Маломерный беспилотный летательный аппарат для диагностики высоковольтных электроустановок

Авторы патента:

G01R31/08 - определение местоположения повреждений в кабелях, линиях передачи энергии или в сетях (схемы защиты электрических линий, машин и приборов H02H)

B64C39/02 - специального назначения

Полезная модель относится к беспилотным летательным аппаратам (БЛА) и может быть использована для диагностики высоковольтных электроустановок, находящихся под напряжением. Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик маломерного БЛА за счет увеличения продолжительности, и, соответственно, дальности полета БЛА, при проведении диагностики высоковольтных электроустановок, преимущественно воздушных линий электропередачи. Технический результат достигается тем, что маломерный беспилотный летательный аппарат (БЛА) для диагностики высоковольтных электроустановок, содержащий портативный компьютер, систему автоматического пилотирования БЛА, и измерительную аппаратуру, при этом система автоматического пилотирования БЛА содержит устройство автоматического пилотирования, блок навигации и датчики измерения напряженности магнитного поля, причем портативный компьютер соединен с устройством автоматического пилотирования, блоком навигации, датчиками измерения напряженности магнитного поля, измерительной аппаратурой, а также с удаленным устройством радиоуправления БЛА, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит вращающиеся элементы, систему магнитных антенн, аккумуляторную батарею и подзаряжающее устройство, при этом подзаряжающее устройство содержит последовательно соединенные накопитель электроэнергии и систему снабжения БЛА электроэнергией, которая соединена с портативным компьютером и аккумуляторной батареей, а система магнитных антенн встроена во вращающиеся элементы и соединена гальванической связью с накопителем электроэнергии и магнитной связью с высоковольтной электроустановкой. 3 ил.

Прототипом является маломерный БЛА, реализующий способ диагностики высоковольтной воздушной линии электропередачи, основанный на регистрации электрических высокочастотных импульсов вблизи линии электропередачи с помощью измерительной аппаратуры (электромагнитного датчика и подключенного к нему цифрового запоминающего осциллографа) путем вдольтрассового облета линии электропередачи (Патент RU 2483314, МПК G01R 31/08, 27.05.2013).

Известный маломерный беспилотный летательный аппарат (БЛА) для диагностики высоковольтных воздушных линий электропередачи содержит портативный компьютер, систему автоматического пилотирования БЛА и измерительную аппаратуру. Система автоматического пилотирования БЛА содержит устройство автоматического пилотирования, блок навигации (GPS- или ГЛОНАСС - навигаторы) и датчики измерения напряженности магнитного поля. Портативный компьютер соединен с устройством автоматического пилотирования, блоком навигации, датчиками измерения напряженности магнитного поля, измерительной аппаратурой, а также с удаленным устройством радиоуправления.

Прототип имеет недостаток, связанный с тем, что при проведении диагностики воздушных линий электропередачи у него ограничена продолжительность и, соответственно, дальность полета.

Задача полезной модели - улучшение эксплуатационных характеристик маломерного БЛА за счет увеличения продолжительности, и, соответственно, дальности полета БЛА, при проведении диагностики высоковольтных электроустановок, преимущественно воздушных линий электропередачи.

Технический результат достигается тем, что маломерный беспилотный летательный аппарат (БЛА) для диагностики высоковольтных электроустановок, содержащий портативный компьютер, систему автоматического пилотирования БЛА и измерительную аппаратуру, при этом система автоматического пилотирования БЛА содержит устройство автоматического пилотирования, блок навигации и датчики измерения напряженности магнитного поля, причем портативный компьютер соединен с устройством автоматического пилотирования, блоком навигации, датчиками измерения напряженности магнитного поля, измерительной аппаратурой, а также с удаленным устройством радиоуправления БЛА, согласно настоящей полезной модели, дополнительно содержит вращающиеся элементы, систему магнитных антенн, аккумуляторную батарею и подзаряжающее устройство, при этом подзаряжающее устройство содержит последовательно соединенные накопитель электроэнергии и систему снабжения БЛА электроэнергией, которая соединена с портативным компьютером и аккумуляторной батареей, а система магнитных антенн встроена во вращающиеся элементы и соединена гальванической связью с накопителем электроэнергии и магнитной связью с высоковольтной электроустановкой.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена структурная блок-схема предлагаемого маломерного БЛА, на фиг. 2 изображен маломерный БЛА, расположенный в окрестностях проводов, например, над высоковольтной линией электропередачи для диагностики и подзарядки от магнитного поля высоковольтной ЛЭП, на фиг. 3 изображен вид А на фиг. 2 (система магнитных антенн, встроенных во вращающиеся элементы).

На чертежах цифрами обозначены:

1 - высоковольтная электроустановка, например, фазные провода воздушных линий электропередачи;

2 - маломерный БЛА;

3 - вращающиеся элементы БЛА, например, лопасти, со встроенной в них системой магнитных антенн;

4 - система магнитных антенн, встроенная во вращающиеся элементы БЛА;

5 - удаленное устройство радиоуправления БЛА;

6 - портативный компьютер;

7 - измерительная аппаратура;

8 - система автоматического пилотирования БЛА;

9 - устройство автоматического пилотирования;

10 - блок навигации БЛА (GPS- или ГЛОНАСС-навигаторы);

11 - датчики измерения напряженности магнитного поля;

12 - аккумуляторная батарея;

13 - подзаряжающее устройство, установленное в БЛА;

14 - система снабжения БЛА электроэнергией;

15 - накопитель электроэнергии;

16 - гальваническая связь между системой магнитных антенн, встроенной во вращающиеся элементы, и накопителем электроэнергии;

17 - магнитная связь H между высоковольтной электроустановкой и системой магнитных антенн;

18 - одна из областей возможного расположения, автоматически управляемого маломерного БЛА, в процессе диагностического облета высоковольтной воздушной ЛЭП;

19 - кривые равной напряженности H магнитного поля.

Маломерный беспилотный летательный аппарат (БЛА) 2 для диагностики высоковольтных электроустановок 1 содержит портативный компьютер 6, систему 8 автоматического пилотирования БЛА, и измерительную аппаратуру 7, при этом система 8 автоматического пилотирования БЛА 2 содержит устройство 9 автоматического пилотирования, блок 10 навигации (GPS- или ГЛОНАСС-навигаторы) и датчики 11 измерения напряженности магнитного поля, причем портативный компьютер 6 соединен с устройством 9 автоматического пилотирования, блоком 10 навигации, датчиками 11 измерения напряженности магнитного поля, измерительной аппаратурой 7, а также с удаленным устройством 5 радиоуправления БЛА.

Отличием предлагаемого маломерного БЛА 2 является то, что он дополнительно содержит вращающиеся элементы 3, систему 4 магнитных антенн, аккумуляторную батарею 12 и подзаряжающее устройство 13, при этом подзаряжающее устройство 13 содержит последовательно соединенные накопитель 15 электроэнергии и систему 14 снабжения БЛА 2 электроэнергией, которая соединена с портативным компьютером 6 и аккумуляторной батареей 12, а система 4 магнитных антенн встроена во вращающиеся элементы 3 и соединена гальванической связью 16 с накопителем 15 электроэнергии.

Маломерный беспилотный летательный аппарат (БЛА) 2 работает следующим образом.

На БЛА 2 устанавливают измерительную аппаратуру 7 и датчики 11 измерения напряженности магнитного поля.

С помощью удаленного устройства 5 радиоуправления в ручном режиме, располагают БЛА 2 вблизи высоковольтной электроустановки 1 в одной из областей 18 возможного расположения БЛА. По мере удаления БЛА 2 от высоковольтной электроустановки напряженность магнитного поля на кривых 19 равной напряженности H уменьшается. По радиоканалу, через устройство 9 автоматического пилотирования, запускают систему 8 автоматического пилотирования, состоящую из устройства 9 автоматического пилотирования, блока 10 навигации в БЛА 2 и датчиков 11 измерения напряженности магнитного поля, задавая расстояние до высоковольтной электроустановки 1 величиной Н_раб. В таком случае, измеренное на противоположных сторонах БЛА 2 и усредненное по двум датчикам 11 значение напряженности магнитного поля Н_ср=(Н_п+Н_л)/2 (где Н_п и Н_л - действующие значения напряженности магнитного поля, измеренные на левом и правом концах БЛА 2, например, на законцовках правого и левого крыла) вводят в систему 8 автоматического пилотирования БЛА и сравнивают его с наперед заданным значением _раб=₀+_подз (где Н₀ - действующее значение напряженности магнитного поля, определяющее вертикальное положение БЛА 2 относительно высоковольтной электроустановки 1, Н_подз- действующее значение напряженности магнитного поля, определяющее вертикальное положение БЛА 2 относительно высоковольтной электроустановки 1 для обеспечения подзарядки накопителя 15 электроэнергии).

При пилотировании БЛА 2 под высоковольтной электроустановкой 1 и выполнении условия Н_ср<Н_раб, посредством системы 8 автоматического пилотирования, находящейся на БЛА 2, воздействуют на руль высоты и увеличивают ее (т.е. уменьшают расстояние от высоковольтной электроустановки 1). При Н_ср >Н_Раб высоту уменьшают (увеличивают расстояние от высоковольтной электроустановки 1 до БЛА 2). При облете высоковольтной электроустановки 1 горизонтальное положение БЛА 2 автоматически поддерживают, воздействуя на киль, на основе разности измеренных напряженностей магнитного поля, равной действующему значению напряженности магнитного поля для обеспечения подзарядки накопителя 15 электроэнергии (Н=Н_подз=Н_п-Н_л). При Н>Н_подзили Н<Н_подз, воздействуют на киль и БЛА 2 отдаляется от высоковольтной электроустановки 1 или приближается к высоковольтной электроустановке 1, соответственно.

При пилотировании БЛА 2 (фиг. 2) над высоковольтной электроустановкой 1 и изменении Н_ср и воздействие происходит, соответственно, на руль высоты и киль БЛА обратным образом по отношению к способу пилотирования БЛА 2 под высоковольтной электроустановкой 1.

Измерительную информацию (поступающую от датчиков 11, расположенных на противоположных сторонах БЛА 2, измеряющих в процессе полета напряженность магнитного поля, создаваемого высоковольтной электроустановкой 1) и текущие координаты БЛА 2 получают во время полета посредством блока 10 навигации (GPS- или ГЛОНАСС-навигаторов) и записывают в долговременную память портативного компьютера 6, расположенного на БЛА 2. Также в долговременную память портативного компьютера 6, расположенного в БЛА 2, записывается информация от измерительной аппаратуры 7 на борту БЛА 2.

При осуществлении облета высоковольтной электроустановки 1, например, высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП), БЛА 2 будет находиться в электромагнитном поле, генерируемом фазными токами в проводах ЛЭП. На системе 4 магнитных антенн, встроенных во вращающиеся элементы БЛА 2, будет генерироваться мощность в соответствии с известными формулами. Данная мощность, развиваемая от системы 4 магнитных антенн, подзаряжает через гальваническую связь 16 накопитель 15 электроэнергии.

Питание БЛА 2 от подзаряжающего устройства 13 осуществляется через систему 14 снабжения электроэнергией от накопителя 15 и/или от аккумуляторной батареи 12. Подзарядка же накопителя 15 электроэнергии происходит благодаря вращающимся элементам 3 БЛА, например, лопастям, со встроенной в них системой 4 магнитных антенн для отбора мощности с высоковольтной электроустановки 1 через магнитную связь 17 между высоковольтной электроустановкой 1 и системой магнитных антенн 4. Таким образом, БЛА 2 автоматически пилотируется и подзаряжается.

Также возможен способ автоматического пилотирования посредством получения сигналов GPS / ГЛОНАСС и контроль трасы с помощью блока 10 навигации (GPS / ГЛОНАСС-навигаторов) в БЛА 2.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит улучшить эксплуатационные характеристики маломерного БЛА за счет увеличения продолжительности, и, соответственно, дальности полета БЛА, при проведении диагностики высоковольтных электроустановок, преимущественно воздушных линий электропередачи.

Беспилотный летательный аппарат (БЛА) для диагностики высоковольтных электроустановок, содержащий портативный компьютер, систему автоматического пилотирования БЛА и измерительную аппаратуру, при этом система автоматического пилотирования БЛА содержит устройство автоматического пилотирования, блок навигации и датчики измерения напряжённости магнитного поля, причем портативный компьютер соединен с устройством автоматического пилотирования, блоком навигации, датчиками измерения напряжённости магнитного поля, измерительной аппаратурой, а также с удаленным устройством радиоуправления, отличающийся тем, что БЛА дополнительно содержит вращающиеся элементы, систему магнитных антенн, аккумуляторную батарею и подзаряжающее устройство, при этом подзаряжающее устройство содержит последовательно соединенные накопитель электроэнергии и систему снабжения БЛА электроэнергией, которая соединена с портативным компьютером и аккумуляторной батареей, а система магнитных антенн встроена во вращающиеся элементы и соединена гальванической связью с накопителем электроэнергии и магнитной связью с высоковольтной электроустановкой.