Катапульта для зльоту безпілотника

Реферат: UA 92154 U UA 92154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до допоміжного обладнання авіаційної техніки й може бути застосована для використання при старті (зльоті) мікро- й міні-безпілотних літальних апаратів будь якої авіаційної схеми. У зв'язку з тим, що такого роду обладнання забезпечує збільшення початкової швидкості безпілотників та, як наслідок, збільшення часу знаходження у повітрі, радіусу його обльоту існує нагальна потреба розробки такого роду обладнання для загальногосподарських потреб. Відоме існування авіамодельної катапульти з еластичним робочім тілом, яка за кількістю загальних конструктивних ознак, вибрана як прототип. Катапульти для безпілотників бувають різних видів та поділяються за принципом дії: гіромеханічні, леєрні, еластичні, леєрного типу з лебідкою, гіромеханічні з трампліном (http://www.kbvzlet.com/index_prod_kat.html). Існуючі катапульти мають певні недоліки щодо їх використання для цивільних цілей. Так гіромеханічні катапульти складні в експлуатації та виготовленні, леєрні - незручні в налаштуванні та використанні, еластичні - не працюють при від'ємних температурах тощо. Відомо існування такого роду обладнання в армійських підрозділах. Розгляд та переробка катапульт, які використовуються в армії, не має сенсу, бо вони розроблені для інших умов використання та зберігання. Існують такі вимоги, яким повинні задовольняти такого роду обладнання, а саме: - мала вартість; - довший термін відмовостійкості; - простота обслуговування; - малий час підготовки до запуску; - зручність транспортування й зберігання; - зліт і посадка на непідготовлених майданчиках; - обмеження максимальної злітної ваги носія (до 5 кг) для забезпечення старту мікро- й мінібезпілотника. Відома авіамодельна катапульта, яка має габарити 1500×600×800 мм. Вона містить раму, що базується на горизонтальній поверхні та складається з переднього (1) та заднього (2) упорів, на яких закріплені відповідні вертикальні стойки різної висоти, які задають кут старту безпілотника по напрямних (3), що з'єднують стойки. Напрямних щонайменше дві (3), по яких при старті рухається безпілотник. Стартовий замок (4), що розташований на передній стойці, дозволяє скорочуватися робочому тілу у вигляді пучка гумових ниток (гумі) (5), яке з однієї сторони закріплюється у стартовому замку, а другий кінець розтягується перед катапультою строго проти вітру (у разі його наявності) та закріплюється кілком до землі на іншому боці. На поперечинах (фіг. 1) розміщується замок для старту безпілотника та стартовий важіль. Використана конструктивна схема має такі недоліки: Вона потребує тривалого часу для розкладання та встановлення напрямних, закріплення їх на ґрунті, для запобігання зміщенню. До стартового замка за допомогою кілець закріплюється робоче тіло (пучок гумових ниток), скорочення якого необхідне для старту безпілотника. Такий варіант розміщення робочого тіла теж має свої недоліки: робоче тіло знаходиться в безпосередньому контакті з землею, що, в свою чергу, різко скорочує термін його роботи; такий варіант робочого тіла не може працювати при від'ємних температурах, що обмежує застосування катапульти. Для старту катапульти треба підготовлювати майданчик: прибрати рослинність вище 50 см, натягнути та закріпити робоче тіло (гумові нитки), розкласти та закріпити катапульту на майданчику, який також треба розчистити. Відома авіамодельна катапульта з еластичним робочим тілом, яка за кількістю загальних конструктивних ознак, вибрана як прототип (Фіг. 2). Катапульта має раму, що базується на горизонтальній поверхні та складається з переднього (1) та заднього упорів (4), які виконано нерозбірними, та скріплених з ними відповідних вертикальних стойок різної висоти, які задають кут старту безпілотника по напрямних (2), що з'єднують стойки. Напрямних щонайменше дві, по яких при старті рухається безпілотник. Стартовий замок (3), що розташований на передній стойці, дозволяє скорочуватися робочому тілу (гумі). Робоче тіло у вигляді пучка гумових ниток розтягується перед катапультою строго проти вітру (у разі його наявності) та закріпляється у стартовому замку. Через те, що вона не розбирається, для її транспортування потрібен об'єм по розмірах катапульти. Робоче тіло - гума - не може працювати при від'ємних температурах, тому використання катапульти обмежено в зимовий період. Використання такої катапульти має додаткове обмеження у вигляді спеціально підготовлених майданчиків, на яких вона може працювати. Перепад мікрорельєфу, рослинність заввишки 50 см заважає повноцінній роботі катапульти. Головним недоліком є неможливість застосування катапульти на полях після розорювання та при наявності сільськогосподарських рослин висотою більш ніж 50-60 см. 1 UA 92154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Ці недоліки визначені наступними конструктивними особливостями: упори катапульти виконані нерозбірними та мають розміри, які потрібні щоб вмістити її у багажник легкового автомобіля, тому не можуть бути змінені за висотою для вибору кута нахилу. Крім того, через жорстку конструкцію всієї рами кут нахилу є незмінним, що обмежує можливості зльоту, особливо при великій швидкість вітру. Застосування гуми як робочого тіла має певні обмеження ще й по кількості її використань при старті безпілотника, при різкому скороченні вона зазнає механічних ушкоджень, які виводять її з ладу. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення авіамодельної катапульти шляхом забезпечення змінного кута старту через можливість зміни висоти опор, виконання її модульною, забезпечення її роботи при будь-якій температурі, на будь-яких непідготовлених майданчиках, при економічній доступності як при виготовленні, так і при застосуванні. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій катапульті для зльоту безпілотника, що включає два упори, напрямні та стартовий замок, відповідно до корисної моделі, пристрій для переміщення безпілотника виконано у вигляді однієї напрямної зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж неї каретки з підставкою для безпілотника, а стартовий замок механічно зв'язаний через лебідку тросом, довжина якого регулюється пружиною з протилежної частини напрямної з можливістю плавного імпульсу під час старту, причому при будь-яких температурах. На фіг. 3 представлено модель катапульти. Де вузол 1 це перша опора катапульти. Вона виконана у вигляді упора, що розкладується у двох напрямках (фіг. 4 другий варіант упора авто) та задає кут нахилу для старту безпілотника (найбільш привабливий кут для старту 30-35 градусів). Вузол 2 - направляюча, вздовж якої переміщається каретка 3, з підставкою під безпілотник. Напрямна виконана як монорейка, для зручності використання та зниження собівартості катапульти. По своїх масогабаритних розмірах вони можуть бути різних розмірів для різних по масі безпілотників. Вузол 4 це друга опора катапульти, до якої жорстко закріплено замок для старту каретки. Вузол 5 трос з пружиною, за рахунок якої переміщується каретка з безпілотником. Вузол 6 стартовий замок, жорстко закріплений на горизонтальній опорі, за рахунок якого починається старт безпілотника та лебідка 7, що виконує натяжіння робочого тіла, яке жорстко закріплено на горизонтальній опорі. Авіамодельна катапульта працює у такий спосіб: Катапульту, після розпакування встановлюють на майданчику розміром 25 на 6 м, це може бути або поле з рослинністю до 80 см, або польова дорога (у разі переносного варіанта) та на дах автомобіля (мобільний варіант, фіг. 4) у такому випадку майданчик взагалі не потрібен. Катапульту починають встановлювати з першого упора, потім закріплюють другий. Каретку встановлюють таким чином, щоб закрився замок, який встановлено на другому упорі, послідовно натягують трос на шківи лебідки, які знаходяться на першому упорі за рахунок розтягування пружини. Після встановлюють безпілотник на підставку. Катапульту розташовують строго проти вітру (при його наявності) та приводять в дію стартовий замок (натискають на стартову ручку, яка знаходиться на другому упорі). Пружина різко скорочується та переміщує каретку до першого упора, що в свою чергу, сприяє плавному старту безпілотника. Таким чином, стартує безпілотник. Для старту безпілотнику треба виконати всього 6 операцій. В порівнянні з існуючим прототипом авіамодельної катапульти запропонована катапульта має наступні переваги: 1. Вузли катапульти уніфіковані з народно-господарчими товарами, що знижує її вартість. Напрямна в порівнянні з аналогом тільки одна, що підвищує технологічність катапульти та знижує її вартість. Довжина напрямної може бути вибрана у відповідності до маси безпілотника. 2. Катапульту виконано розбірною через модульність конструкції, а тому вона може бути перенесена або перевезена у будь-якому виді транспорту, що підвищує її транспортабельність та зменшує час на підготовку до роботи. 3. Виконання катапульти зі змінним кутом зльоту дозволяє зменшити навантаження на акумулятор безпілотника (якщо електричний двигун), або зменшити витрати палива, у випадку бензинового двигуна.За рахунок економії умовного палива збільшується радіус дії безпілотника та період знаходження у повітрі. 4. Можливість застосування катапульти на полях після розорювання та при наявності сільськогосподарських рослин висотою 80 см. 5. Збільшена загальна безпека: при використанні такого роду зльоту людина знаходиться поза межею дії працюючого аерогвинта. 6. Не потребує висококваліфікованого персоналу для обслуговування та ремонту. Потребує мінімум інструментів та обладнання. 60 2 UA 92154 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Катапульта для зльоту безпілотника, що включає два упори, напрямні та стартовий замок, яка відрізняється тим, що пристрій для переміщення безпілотника виконано у вигляді однієї напрямної зі змінним кутом нахилу та можливістю переміщення вздовж неї каретки з підставкою для безпілотника, а стартовий замок механічно зв'язаний через лебідку тросом, довжина якого регулюється пружиною з протилежної частини напрямної з можливістю плавного імпульсу під час старту, причому при будь-яких температурах. 3 UA 92154 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4