MD4439C1 - Octocopter - Google Patents
Octocopter Download PDFInfo
- Publication number
- MD4439C1 MD4439C1 MDA20160077A MD20160077A MD4439C1 MD 4439 C1 MD4439 C1 MD 4439C1 MD A20160077 A MDA20160077 A MD A20160077A MD 20160077 A MD20160077 A MD 20160077A MD 4439 C1 MD4439 C1 MD 4439C1
- Authority
- MD
- Moldova
- Prior art keywords
- rotors
- octocopter
- auxiliary
- plane
- fixed
- Prior art date
Links
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 7
- 238000013507 mapping Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U10/00—Type of UAV
- B64U10/10—Rotorcrafts
- B64U10/17—Helicopters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
- B64U30/20—Rotors; Rotor supports
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la aparatele de zbor cu opt rotoare, şi anume la octocoptere din clasa micro/mini vehiculelor de zbor fără pilot, cu greutatea de până la 20 kg, care pot fi folosite pentru livrarea pachetelor, cartografiere, fotografiere şi filmare aeriană, supravegherea graniţelor, asistare în caz de forţă majoră şi monitorizarea culturilor agricole.Octocopterul conţine un corp (1), o sursă de energie electrică (2), un dispozitiv de control-comandă (3) şi un tren de aterizare (14). Din patru părţi ale corpului (1) sunt fixate rigid patru braţe (4), pe capetele cărora sunt montate patru rotoare portante (6) cu motoare electrice (5). În corp (1) este montat prin intermediul unui lagăr (7), cu posibilitatea rotirii, un braţ (8), pe capetele căruia sunt fixate prin intermediul unor console (9 şi 10) câte o pereche de rotoare auxiliare (11 şi 12) cu motoare electrice (13).Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea vitezei, rezistenţei la vânt şi capacităţii portante.
Description
Invenţia se referă la aparatele de zbor cu opt rotoare, şi anume la octocoptere din clasa micro/mini vehiculelor de zbor fără pilot, cu greutatea de până la 20 kg, care pot fi folosite pentru livrarea pachetelor, cartografiere, fotografiere şi filmare aeriană, supravegherea graniţelor, asistare în caz de forţă majoră şi monitorizarea culturilor agricole.
Invenţia face posibilă utilizarea octocopterului în aplicaţii cu cerinţe mai speciale, astfel ca filmările de raliuri, inclusiv ale curselor cu bărci cu pânze, pentru care sunt importante atât viteza mare a aparatului de zbor, cât şi rezistenţa lui la vânturi puternice (vezi sursa: UAVS AND UCAVS: DEVELOPMENTS IN THE EUROPEAN UNION, Policy Department External Policies, SECURITY AND DEFENCE, 2007.10, <url: www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/etudes/join/2007/381405/EXPO-SEDE_ET%282007%29381405_EN.pdf >).
Este cunoscut un octocopter, care constă dintr-un corp, un dispozitiv de alimentare, patru braţe principale, patru braţe auxiliare, toate braţele fiind dotate la capete cu câte un rotor cu motor de acţionare, şi picioare de sprijin. Corpul conţine un senzor de detectare a unghiurilor orizontale şi un dispozitiv de control. Dispozitivul de control calculează semnale de comandă pentru unghiurile orizontale de poziţionare ale octocopterului. Un capăt al braţelor principale este fixat de corp. Fiecare braţ auxiliar este plasat radial între două braţe principale megieşe. Motoarele de acţionare sunt cuplate la părţile de sus, la extremităţile braţelor principale şi celor auxiliare. Picioarele de sprijin sunt cuplate la părţile de jos ale braţelor principale şi celor auxiliare şi se extind pe o lungime predeterminată [1].
Dezavantajul octocopterului constă în configuraţia rotoarelor, care au aceleaşi dimensiuni şi sunt plasate în acelaşi plan. Rotirea lor generează o forţă verticală de tracţiune, care permite decolarea verticală a octocopterului. Doar atingând o anumită altitudine octocopterul poate începe deplasarea sa pe orizontală. Octocopterele planare trebuie să schimbe unghiul de înclinare al întregului aparat de zbor faţă de planul orizontal pentru a accelera sau decelera în plan orizontal, precum şi pentru a schimba direcţia de zbor. Efectul este atins datorită diferenţei de turaţii ale rotoarelor cap-coadă sau stânga-dreapta. Astfel se obţine o componentă orizontală a forţei de tracţiune a rotoarelor, micşorând componenta forţei pe verticală. Din acest motiv, pentru a păstra altitudinea, sistemul de control trebuie să mărească turaţiile rotoarelor. Există o limită a unghiului de înclinare a aparatului de zbor, care constituie cca 45°, după care octocopterul devine ineficient şi chiar apare riscul pierderii controlului asupra altitudinii şi direcţiei de zbor. De menţionat că, odată cu creşterea unghiului de înclinare, se măreşte şi suprafaţa de expunere a octocopterului la vântul orizontal, ceea ce îl face şi mai ineficient, dat fiind faptul că o parte considerabilă a puterii motoarelor de acţionare trebuie folosită pentru înfruntarea vântului. Astfel octocopterele actuale ating viteze de aproximativ 50 km/h şi pot rezista la vânt cu viteza de maxim 30 km/h.
Apare şi problema unghiului de atac al paletelor elicelor rotoarelor. În aparatele de zbor descrise sunt folosite rotoare cu pas constant, a căror palete au unghiul de atac prestabilit, constant, adică unghiul lor de atac nu poate fi modificat pe parcursul zborului pentru a fi adaptat la condiţiile variabile ale spaţiului aerian. Se cunoaşte din sursa „Free online private pilot ground school, Propeller aerodynamics, 2006, <url: http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/propeller-aerodynamics.html> “ că o paletă produce tracţiune cu eficienţă maximă având unghiul de atac optim 2…4°. Unghiul de atac eficient nu este influenţat în cazul când paleta elicei se roteşte în plan paralel cu direcţia vântului. Acest unghi, însă, se modifică odată cu viteza relativă a vântului din faţă. În cazul când paleta se roteşte în plan perpendicular direcţiei vântului, unghiul de atac eficient descreşte la minimum odată cu creşterea vitezei vântului (vezi sursa: Dissymmetry of Lift, Helicopter Aviation, 1995.11.17, <url: www.copters.com/aero/lift_dissymetry.html>). Pentru un anumit unghi de atac constant şi o anumită viteză de rotaţie a paletei, există o viteză a vântului din faţă, peste care unghiul de atac efectiv devine negativ şi scade brusc forţa de tracţiune a elicei. Octocopterele existente, pentru a atinge viteze de zbor mai mari sunt nevoite să folosească elice cu pas mare, adică cu unghiul de atac mai mare decât cel optim, pentru a se evita riscul unui unghi de atac negativ, în condiţiile în care se schimbă poziţia planului de rotaţie a acestora, adică înclinarea aparatului de zbor, ceea ce le face mai ineficiente.
Problemele descrise mai sus apar ca urmare a principiului mişcării aparatului de zbor pe traiectoria dorită, datorită înclinării forţate a acestuia faţă de planul orizontal. Menţinerea traiectoriei dorite necesită compensarea pierderilor de altitudine şi de viteză, provocate de înclinarea aparatului de zbor şi, ca urmare, a modificării unghiului eficient de atac al elicelor, doar prin mărirea turaţiilor rotoarelor portante. Acest fapt necesită un consum sporit de energie şi un algoritm sofisticat de control şi de comandă a rotoarelor şi în linii mari micşorează raza de acţiune a aparatului de zbor.
Mai este cunoscut un hexacopter, care conţine un corp, la care sunt fixate şase braţe cu rotoare la capete, distribuite uniform. Corpul conţine un dispozitiv de comandă şi un tren de aterizare. Rotoarele braţelor sunt plasate perpendicular direcţiei de mişcare a hexacopterului, montate în lagăre şi dotate cu câte un servomotor, care permite modificarea planului de rotaţie a rotorului de la cel orizontal până la cel vertical [2].
Dezavantajul acestui aparat de zbor constă în prezenţa servomotoarelor, care, fiind elemente suplimentare, fac construcţia aparatului mai complicată şi necesită un algoritm de control suplimentar, care este diferit de cel prin care se controlează rotoarele de tracţiune. În plus, datorită servomotoarelor, creşte greutatea aparatului de zbor, ceea ce micşorează puterea de tracţiune, având doar rolul de modificare a planului de rotaţie a rotoarelor de tracţiune, plasate pe axa transversală.
De asemenea este cunoscut un octocopter, care conţine un corp, pe care sunt fixate o sursă de energie electrică, un dispozitiv de control-comandă şi un tren de aterizare. Octocopterul mai include braţe lungi, fixate de corp radial şi în acelaşi plan, şi braţe scurte, fiecare fiind plasat între două braţe lungi megieşe, care sunt fixate rigid de un cadru inelar, unit prin articulaţie cu corpul cu posibilitatea modificării poziţiei sale faţă de acesta. Toate braţele la capetele exterioare sunt dotate cu un motor electric şi un rotor, rotoarele fiind plasate simetric faţă de centrul de greutate al corpului [3].
Dezavantajele octocopterului constau în aceea că cadrul inelar cu braţele scurte cu rotoare este plasat în articulaţii, în afara corpului aparatului şi îşi schimbă poziţia în funcţie de condiţiile de zbor. Astfel, spaţiul util, necesar utilajului divers sau greutăţilor suspendate în afara corpului, pentru transportarea cărora este destinat octocopterul, este redus.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă în realizarea unui octocopter, care poate atinge o viteză orizontală de cel puţin 100 km/h, poate funcţiona în condiţii de vânt puternic cu viteze de până la 70 km/h, păstrând totodată o eficienţă înaltă a energiei consumate, şi poate avea o capacitate portantă mărită, datorită optimizării construcţiei lui.
Octocopterul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un corp, în care sunt fixate o sursă de energie electrică şi un dispozitiv de control-comandă; patru braţe, fixate rigid de corp, pe capetele cărora, în vârfurile unui patrulater imaginar, într-un plan, sunt montate patru rotoare portante, fiecare fiind dotat cu câte un motor electric, totodată rotoarele portante sunt plasate simetric faţă de centrul de greutate şi faţă de axa longitudinală de simetrie ale octocopterului; în corp, pe axa transversală de simetrie a octocopterului, este montat prin intermediul unui lagăr, cu posibilitatea rotirii, un braţ, pe capetele căruia, simetric faţă de axa longitudinală de simetrie a octocopterului, sunt fixate câte o pereche de rotoare auxiliare, fiecare fiind dotat cu câte un motor electric, totodată rotoarele auxiliare sunt fixate prin intermediul unor console, plasate la o distanţă una de alta, orientate opus una faţă de alta şi paralel axei longitudinale de simetrie a octocopterului; mai conţine un tren de aterizare.
Planurile de rotaţie ale rotoarelor auxiliare pot fi diferite, fiind totodată paralele faţă de axa braţului. Raportul dintre dimensiunile rotorului portant şi rotorului auxiliar poate fi de 1,4...2,2.
Raportul dintre pasul elicei rotorului auxiliar şi pasul elicei rotorului portant poate fi de 1,4...4,0.
Suplimentar corpul poate fi dotat cu cel puţin două aripi, planurile acestora formând cu planul orizontal al corpului un unghi de 3…12°.
Rezultatul tehnic al invenţiei constă în majorarea vitezei, rezistenţei la vânt şi capacităţii portante.
Rezultatul tehnic obţinut se datorează faptului că octocopterul conţine un grup de rotoare orizontale destinate în special pentru susţinerea octocopterului în aer, şi un al doilea grup de rotoare, care este capabil să modifice poziţia planului faţă de cel orizontal şi care în poziţie verticală este folosit în special pentru tracţiune orizontală şi controlul direcţiei. Astfel se elimină necesitatea de a înclina întreg aparatul de zbor, acţiune care este obişnuită în prezent pentru a obţine o viteză mai mare şi pentru a opune rezistenţă la vânt. Astfel, separând sarcinile pentru cele două grupuri de rotoare, pentru care cerinţele sunt diferite, se obţine o eficienţă ridicată pentru fiecare grup de rotoare. Plasarea rotoarelor auxiliare pe consolele fixate pe braţul comun, care se roteşte în jurul axei sale, permite simplificarea construcţiei, precum şi mărirea suficientă a spaţiului util, atât a celui interior, cât şi a celui exterior, al aparatului de zbor.
Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-9, care reprezintă:
- fig. 1, vederea generală în izometrie a octocopterului cu rotoarele portante în plan orizontal şi rotoarele auxiliare plasate în plan orizontal;
- fig. 2, vederea generală în izometrie a octocopterului cu rotoarele portante în plan orizontal, rotoarele auxiliare plasate în plan vertical şi aripi;
- fig. 3, vederea de sus a octocopterului cu rotoarele portante în plan orizontal şi rotoarele auxiliare în plan orizontal;
- fig. 4, vederea din faţă a octocopterului cu rotoarele portante în plan orizontal şi rotoarele auxiliare în plan vertical;
- fig. 5, poziţia octocopterului în procesul de decolare, suspendare sau aterizare;
- fig. 6, poziţia octocopterului în procesul de trecere de la decolare spre mişcarea cu viteza de croazieră;
- fig. 7, poziţia octocopterului în procesul de mişcare pe orizontală cu viteza de croazieră;
- fig. 8, poziţia octocopterului în procesul de accelerare;
- fig. 9, poziţia octocopterului în procesul de decelerare.
Octocopterul (fig. 1-9) conţine corpul 1, în care sunt fixate sursa de energie electrică 2 şi dispozitivul de control-comandă 3. De corpul 1, în acelaşi plan, sunt fixate rigid patru braţe 4. În exemplul dat braţele 4 sunt paralele între ele, dar pot fi plasate şi sub un oarecare unghi. Poziţia braţelor 4 este dictată de designul aparatului de zbor în sine. La capetele braţelor 4, la extremităţile lor libere, este instalat câte un motor electric 5, fiecare dotat cu câte un rotor portant 6, format dintr-o elice cu pas constant cu o construcţie în sine cunoscută. Axele de rotaţie ale subansamblurilor formate din motorul 5 şi rotorul 6 sunt plasate în vârfurile unui patrulater imaginar, strict simetric faţă de centrul de greutate al corpului 1 şi strict echilibrate ca greutate. Axa de simetrie a corpului 1 este axa X-X, convenţional numită „cap-coadă”. Axa Y-Y trece prin centrul de greutate al corpului, perpendicular axei X-X, şi convenţional defineşte noţiunile „dreapta”, „stânga”. Axele X-X şi Y-Y îşi iau începutul din centrul de simetrie, care coincide cu centrul de greutate al octocopterului, şi formează planul XY, care este paralel cu planul rotoarelor portante 6. Perpendicular planului XY, tot prin centrul de simetrie, trece şi axa Z-Z, care defineşte direcţiile „sus”, „jos”. Pe axa Y-Y, într-un lagăr 7 de construcţie cunoscută, prin corpul 1, cu posibilitatea rotirii este amplasat lateral braţul 8 comun. Pe braţul 8, în stânga şi în dreapta corpului 1, pe consolele 9 şi 10 sunt instalate rotoarele auxiliare 11 şi 12, formate din elice cu pas constant de construcţie în sine cunoscută, fiecare dintre ele fiind dotată cu motoarele electrice 13. Consolele 9 şi 10 sunt fixate pe braţul 8 la o distanţă una de alta şi sunt îndreptate în direcţii opuse. În poziţia orizontală a rotoarelor 6, 11 şi 12 consolele 9 sunt îndreptate spre coadă, iar consolele 10 - spre cap. În prezenta realizare a invenţiei rotoarele 11 şi 12 au planuri de rotaţie diferite şi paralele între ele. În poziţia orizontală a tuturor rotoarelor planul de rotaţie al rotoarelor 11 este plasat deasupra planului de rotaţie al rotoarelor 6, iar planul de rotaţie al rotoarelor 12 este plasat dedesubtul lor. Distanţa dintre planurile de rotaţie ale rotoarelor 11 şi 12 este de 3,0 ... 6,0 cm.
În altă realizare a invenţiei planurile de rotaţie ale rotoarelor 11 şi 12 pot fi comune. Lungimea consolelor 9 şi 10 este aceeaşi şi egală cu 2,0 ... 8,0 cm. Braţul 8, împreună cu rotoarele 11 şi 12, prin rotirea sa în lagărul 7 este capabil să poziţioneze planurile de rotaţie ale rotoarelor 11 şi 12 sub un unghi faţă de planul XY. Unghiul este cuprins între 0°, paralel planului, şi 90°, perpendicular lui. De subliniat că subansamblurile formate din consolele 9 şi 10, rotoarele 11 şi 12 şi motoarele 13, plasate în dreapta şi stânga corpului 1, sunt simetrice faţă de centrul de greutate al octocopterului şi echilibrate ca greutate. Astfel se formează două grupuri de rotoare: unul cu poziţie fixă - rotoarele 6 şi altul mobil - rotoarele 11 şi 12. Elicele rotoarelor 11 şi 12 au un pas de 1,4...4,0 ori mai mare decât pasul elicelor rotoarelor 6. Diametrul rotorului 6 este de 1,4...2,2 ori mai mare decât diametrul rotoarelor 11 şi 12. De braţele 4, dedesubtul motoarelor 5, este fixat trenul de aterizare 14.
Trenul de aterizare 14 în o altă realizare a octocopterului poate fi fixat şi dedesubtul corpului 1. Sursa 2 şi dispozitivul 3 sunt amplasate în interiorul corpului 1, într-un mod cunoscut, conectate electric şi electronic cu motoarele 5 şi 13. Dispozitivul 3, primind informaţiile necesare de la un set de senzori, în sine cunoscuţi şi nedescrişi aici, conform unui algoritm cunoscut şi nedescris aici, influenţează turaţiile fiecărui motor 5 şi 13, care sunt opt la număr.
Octocopterul este ghidat, prin metode şi ele cunoscute şi nedescrise aici, de un operator de pe sol prin telecomandă sau în regim autonom preprogramat.
Opţional octocopterul poate fi dotat cu aripi 15. Două perechi de aripi 15 sunt dispuse din ambele părţi ale corpului 1. O pereche este dispusă mai aproape de cap, iar cealaltă - de coadă. Aripile 15 sunt fixe, iar planurile lor formează cu planul orizontal al corpului 1 un unghi de 3…12°.
Octocopterul funcţionează în modul următor.
Octocopterul staţionează la sol, sprijinindu-se pe trenul de aterizare 14. Grupul de rotoare fixe, format din rotoarele 6, şi grupul de rotoare mobile, format din rotoarele 11 şi 12, se află în planuri paralele cu cel orizontal (vezi fig. 5). Operatorul, acţionând telecomanda (sau octocopterul fiind preprogramat în regim autonom), prin dispozitivul 3 porneşte turaţiile rotoarelor 6, 11 şi 12. Turaţiile rotoarelor 6, 11 şi 12 pot fi diferite, dar într-o proporţie strict calculată pentru a exercita forţe de tracţiune verticală, ţinând cont de diferenţele de diametru şi pasul elicelor. La mărirea proporţională a turaţiilor rotoarelor apare în sumă forţa de tracţiune verticală, datorită căreia octocopterul decolează strict vertical. Aparatul poate fi menţinut nemişcat la altitudinea dorită atâta timp cât turaţiile tuturor rotoarelor generează forţe de tracţiune nu neapărat egale, dar care în sumă egalează forţa de greutate a aparatului de zbor plus sarcina utilă.
După decolare, pentru accelerarea aparatului de zbor şi iniţierea mişcării lui înainte pe orizontală (vezi fig. 6), cu alte cuvinte pe direcţia axei „cap-coadă”, grupul de rotoare mobile, format din rotoarele 11 şi 12, este înclinat treptat în jurul axei braţului 8 spre „cap”. Rotirea grupului de rotoare mobile se realizează prin aplicarea vitezei de rotaţie diferenţiate pentru perechile de rotoare 11 şi 12, plasate simetric faţă de axa Y-Y cu ajutorul consolelor 9 şi 10. Astfel, mărind turaţiile rotoarelor 11 din spate ale grupului mobil, apare un cuplu de forţe şi întreg grupul se înclină în faţă. Apare o componentă orizontală a forţei de tracţiune şi aparatul de zbor este propulsat înainte, totodată ascensiunea lui continuă datorită rotoarelor 6.
În regim de mişcare pe orizontală cu viteza de croazieră a aparatului (vezi fig. 7) rotoarele 6, datorită turaţiilor lor constante, menţin altitudinea dorită, iar rotoarele 11 şi 12 ale grupului mobil, păstrând poziţia verticală, asigură tracţiunea maximă pe orizontală. Prezenţa aripilor 15 contribuie la menţinerea sigură a înălţimii de zbor prin efectele lor descrise în teoria aerodinamicii. În acest regim aparatul de zbor poate manevra şi în plan orizontal. Pentru efectuarea unui viraj, spre stânga sau spre dreapta, se aplică din nou diferenţierea vitezelor de rotaţie ale perechilor de rotoare 11 şi 12. De exemplu, pentru a vira spre dreapta se măresc turaţiile perechii de rotoare 11 şi 12, plasate în stânga planului XZ, în egală măsură.
În regim de mişcare pe orizontală cu acceleraţie (vezi fig. 8) a aparatului de zbor grupul de rotoare mobile rămâne în poziţie verticală, iar grupul de rotoare fixe, datorită diferenţierii vitezelor de rotaţie ale perechilor de rotoare 6 „spate-faţă”, înclină aparatul faţă de planul orizontal sub un unghi mai mic sau egal cu 10°. Această acţiune adaugă o componentă orizontală suplimentară la forţa de tracţiune generată de rotoarele 11 şi 12, deci accelerează aparatul de zbor. Unghiul de înclinare nu trebuie să depăşească mărimea menţionată, în caz contrar se pierde eficienţa rotoarelor 6 din motive expuse mai sus şi cunoscute din sursa „Free online private pilot ground school, Propeller aerodynamics, 2006, <url: http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/propeller-aerodynamics.html> “.
În regim de decelerare al aparatului de zbor (vezi fig. 9) grupul de rotoare mobile revine din poziţia verticală în poziţia iniţială, totodată planul rotoarelor 11 şi 12 este paralel planului rotoarelor 6, iar datorită diferenţierii vitezelor rotoarelor, atât ale celor portante, cât şi ale celor auxiliare, pe axa „cap-coadă” aparatul ocupă poziţia de unghi negativ faţă de direcţia de mişcare. Apare o componentă negativă a forţei de tracţiune, care frânează mişcarea pe orizontală şi totodată micşorează altitudinea octocopterului.
Pentru a ateriza (vezi fig. 5) aparatul este adus în starea de suspendare prin micşorarea turaţiilor tuturor rotoarelor. Aparatul va ateriza pe trenul de aterizare 14.
Prin separarea sarcinilor atribuite celor două grupuri de rotoare se înlătură dezavantajul de a avea un pas minim mai mare decât cel optim, astfel rotoarele 6 fiind pe durata zborului preponderent orizontale sau la un unghi mic de înclinare, maxim 10°, totodată folosindu-se elice cu un pas mic, se obţine un unghi de atac eficient. În acelaşi timp rotoarele 11 şi 12 - de tracţiune orizontală şi de direcţie, trebuie să înfrunte vântul puternic din faţă, de aceea la ele sunt folosite elice cu un pas de 1,4…4,0 ori mai mare decât al rotoarelor 6, ceea ce le face mai rezistente la un vânt relativ mare în direcţie perpendiculară planului de rotaţie al elicei, datorită descreşterii unghiului de atac odată cu mărirea vitezei vântului. Cerinţele pentru cele două grupuri de rotoare sunt diferite şi din punct de vedere al puterii de tracţiune. Elicele rotoarelor portante 6 au diametrul de 1,4…2,2 ori mai mare decât al celor auxiliare 11 şi 12 pentru a se opune forţei gravitaţionale, dar şi pentru ascensiune. Acestea de asemenea contribuie la stabilitatea aparatului de zbor, datorită efectului giroscopic. Rotoarele 11 şi 12 au diametrul mai mic, deci un timp de reacţie mai scurt, ceea ce permite o manevrabilitate mai bună. Totodată au şi o suprafaţă mai mică pe direcţia vântului orizontal, ceea ce reduce rezistenţa aerului. De menţionat că suprafaţa este redusă şi datorită pasului mai mare al elicei faţă de cele folosite în octocopterele existente, constructiv având rotoarele într-un singur plan. Aripile au avantajul că produc o forţă verticală în plus, fapt care reduce consumul de energie destinat rotoarelor 6 la viteze de croazieră mari, mărind astfel timpul de zbor şi respectiv raza de acţiune a octocopterului.
Rezultatul tehnic obţinut se datorează faptului că rotoarele portante au eficienţă ridicată pe toată durata zborului, datorită pasului mic al elicelor şi unghiului de înclinare mic, de 0...10° faţă de planul orizontal; rotoarele auxiliare plasate vertical au eficienţă crescândă odată cu creşterea vitezei vântului orizontal, suprafaţa expusă vântului orizontal fiind mai mică de 2…3 ori faţă de octocopterele existente pentru sarcini similare, micşorând astfel rezistenţa aerului; rotoarele portante obţin un plus de forţă verticală îndreptată în sus la vânt orizontal, datorită dependenţei pătratice a forţei de viteza elicei faţă de aer. Datorită plasării grupului mobil de rotoare pe braţul comun, dedesubtul corpului apare spaţiu suplimentar, care poate fi folosit pentru sarcini utile diverse. Cu alte cuvinte, creşte capacitatea portantă a întregului octocopter.
1. KR 20120102880 A 2012.09.19
2. CN 203740123 U 2014.07.30
3. MD 4413 B1 2016.04.30
Claims (5)
1. Octocopter, care conţine un corp (1), în care sunt fixate o sursă de energie electrică (2) şi un dispozitiv de control-comandă (3); patru braţe (4), fixate rigid de corp (1), pe capetele cărora, în vârfurile unui patrulater imaginar, într-un plan, sunt montate patru rotoare portante (6), fiecare fiind dotat cu câte un motor electric (5), totodată rotoarele portante (6) sunt plasate simetric faţă de centrul de greutate şi faţă de axa longitudinală de simetrie ale octocopterului; în corp (1), pe axa transversală de simetrie a octocopterului, este montat prin intermediul unui lagăr (7), cu posibilitatea rotirii, un braţ (8), pe capetele căruia, simetric faţă de axa longitudinală de simetrie a octocopterului, sunt fixate câte o pereche de rotoare auxiliare (11 şi 12), fiecare fiind dotat cu câte un motor electric (13), totodată rotoarele auxiliare (11 şi 12) sunt fixate prin intermediul unor console (9 şi 10), plasate la o distanţă una de alta, orientate opus una faţă de alta şi paralel axei longitudinale de simetrie a octocopterului; mai conţine un tren de aterizare (14).
2. Octocopter, conform revendicării 1, în care planurile de rotaţie ale rotoarelor auxiliare (11 şi 12) sunt diferite, fiind paralele faţă de axa braţului (8).
3. Octocopter, conform revendicării 1, în care raportul dintre dimensiunile rotorului portant (6) şi rotorului auxiliar (11 sau 12) este de 1,4...2,2.
4. Octocopter, conform revendicării 1, în care raportul dintre pasul elicei rotorului auxiliar (11 sau 12) şi pasul elicei rotorului portant (6) este de 1,4...4,0.
5. Octocopter, conform oricărei din revendicările precedente, în care suplimentar corpul (1) este dotat cu cel puţin două aripi (15), totodată planurile acestora formează cu planul orizontal al corpului (1) un unghi de 3…12°.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20160077A MD4439C1 (ro) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Octocopter |
| PCT/MD2017/000005 WO2018004325A1 (ru) | 2016-06-27 | 2017-06-24 | Οκτοκοπτερ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| MDA20160077A MD4439C1 (ro) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Octocopter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| MD4439B1 MD4439B1 (ro) | 2016-10-31 |
| MD4439C1 true MD4439C1 (ro) | 2017-05-31 |
Family
ID=57209117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| MDA20160077A MD4439C1 (ro) | 2016-06-27 | 2016-06-27 | Octocopter |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| MD (1) | MD4439C1 (ro) |
| WO (1) | WO2018004325A1 (ro) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107628237A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-26 | 安徽瓦尔特机械贸易有限公司 | 与无人机机臂连接的起落架 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN207060377U (zh) * | 2017-08-01 | 2018-03-02 | 广州极飞科技有限公司 | 无人机 |
| US11505314B2 (en) * | 2019-07-22 | 2022-11-22 | Aurora Flight Sciences Corporation | Vertical takeoff and landing aircraft with tiltable rotors |
| CN112208759B (zh) * | 2020-11-11 | 2024-09-10 | 福州大学 | 一种抗风扰可倾斜转子的八旋翼飞行器及控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120102880A (ko) * | 2011-03-09 | 2012-09-19 | 유세혁 | 옥터콥터 장치 및 이의 제어 방법 |
| CN203544370U (zh) * | 2013-08-06 | 2014-04-16 | 陈博 | 农用多旋翼无人直升机 |
| CN203740123U (zh) * | 2014-03-03 | 2014-07-30 | 天津曙光敬业科技有限公司 | 六旋翼飞行器 |
| CN203996885U (zh) * | 2014-06-03 | 2014-12-10 | 王雪阳 | 内燃机动力多旋翼直升机 |
| JP2014240242A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | 富士重工業株式会社 | 垂直離着陸飛行体 |
| EP2818218A1 (de) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Robert Schmidkonz | Multikopterausleger |
| US9296477B1 (en) * | 2014-07-21 | 2016-03-29 | Glenn Coburn | Multi-rotor helicopter |
| MD4413B1 (ro) * | 2015-02-26 | 2016-04-30 | Андрей Коваленко | Multicopter (variante) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9493235B2 (en) * | 2002-10-01 | 2016-11-15 | Dylan T X Zhou | Amphibious vertical takeoff and landing unmanned device |
| RU2467924C1 (ru) * | 2011-07-26 | 2012-11-27 | Владимир Степанович Григорчук | Транспортный самолет |
| RU2550909C1 (ru) * | 2014-03-26 | 2015-05-20 | Дмитрий Сергеевич Дуров | Многовинтовой преобразуемый беспилотный вертолет |
-
2016
- 2016-06-27 MD MDA20160077A patent/MD4439C1/ro not_active IP Right Cessation
-
2017
- 2017-06-24 WO PCT/MD2017/000005 patent/WO2018004325A1/ru not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120102880A (ko) * | 2011-03-09 | 2012-09-19 | 유세혁 | 옥터콥터 장치 및 이의 제어 방법 |
| JP2014240242A (ja) * | 2013-06-12 | 2014-12-25 | 富士重工業株式会社 | 垂直離着陸飛行体 |
| EP2818218A1 (de) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Robert Schmidkonz | Multikopterausleger |
| CN203544370U (zh) * | 2013-08-06 | 2014-04-16 | 陈博 | 农用多旋翼无人直升机 |
| CN203740123U (zh) * | 2014-03-03 | 2014-07-30 | 天津曙光敬业科技有限公司 | 六旋翼飞行器 |
| CN203996885U (zh) * | 2014-06-03 | 2014-12-10 | 王雪阳 | 内燃机动力多旋翼直升机 |
| US9296477B1 (en) * | 2014-07-21 | 2016-03-29 | Glenn Coburn | Multi-rotor helicopter |
| MD4413B1 (ro) * | 2015-02-26 | 2016-04-30 | Андрей Коваленко | Multicopter (variante) |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Dissymmetry of Lift, Helicopter Aviation, 1995.11.17, <url: www.copters.com/aero/lift_dissymetry.html> (regăsit în Internet la 2016.08.19) * |
| Free online private pilot ground school, Propeller aerodynamics, 2006, <url: http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/propeller-aerodynamics.html> (regăsit în Internet la 2016.08.19) * |
| UAVS AND UCAVS: DEVELOPMENTS IN THE EUROPEAN UNION, Policy Department External Policies, SECURITY AND DEFENCE, 2007.10, <url: www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/etudes/join/2007/381405/EXPO-SEDE_ET%282007%29381405_EN.pdf > (regăsit în Internet la 2016.08.19) * |
| Октокоптер АС-1000.PRO, Авиамодельный клуб, 2014.04.23, <url: http://авиаклуб-ас.рф/%d0%be%d0%ba%d1%82%d0%be%d0%ba%d0%be%d0%bf%d1%82%d0%b5%d1%80-%d0%b0%d1%81-1000-pro/> (regăsit în internet la 2016.08.19) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107628237A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-26 | 安徽瓦尔特机械贸易有限公司 | 与无人机机臂连接的起落架 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MD4439B1 (ro) | 2016-10-31 |
| WO2018004325A1 (ru) | 2018-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12019439B2 (en) | Free wing multirotor with vertical and horizontal rotors | |
| US11142309B2 (en) | Convertible airplane with exposable rotors | |
| US10144509B2 (en) | High performance VTOL aircraft | |
| US11485477B2 (en) | Flying apparatus | |
| CN111605708B (zh) | 偏转翼飞行器 | |
| KR102135285B1 (ko) | 수직 이착륙 고정익 무인기 | |
| US20180370629A1 (en) | Tilt-rotor vertical takeoff and landing aircraft | |
| US20150136897A1 (en) | Aircraft, preferably unmanned | |
| US20070215746A1 (en) | Aircraft Having A Ring-Shaped Wing Structure | |
| US20200010182A1 (en) | Pivoting wing system for vtol aircraft | |
| US20130105635A1 (en) | Quad tilt rotor vertical take off and landing (vtol) unmanned aerial vehicle (uav) with 45 degree rotors | |
| CN105711832B (zh) | 一种倾转三旋翼长航时复合式飞行器 | |
| US6142414A (en) | Rotor--aerostat composite aircraft | |
| WO2019188849A1 (ja) | 高速ドローン等航空機 | |
| KR20170104901A (ko) | 서브 드론 모듈 설치 개수에 따라 페이로드를 조절하는 드론 조립체 및 서브 드론 모듈 중앙 비행제어 수단과 방법 | |
| BR112015032313B1 (pt) | Veículo vtol híbrido para viagem aérea e veículo | |
| KR20170094045A (ko) | 틸트로터 기반의 멀티콥터형 스마트 드론 | |
| MD4439C1 (ro) | Octocopter | |
| WO2017042291A1 (en) | Aircraft for transport and delivery of payloads | |
| JP2009234551A (ja) | 主翼取り付け角変更装置を備えた垂直離着陸航空機 | |
| US12246828B2 (en) | Aerial vehicle having a first wing and a second wing that tilt and rotate to form an inverted V-shape | |
| US20240067329A1 (en) | Flying object control method | |
| JP2020097419A (ja) | 翼回転垂直離着陸長距離航空機 | |
| CN108216607B (zh) | 带滑翔翼的多旋翼无人机及其控制方法 | |
| RU2839620C1 (ru) | Летательный аппарат на базе свободного подвеса биплана с мультироторной системой |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG4A | Patent for invention issued | ||
| KA4A | Patent for invention lapsed due to non-payment of fees (with right of restoration) | ||
| MM4A | Patent for invention definitely lapsed due to non-payment of fees |