управляемая парашютная система для доставки грузов

Формула изобретения

УПРАВЛЯЕМАЯ ПАРАШЮТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДОСТАВКИ ГРУЗОВ, содержащая планирующий парашют, подвесную систему, грузовую платформу и контейнер управления стропами парашюта, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит установленные на грузовой платформе блок обнаружения маяка и блок для выработки команд управления стропами, причем выход блока обнаружения связан с входом командного блока, один выход которого соединен с блоками управления, а второй выход обратной связью с блоком обнаружения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к управляемым парашютным системам с платформами для доставки различных грузов в труднодоступные районы стихийных бедствий, аварий, геологоспасательных и геологоразведочных работ.

Известны управляемые планирующие парашютные системы (ПС), которые имеют различное решение средств управления аэродинамическими параметрами парашюта, например подтягивание строп, отстрел масс и т. д.

Известна планирующая парашютная система для транспортировки полезной нагрузки [1] которая содержит парашют в виде крыла, подвесную систему груз-парашют, а также блок управления стропами парашюта для изменения состояния крыла и траектории полета.

Эта конструкция, как и другие известные системы, не обладает достаточной эффективностью, не обеспечивает точного приземления грузов, что приводит к значительным потерям грузов.

Предлагаемая управляемая парашютная система для доставки грузов содержит планирующий парашют, подвесную систему, грузовую платформу и контейнер управления стропaми парашюта.

На грузовой платформе дополнительно размещены блок обнаружения маяка с устройством обработки информации и блок выработки команд управления (командный блок), причем выход блока обнаружения связан с входом командного блока управления, один выход которого соединен с контейнером управления, а другой выход обратной связью с блоком обнаружения.

С увеличением количества чрезвычайных ситуаций, таких как чернобыльская авария, кораблекрушения, землетрясения, возникновением локальных вооружениях конфликтов (Югославия, Армения, Абхазия), когда необходима доставка продовольствия, медикаментов, спасательной техники в труднодоступные районы, остро встает задача точной доставки грузов в строго заданный район или на площадку, ограниченную малыми размерами, площадь в городе, палубу корабля и т. д. порой в трудных погодных условиях (ветер, шторм, ночное время суток).

Эти задачи решаются с применением предлагаемого изобретения, в соответствии с которым изменение аэродинамических параметров парашюта осуществляется на основе анализа информации о маяке, расположенном в месте приземления груза. Анализ информации и выработка команд управления осуществляются блоком обнаружения и командным блоком в соответствии с заданной программой функционирования.

В зависимости от наличия на месте приземления груза маяка того или иного типа на платформе устанавливается соответствующий тип датчика, выполненный в модульном варианте.

Могут применяться датчики маяка, основанные на различных физических принципах, или работающие на тепловой контраст, или комбинированные.

Обнаружение маяков может осуществляться с помощью пассивных средств обнаружения, активных (с помощью систем излучения и приема сигналов) или полуактивных средств (с подсветкой маяка).

Применение парашютной системы, практически самонаводящейся на маяк, позволяет достичь точности приземления груза 5-150 м в зависимости от условий применения, сократить потери груза до 20% а также применять систему в различное время суток и при различных погодных условиях.

На фиг. 1 показана последовательность функционирования управляемой парашютной системы; на фиг. 2 представлена блок-схема системы; на фиг. 3 схема блока обнаружения для ИК-диапазона.

Управляемая парашютная система (ПС) содержит планирующий парашют 1, грузовую платформу, контейнер 2 управления стропами, установленные на грузовой платформе блок 3 обнаружения и командный блок 4 для выработки команд управления.

В системе применяется серийный управляемый парашют в виде крыла, например УПГ-0,1 или ПО-300, и серийная платформа для размещения груза, которая имеет амортизирующие элементы для смягчения удара при приземлении.

Контейнер управления применяется также серийный и включает источник питания и блок управления, состоящий из механического привода строп с электродвигателями и усилителями мощности.

Блок обнаружения различный для разных диапазонов длин волн, для ИК-диапазона может содержать ИК-датчик маяка, представляющий гироскопическое следящее устройство с электронным блоком, механизм прокачки, блок разгона ротора следящего гироскопа.

Гироскопическое следящее устройство непрерывно совмещает оптическую ось объектива датчика маяка, воспринимающего ИК-излучения, с направлением на маяк.

Датчик маяка формирует управляющий сигнал, пропорциональный угловой скорости линии визирования, и содержит (фиг. 3) приемное устройство 5, электронный блок 6, логическое устройство 7, узел 8 коррекции, устройство 9 сканирования и устройство 10 пеленга.

Командный блок 4 содержит стандартные элементы фазовый детектор пеленга, вычислитель разности сигналов пеленга, счетчик нуля пеленга, коммутатор коррекции и устройство формирования команды управления и может быть выполнен на базе микропроцессора.

Процесс управления и выведения парашютной системы на маяк можно представить в виде следующих этапов: выведение системы в область местной вертикали к точке размещения маяка с 2-мя проходами над маяком разворот системы курсом от маяка после первого обнаружения. Выбор оптимальных параметров планирования ПС и разворот курсом на маяк; сближение системы с маяком по траектории с оптимальным углом планирования к плоскости земли.

Система функционирует следующим образом.

В зависимости от наличия на месте приземления груза маяка того или иного типа на платформе устанавливается соответствующий блок обнаружения, выполненный в модульном варианте, например действующий в ИК-диапазоне.

Летчик выводит самолет (вертолет) в район бедствия и осуществляет предварительное целеуказание. Выброс парашютной системы с грузовой платформой осуществляется через грузовой люк носителя любым известным способом, например с помощью транспортера.

После стабилизации ПС начинается режим поиска и обнаружения маяка путем сканирования подстилающей поверхности по сходящей спирали до момента обнаружения и захвата маяка. Закон поиска маяка определяется из условия осмотра подстилающей поверхности без пропуска в телесном угле с учетом ветрового сноса.

При сканировании информация о маяке поступает на приемное устройство 5 датчика маяка, находящееся на роторе гироскопического следящего устройства. В блоке 6 происходит анализ полученной информации и принятие решения о наличии маяка. Затем сигнал усиливается по мощности и поступает на логическое устройство 7.

Если маяк обнаружен, то сигнал через блок 8 в виде сигнала коррекции поступает в приемное устройство 5 датчика маяка и датчик переходит на режим слежения.

Если маяк не обнаружен, происходит дальнейшее сканирование подстилающей поверхности: информация от устройства 9 сканирования через логическое устройство 7 поступает в блок 6, где происходит обработка информации, поступившей на следующих этапах сканирования.

Для исключения ложных захватов маяка парашютная система должна два раза пройти над маяком. В момент прохода системы над маяком в первый раз срабатывает счетчик 10 пеленга, по сигналу которого в командном блоке 4 формируется команда управления стропами, которая передается в контейнер 2 управления, при этом отключается управление по угловой скорости линии визирования и начинается разворот ПС от маяка на 360^о.

После завершения разворота на 360^о происходит полет ПС курсом на маяк до момента второго прохода над целью. На участках разворота ПС управление осуществляется по углу пеленга, а на участках планирования по угловой скорости линии визирования.

В момент фиксации счетчиком 10 пеленга второго прохода над маяком затягиваются обе стропы управления для ускорения снижения системы и достижения заданного угла пеленга оптимального для осуществления планирования к маяку.

После этого происходит разворот курсом на маяк. Момент разворота определяется по величине сигнала пеленга в связанной системе координат. По завершении разворота курсом на маяк начинается этап наведения на маяк. Управление осуществляется по двум составляющим сигнала коррекции U_ку и U_кz.

Вектор скорости ПС всегда направлен по линии визирования маяка. Так как планирование происходит против ветра, аэродинамическое качество ПС изменяется за счет одновременной затяжки и ослабления обеих строп и тем самым изменяется направление вектора скорости системы в плоскости местной вертикали.

Таким образом, управление в плоскости местной вертикали производится в зависимости от фазы сигнала коррекции U_ку путем симметричного затягивания или ослабления строп управления, а управление в плоскости земли производится по фазе соответствующего сигнала коррекции U_кz путем ограниченного по величине затягивания или ослабления одной из строп от их симметричного положения.

Для осуществления мягкой посадки по сигналу высотомера, расположенного на платформе, на определенной высоте затягиваются обе стропы управления на оптимальную длину.

Для исключения попадания груза в костер, когда он используется в качестве маяка, в командном блоке 4 предусмотрена схема смещения.

Проведенные испытания и математическое моделирование подтвердили эффективность системы с достижением указанных выше результатов.