Устройство и способ выбрасывания парашюта, летательный аппарат
Устройство (1) выбрасывания парашюта содержит корпус (2) с выходным отверстием (3). Корпус (2) выполнен с возможностью размещения в нем указанного парашюта. Внутри корпуса (2) установлено подвижное основание (4), соединенное с корпусом (2) при помощи упругого элемента. Основание (4) закреплено по месту установки с использованием фиксирующих средств (5) внутри корпуса (2) с возможностью отделения от него. Устройство (1), в корпусе (2) которого размещен парашют, выполнено с возможностью придания основанию (4) ускорения за счет упругого элемента при расцеплении фиксирующего средства (5), что приводит к выбрасыванию парашюта через указанное выходное отверстие (3) посредством основания (4). Способ и летательный аппарат характеризуются использованием устройства (1) выбрасывания парашюта. Группа изобретений направлена на обеспечение надежного и многократного выбрасывания из устройства с малым весом парашюта. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству выбрасывания парашюта, содержащему корпус с выходным отверстием для выбрасывания парашюта, в котором указанный корпус выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения в нем парашюта.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу выбрасывания парашюта, а также к летательному аппарату, снабженному устройством выбрасывания парашюта.
Уровень техники
Устройства и способы вышеуказанного назначения известны из уровня техники и используются, например, в целях обеспечения мягкой посадки воздушных летательных аппаратов в случае отказа их двигательных установок для недопущения повреждений самих летательных аппаратов, а также повреждений объектов, расположенных на поверхности земли.
В известных из уровня техники устройствах, выбрасывание парашюта, который в обычном случае соединен с корпусом устройства при помощи строп, осуществляется с применением сервомотора, на который подается электропитание от электрической сети летательного аппарата, либо происходит под действием давления газа, в качестве которого может быть использован, например, углекислый газ, поступающий из одноразовых газогенерирующих патронов или газовых баллонов, используемых в качестве аккумуляторов давления. Подобным типам устройств выбрасывания парашюта присущ ряд недостатков. Например, если инициирование операции выбрасывания парашюта зависит от срабатывания сервомотора, то в при вероятном сбое в работе бортовой электрической сети летательного аппарата выбрасывание парашюта оказывается невозможным. Если же в конструкции летательного аппарата предусмотрено выбрасывание парашюта по команде и под действием давления газа, поступающего от аккумулятора давления, например из одноразовых газогенерирующих патронов или газовых баллонов с углекислым газом, то после выбрасывания парашюта встает вопрос о замене указанных аккумуляторов давления.
Таким образом, подобный тип устройств выбрасывания парашюта в частности не в достаточной степени соответствуют требованиям стремительно растущего рынка беспилотных, экономически эффективных, малоразмерных летательных средств, например дронов, поскольку при удаленном пилотировании этого типа дронов часто не представляется возможным обеспечивать защиту от отказов в работе бортовой электрической сети и производить замену одноразовых источников давления после того, как имело место нежелательное выбрасывание парашюта, особенно с учетом невозможности в результате этого быстрой повторной укладки парашюта.
Раскрытие изобретения
Следовательно, настоящее изобретение направлено на устранение этих отмеченных выше недостатков. Задача настоящего изобретения состоит в создании устройства вышеуказанного назначения, характеризующегося надежностью в работе и возможностью повторного срабатывания без необходимости замены составляющих данное устройство элементов.
При этом, в соответствии с настоящим изобретением предлагается способ вышеуказанного назначения, обеспечивающий многократное выбрасывание парашюта.
В соответствии с настоящим изобретением, первый объект изобретения связан с устройством вышеуказанного назначения, в котором внутри его корпуса установлено подвижное основание, соединенное с указанным корпусом при помощи по меньшей мере одного упругого элемента, причем указанное основание закреплено по месту установки с использованием фиксирующих средств внутри указанного корпуса с возможностью отделения от него, а указанное устройство, в корпусе которого размещен парашют, выполнено с возможностью придания указанному основанию ускорения за счет упругого элемента при расцеплении фиксирующих средств, что приводит к выбрасыванию парашюта через указанное выходное отверстие посредством указанного основания. Причем упругий элемент характеризуется наличием предварительного усилия натяжения в каждом положении основания.
В рамках объема притязаний в соответствии с настоящим изобретением было установлено, что надежное выбрасывание парашюта, выполняемое при этом независимо от внешнего источника энергии, может быть реализовано при условии того, что необходимая для выбрасывания парашюта энергия запасена в предварительно натянутом упругом элементе. Таким образом, для инициирования операции выбрасывания парашюта следует осуществить расцепление фиксирующих средств основания и, в результате этого, указанное основание получает ускорение благодаря энергии, запасенной в упругом элементе, причем при этом происходит выбрасывание парашюта. При этом, указанное устройство характеризуется возможностью несложной перестановки составляющих его элементов и/или многоразовостью использования при условии, что после приземления летательного аппарата указанное основание вручную повторно устанавливают и закрепляют в требуемом месте в нижней части корпуса под действием усилия натяжения упругого элемента с использованием для закрепления, например, указанных фиксирующих средств. Поэтому, указанное устройство в соответствии с настоящим изобретением применимо, в частности, в экономически эффективных, беспилотных летательных аппаратах типа дрона, хотя применение указанного устройства не ограничивается дронами этого типа.
Указанный упругий элемент может быть выполнен любым желаемым образом. Было доказано, что достичь малого веса устройства в сочетании с прочностью его конструкции возможно в том случае, когда в качестве упругого элемента используется эластичная лента, в частности резиновая лента, либо группа резиновых лент. Таким образом, имеется возможность снизить вес устройства, отказавшись от применения стальных пружин. В то же время, эластичной ленте, в частности резиновой ленте, присущи известные преимущества в части усталости материала, гарантирующие постоянство выбрасывающего усилия даже при частом использовании устройства. Это еще и благоприятным образом сказывается на достижении быстроты раскрытия парашюта, позволяющей летательному аппарату безопасно опускаться на землю на парашюте даже если выбрасывание парашюта происходит в затяжном режиме снижения летательного аппарата до малой высоты.
Варианты выполнения корпуса устройства могут быть самыми различными. В обычном случае, корпус выполняют таким образом, чтобы в нем умещается парашют в нормально сложенном состоянии, находясь при этом в определенном положении относительно основания корпуса, выполненного с возможностью выбрасывания парашюта. В предпочтительном варианте осуществления изобретения, сложенный парашют может целиком помещаться внутри корпуса устройства. Данный корпус может быть выполнен закрытым для защиты парашюта или перфорированным или решетчатым для уменьшения веса конструкции.
В предпочтительном варианте, устройство выполняют таким образом, что указанную эластичную ленту устанавливают проходящей по средству изменения направления хода ленты, предпочтительно содержащему ролик. Таким образом, находясь в растянутом состоянии, при котором указанное основание закрепляют по месту установки при помощи фиксирующего средства, данная эластичная лента может быть растянута на полную длину, превышающую полную длину устройства. Следовательно, может быть обеспечено выбрасывающее усилие, требуемое для выбрасывания парашюта, даже в случае компактной конструкции данного устройства.
Очевидно, что здесь возможно существование целого ряда различных конструктивных решений. Например, указанная эластичная лента может быть соединена неподвижным образом с первым концом корпуса устройства, пропущена по средству изменения направления хода ленты, также соединенному с указанным корпусом, и соединена неподвижным образом с вторым концом корпуса устройства. Однако, при этом также предусмотрена возможность использования кольцевой летны, которая не соединена неподвижным образом с основанием или с корпусом, а только соединена с ними посредством средства изменения направления хода ленты для получения усилия между основанием и корпусом, которое требуется для выбрасывания парашюта.
Изменение длины эластичной ленты при выполнении операции выбрасывания обычно соответствует пути, проходимому основанием внутри устройства при выбрасывании парашюта. Если же устройство снабжено средством изменения направления хода ленты, то имеется возможность уменьшить относительное удлинение эластичной ленты при натяжении устройства и/или при закреплении основания по месту установки в нижнем конце внутри корпуса, что позволяет несложным образом избежать повреждения эластичной ленты в результате ее деформации при растяжении, имеющей место при частом использовании.
Является предпочтительным, если основание выполнено с возможностью перемещения относительно указанного корпуса устройства между двумя крайними положениями. Такое конструктивное решение обеспечивает связь основания с корпусом или нахождение основания внутри данного корпуса даже в случае выбрасывания парашюта. Обычно, данные крайние положения задаются ограничительными элементами, установленными на направляющей по которой указанное основание перемещается внутри корпуса.
Для придания устройству компактности, легкости и, одновременно, надежности, предпочтительным вариантом является установка по меньшей мере одного упругого элемента с наружной стороны корпуса и соединение указанного упругого элемента с указанным основанием при помощи направляющих штифтов указанного основания, которые выполнены лежащими в направляющих указанного корпуса и выходящими из него. Поскольку в соответствии с данным вариантом осуществления изобретения указанные направляющие штифты, которыми снабжено основание, также представляют собой точки приложения усилия, создаваемого упругим элементом, то из конструкции устройства могут быть уже исключены дополнительные элементы, обеспечивая тем самым чрезвычайно экономически эффективное изготовление указанного устройства.
Для придания устройству еще большей компактности, предпочтительным является если указанный корпус выполнен приблизительно цилиндрической формы, а по окружной цилиндрической поверхности расположена группа упругих элементов, отстоящих друг от друга с равными интервалами. Кроме того, основание при данном конструктивном решении упругих элементов получает ускорение очень равномерно, причем здесь обеспечивается равномерность движения основания в корпусе и еще надежным образом исключается возможность застревания основания внутри указанного корпуса даже при малом зазоре между данными элементами устройства.
Для получения достаточно мощного выбрасывающего усилия либо требуемого расстояния выбрасывания даже при малой площади основания устройства, является предпочтительным, когда указанный упругий элемент характеризуется наличием предварительного усилия натяжения в каждом положении указанного основания. Таким образом, имеется возможность сообщить непрерывное ускорение парашюту за счет указанного основания, которое движется или совершает перемещение с ускорением благодаря упругому элементу, например по всей длине траектории от первого ограничительного элемента до второго ограничительного элемента. В случае применения в качестве упругого элемента эластичной ленты, реализация данной возможности может быть достигнута совершенно просто благодаря пропусканию указанной ленты вокруг средства изменения направления хода данной ленты. С этой целью, например, эластичная лента может быть одним концом неподвижным образом прикреплена к указанному основанию, а другим концом она может быть неподвижным образом прикреплена к нижнему концу указанного корпуса с возможностью прохождения при этом данной ленты по средству изменения направления хода ленты, расположенному на верхнем конце указанного корпуса для придания устройству меньшего веса, надежности и, в особенности, большей компактности с одновременным обеспечением значительного выбрасывающего усилия.
Является очевидным, что предварительное натяжение упругого элемента в обычном случае уменьшается при выбрасывании парашюта по мере перемещения основания из нижнего конка корпуса к верхнему концу корпуса, где расположено выходное отверстие для прохода парашюта, а максимальное значение натяжения упругого элемента достигается когда указанное основание закреплено при помощи фиксирующих средств по месту своей установки в нижнем конце корпуса.
Надежность расцепления указанных фиксирующих средств достигается элементарным образом если фиксирующее средство содержит соединительный элемент, в частности собачку или кулачок, выполненный с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности и вхождения в зацепление с соответствующим вырезом для удержания указанного основания, находящегося под действием усилия натяжения указанного упругого элемента. Например, нижняя сторона указанного основания может быть снабжена стержнем с указанным вырезом в зацепление с которым входит указанная собачка или кулачок, когда основание закреплено по месту своей установки посредством фиксирующего средства, удерживая таким образом основание, находящееся под действием усилия натяжения упругого(их) элемента(ов) в нижнем конце корпуса устройства.
В обычном случае, указанное устройство выполнено таким образом, что имеется возможность электромагнитного расцепления фиксирующего средства. Поскольку, по сравнению с известными из уровня техники устройствами, в предлагаемом устройстве требуется лишь электромагнитное расцепление фиксирующего средства, а не электромагнитное выбрасывание парашюта, то приведение в действие такого устройства может быть выполнено при гораздо меньшем расходе электроэнергии. Например, при наличии в конструкции устройства соединительного элемента, снабженного собачкой или кулачком, выполненными с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности, данное устройство может приводиться в действие с помощью электромагнита, применяемого для расцепления фиксирующего средства и потребляющего малое количество энергии.
Для еще более значительно облегчения и большей компактности устройства, предпочтительным решением является использование рычажного механизма, в частности коленчатым рычагом, для расцепления фиксирующего средства. Далее, возможно введение в конструкцию электромагнита, характеризующегося, например, чрезвычайно малой площадью поверхности своего основания и обеспечивающего получение лишь небольшого усилия, которое затем может быть передано по указанному рычажному механизму на фиксирующее средство, производя надежное расцепление последнего. При наличии в конструкции коленчатого рычага, устройство в обычном случае выполняется таким образом, что закрепление основания по месту установки внутри корпуса осуществляется посредством коленчатого рычага в максимально вытянутом положение. При использовании коленчатого рычага, приведение данного элемента в максимально вытянутое положение происходит за счет его перемещения в устойчивое положение ниже неподвижного центра до встречи с ограничительным элементом с последующей фиксацией данного коленчатого рычага. Стопорение коленчатого рычага может быть достигнуто, например, за счет остановки исполнительного узла, такого как электромагнит, передающего движущее усилие на коленчатый рычаг. Таким образом, значительные усилия натяжения упругого элемента также могут быть восприняты при помощи коленчатого рычага или сбалансированы за счет ограничительного элемента коленчатого рычага, являясь простым конструктивным решением, не требующим затрат энергии. Расцепление фиксирующих средстве выполняется простым перемещением коленчатого рычага за счет приложения к нему минимального усилия. При таком перемещении, коленчатый рычаг из своего максимально вытянутого положения под неподвижным центром переходит в свое неустойчивое положение, а основание устройства получает ускорение от упругого элемента с последующим выбрасыванием парашюта.
Применение в конструкции устройства коленчатого рычага требует затраты лишь небольшого количества энергии для инициирования срабатывания устройства, поскольку для этого коленчатому рычагу необходимо лишь переместиться из своего максимально вытянутого положения в неустойчивое положение, что позволяет выполнить средства накопления энергии, необходимые для инициирования срабатывания устройства, компактными и легкими.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, устройство снабжают средством накопления энергии, которое позволяет обойтись без дополнительного внешнего источника энергии для расцепления фиксирующих средств. Это в частности позволяет добиться надежного выбрасывания парашюта даже при наличии электромагнитного механизма расцепления фиксирующих средств, функционирующего независимо от внешнего источника энергии. Например, указанное средство накопления энергии может быть выполнено в виде электрической батареи, которую заряжают перед установкой в устройство либо при работе устройства с использованием бортовой электрической сети летательного аппарата к которой подключено устройство выбрасывания парашюта, например с использованием бортовой электрической сети летящего дрона.
В частности, при использовании в конструкции устройства описанного выше коленчатого рычага, средство накопления энергии может быть также выполнено в виде электрического конденсатора, позволяющего сделать конструкцию устройства более компактной и легкой по весу, поскольку потребление энергии в случае использования коленчатого рычага для инициирования срабатывания устройства остается незначительным. Преимущество применения конденсатора, помимо прочего, состоит в том, что его полная зарядка происходит немедленно при подключении к бортовой электросети летательного аппарата к которой подключено устройство выбрасывания парашюта. В отличие от случая использования конденсатора, в варианте применения аккумуляторной батареи на ее полную зарядку требуется несколько минут или часов. Разумеется, вместо конденсатора допускается применять любой иной тип емкостного средства накопления энергии.
Также является предпочтительным, когда вышеуказанное устройство снабжено радиоприемником, соединенным с указанными фиксирующими средствами и обеспечивающим расцепление указанных фиксирующих средств по радиосигналу. Таким образом, в случае телеуправляемого воздушного дрона, процесс выбрасывания парашюта может быть легко инициирован удаленно оператором или в автоматизированным режиме если, например, неизбежность повреждения летательного аппарата без его спасения на парашюте становится очевидной.
Установлено, что будет предпочтительным если вышеуказанное устройство снабжено по меньшей мере одним акселерометром, функционально связанным с указанными фиксирующими средствами и обеспечивающим его расцепление при превышении заданного значения ускорения. Таким образом, например, возможно добиться автоматизированного выбрасывания парашюта, когда объект с которым соединено данное устройство находится в критических условиях, таких как состояние свободного падения. Указанное устройство может быть выполнено с возможностью назначения заданной величине ускорения произвольного значения либо постоянного значения.
В обычных условиях, акселерометр также может использоваться в качестве инклинометра. Хотя отдельный инклинометр разумеется может быть отдельным предметом оснастки устройства в качестве высоконадежного средства идентификации наступления критического состояния, выполненного с возможностью обеспечения заблаговременности выбрасывания парашюта. В этом смысле, устройство разумеется также может быть снабжено прочими известными из уровня техники датчиками для оценки значений переменных состояния, являющихся релевантными для инициирования выбрасывания парашюта, например высоты над землей, метеоусловий, состояния заряда и/или уровня наполнения средств накопления энергии для двигательной установки и прочих переменных. В частности, устройство может быть снабжено барометрическим альтиметром для определения высоты, изменения высоты, а также вертикальной скорости и вертикального ускорения.
Также является предпочтительным, когда вышеуказанное устройство снабжено блоком обработки данных, обеспечивающим расцепление указанных фиксирующих средств в автоматизированном режиме. Таким образом, появляется возможность задания широкого круга различных условий при которых должно производиться расцепление фиксирующих средств и выбрасывание парашюта. В результате этого появляется возможность простым и гибким способом адаптировать вышеуказанное устройство к особенностям большинства самых разнообразных объектов, в частности к особенностям летательных аппаратов, характеризующимся различными допустимыми рабочими условиями. В обычном случае, в качестве данного блока обработки данных используют микроконтроллер для придания вышеуказанному устройству большей компактности, меньшего веса при одновременном снижении энергозатрат.
В обычном случае, вышеуказанное устройство снабжено еще и блоком хранения данных, в котором хранится информация, относящаяся к максимальным значениям определенных параметров, в частности информация, относящаяся к максимальным значениям ускорения, а также оно снабжено датчиками для определения текущих значений соответствующих параметров при работе устройства, причем расцепление указанного фиксирующего средства в указанном устройстве осуществляется при определении указанным блоком обработки данных, что значение параметра, измеряемого в текущий момент времени, превышает его максимальное значение, хранящееся в блоке хранения данных. Таким образом, в составе устройства могут применяться датчики для определения меняющихся в самых широких интервалах значений параметров, таких как текущая высота полета, скорость, метеоусловия и прочие параметры, которые могли бы быть использованы для автоматизированного инициирования выбрасывания парашюта. Таким образом, при помощи данного устройства в соответствии с настоящим изобретением возможно эффективно предотвратить в автоматизированном режиме нанесение повреждений летательному аппарату в воздухе, а также наземным объектам, и одновременно исключить нанесение травм лицам, находящимся на поверхности земли.
В этом контексте, является предпочтительным, когда указанный блок обработки данных выполнен с возможностью вычисления и хранения данных, в частности значений ускорения, возникающего в штатных условиях работы объекта, с которым соединено указанное устройство. В соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, отпадает необходимость в предварительном задании максимально допустимых значений соответствующих параметров, поскольку теперь устройство способно таким образом уже самостоятельно определять максимально допустимые значения соответствующих параметров. Следовательно, достигается свойство самообучаемости устройства. В результате этого, открывается возможность эффективного использования данного устройства как при его установке на объекты, перемещающиеся с высокой скоростью и/или высоким ускорением, например на воздушные дроны, так и при его установке на низкоскоростные объекты, например на воздушные шары или планеры, без необходимости выполнения какого-либо перепрограммирования.
Вышеуказанное устройство в соответствии с настоящим изобретением можно в принципе использовать при установке на любом объекте, например на транспортных средствах. В случае летательных аппаратов, в частности воздушных дронов, снабженных устройством для выбрасывания парашюта, является особенно предпочтительным, когда указанное устройство выполнено в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, в устройстве достигается высокая надежность и, одновременно, обеспечивается малый вес.
Другим объектом настоящего изобретения является летательный аппарат, в частности дрон, снабженный вышеуказанным устройством выбрасывания парашюта.
Еще одним объектом настоящего изобретения является способ вышеуказанного назначения, в котором основание, выполненное внутри корпуса устройства, в частности устройства выполненного в соответствии с настоящим изобретением, закрепляют с возможностью высвобождения по месту установки на фиксирующих средствах, находящихся под действием усилия натяжения упругого элемента, причем расцепление указанных фиксирующих средств производят при наступлении предварительно заданных условий, а выбрасывание парашюта из указанного корпуса осуществляется через выходное отверстие посредством указанного основания за счет по меньшей мере частичного ослабления усилия натяжения указанного упругого элемента. При этом основание перемещают в крайнее положение, при котором упругий элемент характеризуется наличием предварительного усилия натяжения в каждом положении основания.
Способ данного типа отличается надежностью, многократностью применения, а также возможностью своей реализации независимо от наличия на борту летательного аппарата, на которым установлено вышеуказанное устройство, источника энергии.
В обычном случае, основание закрепляют по месту его установки в нижнем конце корпуса и напротив выходного отверстия, а фиксирующие средства также расположены в нижнем конце указанного корпуса устройства.
Является предпочтительным, если выполняется измерение значений характеристических параметров, относящихся к объекту, с которым соединено указанное устройство, в частности значений ускорения, а расцепление указанного фиксирующего средства осуществляется, предпочтительно, в автоматизированном режиме при условии, что измеренное значение указанного параметра превышает по меньшей мере одно заданное допустимое максимальное значение этого параметра.
Также является предпочтительным, когда выполняется определение указанных максимально допустимых значений параметров и их сохранение в блоке хранения данных в автоматизированном режиме при штатном режиме работы, причем измеренные значения параметров сравнивают с информацией, хранящейся в блоке хранения данных, для определения наступления аварийной ситуации. Таким образом в предлагаемом способе достигается свойство самообучаемости и данный способ может быть реализован для широкой группы разнообразных летательных аппаратов без необходимости осуществления регулировок в ручном режиме, при этом с одной стороны исключается возможность ошибочного выбрасывания парашюта при допустимых рабочих условиях, а с другой стороны имеется возможность обеспечить надежное выбрасывание парашюта при наступлении недопустимых рабочих условий.
Дополнительные признаки, преимущества и результаты настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующих примеров осуществления предлагаемого изобретения.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1-4 представлен первый пример осуществления устройства в соответствии с настоящим изобретением, отраженного на различных видах.
На Фиг. 5 представлен вид в разрезе дополнительного варианта устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1-4 представлен первый пример осуществления устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, причем на Фиг. 1 представлено устройство 1 в изометрической проекции, а на Фиг. 2-4 показаны различные элементы устройства 1. Как следует из фигур чертежей, устройство 1 содержит корпус 2, имеющий потблизительно цилиндрическую форму, а находящееся внутри указанного корпуса основание 4 выполнено с возможностью перемещения относительно данного корпуса между двумя крайними положениями. Данные крайние положения определяются ограничительными элементами 20, установленными в направляющих 9 по которым указанное основание 4 перемещается при помощи направляющих штифтов 10, которые выполнены выходящими из указанного корпуса 2. Основание 4 выполнено с возможностью перемещения относительно корпуса 2 между крайними положениями вдоль направляющей 9, причем основание 4 соединено с корпусом 2 посредством трех упругих элементов, выполненных в виде эластичных лент 6, а усилие натяжения упругих элементов возрастает в результате перемещения основания 4 из зоны выходного отверстия 3, выполненного в корпусе 2, или верхнего конца корпуса 2 к противолежащему нижнему концу корпуса 2 для приведения устройства 1 в натянутое состояние. Крепление основания 4 по месту его установки производится фиксирующиим средствами 5 на нижнем конце корпуса, расположенному напротив выходного отверстия 3.
С помощью фиксирующих средств 5 основание 4 может крепиться с возможностью высвобождения в месте своей установки внутри корпуса 2 на его нижний конец, причем фиксация основания осуществляется посредством собачки, соединенной с электромагнитом 16, используемой в качестве элемента, выполненного с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности, которая входит в зацепление с вырезом 15, выполненном в стержне 14, соединенным с указанным основанием 4. Таким образом, указанный стержень 14 оказывается расположенным в показанной на Фиг. 3 направляющей 19, являющейся частью опорной пластины 21, расположенной на нижнем конце внутри корпуса 2. Указанный электромагнит 16 и указанная собачка расположены с обратной стороны опорной пластины 21.
Для расцепления фиксирующих средств 5 в действие приводится электромагнит 16 и собачка выходит из зацепления со стержнем 14. В результате этого, основание 4 получает ускорение, перемещаясь при этом относительно корпуса 2 по направлению выходного отверстия 3 благодаря энергии, запасенной в эластичных лентах 6. Если парашют, который не показан на чертеже, по меньшей мере частично расположен внутри корпуса 2, он также получает ускорение от основания 4 и выбрасывается через выходное отверстие 3.
Как показано на чертеже, эластичные ленты 6 неподвижным образом соединены с корпусом 2 при помощи средства 18 фиксации ленты на нижнем конце корпуса 2 или на той его стороне, которая противоположна выходному отверстию 3, и заведены далее поверх средства 7 изменения направления хода лент, расположенного в зоне выходного отверстия 3 и снабженного роликом 8. При этом, указанные эластичные ленты 6 соединены с основанием 4 посредством направляющих штифтов 10, выходящих за пределы корпуса 2. Такое соединение эластичных лент 6 с основанием 4 также может быть получено посредством средства 7 изменения направления хода лент либо неподвижно закрепленного зажима, установленного на направляющих штифтах 10. Эластичные ленты 6 установлены в растянутом состоянии таким образом, что в них также возникает усилие натяжения, когда основание 4 упирается в ограничительный элемент 20, расположенный в зоне выходного отверстия 3. Таким образом, приложение усилия к основанию 4 посредством эластичных лент 6 оказывается возможным при перемещении основания 4 между ограничительными элементами 20 либо при перемещении основания 4 от одного конца корпуса 2 в направлении к выходному отверстию 3, расположенному на противоположном конце корпуса, что позволяет достичь высокой скорости выбрасывания парашюта, перемещаемого с помощью указанного основания 4. Это обеспечивает успешную посадку летательному аппарату даже при полете на малой высоте.
В данном варианте осуществления изобретения, несмотря на компактные размеры устройства 1, для приложения соответствующего усилия может быть применена эластичная лента 6, характеризующаяся определенной длиной. При этом, при данном конструктивном решении указанного устройства, единственным требованием к указанной эластичной ленте 6 является возможность ее растяжения на приблизительно 100% от своей первоначальной длины в нерастянутом состоянии, обеспечивая тем самым перемещение основания 4 между ограничительными элементами 20. В случае применения в конструкции группы средств 7 изменения направления хода ленты является также допустимой возможность удлинения эластичной ленты 6 и на меньшую длину. Таким образом представляется возможным не допустить появления признаков усталости в эластичной ленте 6, которые обусловлены наличием сильных растягивающих напряжений в материале данной ленты.
Кроме того, как изображено на чертеже, снабженный направляющими 9 корпус 2 выполнен с отверстиями 17, что обеспечивает устройству 1 особенно незначительный вес. Данный корпус 2 обычно изготавливают из легкого материала, например из пластмассы, в частности из волоконноармированной пластмассы и/или композитного материала, армированного углеродными волокнами. Материалом изготовления указанного основания 4 обычно является пластмасса, характеризующаяся низким весом.
На Фиг. 5 схематическим образом показан продольный участок устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, которое помимо прочего содержит корпус, выполненный приблизительно цилиндрической формы. Как показано на чертеже, фиксирующие средства 5 в данном варианте осуществления изобретения содержат механизм 13, связанный с электромагнитом 16 с одной стороны и, с другой стороны, с соединительным средством, выполненным с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности. Указанный механизм характеризуется определенным значением передаточного отношения при котором перемещение указанного электромагнита 16, характеризующееся большой длиной пути и малым усилием передается на указанное соединительное средство, выполненное с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности, характеризующееся меньшей длиной пути и большим усилием. В соответствии с изображенным на Фиг. 5 вариантом осуществления изобретения, в составе указанного соединительного средства, выполненного с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности, имеется кулачок 11, выполненный с возможностью поворота вокруг оси 12 кулачка, причем указанный кулачок 11 выполнен также с возможностью вхождения в зацепление с вырезом 15, выполненном в стержне 14, соединенным с указанным основанием 4 с целью закрепления указанного основания 4 по месту его установки в соответствии с формой поверхности с использованием фиксирующих средств 5. Для расцепления фиксирующих средств 5, осуществляется высвобождение стержня 14, когда указанный кулачок 11 совершает поворот, получая для этого вращательный момент посредством механизма 13, приводимого в действие при помощи электромагнита 16. Указанный механизм, как показано на чертеже, может быть выполнен как рычажный механизм, в частности он может содержать коленчатый рычаг.
Указанный коленчатый рычаг, выполненный с возможностью приведения в действие от электромагнита 16, образован первым рычагом 23 и вторым рычагом 24, которые выполнены с возможностью приведения во вращательное движение кулачка 11. Механизм 13 установлен с возможностью поворота относительно корпуса 2 вокруг оси 12 кулачка и оси 22 рычага. Первый рычаг 23, связанный с электромагнитом 16, соединен со вторым рычагом 24 посредством шарнира 25. Второй рычаг 24 аналогичным образом соединен с кулачком 11 посредством шарнира 25. В положении фиксации, таком как показано на чертеже, угол α между первым рычагом 23 и вторым рычагом 24 незначительно превышает 180°. Из данного положения первый рычаг 23 не может поворачиваться далее по часовой стрелке вокруг оси 22 рычага, поскольку коленчатый рычаг прилегает к ограничительному элементу коленчатого рычага, образованному например электромагнитом 16 и, таким образом, оказывается заблокированным в данном направлении.
Направленное вверх усилие, прилагаемое собачкой к кулачку 11, таким образом механически усиливается посредством коленчатого рычага или электромагнита 16, установленного в неподвижном положении внутри корпуса, причем указанный коленчатый рычаг посредством кулачка 11 удерживает основание 4, противодействуя при этом упругой силе, действующей со стороны эластичных лент 6, даже без подачи энергии. Таким образом, отсутствует необходимость в подаче электрической энергии в электромагнит 16 для удержания основания 4.
При расцеплении фиксирующих средств 5, указанный первый рычаг 23 совершает поворот против часовой стрелки вокруг оси 22 рычага в результате кратковременного срабатывания электромагнита 16, причем указанный коленчатый рычаг вновь перемещается при этом ниже неподвижного центра в неустойчивое положение, а угол α становится меньше 180°. При последующем полном открытии или расцеплении фиксирующих средств 5 и приведения коленчатого рычага в соответствующее положение посредством кулачка 11 и упругой силы происходит разблокировка коленчатого рычага и его перемещение в положение ниже неподвижного центра и, таким образом, нет необходимости в подаче дополнительной энергии в электромагнит 16.
Следовательно, для расцепления фиксирующихо средств 5 требуется лишь подача на электромагнит 16 кратковременного энергетического импульса с последующим перемещением коленчатого рычага из устойчивого положения над неподвижным центром, в котором угол α больше 180°, в неустойчивое положение ниже неподвижного центра, в котором угол α меньше 180°.
Таким образом, при минимальных затратах энергии и чрезвычайно малом усилии со стороны электромагнита 16 возможно добиться надежного расцепления фиксирующих средств 5 благодаря передаточному отношению механизма 13, даже при значительной компактности электромагнита 16. Это обеспечивает устройству 1 очень легкий вес. В случае летательного аппарата, максимальная длительность полета обычно ограничивается полетным весом летательного аппарата. Поэтому с легким устройством 1 на борту летательный аппарат сможет лететь большее количество времени.
На Фиг. 5, основание 4 показано в положении нахождения у верхнего конца. Именно в данное положение перемещается основание 4 после расцепления фиксирующих средств 5 и выбрасывания парашюта, который не показан на чертеже, когда основание 4 упирается в верхний ограничительный элемент 20, имеющийся на направляющей 9. Из данного положения, устройство 1 может быть снова приведено в состояние натяжения за счет перемещения основания 4 к нижнему концу корпуса 2, в котором указанные фиксирующие средства 5 оказываются заблокированным. Крепление парашюта к устройству 1 в обычном случае осуществляется посредством строп или схожих элементов.
Для приведения в действие электромагнита 16, в конструкции устройства имеется микроконтроллер, который не показан на чертеже. Указанный микроконтроллер соединен с блоком хранения данных и сенсорами, например акселерометром. Таким образом, расцепление фиксирующих средств 5 для выбрасывания парашюта находится в функциональной зависимости от перемещений и ускорений устройства 1, установленного на борту летательного аппарата, в особенности при переходе данного летательного аппарата в недопустимый режим полета, например в состояние свободного падения.
Таким образом, указанный микроконтроллер выполнен с возможностью хранения значений определенных параметров в блоке хранения данных, характеризующих штатный режиме работы летательного аппарата, причем максимальные допустимые значения таких параметров могут отличаться от аналогичных значений для типовых/или допустимых рабочих условий. С данной целью, указанный микроконтроллер может селективно переводиться в режим обучения. Следовательно, устройство 1 становится самообучающимся и может быть несложным способом адаптировано к широкой номенклатуре различных летательных аппаратов. В частности, с учетом стремительно возрастающего разнообразия вариантов летательных аппаратов, например беспилотных летающих дронов, это открывает возможность осуществления модернизации указанной широкой номенклатуры разнообразных летающих дронов посредством несложной установки на них вышеуказанного устройства 1.
В случае применения устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением, а также заявляемого способа, становится возможным надежное выбрасывание парашюта при одновременном выполнении предлагаемого устройства компактным и более легким по весу, с обеспечением при этом, в частности, посадки на землю летающего дрона в надежном и автоматизированном режиме, когда имеет место отказ двигательной установки летательного аппарата или неблагоприятное воздействие на него порывов ветра.
В результате этого, поскольку неконтролируемое снижение летающих дронов чревато нанесением травм находящимся на земле людям, появляется возможность недопущения возникновения повреждений у летающего дрона и исключается вероятность нанесения ущерба наземным объектам.
Кроме того, поскольку по сравнению с известными из уровня техники устройствами аналогичного назначения заявляемое устройство 1 характеризуется незначительным весом, в частности открывается возможность увеличения полетного времени для летательного аппарата. Благодаря простоте конструкции устройства 1, обеспечивается экономичность его изготовления, причем существующие летающие дроны могут быть с невысокими затратами модернизированы посредством установки на их борту заявляемого устройства 1 в соответствии с настоящим изобретением в целях обеспечения безопасности полетов.
1. Устройство (1) выбрасывания парашюта, включающее корпус (2) с выходным отверстием (3), в котором корпус (2) выполнен с возможностью по меньшей мере частичного размещения в нем указанного парашюта, при этом внутри корпуса (2) установлено подвижное основание (4), соединенное с корпусом (2) посредством по меньшей мере одного упругого элемента, причем основание (4) закреплено по месту установки посредством фиксирующих средств (5) внутри корпуса (2) с возможностью отделения от него, при этом оно при размещении в корпусе (2) парашюта выполнено с возможностью придания основанию (4) ускорения за счет упругого элемента при расцеплении фиксирующих средств (5) и с возможностью, вследствии этого, выбрасывания парашюта через выходное отверстие (3) посредством основания (4), причем упругий элемент характеризуется наличием предварительного усилия натяжения в каждом положении основания (4).
2. Устройство (1) по п. 1, в котором упругим элементом является эластичная лента (6), в частности резиновая лента (8).
3. Устройство (1) по п. 2, в котором эластичная лента (6) установлена проходящей по средству (7) изменения направления хода ленты, предпочтительно содержащему ролик (8).
4. Устройство (1) по п. 1, в котором основание (4) выполнено с возможностью перемещения относительно корпуса (2) между двумя крайними положениями.
5. Устройство (1) по п. 1, в котором по меньшей мере один упругий элемент установлен с наружной стороны корпуса (2) и соединен с основанием (4) посредством направляющих штифтов (10) основания (4), которые выполнены расположенными в направляющих (9) корпуса (2) и выходящими из корпуса (2).
6. Устройство (1) по п. 1, в котором корпус (2) выполнен приблизительно цилиндрической формы, а по окружной цилиндрической поверхности расположена группа упругих элементов, отстоящих друг от друга с равными интервалами.
7. Устройство (1) по п. 1, в котором фиксирующие средства (5) содержат соединительный элемент, в частности собачку или кулачок (11), выполненный с возможностью прилегания в соответствии с формой поверхности и вхождения в зацепление с соответствующим вырезом (15) для удержания основания (4), находящегося под действием усилия натяжения упругого элемента.
8. Устройство (1) по п. 1, в котором фиксирующие средства (5) выполнены с возможностью электромагнитного расцепления.
9. Устройство (1) по п. 1, которое снабжено рычажным механизмом, в частности коленчатым рычагом, для расцепления фиксирующих средств (5).
10. Устройство (1) по п. 1, которое снабжено средством накопления энергии для расцепления фиксирующих средств (5) без приложения дополнительного количества внешней энергии.
11. Устройство (1) по п. 1, которое снабжено радиоприемником, соединенным с фиксирующими средствами (5) и обеспечивающим расцепление фиксирующего средства (5) по радиосигналу.
12. Устройство (1) по п. 1, которое снабжено по меньшей мере одним акселерометром, функционально связанным с фиксирующими средствами (5) и обеспечивающим их расцепление при превышении заданного значения ускорения.
13. Устройство (1) по любому из пп. 1-12, которое снабжено блоком обработки данных, обеспечивающим расцепление фиксирующих средств (5) в автоматизированном режиме.
14. Устройство (1) по п. 13, которое снабжено блоком хранения данных, предусмотренным для хранения информации, относящейся к максимальным значениям определенных параметров, в частности информации, относящаяся к максимальным значениям ускорения, а также оно снабжено датчиками для определения текущих значений соответствующих параметров при работе устройства, причем оно выполнено с возможностью расцепления фиксирующих средств (5) при определении блоком обработки данных того факта, что значение параметра, измеряемого в текущий момент времени, превышает его максимальное значение, хранящееся в блоке хранения данных.
15. Устройство (1) по п. 14, в котором блок обработки данных выполнен с возможностью вычисления и хранения данных, в частности значений ускорения, возникающего в штатных условиях работы объекта, с которым соединено указанное устройство (1).
16. Летательный аппарат, в частности дрон, снабженный устройством (1) выбрасывания парашюта, отличающийся тем, что устройство (1) выбрасывания парашюта выполнено в соответствии с любым из пп. 1-15.
17. Способ выбрасывания парашюта, отличающийся тем, что основание (4), которое установлено внутри корпуса (2) устройства (1) выбрасывания парашюта, в частности устройства (1) выбрасывания парашюта в соответствии с любым из пп. 1-15, закрепляют с возможностью высвобождения по месту установки на фиксирующих средствах (5) под действием усилия натяжения упругого элемента, причем расцепление фиксирующих средств (5) производят при наступлении предварительно заданных условий, а выбрасывание парашюта из корпуса (2) осуществляют через выходное отверстие (3) посредством основания (4) за счет по меньшей мере частичного ослабления усилия натяжения упругого элемента, при этом основание (4) перемещают в крайнее положение, при котором упругий элемент характеризуется наличием предварительного усилия натяжения в каждом положении основания (4).
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что он включает измерение значений характеристических параметров, относящихся к объекту, с которым соединено указанное устройство (1), в частности значений ускорения, а расцепление фиксирующих средств (5) осуществляют предпочтительно в автоматизированном режиме при условии, что измеренное значение указанного параметра превышает по меньшей мере одно заданное допустимое максимальное значение этого параметра.
19. Способ по п. 17 или 18, отличающийся тем, что он включает определение максимально допустимых значений параметров и их сохранение в блоке хранения данных в автоматизированном режиме при штатном режиме работы, причем измеренные значения параметров сравнивают с информацией, хранящейся в блоке хранения данных, для определения наступления аварийной ситуации.
