×
10.09.2013
216.012.6768

БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к системам, использующим беспилотные летательные аппараты для обзора земной поверхности и передачи сигналов, указывающих местоположение наземных объектов. Технический результат состоит в повышении выходного напряжения, необходимого для электропитания бортового передающего модуля радиолокационной аппаратуры БПЛА за счет развязки электропитания бортовой аппаратуры БПЛА от электропитания бортового передающего модуля РЛС БПЛА, позволяющей уменьшить электрические помехи в общей системе электропитания. При этом за счет такого решения повышается дальность действия бортовой РЛС. Устройство содержит генератор с постоянными магнитами, управляемый синхронный выпрямитель, накопитель электроэнергии, стабилизатор напряжения и электронный блок управления системой. Количество N витков постоянных магнитов дополнительного миниатюрного синхронного генератора задают соотношением N≥0.005 lrB, где l - длина ротора, r - внутренний радиус (м), В - магнитная индукция электромагнитного поля ротора. Применение электрогенератора. Система передатчика упрощается за счет исключения модуля повышающего преобразователя напряжения, что повышает надежность системы. Напряжение позволяет увеличить энергетический потенциал бортовой РЛС. 2 ил.
Основные результаты: Беспилотный летальный аппарат, содержащий блоки бортовой и радиолокационной аппаратуры (БПЛА), источник питания, включающий синхронный генератор с постоянными магнитами, систему охлаждения, тяговый двигатель, соединенный через синхронный генератор с блоками бортовой аппаратуры БПЛА, и микропроцессорную систему управления, входы которой соединены с выходами блоков бортовой аппаратуры и с выходом синхронного генератора, отличающийся тем, что в него введены дополнительный синхронный генератор с постоянными магнитами, связанный через кинематическое звено с тяговым двигателем, управляемый синхронный выпрямитель, накопитель электроэнергии, стабилизатор напряжения и блок контроля и управления выходного напряжения, подаваемого на блоки радиолокационной аппаратуры, при этом выход дополнительного синхронного генератора соединен через активный синхронный выпрямитель с накопителем энергии, выход которого соединен со входом стабилизатора напряжения, второй вход которого соединен с выходом активного синхронного выпрямителя, выход стабилизатора напряжения соединен со входами блоков радиолокационной аппаратуры, а входы и выходы блока контроля и управления выходным напряжением соединены соответственно со входами и выходами активного синхронного выпрямителя и стабилизатора напряжения, при этом количество N витков постоянных магнитов дополнительного синхронного генератора удовлетворяет условию N≥0,005lrB, где l - длина ротора; r - внутренний радиус; В - индукция магнитного поля ротора.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области создания источников электрического питания для радиоэлектронной аппаратуры, как общего назначения, так и для специальной техники, в частности в системах питания аппаратуры бортовых радиолокационных станций (РЛС) беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Известны различные способы создания системы электропитания на борту (1). Для питания большинства бортовых электронных приборов используется сеть постоянного напряжения с номинальным уровнем 27 В. С целью получения необходимых уровней напряжений и обеспечения гальванической изоляции выходных цепей в системах электропитания применяются DC/DC-преобразователи. При этом массогабаритные показатели DC/DC-преобразователей позволяют их использовать в состав БПЛА и легких планеров.

В том случае, если для питания электронного оборудования не требуется гальваническая изоляция выходных цепей, используются импульсные регуляторы. Но, как правило, такие изделия не содержат встроенных фильтров, что в конечном итоге может привести к нарушению работы отдельных электронных приборов.

Чтобы свести к минимуму вероятность сбоев в работе электрооборудования, возникающих в связи с кратковременными перебоями питания, применяют специализированные устройства поддержания напряжения. Принцип работы этих устройств заключается в поддержании требуемого уровня напряжения в цепи питания за счет использования ранее накопленной энергии в конденсаторах большой емкости. К сожалению, несмотря на применение высоконадежных компонентов, в системе электропитания могут возникнуть ситуации внештатного отключения, например, отказ генератора. Именно поэтому для сохранения работоспособности наиболее важных узлов и агрегатов летательного аппарата должна обеспечиваться возможность подачи резервного питания. В реальных условиях на включение дополнительного генератора, находящегося в «теплом» резерве, требуется от единиц до десятков секунд. Поэтому предпочтительнее, если наряду с резервным генератором будут установлены аккумуляторные батареи (АКБ).

Для обеспечения питания энергоемкого бортового оборудования чаще всего применяются трехфазные авиационные генераторы переменного напряжения, которые значительно компактнее и легче своих наземных аналогов. Авиационные генераторы осуществляют питание бортового оборудования напряжением 115/200 В 400 Гц по однофазной либо трехфазной электрической сети.

Такое построение системы обладает существенным недостатком: для получения электропитания энергоемкого бортового оборудования, такого как бортовой передатчик радиолокационной аппаратуры, необходимо использовать дополнительный авиационный генератор переменного напряжения, обладающий большими габаритами и массой, либо разрабатывать отдельный модуль повышающего преобразователя напряжения для работы бортовой радиолокационной аппаратуры.

Наиболее близким техническим решением является БПЛА (2), включающий блок бортовой аппаратуры, блоки бортовой радиолокационной аппаратуры, микропроцессорную систему управления, и источник первичного электропитания, состоящий из тягового двигателя внутреннего сгорания и установленного на оси его коленчатого вала миниатюрного синхронного генератора с постоянными магнитами, который используется для обеспечения электропитания всей бортовой аппаратуры. Синхронный генератор конструктивно расположен перед винтом и имеет малые продольные размеры, поэтому для обеспечения требуемой мощности для питания бортовой аппаратуры, они выполняются с большой постоянной наводимого обратного ЭДС от 1000 об./мин/В. Это обуславливает низкое напряжение на выходе такого синхронного генератора с постоянными магнитами, что требует дополнительных блоков повышения уровня напряжения для электропитания блока бортовой радиолокационной аппаратуры БПЛА (высоковольтной).

Такой электрогенератор обладает рядом недостатков:

1) В передней части такого электрогенератора нельзя разместить синхронный генератор, обладающий большими удельными энергетическими показателями из-за ограничения по габаритным размерам.

2) Наводимое в обмотках синхронного генератора с постоянными магнитами напряжение требует дополнительных электронных узлов для его повышения, чтобы обеспечить работу бортовой радиолокационной аппаратуры.

Технической задачей при разработке настоящего изобретения является возможность увеличения выходного напряжения, необходимого для электропитания бортового передающего модуля радиолокационной аппаратуры за счет развязки электропитания бортовой аппаратуры БПЛА от электропитания бортового передающего модуля РЛС БПЛА, позволяющей уменьшить электрические помехи в общей системе электропитания. При этом за счет такого решения повышается дальность действия бортовой РЛС.

Для решения данной задачи в беспилотный летальный аппарат, содержащий блоки бортовой и радиолокационной аппаратуры БПЛА, источник питания, включающий синхронный генератор с постоянными магнитами, систему охлаждения, тяговый двигатель, соединенный через синхронный генератор к блокам бортовой аппаратуры БПЛА, и микропроцессорную систему управления, входы которой соединены с выходами блоков бортовой аппаратуры и выходу синхронного генератора (источника питания), в него введены, дополнительный синхронный генератор с постоянными магнитами, связанный через кинематическое звено с тяговым двигателем, управляемый синхронный выпрямитель, накопитель электроэнергии, стабилизатор напряжения, и блок контроля и управления выходного напряжения, подаваемого на блоки радиолокационной аппаратуры, при этом выход дополнительного синхронного генератора соединен через активный синхронный выпрямитель с накопителем энергии, выход которого соединен со входом стабилизатора напряжения, второй вход которого соединен с выходом активного синхронного выпрямителя, выход стабилизатора напряжения соединен со входами блоков радиолокационной аппаратуры, а входы и выходы блока контроля и управления выходным напряжением соединены соответственно со входами и выходами активного синхронного выпрямителя и стабилизатора напряжения, количество (число) N витков постоянных магнитов дополнительного синхронного генератора удовлетворяет условию

N≥0,005 lrB

где l - l длина ротора,

r - внутренний радиус ротора,

В - индукция магнитного поля ротора.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показана структурная схема БПЛА, а на фиг.2 - схема питания БПЛА.

На чертеже обозначено: блоки 1 бортовой аппаратуры, питающиеся от основной системы электропитания БПЛА, микропроцессорная система 2 управления блоками бортовой аппаратуры, блоки 3 бортовой радиолокационной аппаратуры, синхронный генератор 4 основной системы электропитания, дополнительный миниатюрный синхронный генератор 5 с постоянными магнитами системы электропитания для бортовой радиолокационной (высоковольтной) аппаратуры, тяговый двигатель 6 БПЛА, накопитель 7 электроэнергии, кинематическое звено 8, активный синхронный выпрямитель 9, стабилизатор 10 напряжения; блок 11 контроля и управления.

При этом система питания бортовой радиолокационной аппаратуры БПЛА (фиг.2) содержит дополнительный (миниатюрный) синхронный генератор 5 с постоянными магнитами соединенный с тяговым двигателем 6 БПЛА через кинематическое звено 8, активный синхронный выпрямитель 9, на вход которого поступает выпрямляемое напряжение до 200 В, а выход соединен со стабилизатором 10 напряжения и накопителем электроэнергии 7. Блок контроля 11 и управления обеспечивает требуемый уровень выходного напряжения для работы бортовой радиолокационной аппаратуры. В накопителе 7 электроэнергии сохраняется достаточный запас электроэнергии, обеспечивающий бесперебойную работу устройства в случае резкого изменения величины нагрузки. Выход стабилизатора 10 напряжения соединяется с бортовой радиолокационной аппаратурой БПЛА.

Тяговый электродвигатель вращает дополнительный синхронный генератор с постоянными магнитами. Наводимое в обмотках дополнительного синхронного генератора напряжение поступает на высоковольтный выпрямитель 9, а выпрямленное напряжение поступает на конденсаторный накопитель 7 электроэнергии и стабилизатор 10 напряжения. К выходу стабилизатора напряжения подключаются блоки бортовой радиолокационной аппаратуры. Блок контроля 11 и управления контролирует уровень выходного напряжения и управляет активным синхронным выпрямителем 9 и стабилизатором 10 напряжения.

Существенно то, что, что размеры миниатюрного синхронного генератора с постоянными магнитами, можно задать существенно большими, чем размеры синхронного генератора, размещаемого перед тяговым винтом, что позволяет увеличить наводимое ЭДС в обмотках и исключить дополнительные блоки преобразования напряжения для электропитания бортовой радиолокационной аппаратуры.

Исходя из требований к напряжению на выходе устройства, необходимо подобрать соответствующее число витков, опираясь на номинальную скорость вращения тягового двигателя БПЛА. Известно, что наводимое в обмотках синхронного генератора с постоянными магнитами ЭДС описывается формулой:

ε=NlrBω

где N - число витков, приходящихся на одну фазу, l - длина ротора, (м), r - внутренний радиус ротора, (м), В - магнитная индукция поля ротора, (Тл), ω - угловая скорость вращения ротора, (рад/с).

Таким образом, произведение NlrB должно быть не менее 1/200 В/об/мин. Т.е. число витков N статора синхронного двигателя следует подобрать из следующего соотношения: N≥0,005 lrB.

Такое решение обеспечивает высокое напряжение электропитания для работы бортовой радиолокационной аппаратуры без введения дополнительных блоков преобразования уровня напряжения.

Изобретение может применяться для электропитания бортовой аппаратуры в БПЛА, в частности для электропитания бортовой радиолокационной аппаратуры, позволяющей увеличить дальность действия радиолокатора и надежность всей системы.

Источники информации

1. Особенности проектирования систем электропитания авиационного электронного оборудования / М. Никитин / КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ №4, 2011.

2. Патент США №7274978, МПК B64D 41/00, опублик. 25.09.2007.

Беспилотный летальный аппарат, содержащий блоки бортовой и радиолокационной аппаратуры (БПЛА), источник питания, включающий синхронный генератор с постоянными магнитами, систему охлаждения, тяговый двигатель, соединенный через синхронный генератор с блоками бортовой аппаратуры БПЛА, и микропроцессорную систему управления, входы которой соединены с выходами блоков бортовой аппаратуры и с выходом синхронного генератора, отличающийся тем, что в него введены дополнительный синхронный генератор с постоянными магнитами, связанный через кинематическое звено с тяговым двигателем, управляемый синхронный выпрямитель, накопитель электроэнергии, стабилизатор напряжения и блок контроля и управления выходного напряжения, подаваемого на блоки радиолокационной аппаратуры, при этом выход дополнительного синхронного генератора соединен через активный синхронный выпрямитель с накопителем энергии, выход которого соединен со входом стабилизатора напряжения, второй вход которого соединен с выходом активного синхронного выпрямителя, выход стабилизатора напряжения соединен со входами блоков радиолокационной аппаратуры, а входы и выходы блока контроля и управления выходным напряжением соединены соответственно со входами и выходами активного синхронного выпрямителя и стабилизатора напряжения, при этом количество N витков постоянных магнитов дополнительного синхронного генератора удовлетворяет условию N≥0,005lrB, где l - длина ротора; r - внутренний радиус; В - индукция магнитного поля ротора.
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
БЕСПИЛОТНЫЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 81 items.
20.02.2013
№216.012.287d

Способ изготовления трехмерного электронного модуля

Изобретение относится к области технологии изготовления электронной аппаратуры с применением бескорпусных электронных компонентов при расположении их и связей между ними в трехмерном пространстве. Техническим результатом изобретения является создание технологического процесса изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475885
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.3818

Автономный портативный электрогенератор

Изобретение относится к области электротехники и касается автономных источников электрического питания, в частности к конструкциям генераторных установок с двигателем внутреннего сгорания и синхронным генератором с постоянными магнитами, и может быть использовано в качестве автономного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479913
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4bb9

Пресс-форма для безоблойного прессования

Изобретение относится к области производства изделий из полимерных материалов, легкоплавких металлов и сплавов, имеющих армированные детали. Пресс-форма для изготовления из жидкого пресс-материала армированных деталей содержит основные детали в виде матрицы и пуансона, литниковую систему,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484967
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5944

Способ получения порошковой проволоки с повышенной плотностью порошкового наполнителя

Изобретение относится к металлургическому машиностроению, а именно к способу получения порошковой проволоки с повышенной плотностью порошкового наполнителя. Проволоку формируют из металлической ленты U-образного профиля с одновременным заполнением его порошковым наполнителем с разравниванием и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488473
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5ac8

Способ изменения диаметра перетяжки выходного лазерного пучка на фиксированном расстоянии от лазера

Изобретение относится к лазерной технике. Способ изменения диаметра перетяжки выходного лазерного пучка на фиксированном расстоянии от лазера реализуется устройством, включающим лазер, излучающий пучок с диаметром перетяжки 2h и параметром конфокальности z, двухкомпонентную оптическую систему,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488861
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.688f

Сплющивающийся боеприпас

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к сплющивающимся боеприпасам. Сплющивающийся боеприпас содержит металлический корпус и донный взрыватель. Металлический корпус заполнен пластичным взрывчатым веществом. Пластичное взрывчатое вещество размещено внутри корпуса боеприпаса в тонком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492414
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6890

Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочно-фугасным боеприпасам. Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия содержит корпус, систему инициирования, полый цилиндрический заряд взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, блок поражающих элементов, дополнительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492415
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6891

Осколочно-фугасный боеприпас

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочно-фугасным боеприпасам. Осколочно-фугасный боеприпас содержит корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации и дополнительный заряд мощного взрывчатого вещества с высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492416
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.68cc

Устройство экспериментальной оценки температурной стойкости жидких и пластичных смазочных материалов при трении и способ с его использованием

Изобретение относится к триботехнике, а именно к экспериментальным устройствам и способам исследования свойств масел для целей смазки. В предлагаемых устройстве и способе с его использованием плоский образец выполнен в виде диска с ребордой, удерживающей определенный объем смазочного материала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492475
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.690a

Способ космического захоронения радиоактивных отходов в дальнем космосе и космический аппарат для его осуществления

Изобретения относятся к способам внеземного захоронения радиоактивных отходов и к космическим аппаратам (КА) с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) для транспортировки этих отходов к областям захоронения. Способ включает помещение ампул с указанными отходами в теплопроводящие матрицы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492537
Дата охранного документа: 10.09.2013
Showing 1-10 of 88 items.
20.02.2013
№216.012.287d

Способ изготовления трехмерного электронного модуля

Изобретение относится к области технологии изготовления электронной аппаратуры с применением бескорпусных электронных компонентов при расположении их и связей между ними в трехмерном пространстве. Техническим результатом изобретения является создание технологического процесса изготовления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475885
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.04.2013
№216.012.3818

Автономный портативный электрогенератор

Изобретение относится к области электротехники и касается автономных источников электрического питания, в частности к конструкциям генераторных установок с двигателем внутреннего сгорания и синхронным генератором с постоянными магнитами, и может быть использовано в качестве автономного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479913
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4bb9

Пресс-форма для безоблойного прессования

Изобретение относится к области производства изделий из полимерных материалов, легкоплавких металлов и сплавов, имеющих армированные детали. Пресс-форма для изготовления из жидкого пресс-материала армированных деталей содержит основные детали в виде матрицы и пуансона, литниковую систему,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484967
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.07.2013
№216.012.5944

Способ получения порошковой проволоки с повышенной плотностью порошкового наполнителя

Изобретение относится к металлургическому машиностроению, а именно к способу получения порошковой проволоки с повышенной плотностью порошкового наполнителя. Проволоку формируют из металлической ленты U-образного профиля с одновременным заполнением его порошковым наполнителем с разравниванием и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488473
Дата охранного документа: 27.07.2013
27.07.2013
№216.012.5ac8

Способ изменения диаметра перетяжки выходного лазерного пучка на фиксированном расстоянии от лазера

Изобретение относится к лазерной технике. Способ изменения диаметра перетяжки выходного лазерного пучка на фиксированном расстоянии от лазера реализуется устройством, включающим лазер, излучающий пучок с диаметром перетяжки 2h и параметром конфокальности z, двухкомпонентную оптическую систему,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488861
Дата охранного документа: 27.07.2013
10.09.2013
№216.012.688f

Сплющивающийся боеприпас

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к сплющивающимся боеприпасам. Сплющивающийся боеприпас содержит металлический корпус и донный взрыватель. Металлический корпус заполнен пластичным взрывчатым веществом. Пластичное взрывчатое вещество размещено внутри корпуса боеприпаса в тонком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492414
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6890

Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочно-фугасным боеприпасам. Осколочно-фугасный боеприпас направленного действия содержит корпус, систему инициирования, полый цилиндрический заряд взрывчатого вещества с высокой скоростью детонации, блок поражающих элементов, дополнительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492415
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.6891

Осколочно-фугасный боеприпас

Изобретение относится к боеприпасам, в частности к осколочно-фугасным боеприпасам. Осколочно-фугасный боеприпас содержит корпус, взрыватель, основной заряд высокоэнергетического взрывчатого вещества с пониженной скоростью детонации и дополнительный заряд мощного взрывчатого вещества с высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492416
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.68cc

Устройство экспериментальной оценки температурной стойкости жидких и пластичных смазочных материалов при трении и способ с его использованием

Изобретение относится к триботехнике, а именно к экспериментальным устройствам и способам исследования свойств масел для целей смазки. В предлагаемых устройстве и способе с его использованием плоский образец выполнен в виде диска с ребордой, удерживающей определенный объем смазочного материала,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492475
Дата охранного документа: 10.09.2013
10.09.2013
№216.012.690a

Способ космического захоронения радиоактивных отходов в дальнем космосе и космический аппарат для его осуществления

Изобретения относятся к способам внеземного захоронения радиоактивных отходов и к космическим аппаратам (КА) с электроракетной двигательной установкой (ЭРДУ) для транспортировки этих отходов к областям захоронения. Способ включает помещение ампул с указанными отходами в теплопроводящие матрицы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492537
Дата охранного документа: 10.09.2013
+ добавить свой РИД