СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ МАРШРУТОМ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И И КОМПЛЕКС ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2021 года по МПК G05D1/00 B64D3/00 G01V3/16 

Изобретение относится к области авиации, в частности к способу управления маршрутом привязного беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертикального взлета и посадки.

Привязные БПЛА обычно применяются с целью взлета на заданную высоту и фиксации положения относительно наземной станции. Фиксируют БПЛА при помощи привязи, связывающей БПЛА с наземной станцией.

Известен способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс по патенту РФ №2 441 809, МПК В64С 39/02.

Беспилотный авиационный комплекс содержит наземную станцию, беспилотный летательный аппарат с движителем и его приводом, привязь, включающую силовой трос, связывающий наземную станцию с БПЛА, и многофункциональный кабель, а также механизм для регулирования длины привязи, и систему управления положением и стабилизации БПЛА в виде отдельного управляющего троса.

Недостатком способа является сложность управления пространственным положением БПЛА, связанная с необходимостью применения отдельного управляющего троса, и связанная с этим недостаточная надежность, что может привести к потере управления БПЛА. Другим недостатком является использование стационарной наземной станции, что ведет к ограничению допустимого расстояния полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязи, что не позволяет использовать БПЛА в приложениях предусматривающих протяженный маршрут движения БПЛА, например, при мониторинге безопасности по периметру охраняемого объекта или при доставке с помощью БПЛА грузов по территории объекта, от одного склада до другого.

Известны беспилотные летательные аппараты, например привязной вертолет, управляемый дистанционно с наземной станции комплекса (ФРГ №2444775, В64С 27/04; B64F 3/00, публикация 28.07.1977). Вертолет имеет комплекс для автоматической стабилизации его положения в полете, включающееся с помощью коммутационного устройства, которое выдает сигнал на переключение стабилизирующего устройства на различные режимы работы в зависимости от длины смотанного с барабана привязного каната. Недостатком данного привязного беспилотного летательного аппарата является сложность его системы управления и стабилизации, обусловленная изменением положения центра тяжести системы «БПЛА-привязь» при перемещениях БПЛА по горизонтали и изменениях ветровых нагрузок на БПЛА. Другим недостатком является использование стационарной наземной станции, ограничивающей допустимое расстояние полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязного каната.

Известен также беспилотный авиационный комплекс фирмы «Израел Аэроспэйс Индастриз ЛТД», принятый за прототип (WO 2007/141795 А1, В64С 27/20, 13.12.2007), включающий наземную станцию и беспилотный привязной летательный аппарат в виде платформы, несущей полезную нагрузку и движитель в виде четырех вентиляторов с электроприводом. Привязь, связывающая наземную станцию с платформой беспилотного летательного аппарата, состоит из силового троса и многофункционального кабеля, обеспечивающего электрическую связь и связь управления.

Прототипу присущ существенный недостаток, а именно использование стационарной наземной станции, ограничивающей допустимое расстояние полета БПЛА от точки взлета, в пределах длины привязи.

Технической задачей предлагаемого решения является увеличение допустимого расстояния полета привязного беспилотного летательного аппарата, с возможностью управления маршрутом его движения, а также увеличение безопасности полета, что позволит начать применение беспилотных летательных аппаратов на объектах в настоящий момент закрытых для полетов беспилотных летательных аппаратов, в том числе аэропортах, опасных производственных объектах и т.п., в приложениях предусматривающих движение БПЛА по заданному маршруту, изменение высоты размещения монорельса (относительно земли) позволяет организовать расхождение беспилотного летательного аппарата с другими транспортными средствами в разных уровнях (по высоте), что устраняет угрозу их столкновения. Предлагаемое решение позволяет также использовать БПЛА различных моделей вертикального взлета и посадки

Поставленная задача решена благодаря тому, что управление маршрутом беспилотного летательного аппарата осуществляют с помощью прокладки монорельса по заданному маршруту и установки на него наземной подвижной платформы имеющей возможность движения по монорельсу в результате натяжения прикрепленного к ней удерживающего троса, другим концом крепящегося к БПЛА, возникающего при его движении. Допустимое расстояние полета БПЛА увеличивают за счет применения не стационарной наземной платформы (станции) как в заявленных прототипах, а подвижной имеющей возможность движения по монорельсу вслед за летящим БПЛА, при этом длина монорельса может составлять десятки километров, в результате допустимое расстояние полета привязного БПЛА будет пропорционально длине проложенного монорельса и также может составлять десятки километров, что значительно больше, чем в заявленных прототипах, где допустимое расстояние полета ограничено длиной привязи связывающей БПЛА и стационарную наземную платформу (станцию), такая длина обычно составляет не более 30-100 метров. Предлагаемое решение позволяет использовать БПЛА различных моделей вертикального взлета и посадки.

Реализация способа происходит следующим образом. По заданному маршруту движения БПЛА прокладывают монорельс, на который устанавливают наземную подвижную платформу, имеющую возможность свободного качения по монорельсу, к которой удерживающим тросом прикрепляют беспилотный летательный аппарат являющийся движителем, при полете БПЛА натягивает удерживающий трос, вследствие чего наземная подвижная платформа движется по монорельсу вслед за БПЛА, в таком состоянии БПЛА может передвигаться только по заданному маршруту, вдоль монорельса, движение БПЛА в другие стороны блокируются удерживающим тросом. Таким образом, решена задача управления маршрутом беспилотного летательного аппарата.

Предлагаемый способ реализуется комплексом, состав которого представлен на фиг. 1.

На фиг. 1 изображен комплекс управления маршрутом беспилотного летательного аппарата, состоящий из следующих элементов: наземной подвижной платформы 1, установленной на монорельс 2; удерживающего троса 3 одним концом прикрепленного к наземной подвижной платформе 2, вторым концом удерживающий трос 3 прикрепляется к БПЛА.

Работа комплекса происходит следующим образом. После взлета, БПЛА являющийся движителем, начинает натягивать удерживающий трос 3, прикрепленный к наземной подвижной платформе 1, установленной на монорельсе 2, вследствие чего наземная подвижная платформа 1, начинает катиться на колесах 4 по монорельсу 2, вслед за БПЛА.

Группа изобретений относится к способу и комплексу управления маршрутом беспилотного летательного аппарата (БПЛА). Комплекс содержит монорельс, установленную на него подвижную платформу с прикрепленным к ней тросом. Управление маршрутом БПЛА осуществляют с помощью удерживающего троса, прикрепленного к наземной подвижной платформе с одной стороны и к БПЛА с другой, имеющей возможность движения по монорельсу, проложенному по заданному маршруту. Обеспечивается увеличение допустимого расстояния полета БПЛА в пределах заданного маршрута и ограничение движения БПЛА вне этого маршрута. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ управления маршрутом беспилотного летательного аппарата, осуществляется в результате прокладки монорельса по заданному маршруту и установки на него наземной подвижной платформы, имеющей возможность движения по монорельсу при натяжении прикрепленного к ней удерживающего троса, возникающего при движении БПЛА прикрепленного к другому концу удерживающего троса.

2. Комплекс управления маршрутом беспилотного летательного аппарата, реализующий способ по п. 1, включающий монорельс, устанавливаемую на него на колесах наземную подвижную платформу, снабженную удерживающим тросом для крепления к беспилотному летательному аппарату.