RU2836414C1

RU2836414C1 - Unmanned aerial complex

Info

Publication number: RU2836414C1
Application number: RU2024114798A
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Владимир Евгеньевич Андреев; Петр Кириллович Рыбин
Filing date: 2024-05-29
Publication date: 2025-03-14

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, namely to unmanned aerial complex. Route computing device (15) generates control signals to the control unit of rotary-inclined gyrostabilized suspension (32), as a result, video surveillance device (12) changes its orientation and begins to search for nearby landing object (61). Personal computer (39) then generates a signal to receiving-transmitting radio system (43), which emits a control signal received by receiving-transmitting radio system (34), which generates a signal to route computing device (15), which generates a control signal, which controls the rotation frequency of propellers (5), and the flying part of the complex flies up from below to landing object (61). By means of grippers (60) landing object (61) is mechanically fixed. Sensor (67) is triggered, the signal of which enters route computing device (15), which generates a control signal, under the action of which rotation of propellers (5) is stopped. Resumption of the flight task is carried out using a signal from personal computer (39), which initiates the generation by receiving-transmitting radio system (34) of the signal coming to route computing device (15), which generates control signals to start electric motors (4) and to open grippers (60) of telescopic pincer-shaped manipulator (57).

EFFECT: increasing operational efficiency.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационной техники, а именно к беспилотным летательным комплексам авианаблюдения, и может быть использовано для дистанционного мониторинга техногенных и природных объектов и т.п.The invention relates to the field of aviation technology, namely to unmanned aerial surveillance systems, and can be used for remote monitoring of man-made and natural objects, etc.

Известен беспилотный летательный комплекс (RU2232104, В64С 29/02, G01V 9/00,10.07.2004), содержащий дистанционно пилотируемый летательный аппарат с радиоуправляемой бортовой системой обеспечения полета летательного аппарата, бортовой приемопередающей аппаратурой и видеокамерой с передатчиком изображения, а также мобильный комплекс управления и обработки информации с наземной приемопередающей аппаратурой, приемником видеоизображений и радионавигационной системой управления летательным аппаратом. Радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета летательного аппарата и радионавигационная система управления летательным аппаратом снабжены корректируемыми по глобальной навигационной системе инерциальными блоками с микромеханическими вибрационными гироскопами - акселерометрами, а сам дистанционно пилотируемый летательный аппарат выполнен в виде автономно пилотируемого летательного микроаппарата и размещен вместе с мобильным комплексом управления и обработки информации в общем, портативном контейнере. Автономно пилотируемый летательный микроаппарат для портативного комплекса авианаблюдений содержит фюзеляж, на котором размещены винтовой движитель, рулевое управление по курсу и тангажу, видеокамера с передатчиком видеоизображения, радиоуправляемая бортовая система обеспечения полета летательного аппарата и бортовая приемопередающая аппаратура. Кроме того, в него введена антенная система, закрепленная на фюзеляже, выполненным с приборным отсеком. В корпусе отсека установлены видеокамера с передатчиком видеоизображения, рулевые машинки, аккумуляторная батарея, приборы радиоуправляемой бортовой системы обеспечения полета летательного аппарата и бортовой приемопередающей аппаратуры. Винтовой движитель выполнен в виде, по меньшей мере, одного винтового блока с редуктором и электрическим двигателем, подключенным к общей аккумуляторной батарее.An unmanned aerial complex (RU2232104, B64C 29/02, G01V 9/00, 10.07.2004) is known, comprising a remotely piloted aircraft with a radio-controlled on-board flight support system for the aircraft, on-board transceiver equipment and a video camera with an image transmitter, as well as a mobile information control and processing complex with ground-based transceiver equipment, a video receiver and a radio navigation system for controlling the aircraft. The radio-controlled on-board flight support system of the aircraft and the radio navigation control system of the aircraft are equipped with inertial units with micromechanical vibration gyroscopes - accelerometers corrected by the global navigation system, and the remotely piloted aircraft itself is made in the form of an autonomously piloted micro-aircraft and is placed together with a mobile control and information processing complex in a common, portable container. The autonomously piloted micro-aircraft for a portable aviation observation complex contains a fuselage on which a propeller propeller, course and pitch steering control, a video camera with a video image transmitter, a radio-controlled on-board flight support system of the aircraft and on-board transceiver equipment are placed. In addition, an antenna system is introduced into it, fixed on the fuselage, made with an instrument compartment. The compartment body contains a video camera with a video image transmitter, control machines, a battery, instruments of the radio-controlled onboard flight support system of the aircraft and onboard transceiver equipment. The propeller is made in the form of at least one propeller unit with a gearbox and an electric motor connected to a common battery.

Недостатком данного устройства является то, что для питания электрического двигателя винтового движителя используется аккумуляторная батарея, что обусловливает прекращение выполнения полетного задания и возвращения на базу беспилотного летательного аппарата для заряда аккумуляторной батареи. Существует вероятность, что во время этой паузы могут произойти нежелательные изменения в состоянии техногенных и природных объектов, над которыми должен осуществляется мониторинг. Отмеченный факт определяет низкую эффективность работы данного устройства.The disadvantage of this device is that a battery is used to power the electric motor of the propeller, which causes the termination of the flight mission and the return to the base of the unmanned aerial vehicle to charge the battery. There is a possibility that during this pause, undesirable changes may occur in the state of man-made and natural objects that must be monitored. This fact determines the low efficiency of this device.

Известен беспилотный летательный комплекс (ЕА 042897, В64С 7/08, В64С 39/02, 31.03.2023), содержащий мобильный пульт контроля и управления и беспилотный летательный аппарат, содержащий несущий каркас, к боковой поверхности которого жестко прикреплены одними своими концами штанги, на других концах которых жестко закреплены электрические двигатели с воздушными винтами, на нижней поверхности несущего каркаса жестко закреплено шасси, на котором расположена силовая аккумуляторная батарея, выход которой соединен через регулятор оборотов с входами электрических двигателей, к центральной части нижней поверхности несущего каркаса с помощью шарнира прикреплен поворотно-наклонный гиростабилизированный подвес, на котором размещено устройство видеонаблюдения, выход которого соединен с входом бортовой системы обеспечения полета, закрепленной на верхней поверхности несущего каркаса и прикрытой защитной верхней пластиной, бортовая система обеспечения полета состоит из маршрутного вычислительного устройства, к первому-девятому измерительным входам которого подключены соответственно блок приема и обработки сигналов спутниковой навигации, инерциальное измерительное устройство, включающее акселерометр, магнитометр и барометр, трекер, устройство аварийной посадки, блок управления поворотно-наклонным гиростабилизированным подвесом, сонар, устройство видеонаблюдения, приемно-передающая радиосистема, передатчик видеоданных, а к силовому входу бортовой системы обеспечения полета подключена батарея питания, мобильный пульт контроля и управления, который состоит из персонального компьютера с монитором, к трем выходам которого соответственно подключены приемно-передающая радиосистема, пульт управления беспилотным летательным аппаратом и мобильное индивидуальное устройство отображения видеоданных, а выход персонального компьютера соединен с приемником видеоданных, к корпусам электрических двигателей своей внутренней поверхностью прикреплено габаритное кольцо, на внешней поверхности которого размещена кольцевая электрическая обмотка, выводы которой присоединены к первому силовому входу устройства управления зарядом батарей, а его выходы соединены с батареей питания бортовой системы обеспечения полета и силовой аккумуляторной батареей питания электрических двигателей, к индикаторному входу устройства управления зарядом батарей подключен индикатор уровня заряда аккумуляторной батареи, жестко закрепленный на шасси, на котором также жестко закреплен датчик напряженности электрического поля, соединенный с десятым измерительным входом маршрутного вычислительного устройства, на верхней поверхности защитной верхней пластины жестко закреплена солнечная батарея, выход которой соединен со вторым силовым входом устройства управления зарядом батарей.An unmanned aerial complex is known (EA 042897, B64C 7/08, B64C 39/02, 31.03.2023), comprising a mobile control and monitoring console and an unmanned aerial vehicle comprising a supporting frame, to the side surface of which rods are rigidly attached by one of their ends, to the other ends of which electric motors with propellers are rigidly attached, a chassis is rigidly attached to the lower surface of the supporting frame, on which a power storage battery is located, the output of which is connected through a speed controller to the inputs of the electric motors, a rotary and tilt gyrostabilized suspension is attached to the central part of the lower surface of the supporting frame using a hinge, on which a video surveillance device is located, the output of which is connected to the input of the on-board flight support system, fixed to the upper surface of the supporting frame and covered with a protective upper plate, the on-board flight support system consists of a route computing device, to the first through ninth measuring inputs of which a receiving unit and satellite navigation signal processing, an inertial measuring device including an accelerometer, a magnetometer and a barometer, a tracker, an emergency landing device, a control unit for a rotary and tilt gyrostabilized suspension, a sonar, a video surveillance device, a receiving and transmitting radio system, a video data transmitter, and a power battery is connected to the power input of the on-board flight support system, a mobile control and management console consisting of a personal computer with a monitor, to three outputs of which the receiving and transmitting radio system, the control console for the unmanned aerial vehicle and the mobile individual video data display device are respectively connected, and the output of the personal computer is connected to the video data receiver, a clearance ring is attached to the housings of the electric motors with its inner surface, on the outer surface of which a ring electric winding is placed, the terminals of which are connected to the first power input of the battery charge control device, and its outputs are connected to the power battery of the on-board flight support system and the power storage battery of the electric motors, to the indicator input of the charge control device The batteries are connected to a battery charge level indicator, rigidly attached to the chassis, on which an electric field strength sensor is also rigidly attached, connected to the tenth measuring input of the route computing device; a solar battery is rigidly attached to the upper surface of the protective upper plate, the output of which is connected to the second power input of the battery charge control device.

При прогнозировании неблагоприятных погодных условий: порывы ветра, снегопад, дождь эксплуатация беспилотного летательного аппарата связана с необходимостью прерывания выполнения полетного задания и заблаговременного возвращения на базу. Таким образом мониторинг контролируемых объектов в это время не осуществляется, что определяет низкую эффективность работы беспилотного летательного комплекса.When forecasting unfavorable weather conditions: gusts of wind, snowfall, rain, the operation of an unmanned aerial vehicle is associated with the need to interrupt the flight mission and return to the base in advance. Thus, monitoring of controlled objects at this time is not carried out, which determines the low efficiency of the unmanned aerial complex.

Задача изобретения - повышение эффективности работы путем использования возможности приземления беспилотного летательного аппарата в непосредственной близости от объекта мониторинга.The objective of the invention is to increase the efficiency of work by using the possibility of landing an unmanned aerial vehicle in close proximity to the monitoring object.

Технический результат достигается тем, что в беспилотном летательном комплексе, содержащем мобильный пульт контроля и управления и беспилотный летательный аппарат, содержащий несущий каркас, к боковой поверхности которого жестко прикреплены одними своими концами штанги, на других концах которых жестко закреплены электрические двигатели с воздушными винтами, на нижней поверхности несущего каркаса жестко закреплено шасси, на котором расположена силовая аккумуляторная батарея, выход которой соединен через регулятор оборотов с входами электрических двигателей, к центральной части нижней поверхности несущего каркаса с помощью шарнира прикреплен поворотно-наклонный гиростабилизированный подвес, на котором размещено устройство видеонаблюдения, выход которого соединен с входом бортовой системы обеспечения полета, закрепленной на верхней поверхности несущего каркаса и прикрытой защитной верхней крышкой, бортовая система обеспечения полета состоит из маршрутного вычислительного устройства, к первому-девятому измерительным входам которого подключены соответственно блок приема и обработки сигналов спутниковой навигации, инерциальное измерительное устройство, включающее акселерометр, магнитометр и барометр, трекер, устройство аварийной посадки, блок управления поворотно-наклонным гиростабилизированным подвесом, сонар, устройство видеонаблюдения, приемно-передающая радиосистема, передатчик видеоданных, а к силовому входу бортовой системы обеспечения полета подключена батарея питания, мобильный пульт контроля и управления, который состоит из персонального компьютера с монитором, к трем выходам которого соответственно подключены приемно-передающая радиосистема, пульт управления беспилотным летательным аппаратом и мобильное индивидуальное устройство отображения видеоданных, а выход персонального компьютера соединен с приемником видеоданных, к корпусам электрических двигателей своей внутренней поверхностью прикреплено габаритное кольцо, на внешней поверхности которого размещена кольцевая электрическая обмотка, выводы которой присоединены к первому силовому входу устройства управления зарядом батарей, а его выходы соединены с батареей питания бортовой системы обеспечения полета и силовой аккумуляторной батареей питания электрических двигателей, к индикаторному входу устройства управления зарядом батарей подключен индикатор уровня заряда аккумуляторной батареи, жестко закрепленный на шасси, на котором также жестко закреплен датчик напряженности электрического поля, соединенный с десятым измерительным входом маршрутного вычислительного устройства, на верхней поверхности несущего каркаса жестко закреплен телескопический клещевидный манипулятор, состоящий из электропривода телескопической штанги, на одном конце которой установлены захваты, с помощью которых осуществляется механический захват объекта посадки, вход электропривода соединен с выходом контактора, силовой вход которого подключен к силовой аккумуляторной батарее, а управляющий вход соединен с выходом маршрутного вычислительного устройства, в месте прикрепления захватов к телескопической штанге закреплен датчик, соединенный с входом маршрутного вычислительного устройства.The technical result is achieved in that in an unmanned aerial complex containing a mobile control and monitoring console and an unmanned aerial vehicle containing a supporting frame, to the side surface of which rods are rigidly attached by one of their ends, to the other ends of which electric motors with propellers are rigidly attached, a chassis is rigidly attached to the lower surface of the supporting frame, on which a power storage battery is located, the output of which is connected through a speed controller to the inputs of the electric motors, a rotary and tilt gyrostabilized suspension is attached to the central part of the lower surface of the supporting frame using a hinge, on which a video surveillance device is located, the output of which is connected to the input of the on-board flight support system, fixed to the upper surface of the supporting frame and covered with a protective upper cover, the on-board flight support system consists of a route computing device, to the first through ninth measuring inputs of which a satellite navigation signal receiving and processing unit, an inertial measuring device including an accelerometer, a magnetometer and a barometer, a tracker, an emergency landing, a control unit for a rotary and tilt gyrostabilized suspension, a sonar, a video surveillance device, a receiving and transmitting radio system, a video data transmitter, and a power battery is connected to the power input of the on-board flight support system, a mobile control and management console, which consists of a personal computer with a monitor, to three outputs of which the receiving and transmitting radio system, the control console for the unmanned aerial vehicle and a mobile individual video data display device are respectively connected, and the output of the personal computer is connected to the video data receiver, a clearance ring is attached to the housings of the electric motors with its inner surface, on the outer surface of which a ring electric winding is placed, the terminals of which are connected to the first power input of the battery charge control device, and its outputs are connected to the power battery of the on-board flight support system and the power storage battery of the electric motors, an indicator of the battery charge level is connected to the indicator input of the battery charge control device, rigidly fixed to the chassis, on which an electric field strength sensor is also rigidly fixed, connected to the tenth measuring the input of the route computing device, on the upper surface of the supporting frame a telescopic pincer-shaped manipulator is rigidly fixed, consisting of an electric drive of a telescopic rod, on one end of which grippers are installed, with the help of which a mechanical grip of the landing object is carried out, the input of the electric drive is connected to the output of the contactor, the power input of which is connected to the power storage battery, and the control input is connected to the output of the route computing device, at the place where the grippers are attached to the telescopic rod a sensor is fixed, connected to the input of the route computing device.

Беспилотный летательный комплекс поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сверху конструктивной схемы летающей части беспилотного летательного комплекса, на фиг. 2 - вид сбоку летающей части беспилотного летательного комплекса, а на фиг. 3 приведена блок-схема беспилотного летательного комплекса.The unmanned aerial complex is explained by drawings, where Fig. 1 shows a top view of the structural diagram of the flying part of the unmanned aerial complex, Fig. 2 shows a side view of the flying part of the unmanned aerial complex, and Fig. 3 shows a block diagram of the unmanned aerial complex.

В центре летающей части беспилотного летательного комплекса расположен несущий каркас 1 (фиг. 1), к боковой поверхности которого жестко прикреплены одними своими концами штанги 2. На других концах штанг 2 с помощью креплений 3, например, хомутов, жестко закреплены электрические двигатели 4, например, AXI 2814/22, 037 или RacerstarRacingEdition 2306 2700KV или Readytosky 2205-2300 2300KV или RacerstarRacingEdition 2205 2300KV, с воздушными винтами 5 (фиг. 2). На нижней поверхности несущего каркаса 1 жестко закреплено шасси 6,выполненное, например, из углеволокнитов или углетекстолитов или углепресволокнитов. К шасси 6 могут прикрепляться поплавки, которые не показаны на чертеже. На шасси 6 расположена силовая аккумуляторная батарея 7 для питания электрических двигателей 4, например, LiPo 4S1300 mAh или 1500 mAh, выход 8 которой через регулятор оборотов 9 соединен с электрическими двигателями 4. К центральной части нижней поверхности несущего каркаса 1 с помощью шарнира 10 прикреплен поворотно-наклонный гиростабилизированный подвес 11, на котором размещено устройство видеонаблюдения 12, выход 13 (фиг. 3) которого соединен с входом 14 маршрутного вычислительного устройства 15бортовой системы обеспечения полета 16, закрепленной на верхней поверхности несущего каркаса 1 (фиг. 2) и прикрытой защитной верхней крышкой 17. Маршрутное вычислительное устройство 15 может быть выполнено, например, из микропроцессора, буферных регистров, запоминающих устройств, интерфейсных схем. К девяти измерительным входам 18-26 маршрутного вычислительного устройства 15 (фиг. 3) подключены соответственно блок приема и обработки сигналов спутниковой навигации 28, инерциальное измерительное устройство 29, включающее акселерометр, например, акселерометр XL335B, магнитометр и барометр (не показаны), трекер 30, например, GPS трекер RF-V16, GPS или трекер TK 106, устройство аварийной посадки 31, блок управления поворотно-наклонным гиростабилизированным подвесом 32, сонар 33, устройство видеонаблюдения 12, которое может работать в видимом и инфракрасном спектре, приемно-передающая радиосистема 34 и передатчик видеоданных 35.In the center of the flying part of the unmanned aerial complex there is a supporting frame 1 (Fig. 1), to the side surface of which rods 2 are rigidly attached by some of their ends. Electric motors 4, for example, AXI 2814/22, 037 or RacerstarRacingEdition 2306 2700KV or Readytosky 2205-2300 2300KV or RacerstarRacingEdition 2205 2300KV, with propellers 5 (Fig. 2), are rigidly attached to the other ends of rods 2 using fasteners 3, for example, clamps. Chassis 6, made, for example, from carbon fiber reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics or carbon fiber reinforced plastics, is rigidly attached to chassis 6. Floats, which are not shown in the drawing, can be attached to chassis 6. On the chassis 6 there is a power storage battery 7 for powering the electric motors 4, for example, LiPo 4S1300 mAh or 1500 mAh, the output 8 of which is connected to the electric motors 4 via the speed controller 9. A rotary-tilt gyrostabilized suspension 11 is attached to the central part of the lower surface of the supporting frame 1 by means of a hinge 10, on which a video surveillance device 12 is located, the output 13 (Fig. 3) of which is connected to the input 14 of the route computing device 15 of the on-board flight support system 16, fixed to the upper surface of the supporting frame 1 (Fig. 2) and covered with a protective upper cover 17. The route computing device 15 can be made, for example, from a microprocessor, buffer registers, memory devices, interface circuits. Connected to nine measuring inputs 18-26 of route computing device 15 (Fig. 3) are respectively a satellite navigation signal receiving and processing unit 28, an inertial measuring device 29, including an accelerometer, for example, an XL335B accelerometer, a magnetometer and a barometer (not shown), a tracker 30, for example, an RF-V16 GPS tracker, a GPS or TK 106 tracker, an emergency landing device 31, a control unit for a rotary-tilt gyrostabilized suspension 32, a sonar 33, a video surveillance device 12, which can operate in the visible and infrared spectrum, a receiving and transmitting radio system 34 and a video data transmitter 35.

К силовому входу 36 бортовой системы обеспечения полета 16 подключена батарея питания 37. Бортовая система обеспечения полета 16 включает в себя устройство видеонаблюдения 12, маршрутное вычислительное устройство 15, блок приема и обработки сигналов спутниковой навигации 28, инерциальное измерительное устройство 29, трекер 30, устройство аварийной посадки 31, блок управления поворотно-наклонным гиростабилизированным подвесом 32, сонар 33, приемно-передающую радиосистему 34.A power battery 37 is connected to the power input 36 of the on-board flight support system 16. The on-board flight support system 16 includes a video surveillance device 12, a route computing device 15, a satellite navigation signal receiving and processing unit 28, an inertial measuring device 29, a tracker 30, an emergency landing device 31, a control unit for a rotary-tilt gyrostabilized suspension 32, a sonar 33, and a receiving and transmitting radio system 34.

Мобильный пульт контроля и управления 38 состоит из персонального компьютера 39 с монитором, к его трем выходам 40-42 подключены соответственно приемно-передающая радиосистема 43, пульт управления 44 беспилотным летательным комплексом и мобильное индивидуальное устройство отображения видеоданных 45, а вход 46 персонального компьютера 39 соединен с приемником видеоданных 47.The mobile control and management console 38 consists of a personal computer 39 with a monitor, to its three outputs 40-42 are connected respectively a receiving and transmitting radio system 43, a control console 44 of an unmanned aerial complex and a mobile individual device for displaying video data 45, and the input 46 of the personal computer 39 is connected to a video data receiver 47.

К корпусам (фиг. 1) электрических двигателей 4 своей внутренней поверхностью прикреплено габаритное кольцо 48, на внешней поверхности которого размещена кольцевая электрическая обмотка 49, выполненная из меди или алюминия. Кольцевая электрическая обмотка 49 присоединена к первому силовому входу 50 (фиг. 3) устройства управления зарядом батарей 51, а его выходы 52 и 53 соединены с батареей питания 37 бортовой системы обеспечения полета 16 и силовой аккумуляторной батареей 7 питания электрических двигателей 4. К индикаторному входу 54 устройства управления зарядом батарей 51 подключен индикатор уровня заряда аккумуляторных батарей 55, жестко закрепленный на шасси 6 (фиг. 2). На нижней части шасси 6 жестко закреплен датчик напряженности электрического поля 56, например, типа EPIC или РаЭ 8/00-15, который соединен с измерительным входом 27 (фиг. 3) маршрутного вычислительного устройства 15.A clearance ring 48 is attached to the housings (Fig. 1) of the electric motors 4 with its inner surface, on the outer surface of which an annular electric winding 49 is placed, made of copper or aluminum. The annular electric winding 49 is connected to the first power input 50 (Fig. 3) of the battery charge control device 51, and its outputs 52 and 53 are connected to the power battery 37 of the on-board flight support system 16 and the power storage battery 7 for supplying the electric motors 4. An indicator of the charge level of the storage batteries 55, rigidly fixed to the chassis 6 (Fig. 2), is connected to the indicator input 54 of the battery charge control device 51. An electric field strength sensor 56, for example, of the EPIC or RaE 8/00-15 type, is rigidly fixed to the lower part of the chassis 6, which is connected to the measuring input 27 (Fig. 3) of the route computing device 15.

На верхней поверхности несущего каркаса 1 жестко закреплен телескопический клещевидный манипулятор 57, состоящий из электропривода 58 телескопической штанги 59, на одном конце которой установлены захваты 60, с помощью которых осуществляется механический захват объекта посадки 61. Вход 62 электропривода 58 соединен с выходом 63 контактора 64, силовой вход которого соединен силовой аккумуляторной батареей 7, а управляющий вход 65 с выходом 66 маршрутного вычислительного устройства 15. В месте прикрепления захватов 60 к телескопической штанге 59 закреплен датчик 67 соединенный с входом 68 маршрутного вычислительного устройства 15.On the upper surface of the supporting frame 1, a telescopic pincer-like manipulator 57 is rigidly fixed, consisting of an electric drive 58 of a telescopic rod 59, on one end of which grippers 60 are installed, with the help of which a mechanical grip of the landing object 61 is carried out. The input 62 of the electric drive 58 is connected to the output 63 of the contactor 64, the power input of which is connected to the power storage battery 7, and the control input 65 to the output 66 of the route computing device 15. At the place where the grippers 60 are attached to the telescopic rod 59, a sensor 67 is fixed, connected to the input 68 of the route computing device 15.

Беспилотный летательный комплекс работает следующим образом. Напряжение питания с силовой аккумуляторной батареи 7 через регулятор оборотов 9 поступает на электрические двигатели 4, и воздушные винты 5 (фиг. 2) начинают вращаться. Летающая часть беспилотного летательного комплекса осуществляет взлет.The unmanned aerial complex operates as follows. The supply voltage from the power storage battery 7 through the speed controller 9 goes to the electric motors 4, and the propellers 5 (Fig. 2) begin to rotate. The flying part of the unmanned aerial complex takes off.

Возможны два режима работы беспилотного летательного комплекса - «ручной» и «автономный».There are two possible operating modes of the unmanned aerial complex: “manual” and “autonomous”.

В «ручном» режиме маршрутное вычислительное устройство 15 (фиг. 3) выполняет следующие функции: подает управляющий сигнал на электрические двигатели 4 и на основе сигналов инерциального измерительного устройства 29 обеспечивает горизонтальное положение летающей части беспилотного летательного комплекса; по сигналам с блока приема и обработки сигналов спутниковой навигации 28 определяет координаты летающей части беспилотного летательного комплекса и передает их на мобильный пульт контроля и управления 38. При приходе ответных сигналов телеметрии с мобильного пульта контроля и управления 38 маршрутное вычислительное устройство 15 вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают на электрические двигатели 4 и изменяют частоты вращения воздушных винтов 5 (фиг. 2). В результате этого летающая часть беспилотного летательного комплекса изменяет курс и высоту полета.In the "manual" mode, the route computing device 15 (Fig. 3) performs the following functions: it sends a control signal to the electric motors 4 and, based on the signals from the inertial measuring device 29, ensures the horizontal position of the flying part of the unmanned aerial complex; based on the signals from the satellite navigation signal receiving and processing unit 28, it determines the coordinates of the flying part of the unmanned aerial complex and transmits them to the mobile control and monitoring console 38. Upon receipt of response telemetry signals from the mobile control and monitoring console 38, the route computing device 15 generates control signals that are sent to the electric motors 4 and change the rotation speed of the propellers 5 (Fig. 2). As a result, the flying part of the unmanned aerial complex changes its course and flight altitude.

В «автономном» режиме маршрутное вычислительное устройство 15 (фиг. 3) функционирует по заложенной в него программе, на основании координат спутниковой навигационной системы GPS/ГЛОНАСС выполняет автоматически полетное задание с возвращением на взлетную площадку.In the “autonomous” mode, the route computing device 15 (Fig. 3) operates according to the program embedded in it, and based on the coordinates of the GPS/GLONASS satellite navigation system, automatically performs a flight mission with a return to the takeoff pad.

В обоих режимах осуществляется визуальный контроль за полетом по сигналам видеоданных с устройства видеонаблюдения 12, которые поступают на передатчик видеоданных 35 и передаются в приемник видеоданных 47 мобильного пункта контроля и управления 38, где они обрабатываются и передаются на персональный компьютер 39, здесь информация с сигналов перерабатывается и отображается на мониторе, который на чертеже не показан.In both modes, visual control of the flight is carried out using video data signals from the video surveillance device 12, which are received by the video data transmitter 35 and transmitted to the video data receiver 47 of the mobile control and management point 38, where they are processed and transmitted to the personal computer 39, here the information from the signals is processed and displayed on the monitor, which is not shown in the drawing.

В «ручном» режиме персональный компьютер 39 выдает сигнал на приемно-передающую радиосистему 43, которая излучает управляющий сигнал, принимаемый приемно-передающей радиосистемой 34, которая вырабатывает сигнал, приходящий через вход 25 в маршрутное вычислительное устройство 15, где сигнал обрабатывается и анализируется. В результате маршрутное вычислительное устройство 15 генерирует управляющий сигнал первого типа, который приходит на электрические двигатели 4, последние соответствующим образом изменяют частоты вращения своих воздушных винтов 5 (фиг. 2), а, следовательно, изменяют ориентацию и положение летательной части беспилотного летательного комплекса. Маршрутное вычислительное устройство 15 (фиг. 3) также генерирует управляющие сигналы второго типа, поступающие на блок управления поворотно-наклонного гиростабилизированного подвеса 32, в результате - устройство видеонаблюдения 12 изменяет свою ориентацию.In the "manual" mode, the personal computer 39 sends a signal to the receiving and transmitting radio system 43, which emits a control signal received by the receiving and transmitting radio system 34, which generates a signal arriving through the input 25 to the route computing device 15, where the signal is processed and analyzed. As a result, the route computing device 15 generates a control signal of the first type, which arrives at the electric motors 4, the latter correspondingly change the rotation frequencies of their propellers 5 (Fig. 2), and, consequently, change the orientation and position of the flying part of the unmanned aerial complex. The route computing device 15 (Fig. 3) also generates control signals of the second type, arriving at the control unit of the rotary-tilt gyrostabilized suspension 32, as a result - the video surveillance device 12 changes its orientation.

В процессе полета трекером 30 осуществляется запись координат движения летательной части беспилотного летательного комплекса с заданной периодичностью, эта информация подается на маршрутное вычислительное устройство 15.During the flight, tracker 30 records the coordinates of the movement of the flying part of the unmanned aerial complex at a specified frequency; this information is fed to route computing device 15.

Если полет проходит над водной поверхностью, и при необходимости определения наличия и координат различных транспортных аппаратов, находящихся в толще воды, работает сонар 33, передающий полученную информацию на маршрутное вычислительное устройство 15.If the flight takes place over a water surface, and if it is necessary to determine the presence and coordinates of various transport vehicles located in the water column, sonar 33 operates, transmitting the received information to the route computing device 15.

При необходимости продолжить полет, не прерывая последний, и при значительном разряде силовой аккумуляторной батареи 7 и батареи питания 37 бортовой системы обеспечения полета 16 летающая часть сближается с проводами действующей линии действующей электропередачи или контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта, местоположение которой определяется оператором визуально, если полет осуществляется в «ручном» режиме, либо его координаты заложены в программе маршрутного вычислительного устройства 15. Сближение происходит до тех пор, пока не сработает датчик напряженности электрического поля 56 в момент времени, когда напряженность электрического поля в зоне датчика напряженности электрического поля 56 приблизится к 1 кВ/см, что составляет пробивную напряженность влажного воздуха. Сигнал с датчика напряженности электрического поля 56 поступает на десятый измерительный вход 27 маршрутного вычислительного устройства 15, которое вырабатывает сигнал на электрические двигатели 4. Под действием этого сигнала фиксируется частота вращения воздушных винтов 5 (фиг. 2), и летающая часть беспилотного летательного комплекса «зависает» над проводом линии электропередачи, если ток в проводе - переменный, или продолжает лететь на фиксированном расстоянии от него по траектории «змейка» в горизонтальной плоскости по сигналам с маршрутного вычислительного устройства 15 (фиг. 3), если ток в проводе - постоянный. Электрическое поле по закону электромагнитной индукции индуцирует в кольцевой электрической обмотке 49 (фиг. 1) электродвижущую силу, под действием которой в двух цепях, первая из которых состоит из электрической обмотки 49, устройства управления зарядом батарей 51 (фиг. 3) и батареи питания 37 бортовой системы обеспечения полета 16, а вторая - из электрической обмотки 49, устройства управления зарядом батарей 51 и силовой аккумуляторной батареи 7 питания электрических двигателей 4, начинают протекать токи. Таким образом, осуществляется заряд батареи питания 37 и силовой аккумуляторной батареи 7. Когда степень заряда достигнет 100%, это регистрируется индикатором уровня заряда аккумуляторных батарей 55, устройство управления зарядом батарей 51 отключает кольцевую электрическую обмотку 49, и заряд прекращается.If it is necessary to continue the flight without interrupting the latter, and with a significant discharge of the power storage battery 7 and the power battery 37 of the on-board flight support system 16, the flying part approaches the wires of an active power transmission line or the contact network of an electrified railway transport, the location of which is determined visually by the operator if the flight is carried out in the "manual" mode, or its coordinates are stored in the program of the route computing device 15. The approach occurs until the electric field strength sensor 56 is triggered at the moment when the electric field strength in the zone of the electric field strength sensor 56 approaches 1 kV/cm, which is the breakdown strength of humid air. The signal from the electric field strength sensor 56 is fed to the tenth measuring input 27 of the route computing device 15, which generates a signal for the electric motors 4. Under the action of this signal, the rotation frequency of the propellers 5 (Fig. 2) is recorded, and the flying part of the unmanned aerial complex "hangs" over the power transmission line wire, if the current in the wire is alternating, or continues to fly at a fixed distance from it along a "snake" trajectory in the horizontal plane according to signals from the route computing device 15 (Fig. 3), if the current in the wire is direct. The electric field, according to the law of electromagnetic induction, induces an electromotive force in the annular electric winding 49 (Fig. 1), under the action of which currents begin to flow in two circuits, the first of which consists of the electric winding 49, the battery charge control device 51 (Fig. 3) and the power battery 37 of the on-board flight support system 16, and the second of the electric winding 49, the battery charge control device 51 and the power storage battery 7 for supplying electric motors 4. In this way, the power battery 37 and the power storage battery 7 are charged. When the degree of charge reaches 100%, this is recorded by the battery charge level indicator 55, the battery charge control device 51 disconnects the annular electric winding 49, and the charging stops.

При отсутствии необходимости выполнять полетное задание персональный компьютер 39 выдает сигнал на приемно-передающую радиосистему 43, которая излучает управляющий сигнал, принимаемый приемно-передающей радиосистемой 34, которая вырабатывает сигнал, приходящий через вход 25в маршрутное вычислительное устройство 15, где сигнал обрабатывается и анализируется. В результате маршрутное вычислительное устройство 15 генерирует управляющий сигнал третьего - поискового типа, который приходит на электрические двигатели 4, последние соответствующим образом изменяют частоты вращения своих воздушных винтов 5 (фиг. 2), а, следовательно, изменяют ориентацию и положение летательной части беспилотного летательного комплекса. Маршрутное вычислительное устройство 15 (фиг. 3) также генерирует управляющие сигналы четвертого типа, поступающие на блок управления поворотно-наклонного гиростабилизированного подвеса 32, в результате - устройство видеонаблюдения 12 изменяет свою ориентацию и начинает поиск близлежащего объекта для посадки 61 (фиг. 2), например траверсы опоры или ветви дерева. После нахождения объекта для посадки 61 персональный компьютер 39 (фиг. 3) генерирует сигнал на приемно-передающую радиосистему 43, которая излучает управляющий сигнал, принимаемый приемно-передающей радиосистемой 34, которая вырабатывает сигнал, приходящий через вход 25 в маршрутное вычислительное устройство 15, где сигнал обрабатывается и анализируется. В результате маршрутное вычислительное устройство 15 генерирует управляющий сигнал третьего - поискового типа, который приходит на электрические двигатели 4, последние соответствующим образом изменяют частоты вращения своих воздушных винтов 5, и летающая часть беспилотного летательного комплекса подлетает снизу к объекту посадки 61. Телескопическая штанга 59 телескопического клещевидного манипулятора 57 удлиняется и с помощью захватов 60 осуществляется механическая фиксация объекта посадки 61. В результате смыкания захватов 60 телескопического клещевидного манипулятора 57 срабатывает датчик 67, сигнал которого поступает на вход 68 маршрутного вычислительного устройства 15, которое генерирует управляющий сигнал пятого типа, приходящего на электрические двигатели 4, которые останавливают вращение своих воздушных винтов 5.If there is no need to perform a flight task, the personal computer 39 issues a signal to the receiving and transmitting radio system 43, which emits a control signal received by the receiving and transmitting radio system 34, which generates a signal arriving through input 25 to the route computing device 15, where the signal is processed and analyzed. As a result, the route computing device 15 generates a control signal of the third - search type, which arrives at the electric motors 4, the latter correspondingly change the rotation frequencies of their propellers 5 (Fig. 2), and, consequently, change the orientation and position of the flying part of the unmanned aerial complex. The route computing device 15 (Fig. 3) also generates control signals of the fourth type, which are received by the control unit of the rotary-tilt gyrostabilized suspension 32, as a result of which the video surveillance device 12 changes its orientation and begins searching for a nearby object for landing 61 (Fig. 2), for example, a support crossbar or a tree branch. After finding the object for landing 61, the personal computer 39 (Fig. 3) generates a signal to the receiving and transmitting radio system 43, which emits a control signal received by the receiving and transmitting radio system 34, which generates a signal coming through input 25 to the route computing device 15, where the signal is processed and analyzed. As a result, the route computing device 15 generates a control signal of the third - search type, which comes to the electric motors 4, the latter accordingly change the rotation speed of their propellers 5, and the flying part of the unmanned aerial complex flies up to the landing object 61 from below. The telescopic rod 59 of the telescopic pincer-shaped manipulator 57 is extended and mechanical fixation of the landing object 61 is carried out with the help of the grips 60 of the telescopic pincer-shaped manipulator 57. As a result of the closure of the grips 60 of the telescopic pincer-shaped manipulator 57, the sensor 67 is triggered, the signal of which comes to the input 68 of the route computing device 15, which generates a control signal of the fifth type, coming to the electric motors 4, which stop the rotation of their propellers 5.

Возобновление выполнения полетного задания осуществляется с помощью сигнала с персонального компьютера 39, приходящего на приемно-передающую радиосистему 43, которая излучает управляющий сигнал, принимаемый приемно-передающей радиосистемой 34, которая вырабатывает сигнал, приходящий через вход 25 в маршрутное вычислительное устройство 15, где сигнал обрабатывается и анализируется. В результате маршрутное вычислительное устройство 15 генерирует управляющие сигналы на запуск электрических двигателей 4 и на размыкание захватов 60 телескопического клещевидного манипулятора 57.Resumption of the flight mission is carried out using a signal from the personal computer 39, arriving at the receiving and transmitting radio system 43, which emits a control signal received by the receiving and transmitting radio system 34, which generates a signal arriving through input 25 to the route computing device 15, where the signal is processed and analyzed. As a result, the route computing device 15 generates control signals for starting the electric motors 4 and for opening the grips 60 of the telescopic pincer-like manipulator 57.

В случае необходимости возвращения на взлетную площадку маршрутное вычислительное устройство 15 по заложенной в него программе в отсутствии связи с мобильным пультом контроля и управления 38 на основании координат спутниковой навигационной системы GPS/ГЛОНАСС выполняет с помощью устройства аварийной посадки 31 в автоматическом режиме полетное задание с возвращением на взлетную площадку.In the event of a need to return to the takeoff pad, the route computing device 15, according to the program embedded in it, in the absence of communication with the mobile control and management console 38, based on the coordinates of the GPS/GLONASS satellite navigation system, performs a flight mission with a return to the takeoff pad in automatic mode using the emergency landing device 31.

Как можно видеть, при прогнозировании неблагоприятных погодных условий, таких как порывы ветра, снегопад, дождь, эксплуатация беспилотного летательного аппарата не связана с необходимостью заблаговременного возвращения на базу, и прерывания мониторинга контролируемых объектов на время полета на базу и последующего возвращения беспилотного летательного аппарата к объекту мониторинга, поэтому пауза в выполнении полетного задания будет меньше, а эффективность работы выше у заявляемого устройства, нежели у прототипа.As can be seen, when forecasting adverse weather conditions such as gusts of wind, snowfall, rain, the operation of an unmanned aerial vehicle is not associated with the need for an early return to the base, and interruption of monitoring of controlled objects during the flight to the base and the subsequent return of the unmanned aerial vehicle to the monitoring object, therefore the pause in the execution of the flight task will be shorter, and the efficiency of the claimed device is higher than that of the prototype.

Claims

An unmanned aerial complex comprising a mobile control and monitoring console and an unmanned aerial vehicle comprising a supporting frame to the side surface of which rods are rigidly attached at one end, to the other ends of which electric motors with propellers are rigidly attached, a chassis is rigidly attached to the lower surface of the supporting frame, on which a power storage battery is located, the output of which is connected through a speed controller to the inputs of the electric motors, a rotary and tilt gyrostabilized suspension is attached to the central part of the lower surface of the supporting frame using a hinge, on which a video surveillance device is located, the output of which is connected to the input of an on-board flight support system secured to the upper surface of the supporting frame and covered with a protective upper cover, the on-board flight support system consists of a route computing device, to the first through ninth measuring inputs of which a satellite navigation signal receiving and processing unit, an inertial measuring device including an accelerometer, a magnetometer and a barometer, a tracker, an emergency landing device, a rotary and tilt control unit are respectively connected. a gyrostabilized suspension, a sonar, a video surveillance device, a receiving and transmitting radio system, a video data transmitter, and a power battery is connected to the power input of the on-board flight support system, a mobile control and management console, which consists of a personal computer with a monitor, to three outputs of which the receiving and transmitting radio system, the control console of the unmanned aerial vehicle and a mobile individual video data display device are respectively connected, and the output of the personal computer is connected to the video data receiver, a clearance ring is attached to the housings of the electric motors with its inner surface, on the outer surface of which a ring electric winding is located, the terminals of which are connected to the first power input of the battery charge control device, and its outputs are connected to the power battery of the on-board flight support system and the power storage battery of the electric motors, an indicator of the battery charge level is connected to the indicator input of the battery charge control device, rigidly fixed to the chassis, on which an electric field strength sensor is also rigidly fixed, connected to the tenth measuring input of the route computing device, characterized by in that a telescopic pincer-like manipulator is rigidly fixed to the upper surface of the supporting frame, consisting of an electric drive for a telescopic rod, at one end of which grippers are installed, with the help of which the mechanical gripping of the landing object is carried out, the input of the electric drive is connected to the output of the contactor, the power input of which is connected to the power storage battery, and the control input is connected to the output of the route computing device, at the point where the grippers are attached to the telescopic rod a sensor is fixed, connected to the input of the route computing device.