аэроэлектроподъемный летательный аппарат

Формула изобретения

1. Аэроэлектроподъемный летательный аппарат, содержащий фюзеляж, по меньшей мере, два воздушных винта и, по меньшей мере, один электродвигатель, связанный своим валом с воздушными винтами и электрически соединенный с источником электроэнергии, отличающийся тем, что источник электроэнергии размещен непосредственно на земле или на транспортном средстве и соединен с электродвигателем или электродвигателями посредством электрокабеля, при этом аппарат снабжен фалом, закрепленным на фюзеляже выше расположения центра тяжести аппарата и связанным с устройством регулировки длины фала, размещенным непосредственно на земле или транспортном средстве.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что он снабжен, по меньшей мере, одним крыльевым стабилизатором, установленным на фюзеляже.

3. Аппарат по п.1 или 2, отличающийся тем, что фал закреплен на фюзеляже через шарнирно установленную на фюзеляже поворотную ферму.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха, предназначенным для подъема и удерживания на большой высоте полезного груза, например радио- и телевизионных установок, приборов слежения различного назначения и т.д.

Известен аэроэлектроподъемный летательный аппарат, содержащий фюзеляж с установленным в нем электродвигателем с воздушным несущим винтом, при этом электродвигатель соединен посредством электрокабеля с наземным источником электроэнергии, размещенным непосредственно на земле или на транспортном средстве (Патент Германии № 2444775, В 64 С 27/04, 1978 г. [1]).

Недостатком известного устройства является то, что оно содержит только один несущий винт, на который действует крутящий момент, способствующий вращению аппарата вместе с электрокабелем. Кроме того, данный аппарат способен удерживать груз на заданной высоте только в спокойную безветренную погоду, так как при наличии бокового ветра, а также при движении транспортного средства, на котором расположен источник электроэнергии, аппарат будет отклоняться от вертикального положения, перемещаясь относительно земли и растягивая кабель. В этих условиях возможна потеря устойчивости и даже падение аппарата на землю.

Известен аэроэлектроподъемный летательный аппарат (далее - а.э.л.а.), содержащий фюзеляж и, по меньшей мере, два воздушных винта с вертикальным вектором тяги, связанных с валами электродвигателей, которые электрически соединены с источником электроэнергии, установленным на фюзеляже. Данный аппарат содержит также установленный на фюзеляже двигатель внутреннего сгорания (Патент РФ № 2001836, В 64 С 27/08, 1993 г. [2]).

Недостатком этого аппарата является то, что источник электроэнергии, выполненный в виде электрогенератора, связанного с двигателем внутреннего сгорания, установлен на борту аппарата. Обладая большим весом, такой аппарат не способен удерживать полезную нагрузку на заданной высоте в течение длительного времени.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание высокоэкономичного а.э.л.а., обладающего малыми размерами и весом и способного, сохраняя свою вертикальную устойчивость, удерживать полезный груз на заданной высоте в течение длительного промежутка времени (до суток и более).

Технический результат достигается тем, что в аэроэлектроподъемном летательном аппарате, содержащем фюзеляж, по меньшей мере, два воздушных винта и, по меньшей мере, один электродвигатель, связанный своим валом с воздушными винтами и электрически соединенный с источником электроэнергии, последний размещен непосредственно на земле или на транспортном средстве и соединен с электродвигателем (электродвигателями) посредством электрокабеля, при этом аппарат снабжен фалом, закрепленным на фюзеляже выше расположения центра тяжести аппарата и связанным с устройством регулировки длины фала, размещенным непосредственно на земле или транспортном средстве.

Кроме того, аппарат может быть он снабжен, по меньшей мере, одним крыльевым стабилизатором, установленным на фюзеляже, а фал может быть закреплен на фюзеляже через шарнирно установленную на фюзеляже поворотную ферму.

Размещение источника электроэнергии непосредственно на земле или транспортном средстве позволяет уменьшить габариты и вес а.э.л.а., тем самым снижая потребление энергии, необходимой для подъема аппарата, и помогает аппарату удерживаться на определенной высоте длительное время.

Оснащение а.э.л.а. фалом, закрепленным на фюзеляже и связанным с устройством регулировки его длины, размещенным непосредственно на земле или транспортном средстве, позволяет обеспечить устойчивую вертикальную стабилизацию аппарата. Крепление фала выше расположения центра тяжести аппарата позволяет при его отклонении от вертикального положения, например при порывах ветра, создать момент силы, стремящийся вернуть аппарат в исходное положение.

Установка на фюзеляже, по меньшей мере, одного крыльевого стабилизатора способствует созданию дополнительной (к создаваемой винтомоторной группой) подъемной силы, позволяющей аппарату удерживаться на заданной высоте в вертикальном положении при сильном ветре или больших скоростях движения транспортного средства, например скоростного катера.

Крепление фала на фюзеляже через шарнирно установленную на фюзеляже поворотную ферму позволяет избегать возможного закручивания фала, что также стабилизирует вертикальную устойчивость а.э.л.а.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 представлен вид спереди на предлагаемый а.э.л.а.; на фиг.2 - вид сверху на а.э.л.а.; фиг.3 - а.э.л.а. с креплением фала на фюзеляже через поворотную ферму; на фиг.4 - предлагаемый аппарат с базированием источника электроэнергии на транспортном средстве; на фиг.5 - схема действия сил и крутящих моментов при отклонении а.э.л.а. от вертикального положения.

А.э.л.а. содержит фюзеляж 1, выполненный, например, в виде силовой рамы с установленными на ней электродвигателями 2, соединенными посредством электрического кабеля 3 с наземным источником 4 электроэнергии, который может базироваться непосредственно на земле или транспортном средстве 5, а также воздушные винты 6 с вертикальным вектором тяги, связанные с валами электродвигателей 2. На фюзеляже 1 в точке выше расположения центра тяжести аппарата (с учетом веса электропроводки, поднимаемой аппаратом, и веса поднимаемого груза 7) закреплен фал 8. Фал 8 может быть закреплен на фюзеляже 1 как непосредственно, так и через поворотную ферму 9. Другим своим концом фал 8 связан с устройством регулировки его длины, выполненным, например, в виде барабана 10, установленного непосредственно на земле или на транспортном средстве. Аппарат содержит также стабилизатор 11, выполненный в виде установленной на фюзеляже 1 несущей поверхности в форме крыла.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Источник электроэнергии 4 через электрический кабель 3 приводит в работу электродвигатели 2, которые, в свою очередь, приводят во вращение воздушные винты 6, создающие необходимую для взлета вертикальную тягу. Поднимающийся аппарат раскручивает с барабана 10 фал 8, который при достижении аппаратом требуемой высоты фиксируется на определенной длине. Фал 8 натягивается подъемной силой винтов 6, а сам аппарат за счет фала 8 имеет устойчивую вертикальную стабилизацию.

Обеспечение вертикальной стабилизации аппарата поясняется фиг.5, где А - подъемная сила, создаваемая винтомоторной группой аппарата; G - вес аппарата с учетом веса полезного груза 7 и поднятого электрического кабеля 3; С - ветровая нагрузка при скорости перемещения транспортного средства; R_фал - суммирующий вектор сил на фал; K₁, К₂, и К₃ - соответственно центр крепления фала к аппарату, центр парусности аппарата и центр тяжести аппарата. Ветровая нагрузка С, приложенная к центру парусности К₂ аппарата, создает крутящий момент М _с относительно точки крепления фала K₁, в результате чего аппарат отклоняется относительно вертикальной оси. В точке крепления фала K₁, расположенного выше центра тяжести К₃, создается крутящий момент M_G от сил тяжести G, парирующий момент M_c от действия внешних сил. Чем больше наклонен аппарат, тем больше плечо L_G и тем больше величина момента M_G от сил тяжести, старающегося повернуть аппарат в вертикальное положение. Величина этого момента также зависит от расстояния между точкой крепления фала K₁ и центром тяжести аппарата К₃. Чем выше закреплен фал относительно центра тяжести К₃ , тем больше момент M_G.

На а.э.л.а. может устанавливаться профильный стабилизатор 11, который при сильном ветре или больших скоростях движения транспортного средства, например скоростного катера, создает дополнительную подъемную силу, которая поднимает выше сам аппарат, обеспечивая натяжение фала 8.

Предлагаемый аппарат, имея малые размеры и вес, обладая низким энергопотреблением и низкой стоимостью в сравнении с другими беспилотными л.а., способен продолжительное время удерживать полезный груз на заданной высоте, стабильно сохраняя свою вертикальную устойчивость, что обуславливает его широкое применение в качестве устройств для обнаружения целей, находящихся на большом расстоянии от транспортного средства, на котором базируется источник электроэнергии, например терпящих бедствие на воде, в горной или сильно пересеченной местности; для съемок панорамных и батальных сцен в кинематографии, для контроля движения на дорогах и т.д.