УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ И СБРОСА ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ ДЛЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2024 года по МПК B64D1/02 B64U101/18 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области грузовых транспортных средств воздушного типа, а точнее к конструктиву стыковочного оборудования беспилотных летательных аппаратов, предназначенного для удержания и сбрасывания в полете полезной нагрузки.

Уровень техники

Из уровня техники известно устройство сброса полезной нагрузки с беспилотного летательного аппарата (см. RU201868, кл. B64D1/02, публ. 18.01.2021г. [1]).

Известное из уровня техники решение [1] относится к области авиационной техники, а конкретно к устройствам для отделения объектов от несущих конструкций и может быть использовано в БЛА компактного размера.

Известное решение характерно тем, что содержит подвижное удерживающее средство, установленное между несущей конструкцией и полезной нагрузкой и содержит задвижной механический затвор, корпус, двуплечий рычаг и сервопривод.

Согласно замыслу, решения [1] корпус имеет паз под затвор, а двуплечий рычаг, преобразовывает энергию вращения сервопривода в поступательное движение затвора.

Известная конструкция расширяет функционал БЛА, что проявляется в возможности быстрой установки на летательный аппарат полезного груза в виде боеприпасов, мин или гуманитарных средств.

Недостатком выявленного из уровня техники устройства [1] следует считать достаточно высокую материалоемкость конструкции, усложняющую и замедляющую производственные процессы изготовления, а также существенные ограничения по транспортировке, связанные с недоступностью надежной перевозки “протяженных” грузов, требующих дополнительных мест фиксации.

Из уровня техники известно устройство фиксации и сброса объемных тел для сверхлегких летательных аппаратов (см. RU2587318, кл. B64D 1/10, публ. 20.06.2016г. [2]).

Известное решение [2] относится к области оборудования сверхлегких летательных аппаратов для установки, перемещения и отцепления объемных грузов.

Выявленное из уровня техники устройство фиксации и сброса содержит основную деталь, исполнительный механизм и узел крепления для исполнительного механизма.

Согласно замыслу известного решения [2] основная деталь выполняется из одного фрагмента материала и содержит рабочую область и область крепления исполнительного механизма передвижения, имеющегося рабочего штыря.

Указанная основная деталь крепится к одной из нижних неподвижных поверхностей БЛА. Рабочая часть основной детали имеет паз на нижней своей части для установки в него кольца крепления объемного тела. Рабочий штырь входит в рабочую часть основной детали, пересекает паз и проходит рабочую часть основной детали по центру боковой плоскости паза.

Известное устройство, согласно описанию, соответствует требуемым показателям веса, прочности и энергопотребления и соответственно подходит для установки на сверхлегкий БЛА.

Однако недостатком известного решения следует признать низкую надежность крепления полезной нагрузки при транспортировке, наличие ограничений по форме и геометрическим параметрам полезного груза, а также необходимость сверления корпуса БЛА для установки устройства.

Наиболее близким с точки зрения технической сути к заявляемому изобретению следует считать устройство для крепления и сброса полезной нагрузки, известное из RU174729, кл. B64D 1/02, публ. 30.10.2017г. [3].

Рассматриваемое устройство [3] относится к оборудованию БЛА для сбрасывания полезной нагрузки в полете.

В конструктивном отношении выявленное из уровня техники устройство содержит корпус, узел крепления и исполнительный механизм, включающий сервомеханизм и стопорное средство.

В соответствии с изобретательским замыслом основная деталь выполняется в виде контейнера, в полости которого закреплены исполнительный механизм и ложемент.

Исполнительный механизм включает указанные сервомеханизм и механизм стопорения, при этом на валу сервомеханизма расположен ролик с закрепленным на нем тросиком, проходящим через обводной ролик механизма стопорения.

Узел крепления выполнен в виде скобы, зафиксированной затвором механизма стопорения и зажима, закрепленного при помощи проходящего через него второго тросика с одной стороны с качалкой механизма стопорения, а другой конец второго тросика предназначен для крепления полезной нагрузки.

Недостатком известного устройства [3] следует считать ограниченные показатели размеров и форм переносимых полезных грузов ввиду особенностей контейнера, а также весьма сложную материалоемкую конструкцию, содержащая множество, подвергаемых быстрому износу взаимосвязанных между собой компонентов.

Раскрытие изобретения

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание, обладающего высокими технико-эксплуатационными показателями, удерживающего и сбрасывающего полезную нагрузку устройства, состыковывающегося с беспилотным летательным аппаратом.

Техническим результатом предлагаемого изобретения, который решает указанную техническую проблему является реализация назначения по созданию указанного в абзаце выше стыковочного грузового устройства, обладающего повышенной надежностью закрепления полезной нагрузки в полете, исключающего самопроизвольный сброс переносимых грузов, имеющих расширенный диапазон количества, внешнего исполнения и размеров, что создает условия расширенного функционального применения.

Заданный технический результат и указанная техническая проблема достигаются в результате того, что удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата содержит корпус, узел крепления, а также исполнительный механизм, включающий сервопривод и стопорное средство, при этом корпус выполнен с каналом для штока и с вырезами для подвешивания нагрузки, причем имеются узлы крепления исполнительного механизма, упомянутый сервопривод которого состоит из стержней для подвешивания нагрузки и зубчатой рейки, взаимодействующих с закрепленными на валу сервопривода шестеренкой и штоком, причем имеющийся узел крепления представляет из себя скобу с проушинами для стержней штока указанного исполнительного механизма, функционирование которого поддерживается блоком управления, подключенным посредством проводного соединения к модулю беспилотного летательного аппарата.

Основу конструкции предлагаемого устройства фиксации и сброса полезной нагрузки составляет корпус, исполнительный механизм, компонент фиксации полезной нагрузки и блок управления.

В соответствии с изобретательским замыслом корпус устройства выполнен с каналом для штока, а также вырезами для подвеса полезной нагрузки, причем число мест подвешивания вариативно. Кроме того, устройство имеет узлы крепления исполнительного механизма, блока управления и область крепления к беспилотному летательному аппарату.

В конструкционном отношении исполнительный механизм состоит из сервопривода с закрепленными на валу шестеренкой и штоком, включающим зубчатую рейку и стержни для подвешивания груза, причем количество стержней соответствует количеству используемых полезных грузов.

Используемый в конструкции узел фиксации представляет из себя скобу с проушинами для стержней штока исполнительного механизма, причем в соответствии с замыслом, узлы фиксации могут иметь дополнительные захватные элементы для обеспечения правильной фиксации и корректного и точного сброса полезного груза или грузов.

Используемый блок управления обеспечивает подключение питания предлагаемого устройства от подсистемы бортового питания беспилотного летательного аппарата посредством разъема USB-C. В качестве приемника команд от существующих в настоящее время беспилотных летательных аппаратов используется фоторезистор, расположенный под имеющимся бортовым осветительным средством беспилотного летательного аппарата.

Для обработки команд с последующей их передачей на сервопривод может использоваться программируемые платы типа Arduino Nano.

Таким образом, предлагаемое удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата образует совокупность признаков, достаточных для достижения заданного технического результата, заключающегося в реализации назначения по созданию стыковочного грузового устройства для беспилотного летающего аппарата, которое обладает повышенной надежностью закрепления полезной нагрузки в полете, исключающего самопроизвольный сброс переносимых грузов, имеющих расширенный диапазон количества, внешнего исполнения и размеров, формируя таким образом условия расширенного функционального применения, что в свою очередь способствует реализации существующей технической проблемы по созданию, обладающего высокими технико-эксплуатационными показателями, удерживающего и сбрасывающего полезную нагрузку устройства, состыковывающегося с беспилотным летательным аппаратом.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлены общие виды предлагаемого грузового стыковочного устройства для беспилотного летательного аппарата;

На фиг. 2 показано сечение А-А фиг. 1;

На фиг. 3 показано сечение Б-Б фиг. 1.

Осуществление изобретения

Предлагаемое удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата поясняется конкретными примерами выполнения и реализации, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядным образом демонстрируют достижение указанной совокупностью существенных признаков заданного технического результата, а также решение указанной технической проблемы.

На прилагаемых фиг. 1-3 цифровыми позициями представлены следующие части и элементы предлагаемого грузового стыковочного устройства беспилотного летательного аппарата:

1 - корпус;

2 - элементы крепления;

3 - канал;

4 - шток;

5 - вырезы;

6 - кольца полезной нагрузки;

7 - направляющие прорези;

8 - блок управления;

9 - сервопривод;

10 - шестерня;

11 - зубчатая рейка;

12 - стержни;

13 - фиксатор;

14 - плата управления;

15 - кабель с разъемом.

И так, предлагаемое удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата содержит корпус 1, узел крепления, а также исполнительный механизм, включающий сервопривод 9 и стопорное средство.

Корпус выполнен с каналом 3 для штока 4 и с вырезами 5 для подвешивания нагрузки.

Корпус 1 имеет узлы крепления исполнительного механизма, сервопривод 9 которого состоит из стержней 12 для подвешивания нагрузки и зубчатой рейки 11, взаимодействующих с закрепленными на валу указанного сервопривода 9 шестерней 10 и штоком 4.

Имеющийся узел крепления полезной нагрузки (груза) представляет из себя скобу с проушинами для стержней 12 штока 4 указанного исполнительного механизма.

Работа исполнительного механизма осуществляется посредством блока управления 8, подключенного посредством проводного соединения к модулю беспилотного летательного аппарата.

На корпусе 1 устройства оборудован узел крепления (элементы крепления 2) к беспилотному летательному аппарату и, как уже было указано, канал 3 для штока 4, вырезы 5 для подвешивания колец 6 полезной нагрузки (груза), а кроме того направляющие прорези 7 для обеспечения точности сброса нагрузки и место для размещения блока управления 8 и исполнительного механизма.

Как было обозначено, исполнительный механизм состоит из сервопривода 9, на валу которого закреплена шестерня 10 и шток 4, на котором закреплена зубчатая рейка 11, стержни 12 для подвешивания полезной нагрузки (груза), причем количество стержней 12 должно соответствовать количеству используемых единиц груза.

В используемом блоке управления размещена плата 14 управления грузовым стыковочным устройством, от которой проходит проводное соединение в виде кабеля с разъемом 15 для подключения к модулю, а именно к бортовому разъему беспилотного летательного аппарата.

Предлагаемое техническое решение характерно тем, что в нем используется достаточно простой исполнительный механизм реечно-шестереночного исполнения, которое приводит шток 4 с необходимым количеством стержней 12 в движение.

Шток 4 с зубчатой рейкой 11 и с несколькими стержнями 12 может по существу образовывать одну деталь.

На штоке 4 предусмотрен фиксатор 13, ограничивающий его перемещений до крайнего положения.

Используемые кольца 6 полезной нагрузки выполняются с проушинами и крепятся таким образом, чтобы полезная нагрузка вплотную прилегала к корпусу 1, исключая таким образом болтания полезной нагрузки во время полета.

Осуществляется предлагаемое удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство для беспилотного летательного аппарата, следующим образом.

Предлагаемое стыковочное грузовое устройство закрепляется на беспилотном летательном аппарате при помощи узла крепления в виде элементов крепления 2. Метод крепления и непосредственно конструкция элементов крепления 2 может быть различной и зависит от конструкции используемого беспилотного летательного аппарата. На полезную нагрузку (груз) надевается и фиксируется кольцо 6 с проушиной для крепления полезной нагрузки (груза) к устройству. Указанное кольцо 6 с полезной нагрузкой вставляется проушиной в имеющийся вырез 5, в отверстие проушины задвигается стержень 12 штока 4. В момент сброса полезной нагрузки (груза) от платы управления 14 подается сигнал на сервопривод 9, вал которого поворачивается и посредством вращения шестерни 10, а также зубчатой рейки 11, далее шток 4 смещается в сторону так, что стержень 12 выходит из отверстия проушины кольца 6 с полезной нагрузкой и полезная нагрузка вместе с кольцом 6 сбрасывается под действием гравитации по направляющей прорези 7.

Как уже было упомянуто, количество стержней на штоке 4 должно быть равно количеству зафиксированных полезных грузов, при этом длина стержней 12 должна быт подобрана в зависимости от необходимости одновременного или последовательного сброса нагрузки.

Фактически закрытая конструкция корпуса 1 и использование питания от модуля беспилотного летательного аппарата за счет кабеля с разъемом 15 способствует использованию предлагаемого устройства в любых погодных условиях.

Благодаря применению платы управления 14 в конструкции предлагаемого устройства возможно использовать различные алгоритмы работы исполнительного механизма, в частности, для управления последовательным или одновременным сбросом полезных грузов (нагрузки). Таким образом, предлагаемое грузовое стыковочное устройство в составе беспилотного летательного аппарата способно обеспечивать фиксацию и сброс одного или нескольких полезных грузов одновременно или последовательно в необходимый момент времени.

Также, в соответствии с предлагаемой конструкцией грузового стыковочного устройства и его проявляющимися в процессе работы эксплуатационными показателями, реализуются следующие технические особенности:

- высокие качество и надежность закрепления полезной нагрузки c исключением ее самопроизвольного сброса в процессе полета беспилотного летательного аппарата;

- возможность единовременной фиксации и сброса нескольких полезных грузов разной формы и размеров;

- широкий диапазон форм и размеров закрепляемых полезных грузов;

- относительная простота предлагаемой конструкции;

- незначительный вес конструкции;

- возможность крепления устройства к беспилотному летательному аппарату без использования болтовых или подобных соединений.

Таким образом, предлагаемое изобретение способно найти широкое применение в области воздушного грузового транспорта и может быть успешно использовано, в частности, в зоне ведения боевых действий с целью транспортировки и сброса различных полезных грузов, включая боеприпасы и другие средства поражения.

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям устройств удержания и сбрасывания в полете полезной нагрузки. Удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата содержит корпус, узел крепления, а также исполнительный механизм, включающий сервопривод и стопорное средство. Корпус выполнен с каналом для штока и с вырезами для подвешивания нагрузки. При этом имеются узлы крепления исполнительного механизма, сервопривод которого состоит из стержней для подвешивания нагрузки и зубчатой рейки, взаимодействующих с закрепленными на валу сервопривода шестерней и штоком. Узел крепления представляет из себя скобу с проушинами для стержней штока указанного исполнительного механизма, функционирование которого поддерживается блоком управления, подключенным посредством проводного соединения к модулю беспилотного летательного аппарата. Обеспечивается высокая надежность крепления полезной нагрузки в полете. 3 ил.

Удерживающее и сбрасывающее нагрузку стыковочное устройство беспилотного летательного аппарата, содержащее корпус, элементы крепления к беспилотному летательному аппарату, а также исполнительный механизм, включающий сервопривод и стопорное средство, отличающееся тем, что корпус выполнен с каналом для штока и с вырезами для подвешивания нагрузки, при этом имеются узлы крепления исполнительного механизма, исполнительный механизм состоит из сервопривода, на валу которого закреплена шестерня и шток, на котором закреплена зубчатая рейка, стержни для подвешивания полезной нагрузки, причем количество стержней должно соответствовать количеству используемых единиц груза, причем имеющийся узел крепления полезной нагрузки представляет из себя скобу с проушинами для стержней штока указанного исполнительного механизма, функционирование которого поддерживается блоком управления, подключенным посредством проводного соединения к модулю беспилотного летательного аппарата.