RU2577606C1 - Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust - Google Patents
Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust Download PDFInfo
- Publication number
- RU2577606C1 RU2577606C1 RU2015102252/11A RU2015102252A RU2577606C1 RU 2577606 C1 RU2577606 C1 RU 2577606C1 RU 2015102252/11 A RU2015102252/11 A RU 2015102252/11A RU 2015102252 A RU2015102252 A RU 2015102252A RU 2577606 C1 RU2577606 C1 RU 2577606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dust
- gas
- filter
- cleaning
- cities
- Prior art date
Links
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000428 dust Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 title abstract description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 5
- 239000012717 electrostatic precipitator Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 2
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000287531 Psittacidae Species 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000003222 pyridines Chemical class 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- -1 shale Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
Description
Человечество, ускоренно совершенствуя техногенную сферу, совершенствуя цивилизацию, оно одновременно и насилует природу, загаживая ее отбросами своего собственного бытия.Mankind, accelerating to perfect the technogenic sphere, perfecting civilization, it at the same time rapes nature, fouling it with the garbage of its own being.
Предлагаемое изобретение относится к области экологии, в частности к устройствам по очистке атмосферы городов от газов и пыли.The present invention relates to the field of ecology, in particular to devices for cleaning the atmosphere of cities from gases and dust.
Рассмотрим современные системы очистки промышленных газовых выбросов в атмосферу, так как именно промышленность является источником опасных и крайне опасных примесей [1]. Вторым источником загрязнения атмосферы городов являются выбросы автомобильного транспорта.Consider modern systems for cleaning industrial gas emissions into the atmosphere, since it is industry that is the source of dangerous and extremely dangerous impurities [1]. The second source of urban air pollution is emissions from road transport.
В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы:In gaseous industrial emissions, harmful impurities can be divided into two groups:
а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ - пыль, дым; жидкостей - туман,a) suspended particles (aerosols) of solid substances - dust, smoke; liquids - fog
б) газообразные и парообразные вещества.b) gaseous and vaporous substances.
К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (туман).Aerosols include suspended solid particles of inorganic and organic origin, as well as suspended liquid particles (fog).
Пыль - это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ.Dust is a dispersed, unstable system containing more large particles than fumes and mists. Inorganic dust in industrial gas emissions is generated during mining, processing of ores, metals, mineral salts and fertilizers, building materials, carbides and other inorganic substances.
Промышленная пыль органического происхождения - это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др.Industrial dust of organic origin is, for example, coal, wood, peat, shale, soot, etc.
К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т.е. меньше 0,1 мкм.Smokes include aerodispersion systems with a low deposition rate under the influence of gravity. Particle sizes in smoke are much smaller than in dust and fog, and range from 5 microns to submicron sizes, i.e. less than 0.1 microns.
Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др.Fogs are made up of droplets of liquid formed by the condensation of vapors or the atomization of a liquid. In industrial exhausts, mists are formed mainly from acid: sulfuric, phosphoric, etc.
Газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных выбросах и автомобильных выхлопах, гораздо более многочисленны.Gaseous and vaporous substances contained in industrial emissions and automobile exhausts are much more numerous.
К этой группе относятся кислоты, галогены и галогенпроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов.This group includes acids, halogens and halogen derivatives, gaseous oxides, aldehydes, ketones, alcohols, hydrocarbons, amines, nitro compounds, metal vapors, pyridines, mercaptans and many other components of gaseous industrial wastes.
Так как промышленные объекты зачастую находятся в черте города, то все перечисленные выше компоненты могут присутствовать в городской атмосфере.Since industrial facilities are often located within the city, all of the above components may be present in an urban atmosphere.
Методы очистки по их основному принципу можно разделить на механическую очистку, электростатическую очистку и очистку с помощь звуковой и ультразвуковой коагуляции.Cleaning methods according to their basic principle can be divided into mechanical cleaning, electrostatic cleaning and cleaning using sound and ultrasonic coagulation.
К сухим методам относятся: гравитационное осаждение; инерционное и центробежное пылеулавливание, фильтрация. Эти методы, кроме фильтрации, применяются лишь для грубой очистки газа и крупных частиц пыли диаметром более 50-100 мкм, причем степень очистки составляет не выше 40-50%.Dry methods include: gravitational deposition; inertial and centrifugal dust collection, filtration. These methods, in addition to filtration, are used only for rough cleaning of gas and large dust particles with a diameter of more than 50-100 microns, and the degree of purification is not higher than 40-50%.
Фильтрация - весьма распространенный прием тонкой очистки газов, основана на прохождении очищаемого газа через различные фильтрующие ткани (хлопок, шерсть, химические волокна, стекловолокно и др.) или через другие фильтрирующие материалы (керамика, металлокерамика, пористые перегородки из пластмассы и др). Наиболее часто для фильтрации применяют специально изготовленные волокнистые материалы - стекловолокно, шерсть или хлопок с асбестом, асбоцеллюлозу. Степень очистки составляет 85-99%.Filtration is a very common technique for fine purification of gases, based on the passage of the gas being cleaned through various filtering fabrics (cotton, wool, chemical fibers, fiberglass, etc.) or through other filtering materials (ceramics, cermets, porous plastic partitions, etc.). Most often, specially made fibrous materials are used for filtration - fiberglass, wool or cotton with asbestos, asbestos cellulose. The degree of purification is 85-99%.
На фильтрах из стекловолокнистых материалов и тонковолокнистой ваты из нержавеющей стали, обладающих высокой прочностью и устойчивостью к переменным нагрузка, возможна очистка агрессивных газов при температуре до 275°С.Filters made of fiberglass materials and fine-fiber wool made of stainless steel, which have high strength and resistance to variable loads, can purify aggressive gases at temperatures up to 275 ° C.
Недостатки фильтрации: высокое гидравлическое сопротивление и быстрое забивание фильтрующего материала пылью.Disadvantages of filtration: high hydraulic resistance and rapid clogging of the filter material with dust.
Основной недостаток всех методов мокрой очистки газов от аэрозолей - это образование больших объемов жидких отходов (шламов). Таким образом, если не предусмотрены замкнутая система водяного оборота и утилизация всех компонентов шлама, то мокрые способы газоочистки по существу только переносят загрязнители из газовых выбросов в сточные воды, т.е. из атмосферы в водоемы.The main disadvantage of all methods of wet cleaning of gases from aerosols is the formation of large volumes of liquid waste (sludge). Thus, if a closed system of water circulation and utilization of all components of the sludge are not provided, then wet gas purification methods essentially only transfer pollutants from gas emissions to wastewater, i.e. from the atmosphere to water bodies.
Электростатическая очистка газов служит универсальным средством, пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах частиц пыли.Electrostatic gas cleaning serves as a universal tool suitable for any aerosols, including acid mists, and for any size of dust particles.
Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое коронирующими электродами. Промышленные электрофильтры состоят из ряда заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ, между пластинами-электродами подвешены проволочные коронирующие электроды, к которым подводится напряжение 25-100 кВ. Степень очистки достигает 99,9% на многопольных электрофильтрах. Недостаток этого метода - большие затраты средств на сооружение и содержание очистных установок и значительный расход энергии на создание электрического поля. Расход электроэнергии на электростатическую очистку - 0,1-0,5 кВт на1000 м3 очищаемого газа.The method is based on the ionization and charging of aerosol particles during the passage of gas through a high-voltage electric field created by corona electrodes. Industrial electrostatic precipitators consist of a series of grounded plates or pipes through which the gas to be cleaned is passed, wire corona electrodes, to which a voltage of 25-100 kV are applied, are suspended between the electrode plates. The degree of purification reaches 99.9% on multi-field electrostatic precipitators. The disadvantage of this method is the high cost of funds for the construction and maintenance of treatment plants and a significant energy consumption for creating an electric field. The energy consumption for electrostatic cleaning is 0.1-0.5 kW per 1000 m 3 of gas to be purified.
Звуковая и ультразвуковая коагуляция пока мало применяются в промышленности и находятся в основном в стадии разработки.Sound and ultrasonic coagulation are still little used in industry and are mainly under development.
Для предлагаемого изобретения наиболее приемлемы электростатические фильтры для очистки газов или угольные фильтры, как наиболее дешевые, для очистки воздуха от пыли.For the present invention, the most acceptable electrostatic filters for gas purification or carbon filters, as the cheapest, for cleaning air from dust.
Промышленные очистительные установки в основном стационарного типа, их не расставишь по всему городу. Циклоны и ротоклоны не провезешь по городу в условиях многокилометровых пробок. Поэтому возникла идея создания воздухоплавательного аппарата по очистке городского воздуха от газа и пыли (смога).Industrial treatment plants are mainly stationary type, you can’t put them all over the city. Cyclones and rotoclones can not be transported around the city in the conditions of multi-kilometer traffic jams. Therefore, the idea arose of creating an aeronautical apparatus for cleaning city air from gas and dust (smog).
Известен воздухоплавательный аппарат (дирижабль), содержащий ферму, сигарообразную оболочку, заполненную газом легче воздуха, стабилизатор, элементы крепления оболочки к ферме, движители в виде воздушных винтов, кабину для экипажа и груза [2].Known aeronautical apparatus (airship) containing a farm, a cigar-shaped shell filled with gas lighter than air, a stabilizer, fastening elements of the shell to the farm, propellers in the form of propellers, a cabin for the crew and cargo [2].
Известно также изобретение [3], в котором технический результат достигается тем, что воздухоплавательный аппарат, содержащий ферму, сигарообразную оболочку, заполненную газом легче воздуха, стабилизатор, элементы крепления оболочки к ферме, движители в виде воздушных винтов, кабину для экипажа и груза, причальные приспособления, состоит из трех горизонтально расположенных оболочек, центральная из которых имеет стабилизатор, соединенных снизу общей фермой, причем между оболочками расположены горизонтально или наклонно и прикреплены к ферме О-образные части с установленными в них на поперечных поворотных осях движителями.The invention is also known [3], in which the technical result is achieved by the fact that the aeronautical apparatus comprising a truss, a cigar-shaped shell filled with gas lighter than air, a stabilizer, fastening elements of the shell to the truss, propellers in the form of propellers, a crew cabin and cargo, mooring devices, consists of three horizontally located shells, the central of which has a stabilizer, connected from below by a common truss, and between the shells are horizontally or slanted and attached to About the yoke-shaped part with installed on rotary axes transverse thrusters.
Целью предлагаемого изобретения является создание воздухоплавательного аппарата для очистки воздуха городов от газов и пыли, способного воздушным путем самостоятельно достигать и уничтожать газовые или пылевые очаги в любом районе города.The aim of the invention is the creation of an aeronautical apparatus for cleaning the air of cities from gases and dust, capable of independently reaching and destroying gas or dust foci in any area of the city by air.
За базовый вариант летательного устройства можно принять любой из беспилотников (БПЛА), квадрокоптеров или дронов, дополнив его мобильной очистительной системой фильтров. Конструкций дронов в России и мире множество, как военного, так и гражданского предназначения [3, 4, 5].For the basic version of the flying device, you can take any of the drones (UAVs), quadrocopters or drones, supplementing it with a mobile filter cleaning system. There are many designs of drones in Russia and in the world, both military and civilian [3, 4, 5].
Мини-БПЛА стремительно обретают популярность в гражданской сфере, где большие БПЛА аэродромного базирования традиционно были недоступны как финансово, так и юридически. За рубежом мини-БПЛА используются для охраны сельхозугодий, картографии, дистанционного химико-физического анализа, контроля всхожести и спелости урожая, химической обработки. Примером этому служат японские БПЛА-вертолеты для фермеров Yamaha RMAX. В России подобная практика только-только начинает внедряться отдельными организациями [6].Mini UAVs are rapidly gaining popularity in the civilian sphere, where large airport-based UAVs have traditionally been unavailable both financially and legally. Abroad, mini-UAVs are used to protect farmland, cartography, remote chemical and physical analysis, control germination and ripeness of crops, and chemical processing. An example of this is the Japanese Yamaha RMAX farmer UAV helicopters. In Russia, this practice is only just beginning to be implemented by individual organizations [6].
В 2012 году компания Parrot завоевала рынок удачным и довольно доступным квадрокоптером AR. Drone, а недавно представила новую модель под названием Bebop Drone (AR. Drone 3.0). Она также предназначена для любительского пилотирования и аэрофотосъемки. Аппарат уже оборудован HD-камерой с продвинутой системой стабилизации и 180-градусным объективом. Также есть и встроенный модуль GPS. Управление может осуществляться со смартфона или планшета через Wi-Fi. Кроме того, в качестве опции доступен дополнительный пульт с удобными органами управления и дальнобойной антенной. Если у вас есть гарнитура виртуальной реальности Oculus Rift, полеты станут еще интересней - она также имеет штатную поддержку. Недостатком новинки является слабый аккумулятор на 1200 мА*ч. Его хватит всего на 12 минут полета.In 2012, Parrot conquered the market with a successful and fairly affordable AR quadrocopter. Drone, and recently introduced a new model called Bebop Drone (AR. Drone 3.0). It is also intended for amateur piloting and aerial photography. The device is already equipped with an HD camera with an advanced stabilization system and a 180-degree lens. There is also a built-in GPS module. Management can be carried out from a smartphone or tablet via Wi-Fi. In addition, an optional remote control with convenient controls and a long-range antenna is available as an option. If you have an Oculus Rift virtual reality headset, flights will become even more interesting - it also has full-time support. The disadvantage is the weak 1200 mAh battery. It is enough for only 12 minutes of flight.
Очистка воздуха в городе может занимать многие часы или даже сутки. Для обеспечения длительного электропитания движителей и очистительной установки предлагается применять солнечные панели, расположенные на моноплане большой площади. Для экономного использования электроэнергии предлагается максимально облегчить конструкцию квадрокоптера, для чего снизу и сверху несущей платформы следует расположить газовые подушки. Гелий - наиболее легкий после водорода газ. Его легкость и инертность используются при создании вохдухоплавательных аппаратов и нашего в том числе.Air purification in a city can take many hours or even a day. To ensure long-term power supply of propulsors and a purification plant, it is proposed to use solar panels located on a large area monoplane. For the economical use of electricity, it is proposed to facilitate the design of the quadrocopter as much as possible, for which gas pillows should be placed below and above the carrier platform. Helium is the lightest gas after hydrogen. Its lightness and inertness are used to create aeronautical apparatus, including ours.
Для повышения грузоподъемности квадрокоптера большинство его элементов выполняется из легких углепластов, а крыло заполняется гелием. Желательно, чтобы квадрокоптер длительное время парил в воздухе без включения движителей. В основе любого автоматического управления лежит простая последовательность: измерение, сравнение и парирование возмущающего воздействия. Как правило, в современном профессиональном бортовом комплексе навигации и управления функцию измерения состояния системы выполняет малогабаритная инерциальная интегрированная система (МИНС) [7, 8].To increase the carrying capacity of the quadrocopter, most of its elements are made of light carbon fiber, and the wing is filled with helium. It is advisable that the quadrocopter soared for a long time in the air without turning on the propulsors. The basis of any automatic control is a simple sequence: measuring, comparing and counteracting the disturbing effect. As a rule, in a modern professional airborne navigation and control system, the function of measuring the state of the system is performed by a small-sized inertial integrated system (MINS) [7, 8].
Имея в своем составе триады инерциальных датчиков (микромеханических гироскопов и акселерометоров), а также барометрический высотомер и трехосный магнитометр и комплексируя данные этих датчиков с данными приемника GPS, система вырабатывает полное навигационное решение по координатам и углам ориентации.Having in its composition triads of inertial sensors (micromechanical gyroscopes and accelerometers), as well as a barometric altimeter and a triaxial magnetometer and combining the data of these sensors with the data of the GPS receiver, the system produces a complete navigation solution for the coordinates and orientation angles.
Типовая структурная схема автопилота включает: магнитный компас, барометрический датчик скорости, барометрический датчик высоты, ультразвуковой датчик высоты (для взлетов посадок), систему спутниковой навигации, гировертикаль, пиродатчик горизонта, исполнительные механизмыA typical autopilot block diagram includes: a magnetic compass, a barometric speed sensor, a barometric altitude sensor, an ultrasonic altitude sensor (for take-off landings), a satellite navigation system, a gyro-vertical, a horizon donor, and actuators
Для обеспечения поставленных задач, а также определения координат исследуемых участков местности АСУ квадрокоптера должна содержать в своем составе: устройства получения видовой информации, спутниковую навигационную систему, устройства радиолинии видовой и телеметрической информации, устройства командно-навигационной радиолинии с антенно-фидерным устройством, устройство обмена командной информацией, устройство информационного обмена, бортовую цифровую вычислительная машину (БЦВМ), устройство хранения видовой информации.To ensure the tasks, as well as determine the coordinates of the studied areas of the terrain, the quadcopter ACS should include: devices for obtaining specific information, a satellite navigation system, devices for radio lines for viewing and telemetry information, devices for command and navigation radio links with an antenna-feeder device, command exchange device information, information exchange device, on-board digital computer (BTsVM), device for storing specific information.
Для обеспечения связи на значительные расстояния и повышения помехозащищенности за счет пространственной селекции в комплексах управления БПЛА широко используются остронаправленные антенные системы (АС) - как на ПУ, так и на БЛА. Система управления остронаправленной АС включает в себя: собственно остронаправленную АС, радиотехнические параметры которой выбираются, исходя из требований обеспечения необходимой дальности связи по радиолинии, сервопривод АС, обеспечивающий пространственную ориентацию ДН АС в направлении ожидаемого появления излучения объекта связи, систему автоматического сопровождения по направлению (АСH), обеспечивающую устойчивое автосопровождение объекта связи в зоне уверенного захвата пеленгационной характеристики системы АСН, радиоприемное устройство, обеспечивающее формирование сигнала «Связь», свидетельствующего о приеме информации с заданным качеством, систему управления антенной системой, обеспечивающую анализ текущего состояния системы управления АС, формирование сигналов управления сервоприводом для обеспечения пространственной ориентации АС в соответствии с полетным заданием и алгоритмом пространственного сканирования. Таким образом, наиболее важной составляющей беспилотного авиационного комплекса является система управления и связи.To ensure communication over long distances and to increase noise immunity due to spatial selection, UAV control systems use highly directional antenna systems (AS) both on launchers and on UAVs. The control system of a highly directional speaker includes: a strictly directional speaker, the radio parameters of which are selected based on the requirements to ensure the necessary communication distance along the radio line, a servo drive providing spatial orientation of the speaker bottom in the direction of the expected appearance of radiation from the communication object, and an automatic tracking system (ASH ), providing stable auto-tracking of the communication object in the zone of confident capture of the direction-finding characteristic of the ASN system, radio mnoe device providing signal conditioning "Communication" revealing the reception of the information with a predetermined quality, the antenna system control system that provides analysis of the current state of the AC control system, the formation of servo control signals for the spatial orientation of the AU in accordance with the flight plan and algorithm spatial scanning. Thus, the most important component of an unmanned aircraft complex is the control and communication system.
На фиг. 1 представлен вид на воздухоплавательный аппарат сверху, на фиг. 2 - тот же аппарат сбоку с разрезом.In FIG. 1 is a top view of the aeronautical apparatus; FIG. 2 - the same apparatus on the side with a cut.
Воздухоплавательный аппарат состоит:The aeronautical apparatus consists of:
1 - крыло, 2 - электродвижитель, 3 - локатор, спутниковый навигатор, видеокамера, 4 - жесткий корпус электростатического фильтра, 5 - металлическая круговая сетка электрода, 6 - вытяжной вентилятор, 7 - стабилизатор и рули, 8 - ферма-консоль, 9 - солнечная батарея, 10 - автоматическая система управления (АСУ), 11 - входное окно электростатического фильтра, 12 - выходной патрубок вентилятора, 13 - дуги обручей, 14 - верхняя газовая подушка, 15 - нижняя газовая подушка, 16 - опора квадрокоптера,1 - wing, 2 - electric motor, 3 - locator, satellite navigator, video camera, 4 - rigid body of the electrostatic filter, 5 - metal circular mesh of the electrode, 6 - exhaust fan, 7 - stabilizer and steering wheels, 8 - truss console, 9 - solar battery, 10 - automatic control system (ACS), 11 - input window of the electrostatic filter, 12 - output pipe of the fan, 13 - arc hoops, 14 - upper gas cushion, 15 - lower gas cushion, 16 - quadrocopter support,
Таким образом, воздухоплавательный аппарат состоит из трех частей: несущего квадрокоптера, электрофильтрирующего устройства с газовыми подушками и моноплана.Thus, the aeronautical apparatus consists of three parts: a supporting quadrocopter, an electrostatic precipitator with gas cushions and a monoplane.
Основное отличие данного воздухоплавательного аппарата состоит в наличии жесткого корпуса электростатического фильтра, внутри которого расположены металлические круговые сетки положительных электродов с подвешенными между ними проволочными коронирующими отрицательными электродами, причем сверху и снизу фильтра расположены газовые подушки, армированные дугами обручей, а по бокам фильтра прикреплены четыре фермы-консоли, на которых установлены четыре движителя в виде электромотора с пропеллером.The main difference between this aeronautical apparatus is the presence of a rigid body of an electrostatic filter, inside of which there are metal circular grids of positive electrodes with corona negative electrodes suspended between them, with gas pads reinforced by hoops arcs above and below the filter, and four trusses attached to the sides of the filter -consoles on which four movers are installed in the form of an electric motor with a propeller.
Другим отличительным признаком данного воздухоплавательного аппарата является то, что на крыле моноплана расположены элементы солнечной батареи. Большинство элементов предлагаемого устройства, кроме электродов, выполняются из легких углепластов (например, пластик ABS), а эластичные газовые подушки - из каучука.Another distinguishing feature of this aeronautical apparatus is that on the wing of the monoplane there are elements of a solar battery. Most of the elements of the proposed device, in addition to electrodes, are made of light carbon fiber (for example, ABS plastic), and elastic gas cushions are made of rubber.
Размер аппарата определяется условиями применения, если в поле над промышленной зоной, - может быть крупнее, а в черте города, - поменьше, типа «Дронов».The size of the apparatus is determined by the conditions of use, if in the field above the industrial zone it can be larger, and in the city, smaller, like “Dronov”.
Для воздухоплавательного аппарата не нужен аэродром.An aerodrome is not needed for a aeronautical apparatus.
Программное обеспечение значительно упрощает использование квадрокоптера. Существует 3 режима автопилота, включая взлет, зависание и вращение на месте, движение до заданной точки по GPS-координатам и автоматическое возвращение к месту взлета.The software greatly simplifies the use of the quadrocopter. There are 3 modes of autopilot, including take-off, hovering and rotation in place, moving to a given point in GPS coordinates and automatically returning to the take-off place.
По прибытии в заданный район квадрокоптер зависает, включается вытяжной вентилятор 6, который засасывает загрязненный воздух через входные окна 11. Проходя через сетки электродов 5, воздух очищается и возвращается в атмосферу через выходной (выпускной) патрубок 12. Воздухоплавательный аппарат может перемещаться по газовому облаку в любом направлении и по высоте.Upon arrival in the specified area, the quadrocopter freezes, the
Программное приложение позволяет просматривать пройденный маршрут по GPS-координатам и корректировать дальнейшую работу воздухоплавательного аппарата. Управление квадрокоптером и работой электрофильтра осуществляет блок АСУ, а также оператор со смартфона или планшета (не исключено и специальное электронное устройство управления).The software application allows you to view the route traveled by GPS coordinates and adjust the further operation of the aeronautical apparatus. The quadrocopter and the operation of the electrostatic precipitator are controlled by the ACS unit, as well as by the operator from a smartphone or tablet (a special electronic control device is also possible).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Современные системы очистки газовых выбросов.1. Modern systems for cleaning gas emissions.
www.coolreferat.com.www.coolreferat.com.
2. Патент РФ 2420425.2. RF patent 2420425.
3 - bp-la.ru/primenenie-bespilotnyx-letatelnyx-apparatov/3 - bp-la.ru/primenenie-bespilotnyx-letatelnyx-apparatov/
4. А. Каримов, В. Ильин. « Военное обозрение», #46(268), 20134. A. Karimov, V. Ilyin. Military Review, # 46 (268), 2013
5. 24gadget.ru/tags/дрон.5.24gadget.ru/tags/dron.
6. Н.С. Сенюшкин. Особенности классификации БПЛА самолетного типа. «Молодой ученый», - 2010, - №11, - с. 65-68.6. N.S. Senyushkin. Features classification aircraft UAV type. "Young scientist", - 2010, - No. 11, - p. 65-68.
7. А. Поскутникво. Системы автоматического управления БПЛА. «Молодой ученый», - 2011, - №9, - с. 56-58.7. A. Poskutnikvo. UAV automatic control systems. "Young scientist", - 2011, - No. 9, - p. 56-58.
8. В. Слосар. Радиолинии связи с БПЛА: Примеры реализации. Электроника: наука, технология, бизнес. - 2010, - №5. - с. 56050.8. V. Slosar. Radio links with UAVs: Implementation examples. Electronics: science, technology, business. - 2010, - No. 5. - from. 56050.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102252/11A RU2577606C1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015102252/11A RU2577606C1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2577606C1 true RU2577606C1 (en) | 2016-03-20 |
Family
ID=55647919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015102252/11A RU2577606C1 (en) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2577606C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2683917A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-09-28 | Universidad Rey Juan Carlos | DRON CLEANER |
| CN109883017A (en) * | 2019-01-21 | 2019-06-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control method and device of air purifier and air purifier |
| WO2020089668A1 (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Autonomous multi-purpose utility vehicle |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4450900A (en) * | 1981-02-19 | 1984-05-29 | Norman Nathan | Mobile air conditioning unit |
| SU1816047A1 (en) * | 1990-07-03 | 1995-09-20 | В.В. Гончаров | Electrostatic dust-proofing device for gas-turbine engine |
| RU2495185C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-10-10 | Александр Александрович Перфилов | Method to reduce dynamic exposure of volcano at environment during its eruption |
| DE102013101194A1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-07 | Thorsten Boeker | Method for e.g. coloring uneven surface of house wall with hover-enabled aircraft e.g. quadrocopter, involves filling tank with treatment agent, and carrying out continuous travel of aircraft at location proximity to treatment surface |
-
2015
- 2015-01-26 RU RU2015102252/11A patent/RU2577606C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4450900A (en) * | 1981-02-19 | 1984-05-29 | Norman Nathan | Mobile air conditioning unit |
| SU1816047A1 (en) * | 1990-07-03 | 1995-09-20 | В.В. Гончаров | Electrostatic dust-proofing device for gas-turbine engine |
| RU2495185C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-10-10 | Александр Александрович Перфилов | Method to reduce dynamic exposure of volcano at environment during its eruption |
| DE102013101194A1 (en) * | 2013-02-07 | 2014-08-07 | Thorsten Boeker | Method for e.g. coloring uneven surface of house wall with hover-enabled aircraft e.g. quadrocopter, involves filling tank with treatment agent, and carrying out continuous travel of aircraft at location proximity to treatment surface |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2683917A1 (en) * | 2017-03-28 | 2018-09-28 | Universidad Rey Juan Carlos | DRON CLEANER |
| WO2020089668A1 (en) * | 2018-10-30 | 2020-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Autonomous multi-purpose utility vehicle |
| CN109883017A (en) * | 2019-01-21 | 2019-06-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | Control method and device of air purifier and air purifier |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110780683B (en) | Chemical sensing autonomous systems for transportation | |
| US11455896B2 (en) | Unmanned aerial vehicle power management | |
| Nonami | Prospect and recent research & development for civil use autonomous unmanned aircraft as UAV and MAV | |
| US9555882B2 (en) | Airborne system and method for removing pollutants from a volume of air | |
| CN107422747B (en) | Unmanned aerial vehicle system for on-line monitoring of atmospheric environment and controlled sampling of atmosphere | |
| Dinelli et al. | Configurations and applications of multi-agent hybrid drone/unmanned ground vehicle for underground environments: A review | |
| RU2609594C1 (en) | Aeronautic unit for treatment of air in cities from gases and dust | |
| Thamm et al. | Songbird–an innovative UAS combining the advantages of fixed wing and multi rotor UAS | |
| CN106769241A (en) | It is a kind of for atmospheric sampling detection and toxic and harmful early warning and monitoring unmanned plane | |
| KR101828512B1 (en) | Operation system of unmanned aerial vehicle | |
| RU2577606C1 (en) | Aeronautic apparatus for cleaning air of cities from gases and dust | |
| Rojas et al. | Design and flight testing of an integrated solar powered UAV and WSN for remote gas sensing | |
| Yadav et al. | Emerging low-cost air quality monitoring techniques for smart cities with UAV | |
| Zhao et al. | Design configuration and technical application of rotary-wing unmanned aerial vehicles | |
| CN105292472A (en) | Multi-purpose flexible-wing unmanned aerial vehicle | |
| CN108871882A (en) | A kind of airborne particulates acquisition device based on multi-rotor unmanned aerial vehicle | |
| Badea et al. | Innovative Hybrid UAV Design, Development, and Manufacture for Forest Preservation and Acoustic Surveillance | |
| RU2485018C1 (en) | Combined drone aircraft | |
| Ariyur et al. | Reactive inflight obstacle avoidance via radar feedback | |
| Mustapić et al. | Monitoring traffic air pollution using unmanned aerial systems | |
| Koster et al. | AREND: A sensor aircraft to support wildlife rangers | |
| CN107014004A (en) | It is a kind of that there is the automatic integrated intelligent device and its method of work for catching dust function | |
| Gandam et al. | Nanotech Drones: An Investigation of Air Quality Index in Environment | |
| Dima et al. | Environmental Pollution Level Monitoring System Using UAV | |
| Wróbel | Review of the possibilities of using unmanned aircraft |