дистанционно пилотируемый летательный аппарат для разбрасывания полезных грузов

Формула изобретения

1. Дистанционно пилотируемый летательный аппарат для разбрасывания полезных грузов, содержащий двигатель, канал вход-выход нагревателя воздуха с входным отверстием, размещенным в набегающем потоке, канал вход-выход эжектора и бункер полезного груза, отличающийся тем, что канал вход-выход нагревателя воздуха конструктивно совмещен с каналом вход - выход эжектора и выполнен в виде единого воздуховода, для чего входное отверстие эжектора выполнено совмещенным с входным отверстием нагревателя воздуха, выходное отверстие нагревателя воздуха выполнено совмещенным с выходным отверстием эжектора, а полости канала нагревателя воздуха и эжектора совмещены.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что воздуховод имеет по крайней мере одну зону теплообмена с двигателем.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что бункер и воздуховод выполнены по крайней мере с одной общей теплопроводящей перегородкой из материала с высокой теплопроводностью.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что выводящий канал бункера выполнен регулируемым, не имеющим возможности полного перекрытия канала, например снабжен регулировочной шторкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области авиационной техники, к летательным аппаратам, используемым в сельском хозяйстве для разбрасывания полезных грузов.

В настоящее время применение летательных аппаратов в сельском хозяйстве является общепринятой мировой практикой. Однако использование авиации в сельском хозяйстве опирается в основном на применение пилотируемых летательных аппаратов: самолетов и вертолетов (H.R. QUANTICK, HANDBOOK FOR AGRICULTURAL PILOTS - Справочник пилота сельскохозяйственной авиации, перевод с английского, Москва, "Транспорт", 1991 год).

Для малогабаритных полезных грузов применение "большой авиации" является экономически низкорентабельным по соотношению затраты/эффективность. Например, для расселения трихограммы (Государственный агропромышленный комитет СССР, Расселение трихограммы с помощью авиации. ВДНХ СССР, 1986 год) предусматривается самолет АН-2, что на практике, фактически, так и не нашло применения даже в условиях полностью дотационного сельского хозяйства в СССР.

Известен сверхлегкий пилотируемый самолет для разбрасывания полезных веществ, применяемых в сельском хозяйстве (Заявка Франции №2536721, В 64 D 1/18). Однако использование сверхнизких высот, необходимых для разбрасывания легких полезных грузов, до 2- 5 метров несет в себе угрозу постоянного нахождения пилота в условиях повышенной аварийной опасности и чревато высокой степенью вероятности катастроф с человеческими жертвами, особенно на виражах, при поворотах и при перепадах высот обрабатываемых площадей.

Это же относится и к несанкционированным случаям применения пилотируемых дельталетов.

Таким образом, единственно возможным применением авиации в сельском хозяйстве для разбрасывания полезных грузов малой массы является применение дистанционно-пилотируемых летательных аппаратов.

Так, согласно второму из вышеуказанных источников норма расхода трихограммы равна 7,03 гр/га, что с избытком удовлетворяется грузоподъемностью дистанционно-пилотируемого аппарата (более известного под устаревшим для данной цели термином - "авиамодель").

Кроме того, современные системы автоматически программного управления сводят роль человека - "пилота" к активной работе только при взлете и посадке.

Известен дистанционно-пилотируемый летательный аппарат с устройством для разбрасывания полезных грузов (Патент №2063910, кл. В 64 D 1/16 1996 г., приоритет 12.03.1990 г.).

Данное устройство включает собственно механизм разбрасывания сыпучих грузов в виде установленной параллельно набегающему потоку эжекторной трубки и соосно расположенного в ней конца подводящего канала из бункера с разбрасываемым сыпучим грузом. Недостатком этой конструкции является, достаточно высокая вероятность засорения подводящего канала ввиду высокой влагопоглощаемости сыпучего груза.

Известен дистанционно-пилотируемый летательный аппарат с устройством для разбрасывания грузов (Патент РФ 32057049, кл. В 64 D 1/16 1996 г., приоритет 13.03.1990 г.), устройство для разбрасывания грузов которого включает бункер с поворотными лопастями, входящими при повороте в эжекторную трубку.

Недостатком данного устройства является его сравнительная конструктивная сложность из-за наличия дополнительного вращающего элемента, снижающего надежность системы.

Наиболее близким к заявляемому решению по назначению, технической сущности и достигаемому результату является дистанционно-пилотирумый летательный аппарат для разбрасывания сыпучих грузов (Патент РФ №2057688, B 64 D 1/16, 1996 г., приоритет 11.06.1990 г.), содержащий двигатель, устройство разбрасывания, бункер связанный подводящим каналом с эжектором, и нагреватель воздуха, выполненный в виде охватывающего греющиеся элементы (двигатель) кожуха с входным отверстием, направленным в сторону набегающего потока и вентиляционным каналом, соединяющим полость кожуха с полостью бункера. Данное устройство снижает и устраняет недостатки вышеуказанных аналогов и позволяет достигать достаточно хорошего функционирования системы.

Однако конструкция данного устройства (т.к. относится она к летательным аппаратам) тем не менее остается сложной.

Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение конструкции, влекущее также снижение энергопотребления с сохранением полезной функции дистанционно-пилотируемого летательного аппарата для разбрасывания полезных грузов (сыпучих, жидких - любых, для которых выполняется эффект эжекции).

Указанный технический результат достигается тем, что в дистанционно-пилотируемом летательном аппарате для разбрасывания полезных грузов, содержащем двигатель, нагреватель воздуха с входным отверстием, размещенным в набегающем потоке, эжектор и бункер, канал вход-выход нагревателя воздуха выполнен конструктивно совмещенным с каналом вход-выход эжектора и выполнен в виде общего воздуховода, для чего входное отверстие эжектора выполнено совмещенным с входным отверстием нагревателя воздуха, выходное отверстие нагревателя воздуха выполнено совмещенным с выходным отверстием эжектора и полости канала нагревателя воздуха и эжектора выполнены совмещенными.

Воздуховод выполнен имеющим по крайней мере одну зону (поверхность) теплообмена с двигателем.

Для случая использования двигателя внутреннего сгорания зона теплообмена двигателя с воздуховодом оптимально включает всю поверхность рубашки охлаждения двигателя.

Для случая использования электродвигателя, часто имеющего специальные отверстия в корпусе для охлаждения, зоной теплообмена двигателя с воздуховодом являются термически нагруженные элементы электродвигателя: якорные обмотки, счетки и коллектор с держателями, подшипники.

Канал соединения воздуховода с полостью бункера выполнен регулируемым, например снабжен регулировочной заслонкой, обеспечивающей возможность полного перекрытия канала.

Кроме того, бункер и воздуховод выполнены по крайней мере с одной общей теплопроводящей перегородкой (стенкой).

Оптимальное выполнение - врезка воздуховода в бункер, когда наибольшая площадь воздуховода контактирует с внутренней полостью бункера.

Вход воздуховода может быть выполнен регулируемым, например, введением насадок или введением поворотной шторки.

Воздуховод в зоне теплообмена с бункером выполнен из материала, имеющего высокую теплопроводность, например из латуни.

Выводящий канал бункера выполнен регулируемым и не имеющим возможности полного перекрытия канала, например снабжен регулировочной шторкой.

По сравнению с ближайшим аналогом устраняется сопротивление набегающего потока на эжекторную трубку, т.к. сопротивление набегающего потока становится практически равным сопротивлению свободного от полезных устройств летательного аппарата и равно сопротивлению встречного потока, необходимого для охлаждения двигателя.

Возможность регулировки канала от воздуховода к бункеру обеспечивает подстройку под влажность полезного сыпучего груза и в случае предварительного подсушенного груза, нормальной и жаркой погоды (низкой влажности воздуха) указанный канал перекрывается. В случае жидкого груза регулировка канала обеспечивает необходимое выдавливание груза из бункера. Связь между двигателем, воздуховодом и бункером обеспечивает, кроме передачи тепла, передачу вибраций двигателя бункеру и тем самым встряску полезного груза, исключающую его слеживаемость.

Возможность регулировки выводящего канала бункера необходима для подстройки оптимального выброса полезного груза.

Эта схема может быть легко выполнена с выведением выходных отверстий на крылья, чего в большинстве случаев не требуется.

Кроме сыпучих грузов, схема применима для использования жидких грузов, что потребует при исполнении большей степени герметизации элементов.

Схема варианта предлагаемого технического решения в разрезе по плоскости симметрии изображена на чертеже и конкретизирована преимущественно для использования сыпучих грузов.

Дистанционно пилотируемый летательный аппарат для разбрасывания полезных грузов включает фюзеляж 1, в котором закреплен двигатель 2, связанный с воздуховодом 3 (в данном случае двигатель 2 размещен внутри в начале воздуховода), вход 4 воздуховода 3 расположен в струе набегающего воздуха.

Регулировочные насадки на вход 4 воздуховода 3 на чертеже не показаны.

В корпусе установлен бункер 5 для полезного груза с выводящим каналом 6, выход 7 которого выведен в полость воздуховода ближе к его выходу 8.

Канал 6 снабжен регулировочной шторкой 13, не имеющей возможности полного перекрытия канала 6.

Воздуховод 3 соединен с бункером 5 каналом 9.

Канал 9 соединения внутренней полости воздуховода 3 с бункером 5 снабжен регулировочной заслонкой 10, имеющей возможность полного перекрытия канала 9. Поверхность 11 между воздуховодом 3 и бункером 5 выполнена теплопроводящей.

Воздуховод 3 имеет зону 12 теплотвода от двигателя 2, включающую область контакта воздуха с термически нагруженными элементами двигателя 2: якорными обмотками, щетками и коллектором с держателями, подшипниками, которые на чертеже не показаны.

Для демонстрации данного варианта схемы летательного аппарата согласно предлагаемому техническому решению указание других элементов на чертеже (оперения, системы управления, шасси и др.) не принципиально.

Летательный аппарат действует по своему назначению так.

После загрузки полезного груза, например трихограммы, в бункер 5 и проведения необходимых установок и регулировок (в системе управления аппарата, заслонки 10 канала 9, входа 4, шторки 13 в выводящем канале 6 бункера 5 и др.) осуществляется запуск двигателя 2 и взлет аппарата, например, с руки, удерживающей фюзеляж 1 с края обрабатываемого поля (участка) преимущественно вдоль более протяженного его направления. Полет может осуществляться в режиме ручного, автоматического или смешанного управления на выбранной высоте и скорости.

Полезное функционирование происходит следующим образом.

Набегающий поток воздуха через вход 4 попадает в воздуховод 3, где подогревается теплом двигателя 2 в зоне 12 теплоотвода от термонагруженных элементов двигателя 2, и далее проходит внутри полости воздуховода 3 и засасывает полезный груз из выхода 7 выводящего канала 6 бункера 5 и через выход 8 воздуховода 3 рассеивает полезный груз над обрабатываемыми сельскохозяйственными насаждениями.

Нагретый поток в полости воздуховода 3 с площади поверхности 11 теплообмена греет бункер 5 и тем самым подсушивает полезный груз.

В случае особенно сырой погоды и/или нахождения полезного груза в состоянии повышенной влажности часть потока путем регулировки заслонки 10 направляется через канал 9 в полость бункера 5 для дополнительной подсушки полезного груза. Отверстие загрузки бункера может быть выполнено как герметичным, так и не герметичным, в зависимости от вида полезного груза.