Передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата

Реферат: Передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата (БЛА) має пружний елемент у вигляді ресори, на одному кінці якої встановлено колесо, а інший кінець опори з'єднано з сервомеханізмом БЛА. На іншому кінці опора має [-подібний кронштейн, який приєднано вертикально і нерухомо середньою частиною до ресори, яка розміщена вертикально, в бокових частинах якого виконано два співвісні отвори. На верхній частині закріплено поворотний важіль з відповідним співвісним отвором, який з'єднаний з нею жорстко і приєднано до сервомеханізму БЛА. Поверх поворотного важеля та нижньої частини вказаного кронштейна розміщено боковими частинами ]-подібний кронштейн з двома співвісними отворами, які знаходяться на одній осі з отворами [-подібного кронштейна, і в які вставлено гвинт - шарнір для забезпечення можливості повороту поворотного важеля відносно ]-подібного кронштейна. В середній частині ]-подібного кронштейна виконані отвори для закріплення його на передньому шпангоуті БЛА. Ресора виконана з склопластику або армованого полімерного матеріалу пласкою і має прямокутний переріз, широка сторона якого повернута поперек руху БЛА, а вузька - вздовж. Опора має вилку переднього колеса, що з'єднана з нижнім кінцем ресори, в якій встановлено дистанційні втулки та стяжний гвинт для забезпечення кріплення і обертання колеса. UA 105400 U (12) UA 105400 U UA 105400 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до колісних шасі безпілотних літальних апаратів (БЛА), зокрема до їх передніх керованих опор. Відомі різноманітні передні опори триопорного шасі з носовою керованою опорою для безпілотних літальних апаратів аеродромного базування. Відомою є моноопора з пружинного дроту, де з одного суцільного відрізка сталевого прутка/дроту на одному його кінці виконано пружний елемент у вигляді одного - двох витків пружини а на іншому - виконана відігнута на прямий кут вісь колеса (O.K. Гаевский. Авиамоделирование. 3-ье изд. доп. и переработ. - М.: Патриот, 1990. - С. 300). Поряд з простотою та практично необмеженим ресурсом (її легко вирівнюють руками у випадку пошкодження), моноопора має суттєвий недолік: прогинання в поперечному напрямку, що приводить до різкого опускання носу БЛА під час руху по злітно - посадковій смузі (ЗПС). Відомою також є опора, яка складається з одного L-подібного елементу, виконаного з пружинної сталі круглого перерізу де пружним елементом є верхня частина вказаного елемента (пера) ("UAV systems. The Global Perspektive". 2005. 86-rue. 76016 Paris, Franse. c.74.). Опора вказаного типу проста та технологічна у виконанні, але також має прогинання в поперечному напрямку що приводить до різкого опускання носу БЛА під час руху по ЗПС, а інколи і руйнування повітряного гвинта. Відомою є опора з L-подібними пружними елементами, які виконані з L-подібною ресорою, і колесо закріплене за допомогою двох кронштейнів на одній з сторін L - подібної пластини (СМ. Панин, А.В. Карпенко, В.В. Колмогоров и др. Беспилотные летательные аппараты. - СПб.: Издво ГАНГУТ, 1999. - С. 67). У вказаних опорах лише частково відсутній вказаний вище недолік, присутнє певне відхиляння опори від поперечного напрямку. Це відбувається через значні моменти на скручування та згинання між верхнім та нижнім елементами L-подібної пружини (ресори), які працюють як важелі, що посилюють скручування і згинання у напрямку до вершини L-подібної пружини. Відповідно погіршується якість керування БЛА переднім колесом, особливо під час його автоматичного зльоту по нерівній поверхні ЗПС за рахунок появи ефекту затримки керуючого зусилля від сервомеханізму до колеса. Відома ресорна передня стійка шасі для безпілотного літального апарата, що виконана у вигляді л-подібної пластини з вершиною, яка спрямована у напрямку польоту і слугує пружним елементом стійки, колесо закріплене за допомогою двох кронштейнів на одній з сторін лподібної пластини, а інша її сторона служить для кріплення до поворотного вузла. При цьому лподібна пластина замінена на два симетричні л-подібні пера, вершини пер виконані у вигляді половин тора, перехід від пер до пружних елементів виконаний у вигляді чвертей тора, а переріз пер приведений до зручнообтічного (патент на корисну модель UA № 54291, МПК (2009) В64С 25/00, публ. 10.11.2010 року, бюл. 21). Цей аналог прийнято за найближчий. Як і в попереднього аналога, у вказаних опорах лише частково відсутній недолік попередніх і присутнє певне відхиляння опори від поперечного напрямку. Це відбувається через значні моменти на скручування та згинання між верхнім та нижнім елементами L-подібної пружними (ресори) які працюють як важелі, що посилюють скручування і згинання у напрямку до вершини L-подібної пружини. Відповідно погіршується якість керування БЛА переднім колесом, особливо під час його автоматичного зльоту по нерівній поверхні ЗПС за рахунок появи ефекту затримки керуючого зусилля від сервомеханізму до колеса. У випадку пошкодження будь-якої частини передньої стійки шасі необхідно проводити повну заміну передньої стійки шасі. В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення поперечного відхилення передньої ресорної керованої опори шасі безпілотних літальних апаратів та підвищення їх керованості на рулюванні, стартовому розбігу та посадковому пробігу, спрощення ремонту передньої керованої опори шасі. Поставлена задача в корисній моделі вирішується за рахунок того, що передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата (БЛА), яка має пружний елемент у вигляді ресори, на одному кінці якої встановлено колесо, а інший кінець опори з'єднано з сервомеханізмом БЛА, відрізняється тим, що на іншому кінці опора має [-подібний кронштейн, який приєднано вертикально і нерухомо середньою частиною до ресори, яка розміщена вертикально, в бокових частинах якого виконано два співвісні отвори, а на верхній частині закріплено поворотний важіль з відповідним співвісним отвором, який з'єднаний з нею жорстко і приєднано до сервомеханізму БЛА, поверх поворотного важеля та нижньої частини вказаного кронштейна розміщено боковими частинами ]-подібний кронштейн з двома співвісними отворами, які знаходяться на одній осі з отворами [-подібного кронштейна, і в які вставлено гвинт - шарнір для забезпечення можливості повороту поворотного важеля відносно ]-подібного кронштейна, при цьому в середній частині ]-подібного кронштейна виконані отвори для 1 UA 105400 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 закріплення його на передньому шпангоуті БЛА, а ресора виконана з склопластику або армованого полімерного матеріалу пласкою і має прямокутний переріз, широка сторона якого повернута поперек руху БЛА, а вузька - вздовж, крім того опора має вилку переднього колеса, що з'єднана з нижнім кінцем ресори, в якій встановлено дистанційні втулки та стяжний гвинт для забезпечення кріплення і обертання колеса. Поставлена задача вирішується тим, що у керованій опорі безпілотних літальних апаратів з ресорою, ресора виконана пласкою і закріплена вертикально верхом до поворотного вузла, а низом до вилки колеса. Корисна модель пояснюється кресленнями, на яких на: фіг. 1 показано проекції передньої керованої опори шасі для безпілотного літального апарата. фіг. 2 показано розташування передньої керованої опори шасі на безпілотному літальному апараті (у відповідних проекціях). фіг. 3 показано сили і моменти що виникають при взаємодії передньої керованої опори шасі та поверхні злітно-посадкової смуги (ЗПС) у боковій проекції. фіг. 4 показано сили і моменти що виникають при взаємодії передньої керованої опори шасі та поверхні ЗПС у проекції спереду. Елементи корисної моделі позначені наступними цифровими позиціями. 1 - ]-подібний кронштейн 2 - [-подібний кронштейн 3 - пласка ресора 4 - вилка 5 - переднє колесо 6 - дистанційна втулка 7 - стяжний гвинт 8 - дистанційна втулка 9 - гвинт-шарнір, що виконує функцію осі 10 - поворотний важіль. Передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата (фіг. 1) складається з ]подібного кронштейна (1), яким опора кріпиться до переднього шпангоута БЛА. [-подібний кронштейн (2) шарнірно з'єднаний з ]-подібним кронштейном через гвинт - шарнір (9), який служить віссю. На кронштейні (2) виконано поворотний важіль (10), що з'єднують для керування з сервомеханізмом БЛА. До кронштейна (2) на гвинтах вертикально закріплена пласка ресора (3), виконана у конкретному випадку з склопластику, можливе застосування армованих полімерних матеріалів. Переріз ресори (3) прямокутний і її широка сторона повернута поперек руху БЛА а вузька вздовж. Вказане орієнтування дозволяє отримати високу жорсткість ресори поперек, щоб не дозволити крутному моменту її прогнути. І навпаки, при переїзді колесом БЛА перешкоди, ресора проявляє помірну жорсткість у поздовжньому напрямку та прогинається, що дозволяє компенсувати висоту нерівностей. Нижній кінець ресори (3) з'єднують на гвинтах з вилкою (4) переднього колеса (5). Обертання та міцність з'єднання вилки та колеса забезпечена дистанційними втулками (6) та (8), а також стяжним гвинтом (7). У випадку виходу з ладу ресори (3) (її поломкою внаслідок експлуатації БЛА), передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата, згідно з корисною моделлю, відновлюється шляхом простої заміни власне ресори без додаткового регулювання поворотного вузла та втручання в систему керування БЛА. Під час руху БЛА вздовж ЗПС (фіг. 3) на передню опору шасі діють Gon. - частина ваги БЛА, що припадає на опору, відповідна їй протидіюча сила реакції Fp., та сила опору кочення Ft. У випадку рівної поверхні ЗПС, сили знаходяться у рівновазі і відхилення опори проти напрямку V руху БЛА не спостерігається. Коли на ЗПС трапляється перешкода у вигляді виступу чи западини, то сила опору кочення Fт збільшується і разом силою Fp розвивають рівнодійну R, що на плечі L приводить до утворення згинного моменту, здатного вигинати ресору проти напрямку руху БЛА. Здатність ресори протидіяти і поглинати поштовхи і коливання, при всіх інших рівних величинах, залежить від перерізу ресори та властивостей її матеріалу. Взаємодія перешкоди на ЗПС та передньої опори шасі у проекції спереду показана на фіг. 4. Внаслідок наїзду на перешкоду (випадок, коли перешкода підкидає колесо і одночасно зсуває його вбік) на передню опору шасі діють Gоп. - частина ваги БЛА, що припадає на опору, відповідна їй протидіюча сила реакції Fp. та бокова сила Fоп., що включає опір коченню і зсуванню опори вбік. Останні сили можуть бути представлені їх рівнодійною R1. Внаслідок дії 2 UA 105400 U 5 10 15 20 25 30 35 рівнодійної R1 опора БЛА відхиляється у її напрямку; проте у зв'язку з відповідною жорсткістю ресори її згинання не відбувається а відбувається відхилення ресори у поздовжньому напрямку на віддаль X (див. фіг. 3) та зміщення всієї передньої частини БЛА на віддаль Узм. Це не приводить до опускання носу БЛА чи поломки повітряного гвинта на розбігу/пробігу. Дане відхилення вважається відхиленням від траєкторії руху і в штатному режимі вирішується системою автоматичного керування БЛА. Таке виконання передньої керованої опори шасі БЛА забезпечило вирішення поставленої задачі щодо зменшення поперечного відхилення опори шасі безпілотних літальних апаратів та підвищення їх керованості на рулюванні, стартовому розбігу та посадковому пробігу, спрощення ремонту передньої керованої опори шасі, що значно впливає на надійність вказаної конструкції. Джерела інформації: 1. O.K. Гаевский. Авиамоделирование. 3-ье изд. доп. и переработ. - М.: Патриот, 1990. - С. 300. 2. "UAV systems. The Global Perspektive". 2005. 86-rue. 76016 Paris, Franse. c.74. 3. С.М. Панин, A.B. Карпенко, В.В. Колмогоров и др. Беспилотные летательные аппараты. СПб.: Изд-во ГАНГУТ, 1999. - С.67. 4. Патент на корисну модель UA № 54291, МПК (2009) В64С 25/00, публ. 10.11.2010 року, бюл. 21. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Передня керована опора шасі для безпілотного літального апарата (БЛА), яка має пружний елемент у вигляді ресори, на одному кінці якої встановлено колесо, а інший кінець опори з'єднано з сервомеханізмом БЛА, яка відрізняється тим, що на іншому кінці опора має [подібний кронштейн, який приєднано вертикально і нерухомо середньою частиною до ресори, яка розміщена вертикально, в бокових частинах якого виконано два співвісні отвори, а на верхній частині закріплено поворотний важіль з відповідним співвісним отвором, який з'єднаний з нею жорстко, і приєднано до сервомеханізму БЛА, поверх поворотного важеля та нижньої частини вказаного кронштейна розміщено боковими частинами ]-подібний кронштейн з двома співвісними отворами, які знаходяться на одній осі з отворами [-подібного кронштейна, і в які вставлено гвинт - шарнір для забезпечення можливості повороту поворотного важеля відносно ]-подібного кронштейна, при цьому в середній частині ]-подібного кронштейна виконані отвори для закріплення його на передньому шпангоуті БЛА, а ресора виконана з склопластику або армованого полімерного матеріалу пласкою і має прямокутний переріз, широка сторона якого повернута поперек руху БЛА, а вузька - вздовж, крім того опора має вилку переднього колеса, що з'єднана з нижнім кінцем ресори, в якій встановлено дистанційні втулки та стяжний гвинт для забезпечення кріплення і обертання колеса. 3 UA 105400 U 4 UA 105400 U 5 UA 105400 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6