Парашутна система для безпілотних літальних апаратів, що самостійно розвертається проти вітру

Реферат: UA 122370 U UA 122370 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до авіаційної техніки, зокрема до забезпечення безпечного приземлення безпілотних літальних апаратів (БпЛА). При аварійній ситуації збереження БпЛА, його корисного навантаження та інформації, що знаходиться на ньому, відбувається з використанням парашутних систем (ПС). В сучасних розробках використовуються різні типи парашутів: круглий, квадратний, хрестовидний тощо. Від виду ПС та матеріалу, з якого вона виготовлена, залежить її площа, вага та об'єм, який займає ПС в укладеному стані. Всі ПС не можуть самостійно розвертатись проти вітру без зовнішнього втручання. В основу корисної моделі поставлена задача створити парашутну систему, яка забезпечує зменшення горизонтальної та вертикальної складових швидкості приземлення. Поставлена задача вирішується тим, що парашутна система для безпілотних літальних апаратів, виконана по схемі трикутника (крило Рогалло або парашутна система ПЗ-81ф), згідно з корисною моделлю, в місцях кріплення стропів та по кромці купола парашута пришиті вертикальні полотнища. Пропонується ПС, яка на відміну від відомих [1-3] розвертається проти вітру, що забезпечує зменшення горизонтальної та вертикальної складових швидкості приземлення. В місцях кріплення стропів пришиті вертикальні полотнища, які при вертикальному та горизонтальному переміщенні будуть орієнтувати ПС та БпЛА проти вітру, саме це дозволить при зниженні та посадці БпЛА зменшити швидкість при приземленні, а також запобігати перехлесту парашута при введені в дію (при відкритті). Запропонована ПС складається з купола, виконаного по схемі трикутника (крило Рогалло або ПС П3-81ф). В місцях кріплення стропів та по кромці купола парашута пришиті вертикальні полотнища, які при вертикальному та горизонтальному переміщенні ПС будуть орієнтувати її проти вітру. Розглянемо ПС при різних варіантах розташування повздовжньої вісі відносно напрямку вітру. Варіант 1. Парашутна система розташована таким чином (фіг. 1), що лінія CD - її вісь симетрії, утворює кут  з лінією MN - напрямком вітру. З геометричних міркувань маємо наступне:              . (1) 2              2  Тоді, довжини відрізків АО, ОГ (позначимо S a та S b відповідно) отримаємо зі співвідношень: S a  l  cos(   )  , (2) S b  l  cos(   ) де l - довжина АО=ОВ. З фізичних міркувань [3] Fa та Fb - модулі сили, що діють на АО та ОВ бокові поверхні ПС з боку струї повітря пропорційна її площі поперечного перерізу, тобто можна записати: Fa  k S a  kl cos(   )  , (3) Fb  k S b  kl cos(   ) де k - коефіцієнт пропорційності, що характеризує силовий вплив повітря на ПС. Зі співвідношень (3) маємо: Fb cos(  ) (4).  Fa cos(  ) Відомо, що при зміні аргументу від 0 до таким чином з (4) маємо: Fa  Fb . (5) 45  функція y  cosx є монотонною спадаючою, 2 Представимо сили, що діють на частини АО то ОБ ПС через вектори Fa та Fb відповідно. Обчислимо моменти, з якими вони будуть діяти на відповідні частини ПС. Позначимо через d a та db плечі сил Fa та Fb відповідно. Очевидно, що: 1 UA 122370 U l  cos(   )  (6) . 2  l db  cos(   )  2  Беручи до уваги, що y  cosx монотонно спадає на проміжку зміни аргументу, що розглядається, маємо наступне: da  db (7) . da  5 Для визначення напрямку розвороту ПС визначимо Ma та Mb моменти сил Fa та Fb , що діють на неї відносно () О, а саме: Ma  Fa  da   . (8)  Mb  Fb  db   З урахуванням (5) та (7) маємо, що: Ma  Mb (9), 10 15 20 25 30 тобто ПС буде розвертатися у напрямі годинникової стрілки (фіг. 1) до того положення, поки кут  не стане рівним нулеві. Якщо напрям вітру буде зліва, то поворот буде здійснюватись проти годинникової стрілки. Таким чином ПС буде розвертатись проти вітру, має місце ситуація стійкої рівноваги. Варіант 2. Розглянемо варіант коли при розкритті ПС сила вітру діє на ПС з тильного боку (фіг. 2). В цьому випадку виникає ситуація нестійкої рівноваги. Позначимо через Fa та Fb сили, що діють з боку потоку повітря АО та ОВ відповідно. Усилу нескінченно малої несиметрії ПС, або нерівномірності повітряного потоку сили Fa та Fb не є однаковими. Тоді відповідно моменти цих сил відносно () О стають нерівними, що призводить до того, що парашут починає розвертатись у бік більшого моменту, уводячи парашут від вихідного положення, коли вісь і напрям вітру були паралельні. Поворот призводить до зростання більшого моменту та до зменшення меншого до нуля. Таким чином, парашут розвертається проти вітру і займає положення стійкої рівноваги (випадок 1). Джерела інформації: 1. С.А. Чаплыгин Избранные труды. Механика жидкости и газа. Математика. Общая механика. - М.: Наука, 1976. - С. 496. 2. В.П. Казневский Аэродинамика в природе и технике. - М.: Учпедгиз, 1958. - С. 136. 3. И.В. Савельев Курс общей физики. Том І. - М.: - Наука, 1970. - С. 504. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Парашутна система для безпілотних літальних апаратів, що виконана по схемі трикутника (крило Рогалло або парашутна система ПЗ-81ф), яка відрізняється тим, що в місцях кріплення стропів та по кромці купола парашута пришиті вертикальні полотнища. 2 UA 122370 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3