Наземная станция зарядки и хранения БПЛА — Вальтер Интеграция
Поиск
 

Наземная станция зарядки и хранения БПЛА

Актуальность УАВСОЛА

Сегодня широкое использование БПЛА вертикального взлета и посадки (мультикоптеров и конвертопланов) ограничивается малым временем пребывания БПЛА в воздухе – порядка 35-40 минут. Эту проблему решает система автоматической замены/зарядки батареи БПЛА, которая позволила ЛА с разряженной батареей автоматически совершать посадку на наземную станцию обслуживания, где система совершает замену/зарядку отработанной батареи.

Применение данной системы имеет большие перспективы, поскольку позволит автоматизировать процессы использования БПЛА для доставки малогабаритных грузов, мониторинга и обработки удобрениями посевов и сельхозугодий, охраны объектов гражданской и военной инфраструктуры, мониторинга дорожной обстановки в городах, работ по 3D сканированию местности и геодезических изысканий и т.д.

Несмотря на то, что аккумуляторные элементы питания постоянно развиваются в сторону увеличения удельной энергии и количества циклов перезарядки, этот рост является довольно медленным процессом и составляет, по разным данным, около 5% в год. Так или иначе, дроны будут требовать регулярных процессов обслуживания, автоматизация которых позволит использовать ЛА в различных целях практически автономно (без участия человека).

Часто бывает недостаточно лишь поменять батарею БПЛА. В случае непогоды, а также в случае режима хранения и ожидания команды на вылет, ЛА должен находиться в небольшом ангаре, защищающем от неблагоприятных условий окружающей среды – дождя, снега, повышенной влажности, отрицательных температур. Роль ангара, внутри которого поддерживаются необходимые условия, и будет выполнять универсальная автоматическая всепогодная станция обслуживания БПЛА.

 

 

Базовая станция предназначена для базирования ЛА, обеспечения его автоматического взлета и посадки, загрузки/разгрузки груза (посылки, полезной нагрузки) на летательный аппарат, хранения и выдачи его получателю, а также замены и зарядки источников питания БПЛА. Базовая станция может быть применена, в частности, для доставки грузов.

В этом случае она входит в состав системы автоматической транспортировки грузов.

Мы решаем следующие задачи:

  1. Автоматической посадки БПЛА на посадочную платформу станции;
  2. Непрерывного пребывания любого БПЛА, оснащенного разработанным нами открытым интерфейсом зарядки (за счет создания системы автоматической зарядки его разряженной батареи);
  3. Непрерывного пребывания специализированных БПЛА в воздухе за счет создания быстрой (2 мин) системы автоматической замены разряженной батареи на заряженную;
  4. Автоматизированной загрузки/разгрузки БПЛА, осуществляющего перевозку небольших грузов;
  5. Зарядки разряженных аккумуляторов, извлеченных из БПЛА;
  6. Временной стоянки и укрытия БПЛА от неблагоприятных природных факторов (дождь, ураган);
  7. Временного хранения БПЛА, признанного непригодным для дальнейшего полета;

 

Cферы применения:

  1. УАВСОЛА — как инфраструктурный элемент программ АПК “Безопасный Город” и “Развитие Авиации общего назначения 2016-2020” автоматическая подзарядка ЛА. Основные задачи подзаряжаемых ЛА: распознавание незарегистрированных ЛА над территорией субъекта РФ, фото-видеосъемка инцидентов и ЧС в рамках АПК “Безопасный Город”
  1. УАВСОЛА – как инфраструктурный элемент автоматического обслуживания ЛА, осуществляющих охрану объектов, прибрежных акваторий и государственных границ.
  2. УАВСОЛА – как инфраструктурный элемент автоматического обслуживания ЛА, осуществляющих доставку малогабаритных/экспресс – грузов. (Amazon, E-BAY, Почта России, DHL, Деловые линии, OZON. RU и т.д.)
  3. УАВСОЛА – как инфраструктурный элемент автоматического обслуживания ЛА, осуществляющих мониторинг (сельско-)хозяйственной деятельности, дорожной обстановки в городах, геодезические изыскания, воздушное лазерное сканирование и аэрофотосъемку.

 

 

 

Более подробное описание

Наземная станция хранения и зарядки беспилотных летательных аппаратов вертикального взлета и посадки с аккумуляторным питанием.

Краткое наименование НСЗХ

НСЗХ предназначен для обеспечения применения ЛА в автоматическом режиме при охране объектов большой площади. Обслуживаемые ЛА должны иметь совместимый блок установки аккумуляторов и/или розетку для зарядки аккумулятора.

Назначение

2.1. Наземная станция хранения и зарядки (НСЗХ) предназначена для

2.2. Приема ЛА на специальную выносную взлетную площадку;

2.3. Перенос взлетной площадки с ЛА в камеру;

2.4. Нагрев ЛА без образования капельной влаги и инея в зимнее время;

2.5. Сушка ЛА в случае поступления в мокром виде;

2.6. Хранение установленной на взлетную площадку ЛА в заданных температурно-влажностных условиях на специальном стеллаже;

2.7. Зарядка или замена аккумулятора;

2.8. Вынос взлетной площадки для старта ЛА;

2.9. Определение метеорологических параметров атмосферы у станции для принятия решения о выпуске ЛА.

Технические характеристики промышленного образца НСЗХ

3.1. Габариты принимаемого ЛА (ДхШхВ), мм не более 1060х1060х260;

3.2. Количество одновременно принимаемых/выпускаемых ЛА 1;

3.3. Интервал приема ЛА без выпуска в полет, мин, не более 3;

3.4. Интервал выпуска в полет, мин, не более 3;

3.5. Количество одновременно хранимых ЛА, не менее 1;

3.6. Количество одновременно заряжаемых аккумуляторов 8;

3.7. Количество одновременно заменяемых аккумуляторов 1;

3.8. Количество аккумуляторов на хранении 4;

3.9. Температура в камере, ОС 10…25;

3.10. Влажность в камере при хранении, %, не более 65;

3.11. Точка росы воздуха при нагреве ЛА в зимнее время на 50С ниже темпера-туры наружного воздуха;

3.12. Влажность воздуха при сушке ЛА, %, не более 50;

3.13. Размер взлетной площадки, мм 2000х2000;

3.14. Габаритные размеры, длина х ширина х высота (примерные значения), мм 2500х3000х2800;

3.15. Высота размещения взлетной площадки при посадке и взлете ЛА, мм 3000;

3.16. Установленная электрическая мощность, кВт (примерное значение) 6,0;

3.17. Рабочее напряжение, В 3х380

3.18. Измеряемые параметры атмосферы

3.18.1. Температура окружающей среды, ОС -25…+40

3.18.2. Точность измерения температуры, ОС +/-0,3

3.18.3. Давление

3.18.4. Влажность

3.18.5. Скорость ветра, м/с 0…30

3.18.6. Точность определения скорости ветра, м/с +/- 0,3

3.18.7. наличие осадков и интенсивность (дождь, снег)

3.18.8. видимость (дымка)

Условия эксплуатации

4.1. НСЗХ рассчитано на размещение в полевых условиях под открытым небом со следующими параметрами атмосферы

4.1.1. Температура окружающей среды -25…+40 ОС

4.1.2. Влажность воздуха до 100%, в том числе туман, дождь интенсивностью до 3мм/мин, град, снег в том числе мокрый снег с последующим замерзанием на поверхности.

4.1.3. Ветер до 15 м/сек

4.2. НСЗХ работает (принимает и отправляет ЛА) при следующих атмосферных условиях

4.2.1. Температура окружающей среда -15 …+40 ОC,

4.2.2. Относительная влажность воздуха до 100%, в условиях тумана, небольшого дождя и снега при котором может летать ЛА.

4.3. Внутреннее оборудование НСЗХ рассчитано на работу в кондиционированных условиях при следующих параметрах воздуха

4.3.1. Температура воздуха +10…+25 ОС

4.3.2. Относительная влажность воздуха не более 60%

4.4. В процессе работы НСЗХ внутреннее оборудование попадает кратковременно в атмосферные условия с последующим восстановлением заданных параметрах. Время открытого состояния до 3х минут, количество открывании до 2 раз в час.

4.5. В период прогрева или просушки ЛА, или просушки помещения после открытого состояния при дожде и снеге, температура в помещении может подниматься до 40 ОС на период до 0,5 часа.

Изначальные Требования к конструкции (конкретная реализация деталей и узлов может быть изменена в процессе проектирования)

 

НСЗХ содержит:

— Стеллаж для укладки взлетных площадок

— Взлетные площадки (по количеству полок на стеллаже)

— Устройство подъема взлетной площадки для старта и посадки ЛА над кожухом

— Механизм подключения розетки к ЛА для зарядки аккумулятора

— Механизм замены аккумулятора ЛА (если необходимо)

— Магазин аккумуляторов

— Блок зарядных устройств

— Система обогрева и кондиционирования воздуха внутри кожуха

— Система управления

— Система энергообеспечения

— Метеостанция

— Система пожаротушения

Система обогрева и кондиционирования воздуха внутри кожуха поддерживает требуемый температурно-влажностный режим при хранении, прогреве и просушке ЛА.

Состоит из

— нагревателей, установленных на стенках, управляемых от датчика температуры, расположенного в средней части камеры.

— Вентиляции внутреннего объема переносом воздуха из верхней части в нижнюю часть с помощью вентилятора и воздуховода с фильтрацией воздуха

— Тепловой пушки, установленной на выходе в нижней части воздуховода

— Устройства осушки воздуха с регенератором сорбента

— Кондиционера.

— Система управления может состоять из контрольного пульта управления с панельным компьютером, силового шкафа, имеет интерфейс RS-485

— Система энергообеспечения прием, учет и распределение электроэнергии, а также за-щиту от замыкании, перегрузок и при появлении дифференциального тока. Система должна иметь резервное электроснабжение.

— Метеостанция

— Система пожаротушения. НСЗХ должна быть снабжена установкой газового пожаротушения в соответствии с Сводом правил СП 5.13130.2009 «Системы противопожарной за-щиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования». Используемый газ – азот.

НСЗХ должно устанавливаться на опоры рамной конструкции на уровень выше максимально возможной снежного покрова

Работа НСЗХ.

В исходном состоянии взлетные площадки размещены на полозьях ярусов стеллажа. Устройство подъема взлетной площадки находится в нижнем состоянии. Верхний люк закрыт. Настенные обогреватели работают (холодное время) на нагрев или работает кондиционер (жаркое время)

Загрузка НСЗХ ЛА. При подлете ЛА устройство подъема взлетной площадки останавливается у полозьев верхнего яруса стеллажа (если требуется замена аккумулятора у поступающего ЛА), заводит на себя взлетную площадку и начинает движение вверх. Люк начинает открываться. После полного открытия люка устройство подъема взлетной площадки поднимается в верхнюю точку. ЛА садится на взлетную площадку. Устройство подъема взлетной площадки начинает движение вниз и после того, как верхняя точка АЛ опустится ниже люка лук начинает закрываться. Устройство подъема взлетной площадки опускается до верхнего яруса, и взлетная площадка вместе с ЛА загружается на полозья. Устройство подъема взлетной площадки опускается на второй сверху ярус стеллажа и принимает на себя следующую взлетную площадку.

Запуск ЛА. Устройство подъема взлетной площадки подходит на тот ярус, ЛА которого должен запускаться и принимает на себя взлетную площадку вместе с ЛА. Далее устройство подъема взлетной площадки движется вверх и начинает открываться люк. После полного открытия люка взлетная площадка поднимается верхней точки, ЛА взлетает, устройство подъема взлетной площадки начинает движение вниз и после того, как верхняя точка АЛ опустится ниже люка лук начинает закрываться.

Замена аккумулятора. После того как взлетная площадка задвигается на верхний ярус стеллажа устройство замены аккумулятора находит узел установки аккумулятора и заменяет аккумулятор.

Работа системы кондиционирования воздуха. В обычном режиме работают настенные обогреватели, обеспечивая заданную температуру. Система вентиляции включается с определённой периодичностью или работает на низком уровне. В случае превышения влажности воздуха в работу включается устройство осушки воздуха. При экстремально низких температурах дополнительно работает тепловая пушка.

Обогрев и сушка ЛА, сушка камеры.

После посадки ЛА при отрицательной температуре его необходимо согреть не допуская оседания на ней капельной влаги. ЛА севший при дожде требует просушки. В случае открывания камеры для посадки под дождем или снегом камера должна быть просушена.

После закрытия люка включается осушка воздуха, затем с некоторой задержкой вертикальная вентиляция и на выходе его тепловая пушка. Поддерживается заданная температура и влажность.

Регенерация устройства осушки воздуха. В случае переполнения сорбента устройство осушки воздуха продувается горячим воздухом с выбросом отработанного воздуха наружу.

Пассивный когерентный локационный комплекс

Предназначение ПКЛ слежение за воздушными, наземными и наводными движущимися объектами

Наземная станция зарядки и хранения БПЛА

Базовая станция предназначена для базирования ЛА, обеспечения его автоматического взлета и посадки, загрузки/разгрузки груза на летательный аппарат, хранения и выдачи его получателю, а также замены и зарядки источников питания БПЛА.