Электродвигатель с обеспечением управления балансировкой дронов с двигателем внутреннего сгорания

Авторы патента:

B64D35/08 - отличающиеся передачей энергии от нескольких силовых установок

B64C29/00 - Летательные аппараты с вертикальным взлетом или посадкой (управление положением летательных аппаратов в воздухе, управление высотой и направлением полета с помощью реактивной силы B64C 15/00; винтокрылые летательные аппараты B64C 27/00; транспортные средства на воздушной подушке B60V; элементы реактивных двигателей, например реактивные сопла или выхлопные трубы F02K)

B64C2201/04 - Летательные аппараты тяжелее воздуха (транспортные средства на воздушной подушке B60V)

Владельцы патента RU 2743768:

ТЮРАН, Али (TR)

Изобретение относится к области авиации, в частности к способам и системам балансировки и стабилизации беспилотных летательных аппаратов. Способ балансировки дрона с двигателями (5) внутреннего сгорания и электродвигателями (8) с функцией генератора включает обеспечение подъемной силы с использованием только двигателей (5) внутреннего сгорания для обеспечения вращения воздушного винта (1) для нахождения дрона в воздухе, использование только регулировки частоты вращения электродвигателей (8) с функцией генератора для сохранения балансировки дрона после подъема в воздух. Достигается увеличение продолжительности полета и более стабильный и простой процесс балансировки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Уровень техники

- Дроны содержат электродвигатели.

- Дроны вырабатывают электроэнергию от двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с генераторами и выполняют полет с использованием электродвигателей.

Преимущества дронов с электродвигателями:

1. Для сохранения балансировки дронов скорость вращения воздушных винтов должна быть отрегулирована согласно балансировке дронов. Это очень легко выполнить с помощью электродвигателей.

2. Электродвигатели могут вращаться на более высоких скоростях. Это дает преимущество использования воздушных винтов меньших размеров.

3. Пуск и останов электродвигателей обеспечивается быстро и с малыми затратами.

4. Дроны с электродвигателями могут быть изготовлены легко и недорого.

5. Дроны с электродвигателями могут быть изготовлены меньших размеров.

6. Производство дронов с электродвигателями проще.

Преимуществами дронов с электродвигателями, получающими электроэнергию от ДВС с генераторами:

Увеличена дальность полета дронов. Балансировкой дронов простото управлять, поскольку скорость вращения воздушных винтов, удерживающих дрон в воздухе, может быть отрегулирована быстрее и стабильнее.

Недостатки:

- Дроны с электродвигателями меньше находятся в воздухе.

- ДВС дронов с электродвигателями, получающими электроэнергию от ДВС, с генераторами, занимают большое пространство.

Разработанное изобретения и его цель

Увеличение продолжительности полета дронов посредством использования ДВС вместо электродвигателя, удерживающего дрон в воздухе. Однако при этом время отклика ДВС на увеличение или уменьшение скорости увеличивается, что затрудняет управление балансировкой дрона.

Для решения этой проблемы в рассматриваемом изобретении с целью сохранения балансировки дрона предлагается использовать электродвигатели, одновременно используя ДВС для удержания дрона в воздухе. С помощью этого способа увеличивается продолжительность полета и обеспечивается более стабильный и простой процесс балансировки.

Для увеличения продолжительности полета дронов вместо электродвигателей для удержания дрона в воздухе может быть использован ДВС. Также могут быть использованы газотурбинные (воздушно-реактивные) двигатели, так как они имеют большее количество оборотов в единицу времени.

Поскольку значение времени отклика ДВС велико, система поддерживает работу с электродвигателями для сохранения балансировки дрона.

Были разработаны три различные конструкции системы:

1. Система, содержащая электродвигатели, с функцией генератора.

2. Система, использующая генераторы независимо от электродвигателей.

3. Система, имеющая ДВС, электродвигатели и аккумуляторные батареи, не использующая ДВС для зарядки аккумуляторных батарей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ. 1: Конструкция дрона с ДВС и электродвигателем с функцией генератора.

ФИГ. 2: Конструкция дрона с ДВС и электродвигателем, независимыми от генератора.

ФИГ. 3: Конструкция дрона с ДВС и электродвигателем.

РАЗЪЯСНЕНИЯ НОМЕРОВ НА ФИГУРАХ

1. Воздушный винт

2. Воздушный винт электродвигателя

3. Вал ДВС и электродвигателя

4. Вал электродвигателя

5. Двигатель внутреннего сгорания

6. Блок управления скоростью ДВС

7. Топливный бак

8. Электродвигатель с функцией генератора

9. Генератор электроэнергии

10. Электродвигатель

11. Блок управления электродвигателя с функцией генератора

12. Блок управления электродвигателя и генератора

13. Блок управления электродвигателя

14. Аккумуляторная батарея

15. Направление зарядного тока

16. Направление тока разрядки

Примечание: Относительный порядок расположения воздушного винта (1), ДВС (5), электродвигателя (8) с функцией генератора на ФИГ. 1, и порядок расположения воздушного винта (1), ДВС (5), электрогенератора (9) на ФИГ. 2 не является обязательным. Этот порядок может быть изменен. Например : воздушный винт (1), электродвигатель (8) с функцией генератора, ДВС (5).

На этих фигурах приведены сгруппированные чертежи для наглядной демонстрации процесса балансировки. Число групп кратно двум, например, 2, …, 16, в зависимости от конструкции дрона.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На ФИГ. 1 показана конструкция дрона с ДВС и электродвигателем с функцией генератора. Воздушный винт (1) принимает движущую силу от вала ДВС, а электродвигатель - от ДВС (5) и электродвигателя (8) с функцией генератора. Скорость вращения ДВС (5) регулируют блоком (6) управления ДВС. Топливный бак обеспечивает ДВС (5) жидким топливом. Зажигание ДВС (5) обеспечивается электродвигателем (8) с функцией генератора. Аккумуляторная батарея заряжается от электродвигателя (8) с функцией генератора, который вращается при работе ДВС (5). При зарядке ток направлен по направлению (15) зарядного тока. Уровень заряда поддерживается блоком (11) управления электродвигателя с функцией генератора.

В этой системе управление балансировкой дрона осуществляется блоком (11) управления электродвигателя с функцией генератора следующими двумя способами:

1. По команде, принятой от системы управления балансировкой дрона, в направлении (15) зарядного тока от электродвигателя (8) с функцией генератора, использующего блок (11) управления электродвигателя с функцией генератора, отводится больше тока, уменьшая скорость вращения соответствующего электродвигателя.

2. По команде, принятой от системы управления балансировкой дрона, больше тока поступает в направлении (16) тока разрядки в электродвигатель (8) с функцией генератора на ту сторону дрона, которую необходимо поднять. С помощью этого способа сохранение балансировки дрона обеспечивается поднятием стороны дрона.

На ФИГ. 2 показана конструкция дрона с ДВС и электродвигателем независимыми от генератора. Воздушный винт (1) подключают к ДВС (5) с помощью вала ДВС и электродвигателя (3). Воздушный винт (1) вращается с помощью ДВС (5). Электрогенератор (9), подключенный к этой же системе, заряжает аккумуляторную батарею (14). Уровень заряда батареи поддерживается блоком (12) электродвигателя и генератора.

В этой системе электродвигатель (10) используется для управления балансировкой дрона. Электродвигатель (10) вращает воздушный винт (1) с помощью вала (4) электродвигателя.

В этой системе управление балансировкой дрона осуществляется блоком (12) управления электродвигателя и генератора следующими двумя способами:

1. По команде, принятой от системы управления балансировкой дрона, в направлении (15) тока зарядки от электродвигателя (10) и генератора (9), использующего блок (12) управления электродвигателя и генератора, отводится больше тока, уменьшая скорость вращения соответствующего электродвигателя.

2. По команде, принятой от системы управления балансировкой дрона, в направлении (16) тока разрядки в электродвигатель и генератор (9), находящиеся на той стороне, которую необходимо поднять, направляется больше тока. С помощью этого способа сохранение балансировки дрона обеспечивается поднятием стороны дрона.

На ФИГ. 3 показана система с ДВС и электродвигателями. Воздушный винт (1) подключен к ДВС (5). Воздушный винт (1) вращается с помощью ДВС (5).

В этой системе электродвигатель (10) используется для управления балансировкой дрона. Электродвигатель (10) вращает воздушный винт(1) с помощью вала (4) электродвигателя.

В этой системе управление балансировкой дрона осуществляется блоком (13) управления электродвигателя.

По команде, принятой от системы управления балансировкой дрона, больше тока подается в направлении (16) тока разрядки в электродвигатель (10), находящийся на той стороне дрона, которую необходимо поднять. С помощью этого способа сохранение балансировки дрона обеспечивается поднятием стороны дрона.

1. Способ балансировки дрона с двигателями (5) внутреннего сгорания и электродвигателями (8) с функцией генератора, отличающийся тем, что

- обеспечивают подъемную силу с использованием только двигателей (5) внутреннего сгорания для обеспечения вращения воздушного винта (1) для нахождения дрона в воздухе;

- используют только регулировку частоты вращения электродвигателей (8) с функцией генератора для сохранения балансировки дрона после подъема в воздух.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что

- уменьшают частоту вращения соответствующего двигателя (5) внутреннего сгорания путем отвода дополнительного тока из электродвигателя (8) с функцией генератора в направлении (15) зарядного тока по команде, принятой из блока (11) управления электродвигателем с функцией генератора, в соответствии с командой, принятой из системы обеспечения балансировки,

и/или

- увеличивают частоту вращения соответствующего двигателя (5) внутреннего сгорания путем подачи дополнительного тока в электродвигатель (8) с функцией генератора в направлении (16) тока разрядки по команде, принятой из блока (11) управления электродвигателем с функцией генератора, в соответствии с командой, принятой из системы обеспечения балансировки,

для стабилизации регулирования частоты вращения двигателей (5) внутреннего сгорания для обеспечения балансировки дрона.

Изобретение относится к движительным установкам летательных аппаратов. Движительная система (110) летательного аппарата (100) включает в себя вентилятор, главную силовую установку, форсажную силовую установку, устройство управления, узел гидравлической муфты (160) и гидравлический контур.

Ударный ракетный комплекс авиационный // 2743262

Изобретение относится к корабельным авиационно-ракетным системам. Ударный ракетный комплекс авиационный (УРКА) содержит авианесущий ледокол (АНЛ) с реактивными беспилотными летательными аппаратами, имеющими крыло, фюзеляж с пусковым устройством управляемой ракеты (УР), двигатель силовой установки и бортовую систему управления.

Система управления и передачи вращательного момента на винт(ы) в беспилотных летательных аппаратах (бпла), стартер-генератор, плата управления стартером-генератором и амортизатор для этой системы // 2741136

Группа изобретений относится к области авиационной техники и может быть использована в области винтокрылых ЛА с использованием системы привода винта, в частности гибридных БПЛА, а также для распределения и управления энергией винтокрылого ЛА.

Многодвигательная силовая система вертолета и соответствующий вертолет // 2702377

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям силовых установок вертолетов. Многодвигательная силовая система вертолета содержит газотурбинные двигатели (1,2), соединенные с коробкой (3) передачи мощности, и бортовую сеть (7) низкого постоянного напряжения, предназначенную для питания устройств вертолета во время полета.

Устройство и способ регулирования вспомогательного двигателя, выполненного с возможностью подачи тяговой мощности на несущий винт вертолета // 2695001

Группа изобретений относится к устройству и способу регулирования вспомогательного двигателя, конструкции многомоторного самолета, вертолету, содержащему такую конструкцию.

Способ распределения и управления энергией винтокрылого летательного аппарата с гибридной системой привода винта // 2694695

Изобретение относится к способу распределения и управления энергией винтокрылого летательного аппарата с гибридной системой привода винта. Способ заключается в том, что на этапе взлета на несущий винт подается суммарная мощность от основного двигателя (двигателей) и электрического стартер-генератора, приводимого во вращение от бортового аккумулятора с условием отключения основных энергоемких потребителей электроэнергии.

Архитектура силовой системы многомоторного вертолета и соответствующий вертолет // 2690608

Объектом изобретения является архитектура силовой системы многомоторного вертолета, содержащего газотурбинные двигатели (1, 2), соединенные с коробкой (3) передачи мощности, содержащая гибридный газотурбинный двигатель (1), выполненный с возможностью работать по меньшей мере в одном дежурном режиме во время устоявшегося полета вертолета; блок (5, 6) быстрого повторного запуска упомянутого гибридного газотурбинного двигателя (1) для его выхода из упомянутого дежурного режима и его перехода в номинальный режим работы; вспомогательную силовую установку (11), соединенную с блоком (5, 6) повторного запуска через первый преобразователь (10) переменного напряжения в постоянное и выполненную с возможностью выдавать по команде необходимую мощность на упомянутый блок (5, 6) повторного запуска для выхода соответствующего упомянутого гибридного газотурбинного двигателя (1) из упомянутого дежурного режима.

Способ усиления газотурбинного двигателя в дежурном режиме многомоторного вертолета и структура силовой установки вертолета, содержащая по меньшей мере один газотурбинный двигатель, который может находиться в дежурном режиме // 2689266

Объектом изобретения является структура силовой установки многомоторного вертолета, содержащей газотурбинные двигатели (5, 6), отличающаяся тем, что включает в себя: по меньшей мере один гибридный газотурбинный двигатель (5), выполненный с возможностью работать по меньшей мере в одном дежурном режиме во время устоявшегося полета вертолета, при этом другие газотурбинные двигатели (6) работают самостоятельно во время этого устоявшегося полета; воздушную турбину (30), механически связанную с газогенератором (17) гибридного газотурбинного двигателя (5) и выполненную с возможностью приведения в действие этого газогенератора (17); средства отбора воздуха под давлением из газогенератора (27) маршевого газотурбинного двигателя (6) и трубопровод (31) доставки этого отбираемого воздуха в упомянутую воздушную турбину (30).

Электрическая система с двойной вторичной электросетью для запуска двигателей летательных аппаратов // 2684971

Изобретение относится к электрической системе летательного аппарата. Система содержит первичную трехфазную электросеть, снабжающую электроэнергией трансформатор-выпрямитель, позволяющий снабжать электроэнергией две вторичные электросети постоянного тока, содержащие контактор, электрически подключенный к стартеру-генератору.

Беспилотный летательный аппарат и способ его эксплуатации // 2653324

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям больших беспилотных летательных аппаратов. Беспилотный летательный аппарат (10) имеет привод (12), который содержит двигатель (28) внутреннего сгорания, выполненный в виде дизельного двигателя и снабженный нагнетательным устройством (30) для наддува двигателя.

Низкотемпературный сканирующий инфракрасный анализатор метана и паров углеводородов в атмосферном воздухе // 2743493

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам, предназначенным для анализа в атмосферном воздухе метана и паров углеводородов при низкой температуре Τ≥-80°С, и может быть использовано для сканирования распределений их объемной концентрации на объектах нефтегазовой промышленности, а также для мониторинга атмосферы и предупреждения техногенных аварий.