Буксируемая по воздуху платформа для летательного аппарата, содержащая средства коррекции положения, и соответствующий узел сцепного устройства
Изобретение относится к буксируемым летательным аппаратам. Прицепное устройство (1) для летательного аппарата (Р) включает в себя опорные средства (30), транспортирующие измерительные устройства (31), буксировочную штангу (20), средства (21) для соединения опорных средств (30) с буксировочной штангой (20), средства (40) сцепления для прикрепления прицепного устройства к буксировочному тросу. Устройство также содержит средства (10) коррекции положения, расположенные между средствами (40) сцепления и буксировочной штангой (20). Средства (10) содержат штангу (11) коррекции положения, выполненную с возможностью буксирования летательным аппаратом в вертикальном положении с помощью средств сцепления (40), и буксировочные оттяжки (12а), соответственно соединяющие первый конец штанги (11) коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги и второй конец штанги коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги. Изобретение повышает точность измерений и упрощает сбор параметров, используемых в области разведки природных ресурсов, а также идентификации подземных пустот. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 17 ил.
Изобретение относится к буксируемой по воздуху платформе или, в целом, к прицепному устройству для летательного аппарата, буксируемому последним посредством буксировочного троса.
В частности, оно относится к прицепным устройствам, содержащим опорные средства крепления измерительных средств, предназначенных для сбора параметров, используемых в области исследования природных ресурсов или идентификации подземных пустот.
В настоящее время область геофизической картографии получила новый импульс развития с целью изучения изменения подземной среды, в частности, гидрологии. В частности, проявляется все возрастающая потребность в обнаружении воды в пустынных регионах. Такое обнаружение предполагает, например, отслеживание или идентификацию карстовых систем.
Это же относится к исследованию полезных ископаемых, находящихся на средних глубинах, то есть на глубине менее 300 м, или к идентификации нефтяных или газовых месторождений.
В области картографии недавно появились другие потребности. Например, но не ограничительно, такие потребности касаются обнаружения подземных пустот с целью хранения в них ресурсов и даже захоронения отходов.
Для получения данных в области геофизической картографии одним из методов, согласно очень упрощенному принципу, является измерение вертикальных и горизонтальных изменений удельного электрического сопротивления подземных недр. Для этого при помощи излучающей воздушной антенны, такой как контур или катушка, излучают электрические импульсы в направлении земли, в частности, в направлении исследуемого подземного пространства. При этом возникает первичное магнитное поле. Резкое отключение указанного магнитного поля создает токи Фуко, которые являются настолько сильными, что образования, присутствующие в указанном подземном пространстве, становятся проводящими. В свою очередь, эти наведенные токи создают вторичное магнитное поле. Это поле измеряют при помощи принимающей антенны, такой как катушка или контур, затем анализируют для определения удельного сопротивления указанных присутствующих образований.
Для доставки на место таких измерительных средств некоторые конструкторы или операторы оборудовали самолеты электромагнитными антеннами, обрамляющими указанные самолеты. Такая антенна содержит один или несколько контуров, излучающих и/или принимающих электромагнитные волны. Антенну получают посредством прикрепления электрического проводника спереди самолета через удлинители, чтобы удалить указанный проводник от кабины и увеличить таким образом периметр антенны, на концах крыльев и сзади фюзеляжа самолета. Таким образом, антенна в основном имеет внешний вид ромба, диагонали которого образованы крыльями и фюзеляжем самолета. Следовательно, необходимо использовать самолеты с соответствующим размахом крыльев, чтобы транспортировать антенну достаточного размера для сбора данных о местности, например, четырехмоторный самолет типа Bombardier Dash-7. Поскольку положение в воздухе антенны по существу соответствует положению транспортирующего ее самолета, необходимо удерживать самолет в идеальной горизонтальной плоскости во время сбора данных, в противном случае потребуются сложные вычисления, чтобы учитывать угол наклона антенны относительно земли. Для сохранения такого по существу горизонтального положения самолет должен передвигаться с относительно высокой скоростью. Ниже этой скорости самолет имеет большой угол атаки, то есть приподнимает «нос», как в конфигурации приземления. Однако высокая скорость влияет на качество производимых измерений. Кроме того, электрический проводник или проводники, образующие обрамляющую самолет антенну, во время полета деформируются, колеблются и даже создают движения и/или вибрации, делающие пилотирование указанного самолета неприятным и даже опасным вплоть до необходимости непредусмотренной или вынужденной посадки. Кроме того, использование самолета больших габаритов влечет за собой большие расходы по эксплуатации и обслуживанию, к которым добавляются дополнительные расходы, связанные со сложным и длительным монтажом антенны, обрамляющей летательный аппарат.
Для устранения этих недостатков была разработана круглая или по крайней мере сегментированная круглая антенна для перемещения и доставки на место при помощи вертолета. Результирующая площадь поверхности такой антенны может быть намного больше площади антенны, обрамляющей самолет, т.к. размеры указанной антенны больше не зависят напрямую от размеров самолета. Это позволяет выполнить одну или несколько концентричных и компланарных антенн, взаимодействующих с дальними частями множества оттяжек по существу одинаковой длины, ближние концы которых соединены между собой и с лебедкой вертолета, подтягивающего и затем транспортирующего выполненную таким образом антенну. Один или несколько электрических кабелей соединяют антенну с вычислительным устройством, находящимся на борту летательного аппарата. Поскольку окружность антенны увеличилась, сканирование местности является оптимизированным и требует меньше пролетов, чем в случае самолета, обрамленного антенной. Кроме того, сбор данных можно производить на более низкой скорости. Однако такое решение связано с недостатками, влияющими на качество обработки собираемых измерений, и сохраняет высокие расходы на эксплуатацию и обслуживание. Действительно, монтаж такой конструкции остается сложным и требует большой площади для сборки. Кроме того, вертолет имеет ограниченную автономию по сравнению с самолетом и в то же время отличается повышенным расходом топлива. Сканирование обширного участка местности остается трудоемким и несовершенным. Кроме того, основным недостатком является то, что конструкция «антенны (антенн) с оттяжками» колеблется наподобие маятника, повторяющиеся и случайные колебания которого делают положение измерительного устройства неустойчивым. Чтобы скорректировать или ослабить явление маятника при обработке собираемых измерений, обычно применяют множество датчиков, расположенных по окружности транспортируемой вертолетом конструкции. Несмотря на возросшую сложность вычислений, результаты или карты, получаемые при указанных обработках собираемых измерений, не отличаются надежностью и являются малопригодными.
Кроме того, электромагнитные волны, отражаемые и улавливаемые приемной антенной, транспортируемой летательным аппаратом в виде обрамленного самолета или вертолета, опять отражаются от оттяжек или от фюзеляжа, от крыльев или лопастей несущего винта в зависимости от используемого летательного аппарата. Эти последовательные отражения сильно искажают собираемые измерения.
Таким образом, на сегодняшний день не существует эффективных и экономичных решений, позволяющих перемещать по воздуху опору антенны с большой окружностью, то есть с результирующей площадью, превышающей несколько сот и даже несколько тысяч квадратных метров, и с устойчивым и определенным положением.
Изобретение позволяет устранить большинство недостатков известных решений.
Отталкиваясь от принципа сцепки рекламных баннеров, буксируемых небольшими, легкими и экономичными самолетами, в частности, по сравнению с самолетами, обрамленными электромагнитными контурами, изобретением предложена сцепка, включающая в себя летательный аппарат, буксировочный трос и прицепное устройство, при этом летательный аппарат буксирует указанное прицепное устройство посредством буксировочного троса.
Способы крепления рекламного баннера после взлета легкого самолета хорошо известны. Однако размеры рекламного баннера, как правило, в несколько десятков квадратных метров, намного меньше размеров опорных средств крепления антенны, предназначенной для сбора геофизических данных. Кроме того, рекламный баннер буксируют по существу в вертикальной плоскости, которая может смещаться во время полета. До сегодняшнего дня это техническое решение не рассматривалось в области сбора данных измерений с воздуха. Действительно, до настоящего времени в данной области это решение не применялось, и даже считалось невозможным транспонировать его для буксировки антенны большого размера, которая к тому же должна сохранять устойчивое, в частности, горизонтальное положение во время измерительного цикла. Изобретение позволяет решить эти проблемы за счет оснащения сцепки автоматическими средствами коррекции положения, а также оригинальными охватываемыми и охватывающими средствами сцепления во время полета. Кроме того, при помощи указанных средств сцепления во время полета можно также обеспечивать электрическое соединение между буксируемыми измерительными устройствами и летательным аппаратом.
Среди многих преимуществ изобретения можно отметить, что оно позволяет:
- прикреплять антенну очень больших размеров, например, в несколько сот или тысяч квадратных метров к легкому летательному аппарату после взлета указанного летательного аппарата;
- во время прикрепления в полете прицепного устройства подключать автоматически антенну или, в целом, любой измерительный датчик, транспортируемый на указанном прицепном устройстве, к вычислительному устройству, установленному на борту буксирующего летательного аппарата;
- легко располагать на опорных средствах, укладка и развертывание которых являются исключительно легкими, один или несколько измерительных датчиков, что позволяет намного сократить расходы по сборке и перевозке прицепного устройства согласно изобретению, а именно в десять-двадцать раз по сравнению с известными решениями в плане необходимого оборудования и персонала;
- в момент сцепления в полете прицепного устройства согласно изобретению с буксировочным тросом, буксируемым летательным аппаратом, автоматически производить электрическое подключение указанного прицепного устройства и, следовательно, в случае необходимости, любого измерительного датчика, транспортируемого на указанном прицепном устройстве, к вычислительному устройству на борту летательного аппарата;
- подключать электрически прицепное устройство, имеющее по существу вертикальное положение, например, но не ограничительно, такое как рекламный баннер, к летательному аппарату для управления средствами отображения или для сбора измерений, выдаваемых датчиками, установленными на прицепном устройстве, в частности, с целью гидрологических изысканий;
- использовать легкий и экономичный по энергоемкости летательный аппарат, имеющий большой радиус действия, для сведения к минимуму времени, необходимого для сканирования участка местности, и расходов по такому полету;
- собирать при помощи электромагнитного контура, удерживаемого в идеально вертикальном положении вблизи скалистого препятствия, точные измерения, например, во время гидрологической разведки или для моделирования оползней;
- собирать при помощи электромагнитного контура, удерживаемого в идеально горизонтальном положении, точные измерения, например, во время разведки природных ресурсов или идентификации подземных пустот;
- избегать любых сложных вычислений и даже любых искажений собираемых первичных данных для внесения поправок в изменяющееся положение известных измерительных датчиков, благодаря действию средств коррекции положения прицепного устройства согласно изобретению;
- исключить любое отрицательное влияние буксирующего летательного аппарата на данные, собираемые прицепным устройством согласно изобретению, благодаря удалению измерительного датчика или измерительных датчиков, в частности, антенн, излучающих и принимающих электромагнитные волны, от указанного летательного аппарата, который буксирует прицепное устройство, находящееся сзади него на расстоянии в несколько десятков метров;
- исключить один из основных недостатков известных решений, в которых несущий летательный аппарат взаимодействует с транспортируемой по воздуху антенной, влияя таким образом на качество множественных измерений указанного летательного аппарата, что требует многократных пролетов летательных аппаратов, оснащенных отдельными датчиками, и позволяет транспортировать одновременно множество датчиков на прицепном устройстве, повышая качество и увеличивая количество и разнообразие измерений, производимых во время одного полета, оптимизируя таким образом маршруты буксирующего летательного аппарата и, следовательно, сокращая продолжительность и расходы по полету для сканирования соответствующего участка местности.
В связи с этим объектом изобретения является прицепное устройство, включающее в себя:
- охватывающие средства сцепления, выполненные с возможностью взаимодействия с охватываемыми средствами сцепления дальнего конца буксировочного троса для летательного аппарата,
- буксировочную штангу, взаимодействующую с охватывающими средствами сцепления,
- гибкие опорные средства, по существу плоские после развертывания, содержащие средства крепления для взаимодействия с указанной буксировочной штангой.
В частности, для обеспечения кампании геофизических измерений и, в целом, для автоматического регулирования положения буксируемых опорных средств такое прицепное устройство дополнительно содержит средства коррекции положения, расположенные между охватывающими средствами сцепления и буксировочной штангой, при этом указанные средства коррекции положения автоматически удерживают опорные средства в определенном положении, когда летательный аппарат буксирует прицепное устройство.
Если прицепное устройство согласно изобретению необходимо использовать для осуществления геофизических измерений вдоль скалистых стенок и даже для обеспечения рекламных кампаний, определенное положение может быть по существу вертикальным. В этом случае предпочтительно средства коррекции положения могут содержать корректирующую штангу, взаимодействующую с буксировочной штангой при помощи множества компланарных буксировочных оттяжек, соответствующие ближние концы которых присоединены к корректирующей штанге, и соответствующие дальние концы которых присоединены к буксировочной штанге, при этом соответствующие длины указанных буксировочных оттяжек и их соответствующие точки присоединения к указанным штангам имеют осевую симметрию относительно средней линии, общей для указанных штанг.
В варианте, в частности, для транспортировки идеально горизонтальных измерительных датчиков, определенное положение опорных средств может быть по существу горизонтальным. В этом случае предпочтительно средства коррекции положения могут содержать корректирующую штангу, каждый конец которой соединен с:
- двумя концами буксировочной штанги через первые буксировочные оттяжки первой одинаковой длины,
- центральной частью буксировочной штанги через вторые буксировочные оттяжки второй одинаковой длины.
Независимо от определенного положения, предпочтительно средства коррекции положения выполнены таким образом, что корректирующая штанга взаимодействует с охватывающими средствами сцепления через сцепные оттяжки, дальние концы которых присоединены соответственно к корректирующей штанге, при этом ближние концы указанных оттяжек соединены вместе и присоединены к дальнему концу сцепного троса, ближний конец которого взаимодействует с охватывающими средствами сцепления.
Кроме того, средства коррекции положения согласно изобретению позволяют также регулировать относительную высоту в воздухе опорных средств по отношению к высоте буксировочного троса. Например, но не ограничительно, соответствующие длины сцепных оттяжек можно совокупно определить таким образом, чтобы корректирующую штангу можно быть позиционировать автоматически и удерживать вертикально, когда летательный аппарат буксирует прицепное устройство. Кроме того, соответствующие длины сцепных оттяжек можно определить таким образом, чтобы определить данную относительную высоту продольной оси опорных средств по отношению к высоте дальней части сцепного троса.
Для облегчения сборки и обслуживания прицепного устройства согласно изобретению корректирующую штангу можно выполнить в виде содержащей отверстия полой трубчатой конструкции. Кроме того, сцепные оттяжки могут быть выполнены из одного троса, взаимодействующего с корректирующей штангой через указанные отверстия, при этом соответствующие длины выполненных таким образом сцепных оттяжек определяют посредством завязывания троса или средствами ограничения хода. Кроме того, буксировочная штанга может быть выполнена в виде содержащей отверстия полой трубчатой конструкции. Буксировочные оттяжки могут быть выполнены при этом из одного тонкого троса, взаимодействующего с указанными штангами через указанные отверстия, при этом соответствующие длины выполненных таким образом буксировочных оттяжек определяют посредством завязывания троса или средствами ограничения хода.
Чтобы обеспечивать плоское положение и устранить волнообразные движения опорных средств во время полета, предпочтительно опорные средства могут быть выполнены из микроперфорированной аэродинамической демпфирующей ткани. Кроме того, опорные средства могут содержать демпфирующие средства, расположенные противоположно буксировочной штанге, при этом указанные демпфирующие средства имеют микроперфорированную конструкцию.
Для осуществления измерительных кампаний, например, геофизических измерений, на опорных средствах может быть установлено измерительное устройство, выполненное в виде антенны из одного или более контуров, выполненных с возможностью излучения электромагнитных сигналов. Кроме того, на указанных опорных средствах могут быть установлены измерительные устройства, содержащие один или более датчиков или зондов.
Для обеспечения проводной электрической связи между буксирующим летательным аппаратом и измерительным устройством, транспортируемым прицепным устройством, указанное измерительное устройство может быть соединено с шиной проводной связи, ближний конец которой взаимодействует с охватывающими средствами сцепления в виде одного или более электрических соединителей.
Чтобы прицепное устройство могло собирать измерения, на опорных средствах может быть установлена антенна для приема электромагнитных сигналов. В варианте или дополнительно на средствах коррекции положения может быть установлена антенна для приема электромагнитных сигналов.
Для обеспечения электрической связи между летательным аппаратом и антенной приема электромагнитных сигналов, которая находится на прицепном устройстве, предпочтительно ее можно соединить с шиной проводной связи, ближний конец которой содержит один или более электрических соединителей и взаимодействует с охватывающими средствами сцепления.
Для транспортировки такой шины проводной связи предпочтительно сцепной трос может охватывать ближний конец шины связи. В варианте указанный сцепной трос может иметь волокнистую структуру, при этом ближний конец шины связи переплетен с волокнами указанного троса.
Для обеспечения сцепления прицепного устройства при помощи крюка буксировочного троса предпочтительно охватывающие средства сцепления могут содержать полый конусный элемент. Кроме того, наружная стенка конусного элемента охватывающих средств сцепления может содержать оболочку, выполненную с возможностью захождения в нее конца или головной части ближнего конца сцепного троса, при этом указанный ближний конец выполнен в виде замкнутой петли.
В варианте охватывающие средства сцепления могут содержать элемент V-образной формы, содержащий два листа, и оболочку, выполненную с возможностью захождения в нее конца или головной части ближнего конца сцепного троса, при этом указанный ближний конец выполнен в виде замкнутой петли, при этом указанные листы прикреплены к указанному кожуху.
Для обеспечения электрического соединения предпочтительно электрические соединители могут выступать от внутренней стенки указанных листов элемента V-образной формы, причем эта стенка является диэлектрической.
Кроме того, охватывающие средства сцепления могут дополнительно содержать средства соединения с натяжным тросом.
В варианте или дополнительно охватывающие средства сцепления могут содержать электрические соединители, выступающие от внутренней стенки конусного элемента, причем эта стенка является диэлектрической.
Для использования прицепного устройства согласно изобретению обеспечен также буксировочный трос для летательного аппарата, дальний конец которого содержит охватываемые средства сцепления в виде платы, выполненные с возможностью взаимодействия с охватывающими средствами сцепления указанного прицепного устройства.
Для обеспечения электрического соединения летательного аппарата с прицепным устройством согласно изобретению указанная плата предпочтительно может быть конусной и содержать электрические соединители, выступающие от наружной диэлектрической стенки указанной платы, при этом указанные электрические соединители представляют собой дальний конец шины связи, находящейся на указанном буксировочном тросе. Указанные электрические соединители могут быть выполнены соответственно в виде отдельных концентричных колец.
Согласно второму варианту выполнения, охватываемые средства сцепления буксировочного троса согласно изобретению могут дополнительно содержать крюк, установленный подвижно на дальнем конце буксировочного троса. Они дополнительно содержат опорную часть, установленную неподвижно на дальнем конце указанного буксировочного троса. При таком выполнении предпочтительно плата может представлять собой элемент V-образной формы, содержащий два листа, вершина которого закреплена на крюке таким образом, что опорная часть может перемещаться скольжением внутри платы под действием натяжения буксировочного троса до положения упора во внутреннюю вершину указанной платы.
Согласно третьему варианту выполнения, указанные охватываемые средства сцепления могут содержать крюк, установленный подвижно на дальнем конце буксировочного троса, и опорную часть, установленную неподвижно на дальнем конце буксировочного троса. Плата может представлять собой элемент V-образной формы, содержащий два листа, наружная вершина которого выполнена в виде крюка таким образом, что опорная часть может перемещаться скольжением внутри платы под действием натяжения буксировочного троса до положения упора во внутреннюю вершину указанной платы.
Согласно этим двум последним вариантам выполнения, для обеспечения электрического соединения плата может содержать электрические соединители, выступающие от наружной диэлектрической стенки листов указанной платы, при этом указанные электрические соединители представляют собой дальний конец шины связи, находящейся на указанном буксировочном тросе.
Для предупреждения любого риска механических или электрических неисправностей во время фазы сцепления прицепного устройства с летательным аппаратом охватываемые средства сцепления буксировочного троса согласно изобретению могут предпочтительно содержать демпфирующие средства сцепления. Эти средства поглощают часть силы натяжения буксировочного троса во время взаимодействия между соответствующими средствами сцепления указанного прицепного устройства и указанного буксировочного троса.
Предпочтительно такие демпфирующие средства сцепления могут быть выполнены в виде пневматического или гидравлического исполнительного механизма, цилиндр которого установлен неподвижно на опорной части охватываемых средств сцепления согласно указанным второму и третьему вариантам выполнения. При этом поршень может быть установлен неподвижно на крюке указанных охватываемых средств сцепления.
Для обеспечения контроля и/или регулирования поглощающей способности исполнительного механизма и для уменьшения полетной массы прицепного устройства предпочтительно цилиндр исполнительного механизма можно предварительно заполнить текучей средой. Кроме того, цилиндр может содержать одно или более отверстий, через которые сжимаемая текучая среда выталкивается под действием поршня.
Кроме того, объектом изобретения является любая сцепка, включающая в себя летательный аппарат, буксировочный трос и прицепное устройство, при этом летательный аппарат выполнен с возможностью буксировки прицепного устройства посредством указанного буксировочного троса, при этом охватываемые средства сцепления буксировочного троса взаимодействуют с охватывающими средствами сцепления указанного прицепного устройства, при этом указанные охватываемые и охватывающие средства сцепления выполнены в соответствии с изобретением.
Кроме того, летательный аппарат может дополнительно содержать вычислительное устройство для генерирования и обработки электромагнитных сигналов, при этом указанные сигналы, проходящие через шину связи, излучаются и принимаются измерительным устройством, транспортируемым прицепным устройством.
Наконец, объектом изобретения является оригинальная площадка сцепления, обеспечивающая сцепление прицепного устройства согласно изобретению с летательным аппаратом во время полета. Если ближний конец сцепного троса указанного прицепного устройства образует замкнутую петлю, головная часть которой взаимодействует с охватывающими средствами сцепления указанного прицепного устройства, такая площадка сцепления содержит три стойки, взаимно расположенные таким образом, что образуют треугольник, при этом две стойки, образующие основание указанного треугольника, содержат крепления или направляющие для взаимодействия соответственно с ветвями ближней части сцепного троса. Стойка, образующая вершину треугольника, взаимодействует с ближним концом натяжного троса.
Другие особенности и преимущества изобретения будут более очевидны из последующего описания на неограничительном примере вариантов его осуществления со ссылками на чертежи.
На фиг. 1а и 1b показан летательный аппарат, буксирующий через буксировочный трос прицепное устройство согласно изобретению соответственно в горизонтальном и вертикальном положениях;
на фиг. 2 - прицепное устройство согласно изобретению, выполненное с возможностью занимать по существу горизонтальное положение во время полета;
на фиг. 3а и 3b - средства коррекции положения устройства согласно изобретению соответственно в фазе взлета и во время полета, при этом указанные средства коррекции положения выполнены с возможностью поддержания по существу горизонтального положения во время измерительной операции;
на фиг. 3c упрощенно показано прицепное устройство согласно изобретению, занимающее горизонтальное положение, вид сбоку;
на фиг. 4 - прицепное устройство согласно изобретению, содержащее средства коррекции положения для удержания опорных средств указанного устройства в вертикальном положении;
на фиг. 5 - площадка для прицепления прицепного устройства согласно изобретению;
на фиг. 6а и 6b - первый вариант выполнения охватывающих средств сцепления прицепного устройства согласно изобретению, соответственно вид сверху и снизу;
на фиг. 7а и 7b - первый вариант выполнения охватываемых средств сцепления буксировочного троса согласно изобретению;
на фиг. 7с и 7d - версия указанного первого варианта выполнения охватываемых средств сцепления буксировочного троса согласно изобретению, при этом указанные охватываемые средства сцепления содержат демпфирующие средства сцепления и выполнены с возможностью взаимодействия с охватывающими средствами сцепления, представленными в качестве примера на фиг. 6а и 6b;
на фиг. 6с - второй вариант выполнения охватывающих средств сцепления прицепного устройства согласно изобретению;
на фиг. 7е - второй вариант выполнения охватываемых средств сцепления буксировочного троса согласно изобретению, при этом указанные охватываемые средства сцепления содержат демпфирующие средства сцепления и выполнены с возможностью взаимодействия с охватывающими средствами сцепления, представленными в качестве примера на фиг. 6с;
на фиг. 8 поясняется взаимодействие между охватываемыми и охватывающими средствами сцепления после соединения прицепного устройства с буксировочным тросом согласно изобретению.
На фиг. 1а в упрощенном виде представлена сцепка в соответствии с изобретением, в которой летательный аппарат Р, например, самолет, выполненный с возможностью буксировки рекламного баннера, буксирует посредством буксировочного троса 60 длиной в несколько десятков метров прицепное устройство 1 согласно первому варианту осуществления изобретения. Такое устройство в основном содержит опорные средства 30, по существу плоские после развертывания, транспортирующие измерительный датчик 31, например, антенну, излучающую электромагнитные волны. Для сбора надлежащих геофизических измерений такое прицепное устройство 1 содержит средства 10 коррекции положения, выполненные с возможностью удержания опорных средств 30 по существу в постоянном горизонтальном положении. Такие средства 10 будут описаны более подробно в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления со ссылками на фиг. 3а-3с.
Точно так же на фиг. 1b в упрощенном виде представлена сцепка в соответствии с изобретением, в которой летательный аппарат Р, например, самолет, выполненный с возможностью буксировки рекламного баннера, буксирует посредством буксировочного троса 60 длиной в несколько десятков метров прицепное устройство 1 согласно второму варианту осуществления изобретения. Аналогично предыдущему прицепному устройству, устройство, показанное на фиг. 1b, в основном содержит опорные средства 30, по существу плоские после развертывания, транспортирующие измерительный датчик 31, например, антенну, излучающую электромагнитные волны. Для сбора надлежащих геофизических измерений, например, вдоль скалистого препятствия, такое прицепное устройство 1 содержит средства 10 коррекции положения, выполненные с возможностью удержания опорных средств 30 по существу в постоянном вертикальном положении. Такие средства 10 будут описаны более подробно в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления со ссылками на фиг. 4.
Эти два варианта выполнения сцепки согласно изобретению позволяют избегать любого взаимодействия или влияния летательного аппарата Р на измерения, производимые измерительными устройствами 31, находящимися на опорных средствах 30, так как указанный летательный аппарат буксирует их на расстоянии нескольких десятков метров сзади себя.
На фиг. 2 более подробно представлено прицепное устройство 1 согласно изобретению.
Оно содержит охватывающие средства 40 сцепления, выполненные с возможностью взаимодействия с охватываемыми средствами (или крюком) сцепления дальнего конца буксировочного троса для летательного аппарата, не показанного на фиг. 2.
Такое прицепное устройство 1 содержит гибкие опорные средства 30, по существу плоские в развернутом состоянии. Предпочтительно опорные средства 30 могут быть выполнены из ткани и даже из нескольких соединенных между собой, предпочтительно перфорированных тканей. Этот тип материала используют, в частности, для выполнения основного полотнища некоторых буксируемых рекламных баннеров. Учитывая площадь поверхности буксируемых опорных средств 30, которая может достигать нескольких сот квадратных метров, такая ткань должна иметь ряд определенных характеристик, среди которых не ограничительно можно указать высокую стойкость к вытягиванию и структуру, выполненную таким образом, чтобы во время полета опорные средства 30 колыхались на ветру лишь в незначительной степени. Предпочтительно используют ткань, обеспечивающую функцию аэродинамического демпфера. Описанные далее опорные средства 30 по существу имеют форму четырехугольника, в частности, прямоугольника. Вместе с тем, средства 30 могут иметь и другие плоские геометрические формы, такие как форма диска, треугольника и т.д.
Показанные на фиг. 2 опорные средства 30 образуют в плоскости прямоугольник длиной от 40 до 60 м и шириной от 15 до 25 м, ближняя часть 30р которого взаимодействует с буксировочной штангой 20. Длина указанной буксировочной штанги по существу равна ширине переднего края ближней части 30р опорных средств 30. Например, указанная ближняя часть может содержать ряд предпочтительно усиленных отверстий, например, металлических люверсов. Точно так же, буксировочная штанга 20 может иметь полую цилиндрическую конструкцию, предпочтительно с овальным двояковыпуклым симметричным поперечным сечением, имеющую зауженный задний край, который может содержать отверстия, выровненные с отверстиями ближней части опорных средств 30с. Средства 21 соединения, такие как веревки или тросы, прикрепляют буксировочную штангу к указанной ближней части 30р опорных средств 30. В варианте буксировочная штанга может быть цельной и содержать выступающие кольца, внутри которых взаимодействуют средства соединения. Кроме того, средства 21 соединения могут представлять собой один тонкий трос, проходящий наподобие шнурка от отверстия буксировочной штанги к отверстию ближней части 30р опорных средств. Согласно третьему варианту выполнения, ближняя часть 30р опорных средств содержит оболочку, выполненную с возможностью размещения в ней указанной буксировочной штанги 20. Можно также обеспечить любое другое взаимодействие этой штанги с ближней частью опорных средств 30. Во время хранения или укладки прицепного устройства согласно изобретению опорные средства 30 могут быть смотаны, сложены, свернуты, чтобы уменьшить их габарит. В случае, когда опорные средства 30 имеют ближнюю часть 30р, передний край которой изогнут или выполнен V-образным, буксировочная штанга 20 может тоже иметь изогнутую форму или V-образную форму. В варианте буксировочная штанга может оставаться по существу в виде прямого цилиндра. В этом случае средства 21 соединения обеспечивают соединение между опорными средствами 30 и указанной буксировочной штангой 20 таким образом, чтобы продольная ось опорных средств 30 совпадала со средней линией буксировочной штанги 20.
Чтобы после сцепления прицепного устройства с летательным аппаратом через сцепной трос, оснащенный крюком, соответствующим охватываемым средствам сцепления, поддерживать устойчивое и заранее определенное положение прицепного устройства 1 согласно изобретению, предпочтительно оно содержит средства 10 коррекции положения, взаимодействующие с буксировочной штангой 20 и расположенные между ней и охватывающими средствами 40 сцепления. Более подробно выполнение таких средств коррекции положения будет представлено далее со ссылками на фиг. 3а-3с и 4. Предпочтительно указанные средства 10 коррекции содержат по существу цилиндрическую корректирующую штангу 11, конструкция которой может быть идентична или подобна конструкции буксировочной штанги. Средства 10 коррекции положения взаимодействуют через проводную связь с буксировочной штангой 20 посредством множества буксировочных оттяжек 12а, 12b. Что касается корректирующей штанги 11, то она предпочтительно взаимодействует с охватывающими средствами 40 сцепления через проводную связь посредством одной или нескольких крепежных оттяжек 13а. Согласно примеру, описанному со ссылками на фиг. 2, внутри сетчатой структуры из буксировочных оттяжек 12а и 12b расположена антенна, принимающая электромагнитные волны. Она может быть соединена со средствами 10 коррекции при помощи любых других средств. В варианте она может находиться на опорных средствах 30, как и антенна 31. На этих опорных средствах может быть установлено множество излучающих и/или принимающих антенн 31а, 31b и даже другие измерительные датчики 32, например, но не ограничительно высотомеры или радиовысотомеры для дополнения измерительной операции. Указанные датчики 31, 32 могут быть закреплены при помощи любых средств на верхней или нижней сторонах опорных средств 30, например, посредством сшивания, склеивания, запрессовки и т.д. Антенна 31 может быть выполнена также из проводящих волокон, переплетенных с другими, не проводящими волокнами, которые могут быть материалом опорных средств 30. Кроме того, она может быть выполнена из одной или нескольких полос проводящего металла, например, но не ограничительно из алюминия, наклеенных на опорные средства 30. Такие полосы, предпочтительно небольшой толщины, позволяют уменьшить вес конструкции.
Как показано на фиг. 2, указанные опорные средства 30, в частности, их дальний конец 30d предпочтительно может взаимодействовать с одной или несколькими хвостовыми частями 30а в виде одного или нескольких треугольников. Эта хвостовая часть или эти хвостовые части 30а могут быть закреплены на дальнем конце 30d при помощи любых средств, предпочтительно, но не ограничительно таких как швы или крепежные элементы. В варианте дальний конец опорных средств 30 и хвостовая часть или могут быть выполнены в виде одной детали. Предпочтительно хвостовая часть 30а может быть выполнена из одной или нескольких перфорированных тканей или из любого другого материала, имеющего аэродинамические демпфирующие характеристики. При наличии хвостовой части 30а прицепное устройство меньше колыхается на ветру. Согласно предпочтительному варианту выполнения основная ткань, из которой выполнены опорные средства 30, является исключительно легкой. Она может иметь поверхностную плотность порядка 0,50 г/м2 - 0,80 г/м2. Кроме того, она может быть перфорированной с микроотверстиями размером от 0,20 мм до 0,40 мм. Это же касается и ткани хвостовой части 30а. Ее поверхностная плотность может быть аналогичной поверхностной плотности основной ткани. Такая ткань может быть перфорированной с микроотверстиями, например, порядка 0,30 мм - 0,50 мм. Вес прицепного устройства является исключительно небольшим относительно его размеров. Это позволяет сделать его безопасным, в частности, при облете обитаемых территорий, но нисколько не влияет на полетные качества летательного аппарата.
На фиг. 3а, 3b и 3c более детально представлен предпочтительный вариант выполнения средств 10 коррекции положения прицепного устройства согласно изобретению. На фиг. 3а указанные средства показаны, когда прицепное устройство находится на земле в ожидании сцепления с летательным аппаратом Р. На фиг. 3b и 3c в перспективе и в продольном разрезе эти же средства показаны, когда летательный аппарат Р буксирует прицепное устройство 1. Конструкция, представленная на этих фиг. 3а-3с, выполнена таким образом, что опорные средства 30 и, следовательно, находящийся или находящиеся на них датчик или датчики (на указанных фигурах не показаны) находятся в устойчивом горизонтальном положении.
Согласно этому варианту выполнения, опорные средства по существу является прямоугольными, и их ближняя часть 30р имеет по существу прямолинейный передний край. Этот передний край взаимодействует с по существу цилиндрической буксировочной штангой 20, длина которой по существу равна длине указанного переднего края. Как показано на фиг. 3а, средства 21 соединения, соединяющие буксировочную штангу с опорными средствами 30, представляют собой единый тонкий трос, «связывающий» оба элемента 20 и 30, при этом концы указанного троса завязаны соответственно на концах 20i буксировочной штанги 20. Эта штанга может быть профилированной, то есть может иметь овальное сечение, облегчающее ее прохождение в воздухе. Средства 10 коррекции положения содержат корректирующую штангу 11, форма которой близка к форме буксировочной штанги. Такая корректирующая штанга 11 может быть цилиндрической, и ее поперечное сечение может быть профилировано для лучшего прохождения в воздухе. Каждый конец 11i соединен с двумя концами 20i буксировочной штанги 20 через первые буксировочные оттяжки 12а, имеющие первую одинаковую длину L12a. Каждый конец 11i корректирующей штанги 11 соединен также с центральной частью 20с буксировочной штанги 20 через вторые буксировочные оттяжки 12b, имеющие вторую одинаковую длину L12b. Первая длина L12a схематично показана в виде значка «/», нанесенного на оттяжки 12а. Точно так же, вторая длина L12b схематично показана в виде значка «//», нанесенного на оттяжки 12b.
Корректирующая штанга 11 взаимодействует с охватывающими средствами сцепления (на фиг. 3а, 3b и 3с не показаны) через множество сцепных оттяжек. Например, на фиг. 3а-3с показаны пять сцепных оттяжек 13а, 13b, 13с, 13d и 13е, соответствующие дальние концы 13ad, 13bd, 13cd, 13dd и 13ed которых присоединены к корректирующей штанге 11: согласно этому примеру, вдоль этой штанги, то есть от ее концов 11i до ее центральной части 11с. Ближние концы 13ар, 13bp, 13ср, 13dp и 13ер указанных сцепных оттяжек предпочтительно соединены вместе в одной точке 14d и присоединены к дальнему концу 14d сцепного троса 14, ближний конец 14р которого взаимодействует с охватывающими средствами сцепления. Соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e сцепных оттяжек 13а, 13b, 13с, 13d и 13е в совокупности определены таким образом, чтобы корректирующая штанга 11 автоматически располагалась и затем удерживалась вертикально, когда летательный аппарат буксирует прицепное устройство, как показано на фиг. 3b и 3c. Для облегчения вертикального позиционирования корректирующей штанги предпочтительно она может содержать балласт. Таким образом, один из концов 11i можно утяжелить по сравнению со вторым концом. Если корректирующая штанга 11 является полой, балласт можно установить подвижно внутри указанной штанги, чтобы он мог автоматически располагаться вблизи нижнего конца 11i. Функциональное участие сцепных оттяжек, выполненных в соответствии с изобретением, позволяет значительно уменьшить вес, необходимый для указанного балласта.
Кроме того, соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e сцепных оттяжек рассчитаны таким образом, чтобы определять заданную относительную высоту А30 продольной оси опорных средств 30 относительно дальнего конца 14d сцепного троса 14, как показано в боковой проекции на фиг. 3с. Это позволяет удерживать опорные средства 30 в воздушном потоке, создаваемом относительным ветром при буксировке прицепного устройства. Таким образом, высота указанных опорных средств оказывается абсолютно стабилизированной.
Действительно, если длины сцепных оттяжек являются такими, при которых они имеют симметрию относительно средней линии штанги 11, высота А30 является нулевой. С другой стороны, как показано на фиг. 3с, если указанные длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e являются такими, при которых оттяжка 13а является самой короткой, и длины оттяжек 13b, 13с, 13d и 13е возрастают, то высота опорных средств 30 является более низкой, чем высота сцепного троса 14. Следовательно, можно регулировать относительную высоту продольной оси опорных средств 30 по отношению к дальнему концу 14d сцепного троса 14, удерживая при этом указанную штангу 11 по существу вертикально.
Учитывая соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e сцепных оттяжек, а также длины L12a и L12b буксировочных оттяжек, под действием натяжения со стороны летательного аппарата Р корректирующая штанга 11 автоматически встает в вертикальное положение, а буксировочная штанга тоже автоматически располагается в горизонтальном положении, в котором определена относительная высота А30 относительно сцепного троса и, следовательно, относительно буксировочного троса и летательного аппарата Р.
Аналогично средствам 21 соединения сцепные оттяжки и/или буксировочные оттяжки могут представлять собой отдельные веревки или тросы. Кроме того, они могут быть выполнены из единого сцепного тонкого троса 13 и/или единого буксировочного тонкого троса 12, при этом указанные тросы взаимодействуют с корректирующей штангой и/или с буксировочной штангой 20 через отверстия, выполненные в штангах, которые имеют полые трубчатые конструкции и даже содержат выступающие крюки (или кольца). В частности, соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e сцепных тросов 13а, 13b, 13с, 13d и 13е и/или длины L12a и L12b буксировочных тросов 12а и 12b могут быть точно определены завязыванием тросов 13 и 12 или при помощи использования средств ограничения хода, установленных на указанных тросах. Согласно примеру, описанному со ссылками на фиг. 3а-3с, длина буксировочной штанги составляет около двадцати метров. Корректирующая штанга может быть более короткой, например, от четырех до шести метров. Можно также выбирать любые другие размеры в зависимости от размера буксируемых опорных средств 30.
На фиг. 4 детально представлен второй предпочтительный вариант выполнения средств 10 коррекции положения прицепного устройства согласно изобретению. На фиг. 4 показана компоновка сцепки, в которой опорные средства 30 и, следовательно, находящийся или находящиеся на них датчик или датчики (на указанной фиг. 4 не показаны) имеют устойчивое и вертикальное положение. Согласно этому варианту выполнения, указанные опорные средства 30 являются по существу прямоугольными, и их дальний конец 30p имеет по существу прямолинейный передний край. Этот передний край выполнен в виде поперечной оболочки, внутри которой находится по существу цилиндрическая буксировочная штанга 20, длина которой является по существу равной длине указанного переднего края. В варианте, аналогично примеру, описанному со ссылками на фиг. 3а, указанная буксировочная штанга 20 может взаимодействовать с передним краем 30р через средства 21 соединения, предпочтительно выполненные в виде единого тонкого троса, «связывающего» оба элемента 20 и 30. Концы указанного тонкого троса связаны соответственно с концами 20i буксировочной штанги 20. Она может быть профилированной, то есть иметь овальное сечение, улучшающее ее аэродинамические характеристики.
Средства 10 коррекции положения содержат корректирующую штангу 11, форма которой является похожей на форму буксировочной штанги 20. Она может быть цилиндрической, и ее поперечное сечение может быть профилированным для улучшения ее аэродинамических характеристик. Корректирующая штанга 11 взаимодействует при помощи множества компланарных буксировочных оттяжек 12а, 12b, 12с, 12d, 12е, 12е', 12d', 12с, 12b', 12а' с буксировочной штангой 20 через соответствующие отверстия, выполненные в оболочке 30р. Соответствующие дальние концы указанных оттяжек присоединены к корректирующей штанге 11, а соответствующие ближние концы присоединены к буксировочной штанге 20. Соответствующие длины указанных буксировочных оттяжек и их соответствующие точки присоединения к указанным штангам 11 и 20 имеют осевую симметрию относительно средней линии М, общей для указанных штанг. Таким образом, длины L12a, L12b, L12c, L12d и L12e буксировочных оттяжек 12а, 12b, 12с, 12d и 12е соответственно равны длинам L12a', L12b', L12c', L12d' и L12e' буксировочных оттяжек 12а', 12b', 12с', 12d' и 12е'. Согласно предпочтительному примеру конструкции, буксировочная штанга 20 и корректирующая штанга 11 имеют соответственно длину двадцать метров и пять метров. Таким образом, штанги 20 и 11 выровнены и являются параллельными.
Аналогично примеру, описанному со ссылками на фиг. 3а-3с, корректирующая штанга 11 взаимодействует с охватывающими средствами сцепления (на фиг. 4 не показаны) через множество сцепных оттяжек. Например, на фиг. 4 показаны пять сцепных оттяжек 13а, 13b, 13с, 13d и 13е, соответствующие дальние концы 13ad, 13bd, 13cd, 13dd и 13ed которых соответственно соединены с корректирующей штангой 11 вдоль этой штанги, то есть между ее концами 11i. Ближние концы 13ар, 13bp, 13ср, 13dp и 13ер указанных сцепных оттяжек предпочтительно соединены в одной точке 14d и совокупно взаимодействуют с дальним концом 14d сцепного троса 14, ближний конец 14р которого взаимодействует с охватывающими средствами сцепления. Длины L13a, L13b, L13e, L13d и L13e сцепных оттяжек 13а, 13b, 13с, 13d и 13е определены таким образом, чтобы корректирующая штанга 11 автоматически располагалась и затем удерживалась вертикально, когда летательный аппарат Р буксирует прицепное устройство, как показано на фиг. 4. Кроме того, указанные соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e указанных сцепных оттяжек рассчитаны таким образом, чтобы определять заданную относительную высоту А30 продольной оси опорных средств 30, то есть средней линии М, относительно дальнего конца 14d сцепного троса 14, как показано в боковой проекции на фиг. 4.
Действительно, если длины сцепных оттяжек являются такими, при которых они имеют симметрию относительно средней линии штанги 11, высота А30 является нулевой. С другой стороны, как показано на фиг. 4, если указанные длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e являются такими, при которых оттяжка 13а является самой короткой, и длины оттяжек 13b, 13с, 13d и 13е возрастают, то высота опорных средств 30, то есть средней линии М, является более низкой, чем высота сцепного троса 14. Следовательно, можно регулировать относительную высоту продольной оси опорных средств 30 по отношению к дальнему концу 14d сцепного троса 14, удерживая при этом указанную штангу 11 по существу вертикально.
Учитывая соответствующие длины L13a, L13b, L13c, L13d и L13e сцепных оттяжек, а также длины L12a, L12b, L12c, L12d, L12e, L12e', L12d', L12c, L12b', L12e' буксировочных оттяжек, под действием натяжения со стороны летательного аппарата Р корректирующая штанга 11 автоматически встает в вертикальное положение.
Буксировочная штанга тоже автоматически встает в вертикальное положение, в котором определена относительная высота А30 относительно сцепного троса и, следовательно, относительно буксировочного троса и летательного аппарата Р. Как показано, например, на фиг. 4, предпочтительно с буксировочными оттяжками можно скрепить антенну 34 или, в целом, измерительный датчик.
На фиг. 5 схематично показана оригинальная площадка сцепления прицепного устройства 1 согласно изобретению. Для упрощения показан только ближний конец 14р сцепного троса 14. Он выполнен в виде замкнутой петли от точки 14f. Конец головной части или петли 14р взаимодействует со средствами 40 сцепления. Как детально описано в качестве примера со ссылками на фиг. 6а, эти средства предпочтительно могут представлять собой полый конусный элемент 43, наружная стенка 43е которого содержит оболочку 44, выполненную с возможностью захождения в нее конца или головной части ближнего конца 14р сцепного троса 14. В варианте эти охватывающие средства сцепления могут быть выполнены согласно второму примеру, показанному на фиг. 6с, в котором оболочка 44 вмещает V-образный элемент, имеющий два боковых предпочтительно трапециевидных листа 43а и 43b. Такие охватывающие средства 40 сцепления выполнены с возможностью захождения в них крюка или зуба 58а охватываемых средств 50 сцепления, описанных со ссылками на фиг. 7е, или, в целом охватываемых средств сцепления буксировочного троса, буксируемого летательным аппаратом. Такое взаимодействие будет более подробно описано далее со ссылками на фиг. 8. Направление D сцепления показано на фиг. 5 стрелкой. Для обеспечения фазы сцепления согласно изобретению обеспечена подготовка зоны сцепления, в частности, путем расположения в ней в виде треугольника трех стоек 71, 72 и 73. Первые две стойки, таким образом, образуют основание воображаемого треугольника. Они обеспечены таким образом, чтобы развести, то есть удалить друг от друга ветви 14р замкнутой петли, образующей ближний конец сцепного троса 14. Стойки 71 и 72 содержит съемные направляющие или крепления для взаимодействия с указанными ветвями 14р. Стойка 73 образует вершину указанного треугольника. Она взаимодействует с натяжным тросом 73а, дальний конец которого взаимодействует со средствами 40 сцепления. Сзади основания указанного воображаемого треугольника сцепной трос 14 располагают на земле и, возможно, сматывают. В случае необходимости, опорные средства 30 (на фиг. 5 не показаны) можно свернуть, чтобы уменьшить их габарит. Корректирующая и буксировочная штанги лежат на земле. Во время сцепления ветви 14р автоматически отсоединяются от стоек 71 и 72. Предпочтительно, натяжной трос 73а, оборудованный по меньшей мере на одном из своих концов съемным(и) креплением(ями), отсоединяется от стойки 73 и/или от охватывающих средств 40 сцепления. В варианте указанная стойка 73 может содержать съемное крепление для своего отсоединения от натяжного троса 73а. Таким образом, при натяжении буксировочного троса прицепное устройство 1 поднимается в воздух. Средства коррекции положения занимают свое рабочее положение, и опорные средства прицепного устройства разворачиваются.
Прицепное устройство согласно изобретению может находить самое разное применение. Например, при использовании в рекламных целях или в качестве мишени может возникнуть необходимость в буксировке пассивных опорных средств в устойчивом и определенном положении. В этих же вариантах применения и особенно при производстве геофизических измерений активные элементы, то есть элементы, требующие электрического питания и наличия линий связи, могут транспортироваться опорными средствами и даже средствами коррекции положения, как показано на фиг. 2. Активные и коммуникационные элементы, например, но не ограничительно, такие как дисплеи, громкоговорители или датчики, могут иметь свои собственные источники электроэнергии. В варианте они могут взаимодействовать с удаленными источниками, например, с фотогальваническими элементами, тоже транспортируемыми опорными средствами 30. Указанные активные элементы могут сообщаться между собой или с летательным аппаратом в соответствии с протоколами беспроводной связи. Учитывая электромагнитные излучения, которые могут исходить от антенны 31, транспортируемой опорными средствами, такие протоколы беспроводной связи могут не работать. Следовательно, необходимо обеспечить одну или несколько шин связи и питания для передачи энергии, сообщений и измерений от летательного аппарата на прицепное устройство и наоборот. Таким образом, можно передавать команды из вычислительного устройства, установленного на борту летательного аппарата Р, на активные элементы 31, 32, находящиеся на опорных средствах 30. С другой стороны, такие шины позволяют указанному вычислительному устройству собирать данные измерений, затем обрабатывать данные измерений, произведенных указанными активными элементами. Прокладка шин вдоль опорных средств и даже вдоль некоторых оттяжек не представляет технической трудности. Электрические проводники или провода можно закрепить при помощи любых средств: посредством пришивания, приклеивания, переплетения и т.д. Вместе с тем, учитывая серьезные механические напряжения и воздействия во время фазы сцепления прицепного устройства с летательным аппаратом во время полета через буксируемый им буксировочный трос, установление электрического соединения между указанным летательным аппаратом и указанным прицепным устройством является исключительно сложной задачей. Изобретение позволяет преодолеть эти технические трудности.
В связи с этим, на фиг. 6а, 6b представлены охватывающие средства 40 сцепления, обеспечивающие одновременно физическое и механическое соединение с охватываемыми средствами сцепления, описанными далее со ссылками на фиг. 7а-7е, а также электрическое соединение. Согласно первому варианту выполнения, представленному на фиг. 6а и 6b, внутренняя стенка 43i полого конусного элемента 43 средств 40 сцепления выполнена из одного или более диэлектрических материалов. Она содержит множество выступающих электрических соединителей 41, 42. Предпочтительно указанные соединители могут быть расположены в столбец от основания к вершине конусного элемента 43. Как показано на фиг. 6b, где средства 40 показаны снизу (и/или без оболочки), каждый соединитель 41, 42 соединен с дальним концом электрического проводника или провода 33, 35, при этом все эти провода образуют шину электрической связи. Затем электрические провода 33, 35 направляются сцепным тросом 14. Он может охватывать шину 33, 35 связи. В варианте указанный сцепной трос 14 может иметь волокнистую структуру. При этом ближний конец 33, 35 шины связи можно переплести с волокнами указанного троса 14. Например, можно использовать первый набор проводников 33, связанных соответственно с соединителями 41, для нисходящей связи, то есть для передачи от бортового вычислительного устройства летательного аппарата в направлении излучающей антенны. В этом случае говорят о нисходящей шине связи. Точно так же, можно выделить второй набор проводников 35, связанных соответственно с соединителями 42, для восходящей связи, то есть для передачи от принимающей антенны, транспортируемой прицепным устройством, в направлении бортового вычислительного устройства летательного аппарата. В этом случае говорят о восходящей шине связи.
На фиг. 7а и 7b представлен первый вариант выполнения охватываемых средств 50 сцепления, взаимодействующих с буксировочным тросом 60 для летательного аппарата. Эти охватываемые средства 50 сцепления выполнены с возможностью взаимодействия с охватывающими средствами 40 сцепления прицепного устройства 1 согласно изобретению, как показано, например, на фиг. 8. Предпочтительно охватываемые средства 50 сцепления взаимодействуют с дальним концом 60d буксировочного троса 60 в виде платы 50h, которая предпочтительно выполнена конусной. Предпочтительно дальний конец 60d буксировочного троса 60 взаимодействует с основанием платы. Оба элемента можно соединить запрессовкой или скрепить при помощи любых средств таким образом, чтобы плата 50h могла быть установлена неподвижно на дальнем конце 60d троса и чтобы она могла выдерживать усилие сцепления, затем усилие буксировки прицепного устройства. В случае, когда прицепное устройство содержит активные элементы, сообщающиеся с буксирующим летательным аппаратом, буксировочный трос 60 и, следовательно, плата 50h выполнены с возможностью расположения на них одной или нескольких шин связи 53 и/или 54. Такие шины выполнены соответственно из электрических проводников, заключенных в элементы 60 и 50. В варианте проводники 53 и/или 54 могут направляться указанным тросом 60, и в этом случае указанные проводники просто привязаны вдоль указанного троса. Предпочтительно буксировочный трос содержит сердцевину в виде тонкого троса, которая должна выдерживать усилие натяжения, и оболочку, которая охватывает указанную сердцевину и электрические проводники. Таким образом, можно надежно прокладывать восходящую шину 53 связи и/или нисходящую шину 54 связи. Указанные шины 53 и 54 соответственно соединены с шинами 33 и 35 связи, описанными со ссылками на фиг. 6b, при помощи охватывающих 40 и охватываемых 50 средств сцепления. Для этого плата 50h содержит электрические соединители 51 и/или 52, выходящие из диэлектрической наружной стенки указанной платы 50h. Указанные электрические соединители образуют дальний конец шины или шин связи, проложенных на указанном буксировочном тросе. Предпочтительно электрические соединители 51 и 52 выполнены соответственно в виде раздельных концентричных колец. Такое выполнение обеспечивает хорошее взаимодействие между соединителями 41 и 42 охватывающих средств сцепления и соединителями 51 и 52 платы 50h независимо от ориентации конусной платы 50h во время ее введения внутрь охватывающих средств 40 сцепления, как показано на фиг. 8.
Рассмотрим сцепку, описанную со ссылками на фиг. 1а или 1b. Как показано, например, на фиг. 5
Согласно изобретению обеспечены охватываемые средства сцепления, содержащие демпфирующие средства сцепления, которые предназначены для сопровождения сцепления и его «смягчения». Это позволяет предохранить механические компоненты или органы сцепки, то есть тросы, оттяжки, штанги. В варианте или дополнительно сцепной трос 14 прицепного устройства может содержать демпфирующие средства сцепления.
В рамках первого примера выполнения на фиг. 7с и 7d представлены охватываемые средства сцепления, похожие на средства, описанные выше со ссылками на фиг. 7а и 7b. Предпочтительно охватываемые средства 50 сцепления выполнены в виде конусной платы 50h. Она содержит внутренний продольный канал, выходящий на вершину и на основание платы 50h. Таким образом, плата установлена подвижно на буксировочном тросе 60. Дальний конец 60d указанного буксировочного троса предпочтительно взаимодействует с основанием платы 50h через осевую спиральную пружину 55 или любое другое средство, обеспечивающее эквивалентную функцию. Концы указанной пружины 55 подпружинены дальним концом троса 60, который выполнен расширенным и содержит упор и кольцо 56, расположенное у основания конуса. После сцепления, когда плата 50h взаимодействует с охватывающими средствами 40 сцепления прицепного устройства, пружина 55 сжимается до упора, поглощая таким образом часть усилия сцепления и/или силы буксировки прицепного устройства. В случае, когда прицепное устройство содержит активные элементы, сообщающиеся с буксирующим летательным аппаратом, буксировочный трос 60 и, следовательно, плата 50h могут соответственно нести на себе одну или несколько шин связи 53 и/или 54, взаимодействующих с концентричными проводящими соединителями 51 и 52 аналогично тому, что было описано со ссылками на фиг. 7а и 7b.
Согласно изобретению обеспечен также второй вариант выполнения охватываемых средств 50 сцепления, взаимодействующих с дальним концом 60d буксировочного троса, при этом указанные средства содержат демпфирующие средства сцепления.
Такой вариант показан на фиг. 7е. Охватываемые средства 50 сцепления содержат крюк или зуб 58а, установленный подвижно на дальней части буксировочного троса 60. Дальний конец 60d указанного буксировочного троса 60 закреплен или взаимодействует через соединение посадкой с опорной частью 58b. Крюк 58а взаимодействует с или содержит плату 50h, имеющую два предпочтительно трапециевидных листа 50а и 50b, образующих V-образную форму, вершина которой противоположна дальнему концу 60d троса 60 и взаимодействует с крюком 58а или является частью указанного крюка 58а. Таким образом, указанная плата 50h, содержащая листы 50а и 50b, является полой, что позволяет опорной части 58b перемещаться скольжением внутри нее под действием натяжения буксировочного троса 60, пока указанная опорная часть 58b не войдет в контакт с внутренней вершиной указанной платы 50h, упираясь на эту вершину. Для торможения хода опорной части 58b и, следовательно, поглощения силы сцепления прицепного устройства, когда охватываемые средства 50 сцепления взаимодействуют со средствами 40 сцепления указанного прицепного устройства, крюк 58b взаимодействует с опорной частью 58b через пневматический или гидравлический исполнительный механизм. Предпочтительно на опорной части 58b неподвижно установлен цилиндр 55а. Поршень 55b установлен неподвижно на крюке 58а. Во время перемещения опорной части 58b в сторону крюка 58а поршень сжимает газ или жидкость, содержащуюся в цилиндре 55а. Предпочтительно последний заполнен водой в достаточной степени, чтобы обеспечивать необходимое усилие поглощения. Цилиндр исполнительного механизма может содержать одно или несколько небольших отверстий или клапанов, чтобы сжимаемая вода выталкивалась во время хода поршня 55b в цилиндре 55а. Воду можно заменить любой другой жидкостью. Однако преимуществом использования воды является отсутствие риска загрязнения во время ее выталкивания. В конце указанного хода камера цилиндра 55а оказывается пустой, что приводит к уменьшению веса средств 50 сцепления. Цилиндр 55а можно опять заполнить для будущего сцепления прицепного устройства.
Аналогично средствам 50 сцепления, описанным со ссылками на фиг. 6а-6d, средства 50, показанные на фиг. 7е, могут дополнительно содержать электрические соединители 51 и 52, образующие дальний конец шины связи, проходящей через буксировочной трос. Предпочтительно эти соединители расположены на наружных стенках 50е листов 50а и 50b. В этом случае предпочтительно указанная наружная стенка 50е является диэлектрической.
Для взаимодействия с такими охватываемыми средствами 50 сцепления, показанными на фиг. 7е, согласно изобретению обеспечен второй вариант выполнения охватывающих средств 40 сцепления, например, средств 40, показанных на фиг. 6с. Указанные охватывающие средства 40 сцепления в основном похожи на средства, описанные со ссылками на фиг. 6а и 6b. Однако они отличаются выполнением элемента 43. Его форма по существу похожа на форму элемента, содержащего листы 50а и 50b средств 50, показанных на фиг. 7е. Два листа 43а и 43b прикреплены, по крайней мере своими наружными стенками 43е к оболочке 44. Эта оболочка прикреплена к ближнему концу 14р натяжного троса 14. Таким образом, листы 43а и 43b образуют V-образную форму, вершина которой может быть также прикреплена к оболочке 44 и в которую могут заходить крюк 58а, затем листы 50а и 50b охватываемых средств 50 сцепления. Оболочка 44 и элемент 43 могут быть выполнены в виде единой детали или в варианте скреплены при помощи любых средств, то есть посредством сшивания, склеивания, сварки. В случае, когда средства 40 и 50 сцепления должны обеспечивать также электрическое соединение, внутренние стенки 43i листов 43а и 43b предпочтительно содержат электрические соединители, имеющие соответствующие площадки контакта с соединителями 51 и/или 52 описанных выше средств 50. Действие опорной части 58b внутри листов 50а и 50b приводит к раздвиганию дальних частей указанных листов, что создает силу контакта с электрическими соединителями 42 и/или 42 охватывающих средств 40 сцепления. Сцепной трос 14, ближний конец 14р которого взаимодействует с оболочкой 44, прикладывает силу, которая стремится сблизить дальние концы листов 43а и 43b. За счет этого обеспечивается электрическое соединение между электрическими соединителями средств 40 и 50.
Сила натяжения, которой летательный аппарат действует на прицепное устройство через буксировочный трос, прочно удерживает таким образом средства 50 сцепления внутри охватывающих средств 40 сцепления. Вместе с тем, согласно изобретению обеспечено, чтобы указанные средства 40 и 50 сцепления могли содержать средства блокировки их совокупного взаимодействия после присоединения прицепного устройства.
Кроме того, возможности механического и/или электрического соединений охватывающих 40 и охватываемых 50 средств сцепления, описанных в качестве не ограничительных примеров со ссылками на фиг. 6а, 6b, 6с, 7а и 7b, можно использовать для буксировки прицепного устройства летательным аппаратом, даже если прицепное устройство не содержит средств коррекции положения. Это же относится к возможности демпфирования сцепления для охватываемых средств сцепления, описанных в качестве не ограничительных примеров со ссылками на фиг. 7с, 7d и 7е, буксировочного троса, предназначенного для буксировки пассивного прицепного устройства, то есть не требующего электрического соединения и/или не содержащего средств коррекции положения.
Таким образом, сцепка в соответствии с изобретением включает в себя летательный аппарат Р, буксировочный трос 60 и прицепное устройство 1, при этом летательный аппарат буксирует через буксировочный трос прицепное устройство. Такая сцепка описана в рамках предпочтительного варианта применения в области геофизической картографии. Размеры опорных средств прицепного устройства согласно изобретению позволяют транспортировать на буксируемой по воздуху оригинальной поверхности датчики, позволяющие производить во время одного и того же исследовательского полета электромагнитное зондирование подземного пространства в частотной области (FDEM или Frequency-Domain Electromagnetic Induction) при помощи измерений амплитуды и фазы индуцированного электромагнитного поля, а также времени затухания наведенных электромагнитных импульсов (TDEM или Time-Domain Electromagnetic Induction). Глубина исследования подземных формаций напрямую связана с размерами транспортируемых излучающих и принимающих антенн. Таким образом, изобретение позволяет точно и надлежащим образом вести разведку в условиях исключительно сложного рельефа, например, в горах.
Вместе с тем, прицепное устройство согласно изобретению может быть полностью пассивным, то есть не требовать никакого электрического соединения между буксирующим летательным аппаратом Р и прицепным устройством 1. В активной конфигурации, то есть в конфигурации, в которой прицепное устройство 1 требует наличия электрической связи с бортовым вычислительным устройством летательного аппарата Р, сцепку согласно изобретению можно использовать в любых других областях, например, таких как геоматика, воздушная реклама или воздушное наблюдение.
Предпочтительно летательный аппарат является легким самолетом.
В варианте сцепка может включать в себя вертолет или любое другое воздушное судно, выполненное с возможностью буксировки прицепного устройства.
1. Прицепное устройство (1) для летательного аппарата (Р), включающее в себя:
- опорные средства (30), транспортирующие измерительные устройства (31), причем опорные средства (30) являются гибкими и по существу плоскими после развертывания;
- буксировочную штангу (20);
- средства (21) для соединения опорных средств (30) с буксировочной штангой (20);
- средства (40) сцепления для прикрепления прицепного устройства к буксировочному тросу (60);
отличающееся тем, что содержит средства (10) коррекции положения, расположенные между средствами (40) сцепления и буксировочной штангой (20) и содержащие:
- штангу (11) коррекции положения, выполненную с возможностью буксирования летательным аппаратом в вертикальном положении с помощью средств сцепления (40), и
- буксировочные оттяжки (12а), соответственно соединяющие первый конец штанги (11) коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги и второй конец штанги коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги, обеспечивая горизонтальное положение буксировочной штанги (20), когда штанга коррекции положения находится в вертикальном положении.
2. Прицепное устройство по п. 1, дополнительно содержащее буксировочные оттяжки (12b), соответственно соединяющие первый конец штанги (11) коррекции положения с центральной частью (20c) буксировочной штанги (20) и второй конец штанги (11) коррекции положения с центральной частью (20c) буксировочной штанги.
3. Прицепное устройство по п. 1 или 2, дополнительно содержащее сцепные оттяжки (13) и сцепной трос (14), причем сцепные оттяжки соединяют штангу (11) коррекции положения с одним концом сцепного троса (14), к другому концу которого прикреплены средства (40) сцепления.
4. Прицепное устройство по п. 3, в котором сцепные оттяжки (13) имеют соответствующие длины, которые являются различными, и не симметричны относительно средней линии (М) штанги (11) коррекции положения, так что штанга коррекции положения автоматически принимает вертикальное положение и удерживается в нем при буксировке прицепного устройства.
5. Прицепное устройство по п. 3 или 4, в котором сцепные оттяжки (13) имеют соответствующие длины, которые увеличиваются в направлении от одного конца штанги коррекции положения к ее другому концу таким образом, что штанга (11) коррекции положения автоматически принимает вертикальное положение и удерживается в нем на высоте средней линии (М) штанги коррекции положения, которая ниже, чем высота средств (40) сцепления, при буксировке прицепного устройства.
6. Прицепное устройство по любому из пп. 1-5, в котором штанга коррекции положения содержит балласт для обеспечения или облегчения ее вертикального позиционирования.
7. Устройство по любому из пп. 3-5, в котором штанга (11) коррекции положения представляет собой содержащую отверстия полую трубчатую конструкцию, сцепные оттяжки (13а, 13b, 13c, 13d, 13е) для которой выполнены в виде одного троса (13), взаимодействующего со штангой (11) коррекции положения через указанные отверстия, при этом соответствующие длины сцепных оттяжек (13а, 13b, 13c, 13d, 13е) определяют посредством завязывания троса (13) или средствами ограничения хода.
8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором опорные средства (30) выполнены из микроперфорированной аэродинамической демпфирующей ткани.
9. Устройство по любому из пп. 1-8, в котором опорные средства (30) содержат демпфирующие средства (30а), расположенные противоположно буксировочной штанге (20), при этом указанные демпфирующие средства имеют микроперфорированную конструкцию.
10. Устройство по любому из пп. 1-9, в котором на опорных средствах (30) установлена антенна (31) для излучения электромагнитных сигналов, содержащая один или более контуров (31а, 31b).
11. Устройство по любому из пп. 1-10, в котором на опорных средствах (30) установлена антенна (34) для приема электромагнитных сигналов.
12. Устройство по любому из пп. 1-11, в котором измерительные устройства, установленные на опорных средствах (30), включают в себя один или более датчиков или зондов (32).
13. Устройство по любому из пп. 1-12, в котором средства (40) сцепления для прикрепления прицепного устройства к буксировочному тросу (60) содержат охватывающие средства сцепления, взаимодействующие с охватываемыми средствами (50) сцепления, прикрепленными к одному из концов буксировочного троса.
14. Устройство по любому из пп. 1-13, содержащее электрические провода (33), соединяющие измерительные устройства с одним или более электрическими соединителями (41), которыми снабжены средства сцепления (40) для прикрепления прицепного устройства.
15. Способ регулирования положения прицепного устройства (1) для летательного аппарата (Р), содержащего опорные средства (30), буксируемые в горизонтальном положении, являющиеся гибкими и по существу плоскими после развертывания, причем прицепное устройство дополнительно содержит буксировочную штангу (20), средства (21) для соединения опорных средств (30) с буксировочной штангой (20) и средства (40) сцепления для прикрепления прицепного устройства к буксировочному тросу (60), при этом способ включает в себя этапы, на которых:
- обеспечивают штангу (11) коррекции положения, выполненную с возможностью буксирования летательным аппаратом в вертикальном положении с помощью средств сцепления (40), и
- обеспечивают буксировочные оттяжки (12а), соответственно соединяющие первый конец штанги (11) коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги (20) и второй конец штанги коррекции положения с двумя противоположными концами буксировочной штанги, обеспечивая горизонтальное положение буксировочной штанги (20), когда штанга коррекции положения находится в вертикальном положении.
16. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя этап, на котором обеспечивают сцепные оттяжки (13), соединяющие штангу (11) коррекции положения со средствами (40) сцепления, имеющие соответствующие длины, которые являются различными, и не симметричные относительно средней линии (М) штанги (11) коррекции положения, так что штанга коррекции положения автоматически принимает вертикальное положение и удерживается в нем при буксировке прицепного устройства.
17. Способ по п. 16, в котором сцепные оттяжки (13) имеют соответствующие длины, которые увеличиваются в направлении от одного конца штанги коррекции положения к ее другому концу таким образом, что штанга (11) коррекции положения автоматически принимает вертикальное положение и удерживается в нем на высоте средней линии (М) штанги коррекции положения, которая ниже, чем высота средств (40) сцепления, при буксировке прицепного устройства.
18. Способ по любому из пп. 15-17, в котором штанга коррекции положения содержит балласт для обеспечения или облегчения ее вертикального позиционирования.
