Система управления объектом в пространстве



Система управления объектом в пространстве
Система управления объектом в пространстве
Система управления объектом в пространстве
Система управления объектом в пространстве
Система управления объектом в пространстве
Система управления объектом в пространстве

Владельцы патента RU 2679691:

Грибаков Дмитрий Владимирович (RU)
Алимов Кирилл Алексеевич (RU)
Негодов Сергей Владимирович (RU)

Система управления объектом в пространстве содержит не менее двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве. Устройство управления и стабилизации объекта в пространстве содержит два вращающихся элемента с одинаковыми массовыми моментами инерции и вращающимися в разные стороны и устройство их крепления. Обеспечивается изменение или стабилизация объекта в пространстве. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к технике, позволяющей управлять объектом в пространстве без применения механической, аэродинамической или реактивных систем.

Из уровня техники известно применение двух маховиков для разворота объекта в пространстве без механической, аэродинамической либо реактивной тяги. Описаны двигатели-маховики ДМ1 и ДМ2 имеют совершенно идентичные характеристики. При создании управляющего момента путем разгона маховика ДМ1 в течение времени t1, после его выключения включается на некоторое время ДМ2, имеющего противоположное направление вращения. Изменения угловой скорости ДМ при его включении (разгоне) и выключении (торможении), что очевидно и приведет к развороту или повороту объекта (см. Суббота А.М., Резникова О.В., Андрущенко Т.Н., Особенности применения двигателей-маховиков на малых космических аппарата, Авиационно-космическая техника и технология, 2012, №4). При этом известная система позволяет провести разворот или поворот лишь в одной плоскости, т.к. изменение угловой скорости ДМ происходит лишь в одной плоскости пространства.

Также известна система, описанная в статье В. В. Пирогов, Исследование процесса стабилизации положения оси вращения несущего тела маятниковым автобалансиром, Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2016. - № 2(7). - С. 49-63. Особенностями системы, состоящей из космический аппарат (КА) стабилизированного вращением и демпфера угла нутации или автобалансиров (АБ) Система, состоящая из КА стабилизированного вращением и демпфера угла нутации или АБ, имеет следующие важные особенности: 1) система 6 рассматривается как изолированная (ИС), с вязким рассеиванием (диссипацией) энергии, состоящая из вращающегося несущего тела (НТ) и присоединенных к нему тел (ПТ); 2) относительным движениям ПТ препятствуют силы вязкого сопротивления (внутренние диссипативные силы); 3) так как система изолированная, то для нее имеют место законы сохранения движения центра масс (за центр масс и начало отсчета системы принимаем точку G) rG = 0 (1) и кинетического момента системы KG=const, (2) где в (1) и (2) rG – радиус-вектор точки G, KG – вектор кинетического момента ИС, найденный относительно ее центра масс; 4) у конкретных ИС, состоящих из НТ и ПТ, которые образуют пассивные АБ, существуют основные и побочные установившиеся движения. На основных движениях, в которых наступает стабилизация положения оси вращения НТ, продольная ось НТ совпадает с его осью вращения, а на побочных – нет. В рассматриваемой ИС, в которой ПТ образуют маятниковые или шаровые пассивные АБ, в отличие от известных, вместе с изолированными установившимися движениями могут появляться одно- или многопараметрические семьи установившихся движений. Поскольку на практике осуществляются только устойчивые движения, то исследование таких ИС сводится к выделению установившихся движений и исследованию их на условную устойчивость (при условии, что имеют место законы сохранения движения центра масс и кинетического момента системы). Исследование условной устойчивости установившихся движений удобно проводить относительно подвижных осей, в связи с чем условная устойчивость установившихся движений рассматривается для относительного положения равновесия ИС. Известная система позволяет стабилизировать объект в пространстве. Однако известная система не позволяет управлять положением и ориентацией объекта в пространстве.

Кроме того из уровня техники известен летательный аппарат, задача которого состоит в повышении полетной маневренности летательного аппарата за счет придания крыльям возможности поворота вокруг осевой линии, пролегающей вдоль каждого крыла. Летательный аппарат содержит фюзеляж с кабиной экипажа, пассажирским и/или грузовым отсеками, шасси, установленные по обе стороны фюзеляжа подвижные крылья, авиационные двигатели, каждое крыло с торца его широкой части имеет жестко связанный с ним плоский/выпуклый диск, установленный в стенке фюзеляжа с возможностью неполного/полного поворота. Диски крыльев имеют индивидуальные/общие приводы синхронного поворота. Фюзеляж выполнен в форме шара, в нижней части которого расположены один над другим два маховика, имеющие возможность вращения в противоположных направлениях. Фюзеляж выполнен в форме шара, в верхней части которого расположены парашютная камера с парашютом, причем вокруг парашютной камеры закреплены баллоны с газом легче воздуха (RU 2407672 C1 27.12.2010 г.). Известная система позволяет управлять положением и ориентацией в пространстве, однако не позволяет выполнять стабилизацию положения объекта в пространстве при воздействии внешних сил.

Также недостатками известных устройств и систем являются управление положением и стабилизацией объекта в пространстве с использованием только одного устройства управления, содержащего два вращающихся в разные стороны объекта, выполненные с возможностью накапливать кинетическую энергию и/или создания инерционного момента.

Технический результат заявленной системы заключается в повышении и облегчении управления объектом в пространстве, а также в стабилизации объекта при воздействии внешних сил без использования механической, аэродинамической и реактивной систем управления, что предоставит возможность стабилизировать объекты например: боковой перекос самолета от порыва ветра, аварийная посадка самолета (без двигателя), кабрирование самолета, управляемый разворот авто и так далее, в возможности управления и стабилизации объекта в пространстве управления разворотом любого свободного объекта в пространстве, в любой из известных нам сред без взаимодействия со средой. Кроме того заявляемая система позволит повысить управляемость объекта в пространстве, что предоставит возможность стабилизировать объекты например: боковой перекос самолета от порыва ветра, аварийная посадка самолета (без двигателя), кабрирование самолета, управляемый разворот авто и так далее

Указанный технический результат реализуется за счет следующих особенностей конструкции.

Система управления объектом в пространстве, содержит, по меньшей мере два устройства управления и стабилизации объекта в пространстве. Система включает устройство крепления по меньшей мере двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве к объекту управления. При этом первый вращающийся элемент, выполненный с возможностью накапливать кинетическую энергию и/или создания инерционного момента. Второй вращающийся элемент, выполненный с возможностью накапливать кинетическую энергию и/или создания инерционного момента. Причем первый и второй вращающиеся элементы имеют одинаковые массовые моменты инерции и вращаются в разные стороны, а оси упомянутых элементов проходят через центр тяжести устройств управления и стабилизации объекта в пространстве. При этом система дополнительно выполнена с возможностью увеличение или уменьшение кинетической энергии первого вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации положения объекта в пространстве. Увеличение или уменьшение кинетической энергии второго вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации положения объекта в пространстве. Использование эффекта гироскопа, возникающего за счёт вращения первого и/или второго вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации объекта в пространстве. Кроме того использование по крайней мере двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления для изменения положения и/или стабилизации объекта в пространстве. Использование эффекта гироскопа при взаимодействии по меньшей мере двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления для изменения положения или стабилизации объекта в пространстве.

При этом первый и второй вращающийся элементы могут быть выполнены в виде: круга или тора или их аналогов.

Система также выполнения с возможностью использования двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления (рис 1) для изменения положения и/или стабилизации объекта в пространстве, взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект рычага М при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2.

Система также выполнения с возможностью использования эффекта гироскопа (Рис 2) при взаимодействии, двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления для изменения положения или стабилизации объекта в пространстве. Взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект З при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем А1 и А2.

Система также выполнения с возможностью взаимодействия систем Д1 Д2 Д3 Д4 (рис 4а) каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М Д1 Д2 Д3 Д4 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы Д1 Д2 Д3 Д4 который компенсирует (купирует) порыв ветра или разворачивает самолет в нужном направлении.

Система также выполнена с возможностью взаимодействия систем А1 и А2 (рис 4б), каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2 для возможности взлета или посадки выравнивает самолет.

Система также выполнена с возможностью взаимодействия систем Д1 и Д2 (рис 4б) каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения С1 С2 систем Д1 и Д2 для возможности взлета или посадки выравнивает самолет.

Примеры реализации изобретения

Пример 1:

Возможность управления объектами без дополнительного взаимодействия с окружающей средой.

Ракета (рис 3а)

Управление во всех плоскостях

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2.

взаимодействие систем Д1 и Д2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы Д1 и Д2.

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем А1 и А2

взаимодействие систем Д1 и Д2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем Д1 и Д2

Пример 2:

Подводная лодка (рис 3б)

Управление во всех плоскостях

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2.

взаимодействие систем Д1 и Д2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы Д1 и Д2.

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем А1 и А2

взаимодействие систем Д1 и Д2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем Д1 и Д2

Пример 3:

Самолет (рис 3г)

Управление во всех плоскостях

взаимодействие систем А1 А2 А3 А4 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 А2 А3 А4 .

взаимодействие систем Д1 и Д2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы Д1 и Д2.

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения систем А1 и А2

Пример 4:

Автомобиль (рис 3в)

Управление в одной плоскости: управляемый разворот стабилизации курсовой устойчивости.

взаимодействие систем А1 и А2 каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2.

Так же возможно использование эффекта гироскопа.

Пример 5:

Устранение кренов при несимметричной тяге (отказ двигателя).

Посадка самолета без одного шасси.

Купирование критических кренов самолета

Возможность управления самолетом без элеронов и рулей (обледенение).

взаимодействие систем Д1 и Д2 (рис 5в) каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М1 при увеличении или уменьшения кинетической энергии частей системы А1 и А2 для устранения кренов в полете или возможности посадки самолета.

взаимодействие систем А1 и А2 (рис 5в) каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения С1 С2 систем Д1 и Д2 для устранения или купирование критических кренов в полете или возможности посадки самолета.

взаимодействие систем Д1 и Д2 (рис 4в) каждая из которых состоит из двух маховиков, вращающихся в разные стороны. При взаимодействии создают эффект М2 при изменении положения относительно друг друга по оси вращения С1 С2 систем Д1 и Д2 для устранения или купирование критических кренов в полете или возможности посадки самолета.

1. Система управления объектом в пространстве, содержащая, по меньшей мере, два устройства управления и стабилизации объекта в пространстве, включающие:

устройство крепления, по меньшей мере, двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве к объекту управления;

первый вращающийся элемент, выполненный с возможностью накапливать кинетическую энергию и/или создания инерционного момента;

второй вращающийся элемент, выполненный с возможностью накапливать кинетическую энергию и/или создания инерционного момента;

причем первый и второй вращающиеся элементы имеют одинаковые массовые моменты инерции и вращаются в разные стороны, а оси упомянутых элементов проходят через центр тяжести устройств управления и стабилизации объекта в пространстве;

причем система дополнительно выполнена с возможностью:

увеличение или уменьшение кинетической энергии первого вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации положения объекта в пространстве;

увеличение или уменьшение кинетической энергии второго вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации положения объекта в пространстве;

использование эффекта гироскопа, возникающего за счёт вращения первого и/или второго вращающегося элемента, для изменения положения и/или стабилизации объекта в пространстве;

использование, по крайней мере, двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления для изменения положения и/или стабилизации объекта в пространстве,

использование эффекта гироскопа при взаимодействии, по меньшей мере, двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве таким образом, что возникает эффект «рычага», где плечом является оболочка объекта управления для изменения положения или стабилизации объекта в пространстве.

2. Система управления объектом по п. 1, где первый и второй вращающиеся элементы являются одним из: круг или тор.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к устройству и способу оценки собственной позиции. Устройство оценки собственной позиции осуществляет способ, в котором обнаруживают относительную позицию цели, присутствующей около транспортного средства, и транспортного средства.

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления. Технический результат изобретения заключается в повышении структурной живучести распределенного пункта управления за счет повышения достоверности прогнозирования количества элементов распределенного пункта управления, которые могут выйти из строя в результате вскрытия и внешних деструктивных воздействий злоумышленника.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для управления движением космических аппаратов (КА) при осуществлении очистки космоса от мусора.

Изобретение относится к способу автоматического управления движением беспилотных летательных аппаратов – транспортных средств (БЛА – ТС) региональным Центром контроля и управления движением (ЦКУД).

Группа изобретений относится к устройству и способу управления мобильным роботизированным устройством сети роботизированных устройств. Устройство содержит процессор, блок памяти, сенсоры местоположения, сенсоры окружающей среды, модуль управления приводами, детектор изменения параметров задачи мониторинга, сетевой приемник/передатчик, детектор целевого объекта, блок памяти.

Система автоматического управления беспилотным летательным аппаратом по углу рыскания содержит регулятор, исполнительное устройство, шесть усилителей, датчик угла рыскания, датчик угловой скорости, два сумматора, дифференциатор, интегратор, соединенные определенным образом.

Изобретение относится к способу автоматизированного управления полетом беспилотного воздушного судна (БВС) в общем воздушном пространстве. Для автоматизированного управления полетом используют бортовую автоматическую систему управления, спутниковую навигационную систему, высокоточные синхронизированные часы, бортовой вычислитель и приемо-передающую радиостанцию для связи с базовой радиостанцией, со стационарным или подвижным пунктами управления.

Группа изобретений относится к системам обеспечения посадки вертолета. В первом варианте система посадки содержит ультразвуковой высотомер, приемник, блок обработки информации и управления, средство отображения, четыре акустических приемника, блок обработки данных, передатчик.

Изобретение относится к области измерительной и регистрирующей техники на железнодорожном транспорте для контроля за работой специальных подвижных составов (СПС).

Изобретение относится к дистанционно управляемой системе. Технический результат заключается в обеспечении координации в цепи контроля и управления с возможностью использования как на земле, так и на борту аппарата интерфейсов и блоков с низким уровнем критичности одновременно с интерфейсами и блоками с более высоким уровнем критичности.

Изобретение относится к системам обмена данными между транспортными средствами. Технический результат заключается в расширении арсенала средств того же назначения.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к вспомогательным средствам навигации людей с нарушениями зрения. Закрепляемое на голове вычислительное устройство для предоставления помощи пользователю в навигации по окружающей среде через вывод аудио содержит один или более датчиков глубины для генерирования данных о глубине изображения окружающей среды, один или более датчиков видимого света для генерирования данных видимого изображения окружающей среды, один или более преобразователей и модуль навигации, исполняемый процессором закрепляемого на голове вычислительного устройства, при этом модуль навигации содержит режим знакомой навигации, в котором помощь в навигации адаптирована с учетом того, что окружение знакомо пользователю, и режим незнакомой навигации, в котором помощь в навигации адаптирована с учетом того, что окружение не знакомо пользователю, причем модуль навигации выполнен с возможностью, используя данные о глубине изображения и данные видимого изображения, генерирования трехмерной сетки, по меньшей мере, участка окружающей среды, используя методики машинного обучения, определения, посещал ли пользователь ранее эту окружающую среду, в ответ на определение того, что пользователь ранее посещал эту окружающую среду по меньшей мере предварительно определенное количество раз, задействования режима знакомой навигации, используя трехмерную сетку, обнаружения по меньшей мере одной характерной особенности в окружающей среде, при работе в режиме знакомой навигации и на основании обнаружения характерной особенности вывода первой аудиоподсказки навигации по окружающей среде пользователю через один или более преобразователей, и при работе в режиме незнакомой навигации и на основании обнаружения характерной особенности вывода второй аудиоподсказки навигации по окружающей среде пользователю через один или более преобразователей, при этом вторая аудиоподсказка навигации отличается от первой аудиоподсказки навигации.

Изобретение относится к системе и способу расчета достижимого пробега транспортного средства. Технический результат – повышение точности расчета достижимого пробега транспортного средства.

Изобретение относится к головному устройству для транспортного средства. Головное устройство для транспортного средства содержит первый и второй дисплеи, первую и вторую секции управления отображением и секцию обработки приема входящих данных.

Изобретение относится к бесплатформенным инерциальным навигационным системам, которые широко применяются в системах управления и ориентации подвижных объектов на земле, на море и в космическом пространстве.

Изобретение относится к военной технике. Технический результат заключается в формировании универсального способа обмена навигационно-временной информацией в образцах военной техники Сухопутных войск, обеспечивающего сопряжение управляющего бортового вычислителя объекта военной техники с навигационным оборудованием и получение от него навигационно-временной информации в требуемом представлении.

Изобретение относится к помехозащищенным системам спутниковой навигации, предлагаемым к использованию в составе передвижных ракетных комплексов. Система спутниковой навигации передвижного ракетного комплекса содержит аппаратуру спутниковой навигации и антенную систему, выполненную помехозащищенной в виде независимых блоков: антенны системы спутниковой навигации и блока обработки информации, при этом антенна выполнена в виде отдельных, в количестве не менее четырех, антенных элементов приема спутниковых сигналов, предназначенных для обеспечения работы одного канала спутниковой связи, каждый антенный элемент независимо соединен с блоком обработки информации, причем антенна размещена в верхней части элементов комплекса под радиопрозрачным защитным кожухом.

Изобретение относится к калибровке датчиков в скважине. Техническим результатом является устранение ограничений при калибровке температурного дрейфа и других погрешностей датчика каротажных приборов.

Изобретение относится к способу построения предварительной прокладки маршрута автономного необитаемого подводного аппарата (АНПА). Для прокладки маршрута получают и вводят в ЭВМ предварительные параметры гидрометеорологических характеристик и параметры ограничивающих движение факторов, производят вычисление координат и прокладывают маршрут движения, наносят на морскую навигационную карту ограничивающие движение факторы стационарной системой освещения подводной обстановки, наносят сетку прямоугольных координат на внутреннюю рамку карты, совмещают нулевые координаты сетки с верхними левыми координатами карты, выделяют квадраты с абсолютным и временным запретами на прохождение в них АНПА, квадраты с запретом всплытия, вычисляют координаты этих квадратов и вводят их в ЭВМ, выполняют расчет вероятности безопасного прохождения в каждой точке сетки прямоугольных координат, осуществляют обратный переход к географическим координатам, осуществляют предварительную прокладку маршрута АНПА.

Предложенная группа изобретений относится к средствам для определения маршрута от исходного пункта до пункта назначения. Устройство поиска маршрута содержит запоминающее устройство для хранения картографической информации, в том числе о полосах движения на каждой из дорог; модуль получения позиции, определяющий текущую позицию транспортного средства; модуль задания пункта назначения; модуль получения информации о дорожном движении по каждой из полос движения; модуль извлечения возможного маршрута для определения затрат на поездку и выбора маршрутов на основе предварительно определенного условия, у которых затраты на поездку равны или меньше, чем предварительно определенное пороговое значение; и модуль определения маршрута поездки, выполненный с возможностью вычислять затраты на поездку для каждого из возможных маршрутов на основе информации о дорожном движении с учетом полос движения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения линейной скорости на поверхности или внутри движущихся макрообъектов.

Система управления объектом в пространстве содержит не менее двух устройств управления и стабилизации объекта в пространстве. Устройство управления и стабилизации объекта в пространстве содержит два вращающихся элемента с одинаковыми массовыми моментами инерции и вращающимися в разные стороны и устройство их крепления. Обеспечивается изменение или стабилизация объекта в пространстве. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх