Dispositivo de despegue asistido por motor eléctrico para un vehículo aéreo.

Un dispositivo de ayuda al despegue (10) para un vehículo aéreo que comprende:



a) un miembro de cuerpo (20) formado para ajustarse a una porción del vehículo aéreo, definiendo dichomiembro de cuerpo una envuelta (21);

b) un motor eléctrico (30) montado en dicha envuelta;

c) un mecanismo de sujeción (70) que asegura de forma tal que pueda desprenderse el miembro de cuerpo ala porción del vehículo aéreo;

d) un miembro de hélice (130) sujeto a un eje (32) de dicho motor eléctrico fuera de dicha envuelta (21) y querota con el eje del motor eléctrico;

e) al menos una fuente de energía eléctrica (50) que almacena energía eléctrica utilizada para accionar dichomotor eléctrico; y

f) un controlador (100) en la envuelta que genera una señal para activar el motor eléctrico para levantar elvehículo aéreo de su posición de reposo al aire y posteriormente controla el mecanismo de sujeción para hacerque el miembro de cuerpo se desprenda y levante vuelo desde el vehículo aéreo con la energía de dicho motoreléctrico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/045548.

Solicitante: Exelis Inc. .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1650 Tysons Boulevard, Suite 1700 McLean, VA 22102 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: PAGE,GREGORY S.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B64F1/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA.B64F INSTALACIONES EN TIERRA O INSTALACIONES EN CUBIERTA DE PORTAAVIONES ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA SU USO EN CONEXION CON AERONAVES; DISEÑO, FABRICACION, MONTAJE, LIMPIEZA, MANTENIMIENTO O REPARACION DE AERONAVES, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.B64F 1/00 Instalaciones en tierra o instalaciones en cubierta de portaaviones (adaptadas especialmente para aeronaves cautivas B64F 3/00; portaaviones B63; instalaciones para la dispersión de niebla E01H; túneles de viento G01M; simuladores de vuelo G09B). › Dispositivos de lanzamiento o de remolque (relacionados con ferrocarriles B61; aeronaves para el remolcado de aeronaves B64D 3/00; dispositivos para el lanzamiento de proyectiles F41F).

PDF original: ES-2452027_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de despegue asistido por motor eléctrico para un vehículo aéreo La presente invención se refiere a un dispositivo de ayuda al despegue para una aeronave pequeña, y más particularmente, a un dispositivo de ayuda al despegue accionado por motor eléctrico para vehículos aéreos no tripulados.

Durante muchos años se han utilizado módulos de despegue asistidos por reactor y módulos de despegue asistidos por cohete para ofrecer requerimientos de tamaño de campo de despegue reducidos tanto para aeronaves tripuladas como no tripuladas. Estos dispositivos comprenden uno o más módulos de motor de reactor o cohete que se sujetan a la aeronave para ofrecer mayor propulsión y, por ende, aceleración durante el despegue. El dispositivo se separa de la aeronave receptora una vez que está en vuelo para minimizar el impacto de rendimiento a la nave receptora.

Los módulos de despegue asistidos por reactor y por cohete tienen limitaciones serias. Debido a su naturaleza pirotécnica son peligrosos para su uso a bordo de embarcaciones en altamar y/o para su uso en submarinos. Asimismo, los módulos de despegue asistidos por reactor y por cohete producen una columna de humo visible y crean una firma térmica y acústica fácilmente detectable que los hace inaceptables para operaciones encubiertas. Además, los dispositivos de despegue asistidos por reactor y por cohete presentan logísticas complejas de transporte, almacenaje y funcionamiento debido a su naturaleza explosiva.

El documento US 4.027.422 A describe un sistema de energía acoplado a una aeronave para suministrar energía a la aeronave para que levante vuelo y que se separede la aeronave bajo la influencia de la gravedad. El documento US

3.77.420 A describe una aeronave de juguete con una estructura de nariz que se puede desprender del fuselaje de la aeronave. El documento US 1.783.227 A describe motores auxiliares utilizados para operaciones de vuelo de aeronaves.

Brevemente, se ofrece un dispositivo de ayuda al despegue para un vehículo aéreo, como ser un vehículo aéreo no tripulado. El dispositivo presenta un motor eléctrico y es mucho menos complejo y ligero que los dispositivos de ayuda al despegue conocidos hasta ahora. Se forma un miembro de cuerpo para ajustarse a una porción del vehículo aéreo. El miembro de cuerpo define una envuelta en la cual están contenidos la mayor parte de los componentes, incluyendo el motor eléctrico, un controlador de motor, una fuente de energía eléctrica y un controlador principal. Se sujeta una hélice a un eje del motor eléctrico fuera de la envuelta y rota con un eje del motor eléctrico. Además, existe un mecanismo de seguro que se sujeta de forma tal que pueda desprenderse del miembro de cuerpo al vehículo aéreo receptor para el despegue, y luego se controla para liberarse del vehículo aéreo después de que está en vuelo a una velocidad y altitud deseadas.

El dispositivo de ayuda al despegue accionado por motor eléctrico puede lanzar un vehículo aéreo con equipo auxiliar mínimo y puede estar controlado de forma remota para lanzarse desde un sitio en el cual se puede dejar un vehículo preparado para despegue durante periodos de tiempo prolongados. La fuente de energía es una batería capaz de almacenar una carga durante un periodo de tiempo relativamente prolongado, pero también capaz de descargarse rápidamente para permitir que el controlador de motor accione el motor eléctrico a una velocidad muy por encima de sus condiciones de funcionamiento continuas normales durante un periodo de tiempo relativamente corto que sea suficiente para hacer que el vehículo aéreo levante vuelo y quede preparado para un vuelo auto-sostenido. Además, el dispositivo de ayuda al despegue crea poca o ninguna firma térmica o acústica visible y detectable.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista lateral del dispositivo de despegue asistido eléctricamente de acuerdo con la invención.

La Figura 2 es una vista en planta del dispositivo de despegue asistido eléctricamente de acuerdo con la invención.

La Figura 3 es una vista frontal del dispositivo de despegue asistido eléctricamente de acuerdo con la invención.

La Figura 4 es una vista en corte lateral del dispositivo de despegue asistido eléctricamente de acuerdo con la invención.

La Figura 5 es un diagrama de bloque de los sistemas eléctricos en el dispositivo de despegue de acuerdo con la invención.

La Figura 6 es una vista lateral del dispositivo de despegue asistido eléctricamente sujeto a un vehículo aéreo.

La Figura 7 es una vista en corte aumentada que muestra el seguro que asegura el dispositivo de despegue al

vehículo aéreo.

La Figura 8 es una vista en perspectiva de un vehículo aéreo que tiene el dispositivo de despegue eléctrico sujeto a dicho vehículo aéreo y sobre un dispositivo de lanzamiento preparado para el despegue.

La Figura 9 es una vista en perspectiva de un vehículo aéreo en vuelo con suministro eléctrico del dispositivo de despegue eléctrico sujeto a dicho vehículo aéreo.

La Figura 10 es una vista en perspectiva del dispositivo de despegue eléctrico desprendido y volando desde el

vehículo aéreo después de que se completa el ciclo de ayuda al despegue.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Con referencia también a las Figuras 1-5, el dispositivo de despegue asistido eléctricamente mostrado en general con el numeral 10 se describe donde la Figura 1 muestra una vista lateral del exterior del dispositivo de despegue 10, la Figura 2 muestra una vista en planta del exterior del dispositivo de despegue 10, la Figura 3 muestra una vista frontal del dispositivo de despegue 10 y la Figura 4 muestra una vista en corte lateral del dispositivo de despegue 10 en el cual los componentes del interior de dispositivo 10 pueden ser mejor vistos.

El dispositivo de despegue 10 comprende un miembro de armazón de cuerpo 20 que contiene un motor eléctrico 30, un controlador de motor 40, un conjunto de baterías o subsistema 50 y un servo mecanismo 60, un seguro 70, un receptor de radio 80 y un controlador principal 100. El miembro de armazón de cuerpo 20 puede ser, aunque no necesariamente, de una forma que se adapte a la del vehículo aéreo receptor de forma que encaje, de manera que pueda desprenderse, sobre una porción del morro del vehículo aéreo receptor. Por ejemplo, el miembro de armazón de cuerpo 20 tiene una porción con forma de nariz cónica 22 para acompañar el contorno de una porción de nariz de un vehículo aéreo receptor y una porción cilíndrica alargada 24 que acompaña un contorno de una porción de un fuselaje del vehículo aéreo receptor.

Como se muestra mejor en la Figura 4, el miembro de armazón de cuerpo 20 define una envuelta 21 para contener el motor eléctrico 30, el controlador de motor 40, el subsistema de batería 50, el servo mecanismo 60, el receptor de radio 80 y el controlador principal 100. El miembro de armazón de cuerpo está encerrado en una porción proximal de la porción con forma de nariz 22 mostrada en el numeral 26 donde una nariz de un vehículo aéreo receptor coincidiría de forma que las paredes laterales 28 y 29 del miembro de armazón de cuerpo enganche los lados de la nariz del vehículo aéreo receptor. El miembro de armazón de cuerpo 20 puede estar formado por un núcleo de madera de balsa con un revestimiento de fibra de vidrio, o para más alta producción, por un plástico formado al vacío u otro material adecuado. También se muestra en la Figura 1 un paracaídas opcional y mecanismo de liberación de paracaídas asociado 150 para permitir la recuperación del vehículo 10 después de su uso. En un lado de la porción de armazón de cuerpo 22 están las aletas de guía de despegue 120 y 122 que se utilizan para encajar dentro de una vía de un dispositivo de lanzamiento o despegue.

El motor eléctrico 30 tiene un eje 32 que se sujeta a una hélice 130 montada en el eje 32 fuera de la envuelta 21. El motor eléctrico 30 está diseñado para ofrecer un gran funcionamiento potencia/peso para un ciclo de trabajo breve para ayuda al despegue Un ejemplo de un motor eléctrico apropiado es un motor eléctrico sin escobillas de alta potencia. Un ejemplo de un motor eléctrico es un motor sin escobillas NEU1509. El motor eléctrico NEU1509 puede funcionar a 30 voltios y 80 amperios produciendo aproximadamente 20 libras de propulsión utilizando una hélice Bolly 18-8 Esto está muy por encima de las condiciones de funcionamiento continuo clasificadas por el fabricante para el motor, pero puesto que se hace funcionar únicamente por un periodo de tiempo muy breve, las condiciones de funcionamiento continuo clasificadas como normales pueden ser excedidas para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de ayuda al despegue (10) para un vehículo aéreo que comprende:

a) un miembro de cuerpo (20) formado para ajustarse a una porción del vehículo aéreo, definiendo dicho miembro de cuerpo una envuelta (21) ; b) un motor eléctrico (30) montado en dicha envuelta; c) un mecanismo de sujeción (70) que asegura de forma tal que pueda desprenderse el miembro de cuerpo a la porción del vehículo aéreo;

d) un miembro de hélice (130) sujeto a un eje (32) de dicho motor eléctrico fuera de dicha envuelta (21) y que rota con el eje del motor eléctrico; e) al menos una fuente de energía eléctrica (50) que almacena energía eléctrica utilizada para accionar dicho motor eléctrico; y f) un controlador (100) en la envuelta que genera una señal para activar el motor eléctrico para levantar el

vehículo aéreo de su posición de reposo al aire y posteriormente controla el mecanismo de sujeción para hacer que el miembro de cuerpo se desprenda y levante vuelo desde el vehículo aéreo con la energía de dicho motor eléctrico.

2. El dispositivo (10) de la Reivindicación 1, en donde dicho mecanismo de sujeción (70) se engancha con un 20 elemento estructural en dicho vehículo aéreo para asegurar el dispositivo a dicho vehículo aéreo.

3. El dispositivo (10) de la Reivindicación 1 ó 2, en donde el controlador (100) genera una señal que conecta corriente eléctrica almacenada en dicha fuente de energía eléctrica (50) a un controlador de motor (40) que genera una forma de onda que acciona el motor eléctrico.

4. El dispositivo (10) de la Reivindicación 1, en donde el vehículo aéreo es un vehículo aéreo no tripulado y la fuente es una batería (50) y en donde el mecanismo de sujeción (70) tiene una primera posición ASEGURADA en la cual se engancha a un elemento estructural en dicho vehículo aéreo para asegurar el miembro de cuerpo a dicho vehículo aéreo y una segunda posición en la cual se desengancha del elemento estructural en dicho vehículo aéreo para

permitir que el miembro de cuerpo se desprenda del vehículo aéreo.

5. El vehículo aéreo (10) de la Reivindicación 4 y que además comprende un controlador de motor (40) conectado a dicho motor eléctrico y a dicha al menos una batería, y en donde el controlador de motor (40) responde a la señal de inicio del controlador para convertir la corriente eléctrica almacenada por dicha al menos una batería para producir una forma de onda para accionar el motor eléctrico.

6. El dispositivo (10) de la Reivindicación 3 ó 5, en donde el controlador de motor (40) convierte la corriente eléctrica almacenada por dicha fuente de energía eléctrica a una forma de onda para accionar el motor eléctrico en condiciones de funcionamiento que están por encima de las condiciones normales de funcionamiento continuo para el motor

eléctrico pero durante un periodo de tiempo relativamente breve.

7. El dispositivo (10) de la Reivindicación 1 ó 4 y que además comprende un dispositivo receptor (80) que recibe una señal inalámbrica de un dispositivo transmisor remoto para permitir una actuación remota de dicho motor eléctrico.

8. El dispositivo (10) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el miembro de cuerpo (20) comprende una primera porción (22) que es de forma cónica para acompañar el contorno de una porción de nariz del vehículo aéreo y una segunda porción (24) que es alargada y su forma acompaña un contorno de una porción de un fuselaje del vehículo aéreo.

9. El dispositivo (10) de una de las reivindicaciones 2 a 8, en donde dicho mecanismo de sujeción comprende un brazo (70) que rota entre la primera posición ASEGURADA en la cual se engancha al elemento estructural y la segunda posición SUELTA en la cual se suelta del elemento estructural en dicho vehículo aéreo para permitir que el dispositivo se desprenda de dicho vehículo aéreo, en donde el controlador (100) genera una señal para hacer que el mecanismo de sujeción se mueva de una primera posición a la segunda posición.

10. El dispositivo (10) de una de las reivindicaciones 2 a 9, en donde dicho miembro de cuerpo (20) comprende una ranura o muesca (75) formada en una superficie exterior del mismo que permite el paso de dicho elemento estructural en dicho vehículo aéreo.

11. El dispositivo (10) de cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde el miembro de cuerpo (20) además comprende miembros de aleta (120, 122) apropiados para enganchar una vía de un dispositivo de lanzamiento.

12. El dispositivo (10) de cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde la fuente de energía eléctrica (50) es al menos una batería de polímero de litio.

SUELTO

ASEGURADO


 

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