Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ

Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ, для решения информационных задач наблюдения за окружающей местностью и производства электрической энергии с помощью ветроустановок.

Известно устройство для стабилизации платформы Стюарта с механизмом параллельной кинематики для испытательных авиационных и космических тренажеров, где положение платформы в пространстве управляется шестью звеньями, которые могут изменять расстояние между шарниром, установленным на платформе, и шарниром на основании (Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука, 1991, 98 с.).

Наиболее близким техническим решением является устройство для стабилизации платформы, содержащее механизм, связывающий платформу с основанием, датчики, измеряющие информацию о платформе, блок управления и исполнительный орган (Патент РФ №2091630, кл. F 16 F 15/06 от 17.04.1995 г.).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности обнаружения движущихся объектов на местности в любое время суток и получения электроэнергии.

Задачей изобретения является наблюдение за местностью с помощью локаторов для обнаружения движущихся объектов на местности в любое время суток и идентификация этих объектов с помощью современных средств обнаружения на базе современной нейрокомпьютерной техники, а также получение электроэнергии с помощью установленных на аэростатных платформах ветроэлектродвигателей, работающих на высотах 3-5 км, где всегда господствуют устойчивые ветры со скоростью более 5-10 м/с.

Это достигается тем, что в устройстве для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ, содержащем механизм, связывающий платформу с основанием, датчики, измеряющие информацию о пространственном положении платформы и передающие ее для анализа в блок управления, связанный с исполнительным органом, на верхней стороне платформы установлены ветроэлектродвигатели, обеспечивающие энергоснабжение устройств, размещенных на платформе, а на нижней стороне платформы размещены подвешенные на маятниках локаторы оптического (видимого) диапазона частот, электромагнитного и инфракрасного излучения и диапазона радиочастот, причем каждый локатор имеет электропривод и вращающийся маятник, а сама платформа дополнительно содержит три поддерживающих ее аэростата, закрепленных на ней с помощью трех шарниров, расположенных в горизонтальной плоскости под углом в 120° друг к другу, а между шарнирами под углом в 60° к ним расположены три узла крепления кабель-тросов, к каждому из которых прикреплены по два кабель-троса, которые связаны с исполнительным органом в виде лебедочных станций, причем от каждого узла крепления кабель-тросы протянуты к двум соседним лебедочным станциям, а блок управления включает в себя датчики отклонения от вертикали (гировертикали), расположенные как на платформе, так и на маятниках каждого локатора, систему автоматической стабилизации платформы и маятников локаторов, действующих по отклонениям датчиков вертикали, причем платформа стабилизируется наматыванием и стравливанием тросов, а маятники дополнительно стабилизируются с помощью автономных следящих электро(или пневмо) приводов, причем данные с локаторов передаются по кабель-тросам на суперкомпьютер (нейрокомпьютер), расположенный на местности, который по алгоритмам распознавания образов идентифицирует в реальном масштабе времени все движущиеся объекты над контролируемой территорией в дневное и ночное время, при этом устройство содержит силовые электроподстанции, расположенные на местности, для преобразования и подготовки к потреблению электроэнергии, вырабатываемой электродвигателями, причем платформы расположены над местностью таким образом, чтобы охватить определенную территорию непрерывным локационным наблюдением во времени и пространстве.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ, а на фиг.2 - конструктивная схема стабилизации одной из платформ.

Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ состоит из отдельных подсистем. Каждая подсистема состоит из платформы 1, трех аэростатов 2, поддерживающих платформу, системы кабель-тросов 5 и трех лебедочных станций 6. Платформы расположены над поверхностью таким образом, чтобы охватить определенную территорию непрерывным локационным наблюдением во времени и пространстве. Каждая платформа выполнена геометрически круглой или в форме правильного шестиугольного диска, горизонтальные плоскости которого направлены на поверхность Земли. На краях платформы под углом 120° к горизонту расположены три шарнира 3, к которым прикреплены три аэростата 2, каждый к соответствующему шарниру. По краям платформы между шарнирами 3, то есть под 60° относительно шарниров 3, размещены три узла крепления 4 кабель-тросов, к каждому из которых прикреплены два троса 5, которые входят в две соседних лебедочных станции 6. Эти станции размещены на поверхности Земли в вертикальных радиальных плоскостях, проходящих через шарниры 4 крепления аэростатов. Кабель-тросы 5 подходят к ним со стороны соседних узлов крепления на платформе. Внутри лебедочных станций размещены две тросовые лебедки для стравливания или наматывания тросов с помощью управляемого привода (электрического или электрогидравлического, на чертеже не показано). На верхней стороне платформы установлены ветроэлектродвигатели 7, осуществляющие энергоснабжение подсистемы и устройств, размещенных на платформе 1, для их функционирования и снабжения электроэнергией прилегающей территории. На нижней стороне платформы размещены подвешенные на маятниках локаторы 8, 9, 10 как оптические (видимого диапазона), так и электромагнитного излучения, инфракрасные и радиочастотного диапазона. Каждый маятник и локатор вращаются от электропривода 12, сканируя местность. Платформа и маятники, на которых укреплены локаторы, содержат датчики 11 отклонения от вертикали (гировертикали). Платформа и маятники снабжены системами стабилизации поддержания горизонтального положения платформы и вертикального положения маятников, действующих от датчиков отклонения от вертикали (на чертеже не показано). Сигналы с датчиков обрабатываются суперкомпьютером (нейрокомпьютером) 13, а электроэнергия от ветроэлектродвигателей 7 подается на подстанцию 14, на которой происходит подготовка электроэнергии для потребителей.

Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ работает следующим образом.

Платформа 1 стабилизируется наматыванием и стравливанием кабель-тросов 5 лебедками 6, а маятники стабилизируются дополнительно с помощью автономных следящих электро(или пневмо) приводов (на чертеже не показано). Данные с локаторов 8, 9, 10 передаются по кабель-тросам 5 на суперкомпьютер 13 (нейрокомпьютер), расположенный на местности, который по алгоритмам распознавания образов идентифицирует в реальном масштабе времени все движущие объекты по контролируемой территории, транспортные средства, группы людей с их экипировкой и направление движения в дневное и ночное время. Кроме того, под платформами 1 на местности размещаются силовые электроподстанции 14 для преобразования и подготовки к потреблению электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектродвигателями 7. Рассмотрим схемы описываемой системы. На фиг.1 представлен фрагмент системы на примере трех подсистем, размещенных на местности. Высота Н платформы 1 над поверхностью Земли составляет 3-5 км, аэростаты 2 прикреплены к платформе 1 через шарниры 3. Радиус платформы 1 составит величину порядка г=100-300 м. Радиус расположения станций на местности R=3-5 км.

Отдельная подсистема работает следующим образом. Аэростаты 2 тянут платформу вверх и натягивают кабель-трос 5. Платформа 1 стабилизируется в горизонтальной плоскости наматыванием и стравливанием шести кабель-тросов 5 лебедками на лебедочных станциях 6. Системы стабилизации 12 обеспечивают вертикальное положение локаторов 8, 9, 10. Сигналы датчиков обрабатываются суперкомпьютером (нейрокомпьютером) 13. Сигналы с локаторов 8, 9,10 обрабатываются нейрокомпьютером 13 по программам обработки изображений и распознавания образов и идентифицируют движущиеся объекты на наблюдаемой местности, в частности движение автомобилей, животных, групп людей и отдельных людей, их экипировку, в том числе вооружение, направление движения в любое время дня и ночи. Ветродвигатели 7 производят электроэнергию, которая обеспечивает работу локаторов, лебедок, систем стабилизации, а также электроэнергия подается на подстанцию 14, на которой происходит подготовка электроэнергии для потребителей в данной местности.

Предложенное устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ позволит вести наблюдение за местностью с помощью локаторов для обнаружения движущихся объектов на местности в любое время суток и идентификацию этих объектов с помощью современных средств обнаружения на базе современной нейрокомпьютерной техники, а также получение электроэнергии с помощью установленных на аэростатных платформах ветроэлектродвигателей, что в целом приведет к решению вопросов безопасности и энергоснабжения в отдельных районах страны.

1. Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ, содержащее механизм, связывающий платформу с основанием, датчики, измеряющие информацию о пространственном положении платформы и передающие ее для анализа в блок управления, связанный с исполнительным органом, отличающееся тем, что на верхней стороне платформы установлены ветроэлектродвигатели, обеспечивающие энергоснабжение устройств, размещенных на платформе, а на нижней стороне платформы размещены подвешенные на маятниках локаторы оптического - видимого диапазона частот, электромагнитного и инфракрасного излучений и диапазона радиочастот, причем каждый маятник и локатор вращаются от электропривода, сканируя местность, а сама платформа дополнительно содержит три поддерживающих ее аэростата, закрепленных на ней с помощью трех шарниров, расположенных в горизонтальной плоскости под углом в 120° друг к другу, а между шарнирами под углом 60° к ним расположены три узла крепления кабель-тросов, к каждому из которых прикреплены по два кабель-троса, которые связаны с исполнительным органом в виде лебедочных станций, причем от каждого узла крепления кабель-тросы протянуты к двум соседним лебедочным станциям, а блок управления включает в себя датчики отклонения от вертикали, расположенные как на платформе, так и на маятниках каждого локатора, систему автоматической стабилизации платформы и маятников локаторов, действующих по отклонениям датчиков вертикали, причем платформа стабилизируется наматыванием и стравливанием тросов, а маятники дополнительно стабилизируются с помощью автономных следящих электро- или пневмоприводов, причем данные с локаторов передаются по кабель-тросам на суперкомпьютер - нейрокомпьютер, расположенный на местности, который по алгоритмам распознавания образов идентифицирует в реальном масштабе времени все движущиеся объекты над контролируемой территорией в дневное и ночное время, причем устройство содержит силовые электроподстанции, расположенные на местности, для преобразования и подготовки к потреблению электроэнергии, вырабатываемой ветроэлектродвигателями, причем платформы расположены над местностью таким образом, чтобы охватить определенную территорию непрерывным локационным наблюдением во времени и пространстве.

2. Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ по п.1, отличающееся тем, что каждая платформа геометрически представляет собой круглый или в форме правильного шестиугольника диск, горизонтальная плоскость которого обращена к поверхности Земли.

3. Устройство для стабилизации информационно-энергетических систем на базе аэростатных платформ по п.1, отличающееся тем, что внутри лебедочных станций размещены две тросовые лебедки для стравливания и наматывания тросов с помощью электрического или электрогидравлического управляемого привода.