RU2159199C2 - Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain - Google Patents
Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain Download PDFInfo
- Publication number
- RU2159199C2 RU2159199C2 RU98120049A RU98120049A RU2159199C2 RU 2159199 C2 RU2159199 C2 RU 2159199C2 RU 98120049 A RU98120049 A RU 98120049A RU 98120049 A RU98120049 A RU 98120049A RU 2159199 C2 RU2159199 C2 RU 2159199C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft according
- shell
- wing
- wind power
- power installation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области авиации. The invention relates to the field of aviation.
Известен автономный привязной летательный аппарат для дистанционного наблюдения за местностью, содержащий корпус в форме несущего крыла, контейнер с аппаратурой и швартовочный трос (Авторское свидетельство СССР N 759729, В 64 С 31/06,1992 [1]). Known autonomous tethered aircraft for remote monitoring of the terrain, comprising a body in the form of a bearing wing, a container with equipment and a mooring rope (USSR Author's Certificate N 759729, B 64 C 31 / 06.1992 [1]).
Длительность непрерывного использования этого аппарата ограничена емкостью источников энергии для питания аппаратуры. The duration of continuous use of this device is limited by the capacity of energy sources for powering the equipment.
Задачей изобретения является разработка аппарата, позволяющего в автономном режиме вести более длительный непрерывный контроль обстановки на определенном участке местности с передачей информации по системе радиосвязи на пункт приема и анализа данных. The objective of the invention is to develop an apparatus that allows offline to conduct longer continuous monitoring of the situation in a particular area with the transmission of information via a radio communication system to the point of data reception and analysis.
Для решения указанной задачи предлагается автономный привязной летательный аппарат для дистанционного наблюдения за местностью, содержащий корпус в форме несущего крыла, контейнер с аппаратурой и швартовочный трос, а также снабженный ветроэнергетической установкой, имеющей ветроколесо и электрический генератор для упомянутой аппаратуры, а упомянутый корпус выполнен в виде заполненной газом оболочки, имеющей внутренний канал для упомянутой ветроэнергетической установки и подкрепленной стержневой силовой системой. To solve this problem, an autonomous tethered aircraft for remote monitoring of the terrain is proposed, comprising a body in the form of a supporting wing, a container with equipment and a mooring cable, and also equipped with a wind power installation having a wind wheel and an electric generator for the said equipment, and the said body is made in the form a gas-filled shell having an internal channel for said wind power installation and reinforced by a rod power system.
Оболочка может быть заполнена легким газом для получения дополнительной всплывной подъемной силы, позволяющей разместить аппарат на определенной высоте над уровнем моря. The shell can be filled with light gas to provide additional floating buoyancy, allowing you to place the device at a certain height above sea level.
Рабочая высота должна быть не ниже 200 м. Ограничение высоты обусловлено характером изменения скорости ветра по толщине пограничного слоя Земли. Воздушный поток при обтекании крыла аппарата создает аэродинамическую силу, которая в сумме со всплывной силой дает силу, вектор которой направлен вверх на увеличение высоты и снос по ветру. Сила тяжести от поднимаемой массы (масса аппарата и удерживающего троса) и реакция от натяжения троса дают силу, вектор которой направлен вниз и в сторону, противоположную сносу. Рабочая высота H определяется скоростью ветра и поднимаемой массой. В зависимости от требуемой продолжительности нахождения на высоте доля всплывной силы в создании подъемной силы будет различна. При продолжительном нахождении аппарата на рабочей высоте из-за газопроницаемости оболочки концентрация легкого газа уменьшается до нуля. Целесообразно габаритные размеры аппарата (размах, удлинение и т.п.) определять для условия отсутствия всплывной силы. The working height should not be lower than 200 m. The height limit is due to the nature of the change in wind speed over the thickness of the boundary layer of the Earth. The air flow when flowing around the wing of the device creates an aerodynamic force, which, in total with a buoyant force, gives a force whose vector is directed upward to increase the height and drift in the wind. The force of gravity from the mass to be lifted (the mass of the apparatus and the holding cable) and the reaction from the cable tension give a force whose vector is directed downward and in the direction opposite to the drift. The working height H is determined by the wind speed and the lifted mass. Depending on the required length of time at altitude, the proportion of buoyant force in the creation of lift will be different. When the apparatus is at a working height for a long time due to the gas permeability of the shell, the concentration of light gas decreases to zero. It is advisable to determine the overall dimensions of the apparatus (span, elongation, etc.) for the condition of the absence of buoyant force.
Корпус с несущим крылом выполнен по интегральной схеме, что позволяет уменьшать аэродинамическое сопротивление [2, 3]. The body with the supporting wing is made according to the integrated circuit, which allows to reduce the aerodynamic drag [2, 3].
Аппарат снабжен двумя эжекторными накладками, каждая из которых расположена у конечного участка упомянутого внутреннего канала и предназначена для ускорения потока воздуха. The apparatus is equipped with two ejector pads, each of which is located at the end of the said inner channel and is designed to accelerate the air flow.
Для наблюдения за местностью контейнер с аппаратурой подвешен в нижней части упомянутого корпуса. To monitor the terrain, the container with the equipment is suspended in the lower part of the said building.
На законцовках упомянутого крыла установлены концевые шайбы. End washers are installed on the wingtips.
Аппарат снабжен обечайкой для ветроэнергетической установки, а также каркасом корпуса и силовыми наборами крыла, которые замкнуты на упомянутую обечайку. Корпус аппарата снабжен конфузорным и диффузорным кольцами, которые с упомянутой обечайкой ветроэнергетической установки составляют силовую систему, предназначенную для крепления упомянутой тросовой разводки. The apparatus is equipped with a shell for a wind power installation, as well as a frame of the body and power sets of the wing, which are closed to the said shell. The casing of the apparatus is equipped with confuser and diffuser rings, which, with the said shell of the wind power installation, constitute a power system designed for fastening the mentioned cable routing.
Ветроколесо упомянутой ветроэнергетической установки имеет быстроходность Z больше 3,5 и соединено с упомянутым электрическим генератором посредством редуктора. The wind wheel of said wind power plant has a speed Z of more than 3.5 and is connected to said electric generator by means of a gearbox.
Контейнер аппарата снабжен стабилизирующими гироскопами, которые предназначены для парирования колебаний и вращения упомянутого корпуса. Аппарат может быть использован подразделениями пожарной охраны, пограничными войсками, организациями по охране леса, в частях гражданской обороны и т.д. The container of the apparatus is equipped with stabilizing gyroscopes, which are designed to counter vibration and rotation of the said body. The device can be used by fire protection units, border troops, forest protection organizations, in civil defense units, etc.
Перечень чертежей. The list of drawings.
Фиг. 1 - общий вид летательного аппарата. FIG. 1 is a general view of an aircraft.
Фиг. 2 - схема расположения контейнера с аппаратурой. FIG. 2 - layout of the container with the equipment.
Фиг. 3 - силовая система летательного аппарата. FIG. 3 - power system of the aircraft.
Фиг. 4 - схема энергетического узла. FIG. 4 is a diagram of an energy unit.
Фиг. 5 - схема наблюдения за обстановкой. FIG. 5 is a situation monitoring diagram.
Фиг. 6 - схема установки датчика обзора поверхности. FIG. 6 is a mounting diagram of a surface viewing sensor.
Автономный привязной летательный аппарат (фиг. 1) для дистанционного наблюдения за местностью содержит корпус 1, несущее крыло 2, энергоузел 3 с ветроэнергетической установкой 4, контейнер 5 с аппаратурой (фиг. 2), тросовую разводку 6 и швартовочный трос 7. Autonomous tethered aircraft (Fig. 1) for remote monitoring of the terrain contains a housing 1, a supporting wing 2, a power unit 3 with a wind power installation 4, a
Контейнер 5 с аппаратурой подвешен в нижней части упомянутого корпуса 1 (фиг. 1). The
На законцовках упомянутого крыла 2 установлены концевые шайбы 8. At the tips of the mentioned wing 2 installed
Энергоузел 3 расположен в центральной части корпуса 1, который представляет собой цилиндрическую оболочку, интегрированную в крыло 2. Energy node 3 is located in the Central part of the housing 1, which is a cylindrical shell integrated into the wing 2.
Летательный аппарат снабжен верхней и нижней эжекторными накладками 9, которые расположены у конечного участка корпуса 1 и предназначены для ускорения воздушного потока, выходящего из внутреннего канала. The aircraft is equipped with upper and
Корпус 1 и крыло 2 имеют оболочку, которая подкреплена (фиг. 3) стержневой силовой системой, состоящей из обечайки 10, конфузорного кольца 11 и диффузорного кольца 12, предназначенных для формирования во внутренней части корпуса 1 канала, имеющего сужающийся участок для разгона воздушного потока на выходе до скорости, в 3 раза превышающей скорость воздушного потока на входе. The body 1 and wing 2 have a shell, which is supported (Fig. 3) by a rod power system consisting of a
Расширяющийся участок канала имеет профиль с учетом ограничения степени диффузорности по сечениям для исключения возможного отрыва воздушного потока. The expanding section of the channel has a profile taking into account the limitation of the degree of diffusivity over the sections to exclude the possible separation of the air flow.
Ветроэнергетическая установка 4 установлена в обечайке 10 канала корпуса 1. Полость оболочки корпуса 1 и крыла 2 заполнена легким газом для создания аэростатической подъемной силы. The wind power installation 4 is installed in the
Конфузорное кольцо 11 и диффузорное кольцо 12 с обечайкой 10 ветроэнергетической установки составляют силовую систему, предназначенную для крепления тросовой разводки 6. The
В оболочке предусмотрены клапаны, предназначенные для заполнения полости наружным воздухом при продолжительном нахождении аппарата на рабочей высоте для поддержания заданного давления путем компенсации уменьшения концентрации легкого газа из-за газопроницаемости оболочки. The shell includes valves designed to fill the cavity with outside air while the device is at a working height for a long time to maintain a given pressure by compensating for a decrease in the concentration of light gas due to the gas permeability of the shell.
К обечайке 10 прикреплены силовые наборы 13 плоскостей крыла 2. В нижней части корпуса 1 при помощи дугообразных лонжеронов к кольцам 11 и 12 прикреплено силовое кольцо 14, являющееся основанием подвесного контейнера 5 с аппаратурой.
Профили верхней и нижней эжекторных накладок 9 для обеспечения жесткости имеют раму 15. The profiles of the upper and
Таким образом, наружная обечайка 10 ветроэнергетической установки 5 является основным силовым элементом, предназначенным для уравновешивания всех сил и моментов, действующих на конструкцию летательного аппарата. Ветроэнергетическая установка 4 энергоузла 3 имеет (фиг.4) быстроходное (Z > 3,5) ветроколесо 16 и электрический генератор 17, которые соединены валом через редуктор, блок регулирования электрической энергии и защиты системы энергоснабжения 18 [4] и блок встроенного контроля 19 [5]. Генератор 17, блок регулирования электрической энергии и защиты системы энергоснабжения 18 и блок встроенного контроля 19 размещены в центральном теле 20, которое соединено с наружной обечайкой 10 при помощи силовых стоек 21. Thus, the
Блок регулирования электрической энергии и защиты системы энергоснабжения 18 и блок встроенного контроля 19 предназначены для стабилизации напряжения питания аппаратуры в контейнере 5 и выполняются по рекомендациям [3, 4]. Редуктор между ветроколесом 16 и генератором 17 необходим в связи с тем, что максимальное значение частоты вращения якоря имеет ограничение по условиям прочности. Для электрического генератора мощностью 4 кВт с номинальной частотой вращения 3000.0 об/мин необходим редуктор с передаточным числом i= 1.6. В этом случае для условий: скорость потока V=20.0 м/с, мощность 4 кВт, Z=4, ветроколесо имеет следующие параметры:
- диаметр ветроколеса D = 1.02 м;
- длина лопасти L = 0.407 м;
- частота вращения n = 4708.2 об/мин.The unit for regulating electric energy and protecting the
- wind wheel diameter D = 1.02 m;
- blade length L = 0.407 m;
- rotation speed n = 4708.2 rpm.
Для дистанционного наблюдения за местностью летательный аппарат выводится (фиг. 5) на рабочую высоту H не ниже 200 м за счет собственной аэростатической всплывной силы, где удерживается швартовочным тросом 7 лебедки аэростатного удерживающего устройства 22, которое смонтировано на шасси автомобиля Урал-375. For remote monitoring of the terrain, the aircraft is displayed (Fig. 5) to a working height H of at least 200 m due to its own aerostatic buoyancy force, where it is held by a
Обозреваемая поверхность 23 разбивается на отдельные участки 24, имеющие форму, близкую к прямоугольной. Каждый участок имеет свой идентификационный номер, отражающий координаты участка (азимут, удаление L, границы) и степень приоритетности. Surveyed
В состав аппаратуры контейнера 5 входит (фиг. 6) датчик 25 для получения информации о происходящих событиях (пожар, движение объекта и т.п.), который установлен на раме 26 с возможностью возвратно-поступательного движения в вертикальной плоскости. Рама 26 прикреплена к платформе 27, которая установлена на силовое кольцо 14 с возможностью вращения относительно него. The structure of the equipment of the
Таким образом, платформа 27 позволяет изменять азимутальную координату, а рама 26 - радиальную координату сектора на обозреваемой поверхности. Thus, the
Платформа 27 с датчиком 25 закрыта прозрачным защитным колпаком 28, который герметично с помощью уплотнителя неподвижно прикреплен к силовому кольцу 14. Дополнительно в контейнере 5 установлены стабилизирующие гироскопы, позволяющие автоматически парировать перемещение аппарата относительно удерживающего устройства 22, а также короткопериодические колебания и вращение корпуса 1 аппарата как твердого тела относительно скоростной системы координат. The
Считываемая с участков 24 за один полный оборот платформы 27 информация при помощи радиопередатчика передается на пункт приема и анализа информации для определения координат происходящего события и прогнозирования его дальнейшего развития. Read from
Расстояние от пункта приема и анализа информации до аппарата определяется возможностями системы радиосвязи. The distance from the point of reception and analysis of information to the device is determined by the capabilities of the radio communication system.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 759729, В 64 С 31/06, 1992.Sources of information
1. USSR author's certificate N 759729, B 64 C 31/06, 1992.
2. Н. А.Гриценко, E.Д.Икрянников. Расчет аэродинамических характеристик самолета. Учебное пособие. М.: ВИА им. Н.Е. Жуковского, 1994 г. 2. N. A. Gritsenko, E. D. Ikryannikov. Calculation of the aerodynamic characteristics of the aircraft. Tutorial. M .: VIA them. NOT. Zhukovsky, 1994
3. Ray Whitford. Design for combat. Jane's Publishing inc. London, 1987. 3. Ray Whitford. Design for combat. Jane's Publishing inc. London, 1987.
4. Д.Э.Брускин, И.М.Синдеев. Электроснабжение летательных аппаратов: Учеб. для энергет. и авиац. спец. вузов. - М.:Высшая школа, 1988 г. 4. D.E. Bruskin, I.M.Sindeev. The power supply of aircraft: Textbook. for energy. and aviation. specialist. universities. - M.: High School, 1988
5. Авиационные цифровые системы контроля и управления. Под ред. д-ра техн. наук В.А. Мясникова. Л.: Машиностроение, 1976 г. 5. Aviation digital control and management systems. Ed. Dr. tech. sciences V.A. Myasnikov. L .: Engineering, 1976
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98120049A RU2159199C2 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98120049A RU2159199C2 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98120049A RU98120049A (en) | 2000-09-10 |
| RU2159199C2 true RU2159199C2 (en) | 2000-11-20 |
Family
ID=20212011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98120049A RU2159199C2 (en) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2159199C2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279999C2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новик-XXI век" | Method of observation of objects from remotely-piloted flying vehicle, remotely-piloted flying vehicle and its observation frame-type system |
| RU2315955C1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-01-27 | Владимир Миронович Вишневский | Method and device for climbing object |
| RU2315954C1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-01-27 | Владимир Миронович Вишневский | Method of support of navigation of captive air platforms of wireless information transmission systems and captive air platform for realization of this method (versions) |
| RU2323851C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ground surface surveillance system with unmanned vehicle |
| RU2372248C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-11-10 | Михаил Афанасьевич Курбаков | Kytoon |
| RU2531431C2 (en) * | 2008-07-18 | 2014-10-20 | Бейслоуд Энерджи, Инк. | Control of safety tether for air electric generators |
| RU2688115C1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered aerostat |
| RU2702935C2 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered aerostat |
| RU2735299C1 (en) * | 2019-06-17 | 2020-10-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Portable power supply device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2907187A1 (en) * | 1979-02-23 | 1980-08-28 | Helmut Dipl Ing Hoeppner | Tethered balloon wind energy converter - has wind turbines driving generators switchable for starting operation |
| US4285481A (en) * | 1979-06-04 | 1981-08-25 | Biscomb Lloyd I | Multiple wind turbine tethered airfoil wind energy conversion system |
-
1998
- 1998-11-02 RU RU98120049A patent/RU2159199C2/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2907187A1 (en) * | 1979-02-23 | 1980-08-28 | Helmut Dipl Ing Hoeppner | Tethered balloon wind energy converter - has wind turbines driving generators switchable for starting operation |
| US4285481A (en) * | 1979-06-04 | 1981-08-25 | Biscomb Lloyd I | Multiple wind turbine tethered airfoil wind energy conversion system |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2279999C2 (en) * | 2003-12-30 | 2006-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Новик-XXI век" | Method of observation of objects from remotely-piloted flying vehicle, remotely-piloted flying vehicle and its observation frame-type system |
| RU2315954C1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-01-27 | Владимир Миронович Вишневский | Method of support of navigation of captive air platforms of wireless information transmission systems and captive air platform for realization of this method (versions) |
| RU2315955C1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-01-27 | Владимир Миронович Вишневский | Method and device for climbing object |
| RU2323851C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Ground surface surveillance system with unmanned vehicle |
| RU2372248C1 (en) * | 2008-01-30 | 2009-11-10 | Михаил Афанасьевич Курбаков | Kytoon |
| RU2531431C2 (en) * | 2008-07-18 | 2014-10-20 | Бейслоуд Энерджи, Инк. | Control of safety tether for air electric generators |
| US8907516B2 (en) | 2008-07-18 | 2014-12-09 | Jst Llc | Tether handling for airborne electricity generators |
| RU2688115C1 (en) * | 2018-03-28 | 2019-05-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered aerostat |
| RU2702935C2 (en) * | 2018-03-28 | 2019-10-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Tethered aerostat |
| RU2735299C1 (en) * | 2019-06-17 | 2020-10-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Portable power supply device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9004397B2 (en) | Autonomous stratospheric unmanned airship | |
| US5645248A (en) | Lighter than air sphere or spheroid having an aperture and pathway | |
| US8777157B2 (en) | Tethered hovering platform | |
| KR101103846B1 (en) | Method and system for collecting and transmitting unmanned information floating in the air | |
| KR100473833B1 (en) | Method and system for setting hull parameter of airship and method of adjusting ascension rate of the same | |
| RU2159199C2 (en) | Autonomous survey flying vehicle for remote observation of terrain | |
| WO1996005103A9 (en) | Lighter than air sphere or spheroid having an aperture and pathway | |
| US12158560B2 (en) | Atmospheric parameter measuring device for air sounding | |
| US20120069464A1 (en) | Light shielding device and light shielding method | |
| CN114114918B (en) | Stable control platform and stable control method for launching of marine rocket | |
| US11220320B2 (en) | Lateral propulsion systems and architectures for high altitude balloons | |
| US8226043B2 (en) | Autonomous stratosphere platform | |
| US20100327104A1 (en) | Device for maintaining the altitude of a payload having an altitude-maintenance energy source that is permanent and extracted from the surrounding medium | |
| CN106741815A (en) | A kind of captive balloon | |
| JPH08198188A (en) | Fixed type satellite balloon | |
| EP0090009B1 (en) | Inflatable device for concentration of wind power | |
| CN109229383A (en) | One kind is novel to be tethered at unmanned plane | |
| RU2287910C1 (en) | Method and overhead telecommunication platform for organizing regional wireless data-transfer networks | |
| JP5811384B1 (en) | Air levitation device and its air navigation | |
| EP3999412A1 (en) | Lateral propulsion systems and architectures for high altitude balloons | |
| Dorrington | Development of an airship for tropical rain forest canopy exploration | |
| CN112644681B (en) | Offshore aerostat | |
| Carten | An Investigation of the Applicability of High Altitude, Lighter-than-Air (LTA) Vehicles to the Tactical Communications Relay Problem | |
| KR20110026314A (en) | Airship mounted wind power generation system | |
| RU52296U1 (en) | TELECOMMUTATION AIR PLATFORM FOR WIRELESS INFORMATION NETWORKS |