колес, так и передачу крутящих моментов приводных колес на движители съемного летательного аппарата, создающие тягу.
2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что система соединения съемного летательного аппарата с наземным колесным транспортным средством включает четыре стойки-шасси, по меньшей мере две из которых снабжены активными стыковочными узлами для соединения с дисками и/или ступицами приводных колес и передачи крутящего момента от них, а остальные стойки снабжены пассивными стыковочными узлами, служащими только для соединения с дисками и/или ступицами неприводных колес.
3. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что движители съемного летательного аппарата представляют собой тянущие и/или толкающие воздушные винты, причем количество воздушных винтов съемного летательного аппарата равняется количеству приводных колес используемого наземного колесного транспортного средства.
4. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что сквозь стыковочные узлы приводных колес коаксиально проходят гибкие валы, посредством которых осуществляется передача крутящих моментов от приводных колес наземного колесного транспортного средства на создающие тягу движители - воздушные винты съемного летательного аппарата, обеспечивая соответствие частоты вращения воздушных винтов съемного летательного аппарата и частоты вращения приводных колес наземного колесного транспортного средства.
5. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что съемный летательный аппарат имеет каркас, представляющий собой рамную конструкцию, на которой стойки-шасси, крылья и хвостовое оперение закреплены с возможностью их продольного перемещения по каркасу и фиксации в заданных местах в соответствии с необходимостью продольной балансировки центра тяжести составного летающего транспортного средства и в соответствии с размером колесной базы наземного колесного транспортного средства.
6. Транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что стойки-шасси выполнены с возможностью изменения их длины и конфигурации.
7. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что съемный летательный аппарат снабжен блоком управления полетом, оснащенным управляющим полетом компьютером, его исполнительными органами, включая узлы управления приводами механизации крыльев и хвостового оперения съемного летательного аппарата, а также оснащенным бортовой радиолокационной станцией, устройствами навигации, измерительной аппаратурой и иными приборами и устройствами, необходимыми для совершения полета составного летающего транспортного средства, выполненным с возможностью беспроводной связи с бортовым компьютером наземного колесного транспортного средства, позволяющим управлять основными узлами наземного колесного транспортного средства, включая управление запуском и режимами его силовой установки, тормозами, блокировкой дверей и багажника, иными системами наземного колесного транспортного средства.
8. Транспортное средство по п.7, отличающееся тем, что блок управления полетом оснащен аккумуляторным источником электрической энергии для приведения в действие всего бортового оборудования съемного летательного аппарата.
9. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что съемный летательный аппарат снабжен также резервной силовой установкой.
| US 0003645474 A1, 29.02.1972 | |||
| EP 2969603 B1, 24.05.2017 | |||
| ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ПРЕОБРАЗУЕМОЕ В ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ | 1991 |
|
RU2016781C1 |
