Система управления посадкой беспилотного летательного аппарата

Полезная модель относится к специализированному судовому оборудованию, предназначенному для посадки на судно беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Техническим результатом предлагаемой полезной модели повышение точности наведения БПЛА в точку прицеливания захватного приспособления при бортовой качке судна. Сущность полезной заключается в том, что система управления посадкой беспилотного летательного аппарата, содержащая вынесенные за борт судна захватное приспособление и телевизионную камеру, оптическая ось которой направлена на точку прицеливания захватного приспособления, и пульт управления, оснащенный видеомонитором, который соединен с телевизионной камерой, и блоком формирования команд управления, который соединен с передатчиком станции радиосвязи с беспилотным летательным аппаратом, дополнительно содержит вычислительный блок отработки бортовой качки, вход которого соединен с выходом датчика крена судна, при этом захватное приспособление и телевизионная камера установлены на соответствующих выносных балках, крепежные концы выносных балок соединены соответственно со стойкой захватного приспособления и стойкой телевизионной камеры посредством верхних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, опорные концы стоек захватного приспособления и телевизионной камеры соединены с опорами, жестко связанными с палубой судна, посредством нижних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, кроме этого, телевизионная камера соединена со своей выносной балкой посредством шарнирного механизма крепления телевизионной камеры, кинематически связанного со следящим приводом телевизионной камеры, управляющий вход которого соединен с выходом вычислительного отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота телевизионной камеры вокруг своей оптической оси, выход вычислительного блока отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости выносных балок захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов верхних шарнирных механизмов, а его выход, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости стоек захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов нижних шарнирных механизмов.

Полезная модель относится к специализированному судовому оборудованию, предназначенному для посадки на судно беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).

Вследствие уникальных эксплуатационных и технических особенностей, с которыми сталкивается флот при применении БПЛА на судах гражданского назначения, не приспособленных для посадки летательных аппаратов, немаловажное значение имеет поиск разработчиком судна проектных решений, обеспечивающих возможность размещения на судне требуемых средств посадки. Например, обеспечение взлетно-посадочной полосы, на которую непосредственно осуществляется посадка с последующим пробегом и торможением. Однако решение этого вопроса в большинстве случаев связано с необходимостью значительного изменения внешней архитектуры судна (изменение положения надстроек, навигационного оборудования, средств погрузки и т.д.) с целью поиска необходимых площадей, что не всегда возможно и приемлемо для проектанта судна. Поэтому актуальной задачей является разработка таких устройств для посадки БПЛА, которые не требуют существенных изменений архитектуры судна.

Известны системы посадка БПЛА на борт судна с помощью крыла-парашюта [1, 2], которое подхватывают штангой длиной 4,5 м, укрепленной на вертикальном шесте высотой 4,5 м. Парашют с общей площадью 18 м² раскрывается на конечном участке подлета летательного аппарата к судну и обеспечивает снижение скорости БПЛА до 18-35 км/ч.

Недостатком этой системой является невозможность повторения маневра посадки при пролете парашюта мимо штанги, вследствие чего высока вероятность попадания аппарата в воду и, как следствие, повреждения его механизмов под воздействием соленой воды.

Известно также посадочное устройство «Струна» [3] на основе кран-балки, установленной у борта судна. К концу балки крепится подвижный замок, расположенный вертикально относительно палубы. При подлете к посадочному устройству из БПЛА автоматически выбрасывается трос, который с помощью карабина зацепляется за подвижный замок. После зацепления тросом замка происходит автоматическое выключение двигателя БПЛА.

Устройство посадки БПЛА экологического мониторинга [4] содержит поворотную штангу, закрепленную на опоре, установленной у борта судна. На конце штанги закреплено захватное приспособление в виде разомкнутой рамы (направляющих) с карабином. На БПЛА закреплен фал длиной 1,5 м с шариком на конце, имеющим поверхность из металлической сетки.

Посадка БПЛА осуществляется следующим образом. При помощи бортовой системы самонаведения БПЛА приводится в створ направляющих захватного приспособления. Пролетая над ними, БПЛА своим фалом попадает в карабин и зацепляется шариком за замок. После этого выключается двигатель БПЛА, и БПЛА повисает за бортом судна. Затем горизонтальную штангу поворачивают на 90-180° и освобождают БПЛА от замка.

Преимуществом рассмотренных вариантов [3, 4] посадочных устройств является то, что коридор, по которому подлетает БПЛА, находится вне контура судна. В случае промаха можно повторить маневр посадки при наличии запаса горючего на борту.

Размеры направляющих, стойки и фала определяются точностью системы самонаведения БПЛА.

Для обеспечения точности выведения БПЛА в точку посадки в судовая система посадки содержит, по меньшей мере, два маяка, один из которых устанавливают на корме судна (ГМ - глиссадный маяк), а второй - в зоне посадочного устройства (КМ - курсовой маяк).

При расположении посадочного устройства вдоль борта корабля линия ГМ - КМ должна быть параллельна линии посадочной глиссады. Расстояние между линией ГМ - КМ и линией посадочной глиссады может корректироваться и вводится в полетное задание перед стартом БПЛА. Расстояние между маяками определяется расположением посадочного устройства и условиями обеспечения надежности системы посадки. Оно должно быть точно измерено и введено перед полетом в вычислитель бортового оборудования БПЛА. В темное время суток на линии ГМ и КМ устанавливается дополнительное освещение для визуального контроля за этапом посадки.

Контроль за процессом посадки производится при визуальном наблюдении БПЛА на этапе его подхода к судну. Выдача корректирующих команд и получение видеоинформации с борта БПЛА производится по линии связи. По телевизионному изображению маяков, передаваемому с борта БПЛА, и визуальному наблюдению БПЛА оператор определяет положение летательного аппарата относительно судна и вносит коррекцию в управление его пространственным движением.

Основным недостатком такого способа управления посадкой БПЛА является использование для контроля посадки телевизионной камеры установленной на борту БПЛА, что не обеспечивает точного приведения БПЛА к посадочному устройству в условиях качки судна.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является система посадки БПЛА [5] содержащая захватное приспособление (сеть), вынесенное за борт судна, и установленную за сетью видеокамеру, оптическая ось которой наведена в точку прицеливания захватного приспособления. Стойки, на которых закреплены захватное приспособление и видеокамера, установлены у борта судна на одинаковом расстоянии от диаметральной плоскости судна. Видеокамера соединена с видеомонитором, установленным на пульте управления БПЛА. Сигналы отклонения посадочной траектории от точки прицеливания поступают в формирователь команд управления, который формирует сигналы коррекции траектории («влево-вправо», «вверх-вниз»), поступающие в передатчик станции радиосвязи с БПЛА. Приемное устройство станции установлено на борту БПЛА и связано с системой управления движением БПЛА, которая обрабатывает поступающие данные и формирует сигналы, передаваемые на исполнительные механизмы (рули, элероны), корректирующие траекторию полета БПЛА. Для смягчения удара при посадке на нижней части фюзеляжа может быть установлено специальное амортизирующее устройство.

Недостатком прототипа, как и предыдущих аналогов, является невысокая точность наведения БПЛА в точку прицеливания в условиях качки судна.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели повышение точности наведения БПЛА в точку прицеливания захватного приспособления при качке судна.

Достижение заявленного технического результата в предлагаемой системе посадки БПЛА обеспечивается путем стабилизации точки прицеливания захватного приспособления и оптической оси телевизионной камеры, достигаемого синхронным разворотом их стоек и выносных балок с помощью следящих приводов, управляемых вычислительным блоком отработки бортовой качки.

Сущность полезной заключается в том, что система управления посадкой беспилотного летательного аппарата, содержащая вынесенные за борт судна захватное приспособление и телевизионную камеру, оптическая ось которой направлена на точку прицеливания захватного приспособления, и пульт управления, содержащий видеомонитор, который соединен с телевизионной камерой, и блок формирования команд управления, который соединен с передатчиком станции радиосвязи с беспилотным летательным аппаратом, дополнительно содержит вычислительный блок отработки бортовой качки, вход которого соединен с выходом датчика крена судна, при этом захватное приспособление и телевизионная камера установлены на соответствующих выносных балках, крепежные концы выносных балок соединены соответственно со стойкой захватного приспособления и стойкой телевизионной камеры посредством верхних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, опорные концы стоек захватного приспособления и телевизионной камеры соединены с опорами, которые жестко связаны с палубой судна, посредством нижних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, кроме этого, телевизионная камера соединена со своей выносной балкой посредством шарнирного механизма крепления телевизионной камеры, кинематически связанного со следящим приводом телевизионной камеры, управляющий вход которого соединен с выходом вычислительного отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота телевизионной камеры вокруг своей оптической оси, выход вычислительного блока отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости выносных балок захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов верхних шарнирных механизмов, а его выход, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости стоек захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов нижних шарнирных механизмов.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:

фиг.1 - схема размещения судового и бортового оборудования посадки БПЛА,

фиг.2 - структурно-функциональная схема судовой системы управления посадкой БПЛА,

фиг.3 - конструкция захватного приспособления в рабочем положении,

фиг.4 - конструкция захватного приспособления в положении по-походному,

фиг.5 - конструкция подвеса телевизионной камеры,

фиг.6 - вид зоны наблюдения телевизионной камеры на экране видеомонитора,

фиг.7 - кинематическая схема стабилизации точки прицеливания захватного приспособления и оптической оси телевизионной камеры,

фиг.8 - графики зависимостей углов поворота выносной балки, стойки и телевизионной камеры от угла крена судна.

На фиг.1, 2 приняты следующие обозначения:

1 - беспилотный летательный аппарат,

2 - судно

3 - система управления движением БПЛА,

4 - приемник станции радиосвязи с БПЛА,

5 - выдвижной карабин,

6 - фонарь,

7 - захватное приспособление,

8 - телевизионная камера,

9 - пульт управления,

10 - видеомонитор,

11 - блок формирования команд управления,

12 - передатчик станции радиосвязи с БПЛА,

13, 14 - выносные балки захватного приспособления и телевизионной камеры, соответственно,

15 - шарнирный механизм крепления телевизионной камеры,

16 - следящий привод телевизионной камеры,

17, 18 - стойки захватного приспособления и телевизионной камеры, соответственно,

19, 20 - верхние шарнирные механизмы,

21, 22 - нижние шарнирные механизмы,

23, 24 - опоры стоек,

25, 26 - следящие приводы верхних шарнирных механизмов,

27, 28 - следящие приводы нижних шарнирных механизмов,

29 - вычислительный блок отработки бортовой качки,

30 - датчик угла крена судна,

Согласно фиг.1 в состав оборудования, обеспечивающего управление посадкой БПЛА, входят бортовое оборудование беспилотного летательного аппарата 1 и судовая система управления посадкой, размещенная на судне 2.

Бортовое оборудование БПЛА 1 содержит систему 3 управления движением, в состав которой входят рулевые механизмы с управляемыми приводами, обеспечивающие пространственную ориентацию БПЛА. Управляющий вход системы 3 управления движением соединен с выходом приемного устройства 4 станции радиосвязи с БПЛА, на которое поступают команды управления положением БПЛА. Кроме этого, БПЛА 1 оснащен выдвижным карабином 5 с крюком и фонарем 6, обеспечивающим визуальное наблюдение БПЛА при подлете к судну.

В состав судовой системы управления посадкой входят захватное приспособление 7, обеспечивающее сцепление с крюком карабина 5 и торможение БПЛА, и телевизионная камера 8, оптическая ось которой направлена на точку прицеливания захватного приспособления 7. Кроме этого, судовая система содержит пульт 9 управления, включающий видеомонитор 10, соединенный с телевизионной камерой 8, и блок 11 формирования команд управления, выход которого соединен с передатчиком 12 станции радиосвязи с БПЛА.

Примером реализации передатчика и приемника станции радиосвязи может служить стандартная аппаратура беспроводной компьютерной связи, например, «Wi-Fi» или устройство телеуправления [6].

Захватное приспособление 7 жестко закреплено на выносной балке 13 (см. фиг.2), крепежный конец которой соединен со стойкой 17 захватного приспособления посредством верхнего шарнирного механизма 19, который кинематически связан со следящим приводом 25.

Телевизионная камера 8 закреплена на выносной балке 14 с возможностью поворота вокруг своей оптической оси с помощью шарнирного механизма 15 крепления телевизионной камеры, который кинематически связан со следящим приводом 16 телевизионной камеры. Крепежный конец балки 14 соединен со стойкой 18 телевизионной камеры посредством верхнего шарнирного механизма 20, который кинематически связан со следящим приводом 26.

Опорные концы стоек 17 и 18 посредством нижних шарнирных механизмов 21 и 22 закреплены в опорах 23 и 24, которые жестко связаны с палубой судна. Нижние шарнирные механизмы 21 и 22 кинематически связаны со следящими приводами 27 и 28, соответственно.

Управляющие входы следящих приводов 25 и 26 верхних шарнирных механизмов соединены с первым выходом вычислительного блока 29 отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости выносных, балок 13 и 14 захватного приспособления и телевизионной камеры. Управляющие входы следящих приводов 27 и 28 нижних шарнирных механизмов соединены со вторым выходом вычислительного блока 29, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости стоек 17 и 18 захватного приспособления и телевизионной камеры. Управляющий вход следящего привода 16 телевизионной камеры соединен с третьим выходом блока 29, на котором формируется сигнал поворота телевизионной камеры вокруг своей оптической оси. Вход вычислительного блока 29 отработки бортовой качки соединен с информационным выходом датчика 30 угла крена судна.

Стойки 17, 18 расположены вдоль борта судна на расстоянии =(5-10) м друг от друга. По линейным размерам и расположению выносные балки 13 и 14 и стойки 17 и 18 аналогичны друг другу и отличаются только размерами поперечных сечений. Выносная балка 13 и стойка 17 - это силовая конструкция, рассчитанная на удержание веса захватного приспособления и БПЛА, а также на силовое воздействие, возникающее при торможении БПЛА [7]. Выносная балка 14 и стойка 18 предназначены для удержания за бортом судна только телекамеры с ее шарнирным механизмом и следящим приводом, т.е. усилия, воздействующие на конструкцию, на порядок ниже.

Оптическая ось телевизионной камеры 8 проходит через точку прицеливания (ТП) захватного приспособления 7, которой является центр допустимой зоны нахождения БПЛА в момент пересечения вертикальной плоскости, проходящей через ось выносной балки 13.

Расположение на судне 2 захватного приспособления 7 и 3 и телевизионной камеры 8 показаны на фиг.1. Горизонтальная линия, параллельная диаметральной плоскости судна, проходящая от телевизионной камеры через точку прицеливания захватного приспособления, соответствует продолжению идеальной траектории сближения БПЛА с судном для посадки. Эта линия находится на расстоянии b=(1,5 - 3) м от борта судна. Величина b должна быть больше половины суммарной ширины БПЛА и ширины зоны зацепления, чтобы не допустить касания БПЛА борта судна 2 и стойки 17. В принятой системе координат это продольная ось X, имеющая начало в точке прицеливания захватного приспособления 7 и направленная в сторону БПЛА, как показано на фиг.1.

Примеры реализации конструкции захватного приспособления известны и рассмотрены, например, в [5, 7, 8].

Конструкция одного из возможных вариантов захватного приспособления представлена на фиг.3, 4.

На фиг.3 приведена схема сцепления БПЛА 1 с захватным приспособлением 7, которое имеет протяженный корпус 31 цилиндрической формы. В корпусе 31 установлены ложементы 32 для размещения БПЛА и пружиненное тормозное устройство 33 с дугообразным зацепом 34, который захватывает крюк карабина 5, выдвигаемого из БПЛА 1 при подлете к судну. Точка прицеливания захватного приспособления соответствует положению фонаря 6 БПЛА (см. вид. А).

На фиг.4 показана схема размещения БПЛА 1 в захватном приспособлении 7 после завершения торможения.

На фиг.5 приведена конструкция крепления телевизионной камеры 8 на выносной балке 14. Конструкция имеет одну степень свободы - поворот вокруг оптической оси камеры. Камера 8 расположена на выполняющем роль направляющей основании 35, согнутом из листа металла. Шарнирный механизм 15 состоит из четырех радиальных подшипников 36, расположенных по два с каждой стороны камеры и верхних прижимных подшипников 37 (вид Б-Б). От перемещения вдоль оптической оси камеру защищают два составных кронштейна 38, жестко закрепленных на выносной балке 14. В кронштейны 38 упираются торцы основания 35, обеспечивая необходимый для поворота осевой люфт. Поворот камеры 8 осуществляется следящим приводом 16, двигатель 39 которого передает движение на основание 35 через зубчатый сектор 40, находящийся в зацеплении с выходным валом следящего привода.

Оптическая ось объектива телевизионной камеры расположена так, чтобы наблюдать захватное приспособление 7 и зону возможного нахождения БПЛА на дистанции от начала маневра посадки до зацепления БПЛА с захватным приспособлением.

Судовая система управления посадкой БПЛА работает следующим образом.

Бортовая система 3 управления движением БПЛА 1 по заданной полетным заданием программной траектории обеспечивает приведение БПЛА в зону нахождения судна 1 с точностью несколько десятков или сотен метров. Рассматриваемая система посадки не предусматривает наличия на борту БПЛА системы самонаведения на посадочное устройство.

После того, как БПЛА попадает в зону визуальной видимости телевизионной камеры 8, отображаемую на экране видеомонитора 10, управление траекторией его движения корректируется оператором при помощи блока 11 формирования команд управления («вправо»-«влево», «вверх»-«вниз»). Команды вводятся с использованием клавиатуры или других управляющих органов пульта 9.

Порядок определения рассогласования траектории движения БПЛА и посадочного устройства на основе телевизионного канала наблюдения поясняется изображением зоны наблюдения на экране видеомонитора 10, приведенным на фиг.6.

На экране видеомонитора 10 наблюдается захватное приспособление 7, выносная балка 13, верхняя часть стойки 17 с шарнирным механизмом 19, а также фрагменты борта судна 2 и водной поверхности. Точка прицеливания (ТП) БПЛА находится в центре зоны, где происходит зацепление БПЛА с захватным приспособлением. Положение этой метки формируется во время установки телевизионной камеры и ее юстировки. Точка прицеливания принимается за нулевое положение в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

На фиг.6 обозначены: и - углы зрения приемной системы телевизионной камеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях; _A и _A - угловые отклонения БПЛА 1 от точки прицеливания в горизонтальной в вертикальной плоскостях, соответственно.

Точка прицеливания при хороших условиях наблюдения (хороший контраст элементов посадочного устройства на телевизионном экране) может формироваться оператором без дополнительной подсветки, путем предварительной юстировки по контурам и характерным точкам посадочного устройства. В темное время суток на экране видеомонитора наблюдается световое излучение фонаря 6, размещенного на БПЛА на известном расстоянии относительно карабина 5.

При качке судна происходит колебательное смещение точки прицеливания и телевизионной камеры в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Их пространственная стабилизация осуществляется поворотом выносных балок 13, 14 относительно стоек 17, 18 при помощи следящих приводов 25, 26 и поворотом стоек 17, 18 относительно палубы при помощи следящих приводов 27, 28.

В предлагаемой системе следящие приводы предназначены для стабилизации точки прицеливания посадочного устройства и оптической оси телевизионной камеры в линейных координатах Y и Z вертикальной плоскости

Принцип действия следящих приводов поясняется кинематической схемой стабилизации точки прицеливания захватного приспособления (и оптической оси телекамеры), приведенной на фиг.7, где обозначены:

- положение балки и стойки при отсутствии качки судна - жирными линиями,

- положение балки и стойки при крене судна на угол - линиями средней толщины,

- R₁ - расстояние от ТП до шарнира Ш₂ (верхнего шарнирного механизма) - оси поворота балки относительно стойки;

- R₂ - расстояние от шарнира Ш₂ до шарнира Ш₁ (нижнего шарнирного механизма) - оси поворота стойки относительно палубы судна;

- положение палубы судна отмечено заштрихованным прямоугольником;

- Y и Z - вертикальная и горизонтальные оси;

- L - расстояние от шарнира Ш₁ до оси бортовой качки судна;

- ₀ - угол между диаметральной плоскостью судна и L;

- - угол крена судна;

- Y и Z - смещение положения шарнира Ш₁ по вертикали и горизонтали при угле крена ;

- - угол смещения положения балки R₁ в вертикальной плоскости при угле крена у относительно положения при отсутствии крена;

- - угол смещения положения стойки R₂ в вертикальной плоскости при угле крена у относительно положения при отсутствии крена;

- ₁ - угол поворота балки R₁ относительно стойки R₂ при угле крена ;

- ₂ - угол поворота стойки R₂ относительно палубы судна при угле крена .

Как показано на фиг.7, крен судна на угол приведет к необходимости поворота балки R₁ относительно стойки R₂ на угол ₁=/2-+ (т.е. относительно исходного горизонтального положения на угол ₁=+), а также поворота стойки R₂ относительно исходного вертикального положения угол ₂=+.

Для сохранения пространственной ориентации телевизионной камеры, соответствующей ее положению без качки, ее необходимо повернуть на угол ₃=-.

Величины углов и определяются из следующих геометрических соотношений:

Конструктивные параметры L, _0,, R₁, R₂ являются постоянными величинами. Примем положение балки и стойки при отсутствии качки за нулевые положения, и положительным направлением поворота будем считать поворот против часовой стрелки, как показано на фиг.7. При наклоне (крене) судна на угол для сохранения неподвижного положения ТП и оптической оси телевизионной камеры необходимо поворачивать выносные балки 13 и 14 относительно стоек 17 и 18 на угол ₁, стоек 17 и 18 относительно палубы судна на угол ₂, а телевизионную камеру необходимо развернуть относительно выносной балки 14 на угол _3. При этом

₁()=()+()

₂()=()+()

₃()=-()

Значения углов и В определяются как корни системы уравнений

Решение уравнений реализуется вычислительным блоком 29 отработки бортовой качки, который преобразует значения углов у крена судна в углы ₁, ₂, и ₃ поворота балок 13, 14 относительно стоек 17, 18, стоек 17, 18 относительно палубы судна и телевизионной камеры 8 относительно оптической оси. Сигналы, сформированные на первом, втором и третьем выходах блока 29 поступают соответственно на управляющие входы следящих приводов 25 и 26 верхних шарнирных механизмов, на управляющие входы следящих приводов 27 и 28 нижних шарнирных механизмов и на управляющий вход следящего привода 16 телевизионной камеры.

Графики зависимости углов ₁, ₂, ₃ от значений угла крена судна приведены на фиг.8. Постоянные размеры конструктивных параметров для примера имеют следующие соотношения: L=5 м, ₀=15 градусов, R₁=3 м, R₂ =1,5 м.

Под воздействием сигнала ₃(), управляющего следящим приводом 16 поворота телевизионной камеры 8 вокруг ее оптической оси, растр телевизионной развертки на видеомониторе 10 сохраняет свое исходное положение, независимо от качки судна. Это равносильно тому, что оси Y и Z на видеомониторе 10 сохраняют свое положение, соответствующее земной системе координат. Оператор при качке наблюдает только поворот наблюдаемых частей судна, стойки 17 и выносной балки 13 относительно друг друга и точки прицеливания. При этом наблюдаемое оператором угловое рассогласование БПЛА и точки прицеливания _A и _A не зависит от угла крена судна,

Сигналы _A и _A рассогласования углового положения БПЛА 1 в горизонтальной и вертикальной плоскости относительно точки прицеливания определяются оператором визуально по экрану, как показано на фиг.6.

Если число элементов разрешения экрана монитора по горизонтали и вертикали N х М, угловое поле зрения телевизионного канала по горизонтали и вертикали , и , то

_A=n/N,

_А=m/М,

где n и m число элементов разрешения экрана между точкой прицеливания захватного приспособления 7 и положением карабина 5 БПЛА на экране.

Это позволяет оператору при помощи блока 11 формирования команд управления, оснащенного соответствующими рабочими органами, реализовать управление, например, при помощи периодической подачи релейных команд «Влево»-«Вправо» и «Вверх»-«Вниз». Если длительность подачи этих команд пропорциональна величинам _A и _A, то обеспечивается более плавное управление траекторией сближения БПЛА 1 с судном 2, вплоть до сцепления карабина 5 с дугообразным зацепом 34 захватного приспособления 7. После сцепления начинается торможение БПЛА, в процессе которого БПЛА вдвигается в корпус 31 захватного приспособления и 7 и занимает свое место на ложементах 32, как показано на фиг.4. Затем балки 13, 14 разворачивают на 90° и фиксируют в положении по-походному вдоль борта судна.

Указанный способ является простейшим способом управления посадкой и позволяет принципиально обходиться без информации о дистанции.

Размещение захватного приспособления 7 на выносной балке 13 позволяет уменьшить габариты посадочного оборудования судна по сравнению с прототипом (устройство с сетью), снизить риск повреждения оборудования судна при промахе БПЛА (непопадание карабина 5 в зацепление с захватным приспособлением 7) и повторить маневр посадки.

Наличие качки судна ограничивает возможности сцепления БПЛА 1 с захватным приспособлением 7 конструктивными размерами БПЛА, выдвигаемого из БПЛА карабина 5 и размерами захватного приспособления, выносной балки и стойки.

На основании результатов моделирования установлено, что динамические погрешности приведения БПЛА к точке прицеливания составляют не более 0,1 м при стационарной атмосфере и отсутствии качки судна, а при наличии бокового ветра ошибки увеличиваются до (0,15-0,2) м, что и определяет основные конструктивные размеры карабина 5, дугообразного зацепа 34 и поперечных размеров корпуса 31 захватного приспособления. Качка судна требует увеличения размеров допустимой зоны зацепления на величины Z и Y, которые для рассмотренного примера при =15 градусов составляют 1,2 м, что конструктивно не реализуемо. По этой причине известные устройства посадки БПЛА с кран-балкой ограничены возможностью эксплуатации при качке Z=Y=0,2 м, что составляет качку судна с максимальной амплитудой всего 2,5 градуса.

Предложенная система обеспечивает погрешность стабилизации точки прицеливания с точностью не хуже 0,05 м (даже при погрешности следящих приводов по углу с точностью до 1 градуса) и, соответственно, увеличение необходимой зоны зацепления на эту величины даже при угле качки до 15 градусов

Таким образом, важным достоинством предлагаемой системы является возможность посадки БПЛА при значительной качке судна.

Другим преимуществом по сравнению с известными системами посадки, использующими устройства типа кран-балки, является то, что предлагаемая система не требует установки на судне маяков-ориентиров и не требует установки на борту БПЛА телевизионной камеры или других оптико-электронных датчиков рассогласования траектории сближения, необходимой для безаварийной посадки. Это обстоятельство особенно важно для БПЛА, предназначенных для мониторинга поверхности Земли при помощи локаторов бокового обзора с синтезированием апертуры.

Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемая система может быть изготовлена по известной технологии из известных комплектующих изделий и материалов и использована для дооборудования судов, применяющих на борту БПЛА, с незначительным изменением их архитектуры.

1. Ларионова Д.Г. Устройства для посадки БПЛА самолетного типа на судно малого водоизмещения. - Ж. Судостроение, 4, 2006 г.- с.45-46.

2. Дремлюга Г.П. и др. Беспилотные летательные аппараты. Состояние и развитие. / Под ред. Ю.Л.Иванова. - М. ЛА «Варяг», 2004 г. - С.69.

3. Ларионова Д.Г. Сравнительный анализ способов и устройств посадки БПЛА на палубу неавианесущего судна. - С-Пб.: Балт.гос.техн. университет.- 2003 г.- С.47-50.

4. Крейнович Я.Р., Соловьева В.В. Устройство для посадки БПЛА на малоразмерное судно. / Сб статей Вопросы проектирования систем управления БПЛА для экологического мониторинга. - С-Пб.: Балт.гос.техн. университет.- 2003 г.- С.120.

5. Соловьева В.В. Обзор способов посадки БПЛА на движущееся судно. / Сб. статей Проблемы посадки БПЛА на движущееся судно и пути их решения. // Под ред. С.Н.Шарова - С-Пб.: Балт.гос.техн. Университет.- 2010. - С.16, прототип.

6. Авт.свид. СССР 1793453 Устройство телеуправления, МПК G08C 19/28, публикация 08.10.1992 г

7. Дворяшин М.С., Шаров С.Н. Выбор параметров тормозного устрйоства посадки БПЛА на кран-балкубеспилотного. / Сб. статей Корабельные и бортовые многоканальные информационно-управляющие системы. - С-Пб.: ОАО «Концерн «Гранит-электрон». - вып.13,2010 г.-С.116-129.

8. Подоплекин Ю.Ф., Шаров С.Н. Системный анализ аппаратуры управления беспилотного летательного аппарата судового базирования. / Сб. статей Вклад научно-технической общественности в развитие отечественного судостроения и укрепление обороноспособности России. - С-Пб.: изд «Остров», 2008 г.- С.106-117.

Система управления посадкой беспилотного летательного аппарата, содержащая вынесенные за борт судна захватное приспособление и телевизионную камеру, оптическая ось которой направлена на точку прицеливания захватного приспособления, и пульт управления, содержащий видеомонитор, который соединен с телевизионной камерой, и блок формирования команд управления, который соединен с передатчиком станции радиосвязи с беспилотным летательным аппаратом, отличающаяся тем, что дополнительно содержит вычислительный блок отработки бортовой качки, вход которого соединен с выходом датчика крена судна, при этом захватное приспособление и телевизионная камера установлены на соответствующих выносных балках, крепежные концы выносных балок соединены соответственно со стойкой захватного приспособления и стойкой телевизионной камеры посредством верхних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, опорные концы стоек захватного приспособления и телевизионной камеры соединены с опорами, которые жестко закреплены на палубе судна, посредством нижних шарнирных механизмов, которые кинематически связаны с соответствующими следящими приводами, кроме этого, телевизионная камера соединена со своей выносной балкой посредством шарнирного механизма крепления телевизионной камеры, который кинематически связан со следящим приводом телевизионной камеры, управляющий вход которого соединен с выходом вычислительного блока отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота телевизионной камеры вокруг своей оптической оси, выход вычислительного блока отработки бортовой качки, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости выносных балок захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов верхних шарнирных механизмов, а его выход, на котором формируется сигнал разворота в вертикальной плоскости стоек захватного приспособления и телевизионной камеры, соединен с управляющими входами следящих приводов нижних шарнирных механизмов.