РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ |
(19)
RU
(11)
2 743 768
(13)
C1 | |||||||
| ||||||||
| Статус: | действует (последнее изменение статуса: 13.10.2022) |
| Пошлина: | учтена за 6 год с 13.10.2022 по 12.10.2023. Установленный срок для уплаты пошлины за 7 год: с 13.10.2022 по 12.10.2023. При уплате пошлины за 7 год в дополнительный 6-месячный срок с 13.10.2023 по 12.04.2024 размер пошлины увеличивается на 50%. |
|
(21)(22) Заявка: 2019139995, 12.10.2017 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: Дата регистрации: Приоритет(ы): (30) Конвенционный приоритет:; (45) Опубликовано: 25.02.2021 Бюл. № 6 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 122366 U1, 27.11.2012. RU 147731 U1, 20.11.2014. US 20160200421 A1, 14.07.2016. WO 2010123601 A1, 28.10.2010. US 20170008627 A1, 12.01.2017. (85) Дата начала рассмотрения заявки PCT на национальной фазе: 09.01.2020 (86) Заявка PCT: (87) Публикация заявки PCT: Адрес для переписки: |
(72) Автор(ы): (73) Патентообладатель(и): |
(54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЯ БАЛАНСИРОВКОЙ ДРОНОВ С ДВИГАТЕЛЕМ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
(57) Реферат:
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.
Формула изобретения
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.
