Летающий мотоцикл

Авторы патента:

Полезная модель относится к авиационной технике, а именно к конструкциям летательных аппаратов вертикального взлета и посадки тяжелее воздуха и может быть применима к пилотируемым летательным аппаратам в малой авиации. Летающий мотоцикл содержит базовую несущую платформу рамной конструкции крестового типа, на концевых площадках крестовых балок которой установлены четыре авиамотора с многолопастными пропеллерами в кольцевых оправах, снабженных снизу защитными дугами, пропеллеры тянущие, направлены вверх, плоскость вращения пропеллеров горизонтальная, два пропеллера с рабочим режимом вращения по часовой стрелке и два пропеллера с рабочим режимом вращения против часовой стрелки; снизу к базовой платформе крепятся стояночные опоры, на которых возможно устанавливать колеса малого диаметра для обеспечения возможности перемещения аппарата по земле или площадкам с твердым покрытием; сверху в середине несущей платформы на крепежной площадке устанавливается конструкция для размещения пилота, пассажира и груза; автоматическую систему спасения парашютного типа; электронно-цифровой блок, обеспечивающий автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов авиамоторам; управляющие устройства располагаются на руле. Технический результат: создание малогабаритной, мобильной, надежной, удобной и безопасной в эксплуатации конструкции летательного аппарата. 8 з.п., 5 илл.

Применение летательных аппаратов вертикального взлета и посадки в современных условиях широко распространено, т.к. их можно успешно применять при необходимости попасть в труднодоступные места, где нет места для размещения взлетно-посадочных полос аэродромов. Это относится не только к малозаселенным удаленным и труднодоступным районам, как например, крайний север, тайга или горы, но и урбанизированным территориям, где уже существующая застройка не позволяет создавать взлетно-посадочные полосы. Все это обуславливает перспективность и существующее большое разнообразие конструкций летательных аппаратов вертикального взлета и посадки, включая вертолеты. Например, патенты СССР 340239, 480213, заявки и патенты РФ 95100371, 98116096, 2002671, 2714484 и другие. Особую нишу занимают малогабаритные летательные аппараты вертикального взлета и посадки с достаточной грузоподъемностью, способные использоваться как индивидуальное воздушное транспортное средство; как воздушное транспортное средство служб экстренного реагирования, наблюдения и контроля дорожного движения, наблюдения за госграницами и всевозможными объектами особой важности, поисковых работ во время стихийных бедствий и техногенных катастроф, пожаров в городе и в лесу, наблюдения за мероприятиями с большим скоплением людей. В этом случае особенно важным фактором являются не только относительно малые габаритные размеры аппарата, но и конструкция, позволяющая использовать его в стесненных летных условиях там, где есть вероятность прямого контакта лопастями пропеллеров с преградой.

Известно техническое решение по источнику: http://www.auto.mail.ru/article.html?id=20913 опубл. 26.02.2007 г. под названием «Летающий мотоцикл» (US), содержащий раму, три колеса, одноместное сиденье, узлы складывающегося пропеллера и трансмиссии, двигатель Rotax 582. Автожир складывает лопасти, что позволяет садиться с путем торможения 6 м и дальше ехать как мотоцикл. Недостатки: необходима предполетная подготовка - раскладывание крыльев, необходима взлетная полоса 50 м, невозможно зависать в воздухе на одном месте, невозможно использовать в стесненных летных условиях.

Известно техническое решение по источнику: http://www.ufosecret.ru/page_814.html опубл. 04.02.1955 г. под названием «Летающая платформа» (US) - винтокрылый летательный аппарат, у которого размер несущего винта мал по сравнению с корпусом, содержащий платформу диаметром 1,8 м, а вращение винтов осуществляют два двигателя, для пилота предназначена стойка с поручнями. Недостатки: слабая устойчивость и управляемость, небезопасность - из-за малых размеров несущих винтов в случае отказа двигателя большая скорость снижения платформы может привести к катастрофе; невозможность установки дополнительного оборудования.

Известно техническое решение по патенту RU 83760 U1 B64C 39/00 от 01.12.2008 «Летательный аппарат Киселева», в котором предлагается использовать крыло самолета, свернутое в кольцо, в центр такой конструкции вводится труба с заглушенным кольцом. В боковой стенке трубы по окружности имеются отверстия, расположенные так, что поступающий в трубу воздух выходит через эти отверстия и обдувает верхнюю и нижнюю поверхности крыла одновременно. Внутри трубы имеются четыре заслонки, которыми управляет пилот. Эти заслонки расположены в 4 секторах и позволяют выключать поступление воздуха в любой из четырех секторов крыла. Меняя поступление воздуха в тот или иной сектор, можно менять направление полета. На неподвижной платформе аппарата имеются две воздуходувки, вращающиеся в противоположные стороны и подающие воздух в одну трубу, обеспечивающие динамическую устойчивость аппарата в горизонтальном положении. Недостатки: сложность управления, низкая скорость, недостаточная мобильность.

Известно техническое решение по патенту RU 86560 U1 B64C 29/00, B64C 39/00 от 01.12.2008 «Летательный аппарат вертикального взлета и посадки», содержащий согнутое в контур крыло, имеющее профиль самолетного крыла, внутри которого установлен с изменяющимся зазором фюзеляж, и силовую установку, установленную таким образом, что нагнетает воздушный поток в плоскости крыла в направлении центра фюзеляжа на крыло. На внешней кромке крыла и на верхней поверхности фюзеляжа имеются жалюзи всасывающего коллектора, в нижней части крыла установлены с возможностью открываться подкрылки. Недостатки: низкая грузоподъемность, для обеспечения заданной грузоподъемности размер должен увеличиться, сложность конструкции для обеспечения необходимых летных характеристик.

Известно техническое решение по патенту RU 82674 U1 B64C 29/00 от 11.11.2008 «Беспилотный летательный аппарат вертолетного типа», состоящий из сферического фюзеляжа, полого внутри, пары соосных несущих винтов и электродвигательной установки, размещенных в кольцевом канале по экватору фюзеляжа, и внутренней тележки, расположенной в области нижней крайней точки фюзеляжа; таким образом центр используется для полезной нагрузки, что делает конструкцию энергоэффективной. Недостатки: при использовании конструкции для пилотного летательного аппарата увеличение грузоподъемности потребует увеличение размеров, мощности двигателя, использование электропривода влечет за собой малое полетное время, нет возможности установки дополнительного оборудования кроме систем видеонаблюдения.

Известно техническое решение по патенту RU 36345 U1 от 02.12.2003 г. Этот аппарат включает в себя установленные на валу и разделенные сателлитами корпус, состоящий из двух частей; кабину расположенную сверху; два несущих винта, расположенные один над другим, верхний винт концами лопастей скреплен между собой плоским подвижным кольцом, образуя верхнюю открытую часть корпуса, а нижний винт расположен в корпусе и наружные концы его лопастей скреплены по кольцу вертикальной полосой; четыре двигателя, предназначенные для вращения винтов и стабилизации от вращения кабины, расположенные в корпусе; нижнюю часть корпуса жестко закрепленную с верхним винтом и имеющую в. верхней своей части горизонтальные щелевидные отверстия с расположенными в них лепестки закрепленными на торсионах, а в нижней части - сопло, в районе которого в нижней части вала размещено выдвижное посадочное устройство, под соплом размещены лепестки управления. Недостатком такого летательного аппарата является его конструктивная сложность, а значит низкая надежность. Так, привод вращения винтов от разных двигателей создает разные крутящие моменты, в результате приводит к вращению кабины. Стабилизация вращения, которой в данной модели обеспечивается двумя дополнительными двигателями. Это не только усложняет, но и утяжеляет конструкцию, что приводит в повышенному расходу топлива в полете. При этом необходимость постоянной корректировки скорости компенсирующих вращение кабины двигателей при изменении режима полета усложняет управление аппаратом. Лепестки управления расположенные на торсионах в щелевидных горизонтальных отверстиях во время изменения скорости подъема аппарата, самопроизвольно также изменяют свое положение. Это происходит в результате вертикального смещения наружной части верхнего винта, а вместе с ним и нижней части корпуса и самих щелевидных отверстий от внутренней платформы, на которой размещены торсионы, в результате также усложняется конструкция аппарата и управление им.

Известно техническое решение по патенту на полезную модель RU 84824 U1 от 26.01.2009 г. «Летательный аппарат вертикального взлета и посадки», включающее установленные на валу кабину, корпус, состоящий из двух частей, верхняя из которых открытая и представляет собой верхний винт, концы лопастей которого скреплены между собой подвижным кольцом, а нижняя жестко закреплена с верхней, расположенные внутри корпуса двигатели и нижний винт, наружные концы лопастей которого скреплены по кольцу, расположенные в нижней части корпуса сопло, посадочное устройство и лепестки управления. Кабина жестко закреплена на валу, в корпусе дополнительно расположены редуктор, соединенный с двигателями и передающий вращение на винты, и крылья стабилизаторы, а посадочное устройство совмещено с лепестками управления.

Недостатки: сложность конструкции, особенно винтовая группа, большие размеры для обеспечения заданной грузоподъемности, неудобство посадки пилота, неудобство или невозможность размещения дополнительного оборудования.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является техническое решение по источнику: http://www.membrana.ru/articles/technic/2007/07/04/190200.html от 04.07.2007 г. под названием «Летающая тарелка М200Х» (US), содержащее платформу, фюзеляж, восемь моторов Rotapower, производительностью более двух лошадиных сил на 453 грамма своего веса, восемь пропеллеров в кольцевом ободе, корпус, кабину, сиденье пилота. Диаметр тарелки 3 метра, высота около 1 метра. Крейсерская скорость 80-120 км/ч, запас хода 160 км, высота полета 3 м. Управление ручное, с участием электроники. Недостаток: сплошной корпус (фюзеляж) увеличивает вес аппарата, соответственно требуется большая мощность двигателей, высокая энергоемкость, повышенный шум от работы восьми двигателей ухудшает условия работы пилота, низкая мобильность в стесненных полетных условиях, громоздкая компоновка, высокая себестоимость.

Технической задачей заявляемой полезной модели является создание малогабаритной, мобильной, безопасной и удобной в эксплуатации конструкции летательного аппарата.

Для достижения указанной задачи предлагается техническое решение, по которому летательный аппарат состоит из базовой несущей платформы рамной конструкции, крестового типа. Рама изготавливается из легких профилированных материалов (например, металлопрокат из дюралюминия). На концевых площадках крестовых балок рамы устанавливаются четыре авиамотора с многолопастными пропеллерами в кольцевых оправах. Снизу кольцевые оправы имеют защитные дуги. Пропеллеры тянущие, направлены вверх, плоскость вращения пропеллеров горизонтальная. Снизу к базовой платформе крепятся стояночные опоры. На опорах возможно устанавливать колеса малого диаметра для обеспечения возможности перемещения аппарата по земле или площадкам с твердым покрытием. Сверху в середине несущей платформы на крепежной площадке устанавливается конструкция для размещения пилота, пассажира и груза.

В зависимости от задачи данного аппарата возможны разные компоновки сиденья пилота, пассажира и места транспортировки грузов. Вариант, повторяющий общепринятую форму корпуса мотоцикла, при котором на сиденье размещаются пилот и пассажир, а груз размещается в боковых контейнерах закрытого типа. Вариант для перевозки небольших грузов, по которому на сиденье размещается пилот, а пассажирское место заменяется грузовой платформой, а также вариант размещения пилота и пассажира в кабине.

Любой вариант исполнения конструкции размещения пилота и пассажира в верхней части комплектуется системой спасения парашютного типа, которая срабатывает в автоматическом режиме при нарушении штатной работы винтомоторных групп аппарата и есть вероятность нарушения полета и падения аппарата.

Летающий мотоцикл комплектуется электронно-цифровым блоком, который обеспечивает автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов авиамоторам. Указанный блок использует данные от нескольких электронных датчиков и вычисляет скорость вращения для каждого отдельного пропеллера, также компенсирует внешние воздействия, такие как ветер, обеспечивает передачу исполнительных команд на авиамоторы с управляющих устройств аппарата. Управляющие устройства располагаются на руле.

Технический результат: заявляемая полезная модель обеспечивает создание малогабаритной, мобильной, безопасной и удобной в эксплуатации конструкции летательного аппарата.

Технический результат достигается за счет того, что заявляемая конструкция летающего мотоцикла содержит базовую несущую платформу рамной конструкции крестового типа, на концевых площадках крестовых балок которой установлены четыре авиамотора с многолопастными пропеллерами в кольцевых оправах, снабженных снизу защитными дугами, пропеллеры тянущие, направлены вверх, плоскость вращения пропеллеров горизонтальная, два пропеллера с рабочим режимом вращения по часовой стрелке и два пропеллера с рабочим режимом вращения против часовой стрелки; снизу к базовой платформе крепят стояночные опоры, на которых устанавливают колеса малого диаметра для обеспечения возможности перемещения аппарата по земле или площадкам с твердым покрытием; сверху в середине несущей платформы на крепежной площадке устанавливается конструкция для размещения пилота, пассажира и груза; содержит автоматическую систему спасения парашютного типа, которая расположена в верхней части конструкции; содержит электронно-цифровой блок, обеспечивающий автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов авиамоторам, использующий данные от электронных датчиков и вычисляет скорость вращения для каждого отдельного пропеллера, компенсирует внешние воздействия, такие как ветер, обеспечивает передачу исполнительных команд на авиамоторы с управляющих устройств аппарата; управляющие устройства располагаются на руле. Летающий мотоцикл может быть дополнительно оснащен приборами видеонаблюдения и фиксации, контрольно-измерительными приборами, приборами дополнительного освещения, которые крепятся в нижней носовой части конструкции для размещения пилота или на несущей раме аппарата справа и слева от сиденья или кабины пилота. Также на несущей раме аппарата справа и слева от конструкции для размещения пилота располагаются элементы крепления для транспортировки негабаритного длинномерного груза.

Сущность заявляемой полезной модели поясняют изображения на фиг.1-5, где на фиг.1-3:

1 - несущая платформа;

2 - четыре группы авиамоторов с многолопастными винтами;

3 - защитное кольцевое ограждение винтов;

4 - стояночные опоры;

5 - защитные дуги;

6 - мотоцикл (корпус) или конструкция, повторяющая форму мотоцикла;

7 - автоматическая система спасения парашютного типа;

8 - грузовая платформа;

9 - кабина пилота и пассажира.

На фиг.4, 5 изображены схемы компоновки двигателей:

фиг.4 - вперед балкой первого мотора, где 1, 2 - двигатели с вращением по часовой стрелке, 2, 3 - двигатели с вращением против часовой стрелки;

фиг.4 - вперед «развалом» между балкой первого и третьего моторов, где 1, 2 - двигатели с вращением по часовой стрелке, 2, 3 - двигатели с вращением против часовой стрелки.

Применение (см. фиг.1, 2, 3). Летающий мотоцикл состоит из базовой несущей платформы (1) рамной конструкции (фиг.1, 2, 3) крестового типа. Рама изготавливается из легких профилированных материалов, например, металлопрокат из дюралюминия. На концевых площадках крестовых балок рамы устанавливаются четыре авиамотора с многолопастными пропеллерами (2) в кольцевых оправах (3). Снизу кольцевые оправы имеют защитные дуги (5). Пропеллеры тянущие, направлены вверх, плоскость вращения пропеллеров горизонтальная. Снизу к базовой платформе крепятся стояночные опоры (4). На опорах возможно устанавливать колеса малого диаметра для обеспечения возможности перемещения аппарата по земле или площадкам с твердым покрытием. Сверху в середине несущей платформы на крепежной площадке устанавливается конструкция (6) для размещения пилота, пассажира и груза. Данная конструкция может выполняться в различных вариантах: вариант, повторяющий общепринятую форму корпуса мотоцикла (фиг.1, поз.6), при котором на сиденье размещаются пилот и пассажир, а груз размещается в боковых контейнерах закрытого типа; вариант для перевозки небольших грузов (фиг.2), при котором на сиденье размещается пилот, а пассажирское место заменяется грузовой платформой (фиг.2 поз.8); вариант размещения пилота и пассажира в кабине (фиг.3 поз.9). Любой вариант исполнения конструкции размещения пилота и пассажира в верхней части комплектуется системой спасения (7) парашютного типа, которая срабатывает в автоматическом режиме при нарушении штатной работы винтомоторных групп аппарата и есть вероятность нарушения полета и падения аппарата.

В конструкции аппарата используются четыре пропеллера - два пропеллера с рабочим режимом вращения по часовой стрелке и два пропеллера с рабочим режимом вращения против часовой стрелки. Такая конфигурация необходима для компенсации вращающего момента, возникающего при вращении пропеллера, стремящегося развернуть аппарат. Наличие двух пропеллеров, вращающихся в одну сторону и двух - в другую, компенсирует этот крутящий момент. На прилагаемой схеме фиг.4, 5 расстановки пропеллеров на двигатели с номерами 1-2 устанавливают пропеллеры с рабочим вращением в направлении часовой стрелки, а на двигатели с номерами 3-4 устанавливают пропеллеры с рабочим вращением против часовой стрелки. Так как равное число пропеллеров вращаются одновременно в противоположные стороны, то силы между ними уравниваются и это позволяет аппарату устойчиво парить в воздухе, не вращаясь вокруг своей оси.

Заявляемый аппарат комплектуется электронно-цифровым блоком, который обеспечивает автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов авиамоторам. Он использует данные от нескольких электронных датчиков и вычисляет скорость вращения для каждого отдельного пропеллера, также компенсирует внешние воздействия, такие как ветер, а также обеспечивает передачу исполнительных команд на авиамоторы с управляющих устройств аппарата.

В полете аппарат занимает горизонтальное положение относительно поверхности земли, может зависать над определенным местом, перемещаться влево, вправо, вперед, назад, вверх и вниз, вращаться вокруг свое вертикальной оси. Чтобы лететь в каком-либо направлении, аппарат должен выйти из баланса, для чего увеличивается скорость вращения пропеллеров, противоположных необходимому направлению движения. Это заставляет аппарат наклониться и начать движение в этом направлении. Поворот на месте осуществляется за счет нарушения баланса скорости между противоположными парами пропеллеров, одна противоположная пара вращается быстрее, а другая противоположная пара немного замедляется. Таким образом, осуществляется поворот аппарата с сохранением высоты, на которой он находится. Безопасность использования обеспечивается автоматической системой парашютного спасения, а также защитными кольцами вокруг пропеллеров.

Заявляемый летательный аппарат может быть оснащен дополнительно приборами видеонаблюдения и фиксации, контрольно-измерительными приборами, приборами дополнительного освещения, которые могут крепиться в нижней носовой части кабины пилота (фиг.1, 2, поз.6; фиг.3 поз.9) или на несущей раме аппарата справа и слева от кабины пилота (фиг.1, 2 п.1). Также на несущей раме аппарата справа и слева от кабины пилота (фиг.1, 2 п.1) могут располагаться элементы крепления (захваты) для транспортировки негабаритного (длинномерного) груза, который не помещается в стандартные боковые контейнеры закрытого типа. При выполнении аппарата по фиг.2 грузовая платформа оснащается мягкими ремнями для крепления груза; захватами замкового типа для крепления и удержания грузового контейнера закрытого типа или специального кресла для экстренной перевозки больного человека в службе экстренной медицинской помощи или службы МЧС.

Заявляемая полезная модель может применяться как индивидуальное воздушное транспортное средство; как воздушное транспортное средство служб экстренного реагирования, наблюдения и контроля дорожного движения, наблюдения за госграницами и всевозможными объектами особой важности, поисковых работ во время стихийных бедствий и техногенных катастроф, пожаров в городе и в лесу, наблюдения за мероприятиями с большим скоплением людей. Относительно малые размеры аппарата и защитные кольцевые оправы вокруг пропеллеров позволяют использовать данный аппарат в стесненных летных условиях там, где есть вероятность прямого контакта лопастями пропеллеров с преградой.

Таким образом, конструкция предлагаемого летающего мотоцикла при малых габаритах обеспечивает устойчивость, мобильность, возможность перевозки небольших грузов, надежна, удобна и безопасна в эксплуатации.

1. Летающий мотоцикл, включающий базовую несущую платформу, моторы, сиденье, систему управления, отличающийся тем, что содержит базовую несущую платформу из балок рамной конструкции крестового типа, на концевых площадках крестовых балок которой установлены моторы с тянущими многолопастными пропеллерами, расположенными в кольцевых оправах с защитной дугой снизу; пропеллеры тянущие, направленные вверх, с горизонтальной плоскостью вращения, как минимум два пропеллера с рабочим режимом вращения по часовой стрелке и как минимум два пропеллера с рабочим режимом вращения против часовой стрелки; снизу к базовой платформе крепятся стояночные опоры; сверху в середине базовой несущей платформы на крепежной площадке устанавливается конструкция для размещения пилота, либо пилота и пассажира, либо пилота и груза, включающая сиденье для пилота, либо пилота и пассажира; автоматическая система спасения парашютного типа расположена в верхней части конструкции; система управления имеет электронно-цифровой блок, обеспечивающий автоматический контроль за положением аппарата в воздухе по горизонтали и вертикали путем подачи управляющих сигналов моторам, использующий данные от электронных датчиков и вычисляющий скорость вращения для каждого отдельного пропеллера, и компенсирующий внешние воздействия, обеспечивающий передачу исполнительных команд на моторы с управляющих устройств мотоцикла; управляющие устройства располагаются на руле.

2. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что моторы расположены симметрично как минимум по два справа и слева от центральной оси конструкции, совпадающей с вектором движения, а сзади четвертый и второй, причем пропеллеры первого и второго моторов вращаются по часовой стрелке, а пропеллеры третьего и четвертого вращаются против часовой, при этом парные моторы с разным направлением вращения пропеллеров спереди и сзади создают однонаправленный воздушный поток.

3. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что моторы сконфигурированы вперед балкой первого мотора, причем первый и второй моторы, пропеллеры которых вращаются по часовой стрелке, расположены на центральной оси конструкции, совпадающей с вектором движения, спереди и сзади соответственно, а третий и четвертый, пропеллеры которых вращаются против часовой стрелки, расположены справа и слева симметрично центральной оси конструкции, совпадающей с вектором движения.

4. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что установленный в центральной части базовой несущей платформы корпус мотоцикла или конструкция, повторяющая форму корпуса мотоцикла, содержит мотоциклетную раму, емкость для топлива, сиденья и автоматическую систему спасения.

5. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что в центральной части базовой несущей платформы использован корпус мотоцикла или конструкция, повторяющая форму корпуса мотоцикла, с двумя сиденьями для пилота и пассажира, при этом автоматическая система спасения парашютного типа расположена в верхней части за сиденьем пассажира.

6. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что в центральной части базовой несущей платформы использован корпус мотоцикла или конструкция, повторяющая форму корпуса мотоцикла, с одним сиденьем для пилота и грузовой платформой, расположенной за сиденьем пилота, при этом автоматическая система спасения парашютного типа расположена в верхней части за сиденьем пилота.

7. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что центральная часть базовой несущей платформы спереди, сверху и сзади защищена кабиной, содержащей сиденья пилота и пассажира; при этом автоматическая система спасения парашютного типа расположена в верхней части крышки кабины.

8. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что на стояночных опорах устанавливают колеса малого диаметра для обеспечения возможности перемещения аппарата по земле или площадкам с твердым покрытием.

9. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что оснащен приборами видеонаблюдения и фиксации, контрольно-измерительными приборами, приборами дополнительного освещения, которые крепят в нижней носовой части конструкции для размещения пилота или на базовой несущей платформе симметрично справа и слева от центра.

10. Летающий мотоцикл по п.1, отличающийся тем, что на базовой несущей платформе симметрично справа и слева от центра располагаются элементы крепления для транспортировки негабаритного длинномерного груза.