Четверг, 14.12.2017, 11:04
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Тринадцатая олимпиада (2015/16 уч.год)

Мультироторные беспилотные летательные аппараты

Свечников Григорий Алексеевич

Мультироторные беспилотные летательные аппараты

 

Цели работы:

  1. Изучить основные летные характеристики промышленных и самодельных моделей
  2. Рассказать о постройке небольшого  квадрокоптера в домашних условиях
  3. Определить стоимость  основных деталей
  4. Сводный анализ ценовых и качественных показателей.
  5. Рассказать о том , какие квадрокоптеры лучше -самодельные или заводские.

 

Введение:

Итак, зачем-же  нужны такие аппараты?

На сегодняшний день, по данным ведущей международной ассоциации беспилотных систем UVS International, малоразмерные беспилотные летательные аппараты (БПЛА) производят в 52 странах мира. Заинтересованные государственные ведомства и спецслужбы, функции которых связаны с охраной, контролем и мониторингом объектов, а также ликвидацией ЧС, а также фирмы, бизнес которых связан с получением пространственных данных, проявляют активный интерес к БПЛА.

БПЛА – это летательный аппарат без экипажа на борту, использующий аэродинамический принцип создания подъемной силы с помощью фиксированного или вращающегося крыла ,оснащенный двигателем и имеющий полезную нагрузку и продолжительность полета, достаточные для выполнения специальных задач.

 

 

История квадрокоптера:

Многовинтовые вертолёты разрабатывались ещё в первые годы вертолётостроения. Один из первых квадрокоптеров который реально оторвался от земли и мог держаться в воздухе, был создан Георгием Ботезатом и испытан в 1922 году. $IMAGE

Недостатком этих аппаратов была сложная трансмиссия, передававшая вращение одного мотора на несколько винтов. Изобретение хвостового винта и автомата перекоса положило конец этим попыткам. Новые разработки начались в 1950-е годы, но дальше прототипов дело не продвинулось.

Новое рождение мультикоптеры получили в XXI веке, уже как беспилотные аппараты. Благодаря простоте конструкции квадрокоптеры часто используются в любительском моделировании[2]. Мультикоптеры удобны для недорогой аэрофото- икиносъёмки — громоздкая камера вынесена из зоны действия винтов. 

 

Принцип действия:

Многороторные  БПЛА относятся к аппаратам вертолетного типа классов «мини», «микро» и «нано». Такой аппарат представляет собой (рис. 1) радиоуправляемую летающую платформу с бесколлекторными двигателями с пропеллерами.ПЛАТФОРМАhttp://cdncache-a.akamaihd.net/items/it/img/arrow-10x10.png состоит из рамы, на которой монтируется основная плата управления и приемо-передатчик для связи с наземным комплексом. На лучах рамы монтируются бесколлекторные двигатели, каждым из которых управляет отдельный регулятор. На плате расположен специализированный процессор, который обрабатывает команды, полученные от аппаратуры радиосвязи, и управляет стабилизацией платформы в горизонтальной плоскости. Стабилизация достигается за счет получения данных об углах наклона с трех гироскопов и акселерометров. Система также может анализировать данные с датчика давления, установленного на основной плате и, обрабатывая их, «держать» аппарат на заданной оператором высоте. 

На некоторых моделях стоит GPS или ГЛОНАС приемник, позволяющий записывать маршрут полёта заранее, с компьютера, а также, возвращать аппарат в точку взлёта, в случае потери управляющего радиосигнала, или снимать параметры полёта оперативно или потом[3].

 В настоящее время благодаря разработанному дополнительному оборудованию аппарат имеет возможность осуществлять фактически полуавтономные и автоматические полеты.

Мультикоптеры имеют 2 или более винтов постоянного шага , автомата перекоса, в отличие от одно- и двухвинтовых аппаратов, нет. Каждый винт приводится в движение собственным двигателем. Половина винтов вращается по часовой стрелке, половина — против, поэтому хвостовой винт мультикоптеру не нужен. Маневрируют мультикоптеры путём изменения скорости вращения винтов. Например:

  • ускорить все винты — подъём;
  • ускорить винты с одной стороны и замедлить с другой — движение в сторону;
  • ускорить винты, вращающиеся по часовой стрелке, и замедлить вращающиеся против — поворот.

Первый аппарат с которого я начну это квадрокоптер  от компании  DJI – phantom 3

 

Технические характеристики:

 

Размер по диагонали (включая пропеллеры): 590 мм.

 

Точность посадки:                   По вертикали: +/- 10 см.

                                                     По горизонтали: +/- 1 м.

 

Макс. скорость полета:   16 м/с.

 

Макс. высота полета: 500 м. (ограничено програмно)

 

Температура рабочей среды : от 0 до +40 градусов по Цельсию

 

Поддержка систем навигации :       GPS/ГЛОНАСС                                        

Рабочая частота сигнала управления: 2.4 GHz

Емкость аккумулятора: 4800mAh

Напряжение аккумулятора: 15.2V

Полетное время: примерно 20-25 мин.- на средней высоте.

Максимальный вес на борту: 2000 г.

Камера : снимает в режиме 4K c разрешением в 12 мегапикселей с частотой кадров-24

 

Стоимость: 100 тыс. рублей

 

2модель:самодельный квадрокоптер  на раме HJ500

 

 

Размер по диагонали (включая пропеллеры) :580мм

 
   
   

Точность посадки:                               По вертикали: +/- 10 см.

                                                                 По горизонтали: +/- 1 м.

 

Макс. скорость полета :   14 м/с

 

Макс. высота полета : 1000-1500м(ограничено дальностью действия аппаратуры)

 

Температура рабочей среды : -20  -   +40°C

 

Поддержка систем навигации: GPS

 

 

 

Рабочая частота сигнала управления: 2.4 GHz

Емкость аккумулятора: 2200mAh

Напряжение аккумулятора: 11.1V

Полетное время: примерно 6-10 мин.- на средней высоте.

Максимальный вес на борту: 3000 г.

Камера : Mobius снимает в режиме full HD с частотой кадров-60

Стоимость всех компонентов: 33тыс. рублей

 

 

 

3модель: квадрокоптер от компании walkera-runner 250 fpv

 

 

Размер по диагонали (включая пропеллеры) :266мм

 

 

 

                         По вертикали: +\- 10 см.   

 

Точность посадки:        По горизонтали :+/- 0,5 м.                               

 

Макс. скорость полета :   18м/с

 

Макс. высота полета : 1000м(ограничено дальностью действия аппаратуры)

 

Температура рабочей среды : -20  -   +40°C

 

Поддержка систем навигации: GPS

 

 

 

Рабочая частота сигнала управления: 2.4 GHz

Емкость аккумулятора: 2200mAh

Напряжение аккумулятора: 11.1V

Полетное время: примерно 12-13 мин.- на средней высоте.

Максимальный вес на борту: 800 г.

Камера : sony 600 tvl снимает в режиме hd -30fps

Стоимость: 45тыс. рублей

 

 

 

 

4модель: квадрокоптер на раме zmr 250 

 

Размер по диагонали (включая пропеллеры) :266мм

 

 

 

 

 

Точность посадки -----------

 

Макс. скорость полета :   17м/с

 

Макс. высота полета : 1000м(ограничено дальностью действия аппаратуры)

 

Температура рабочей среды : -20  -   +40°C

 

Поддержка систем навигации: -------

 

 

 

Рабочая частота сигнала управления: 2.4 GHz

Емкость аккумулятора: 1800mAh

Напряжение аккумулятора: 14.8V

Полетное время: примерно 10-13 мин.- на средней высоте.

Максимальный вес на борту: 500 г.

Камера : sony 600 tvl снимает в режиме hd -30fps

Стоимость всех компонентов: 27 тыс. рублей

 

5модель: мой квадрокоптер на раме zmr 250

 

Размер по диагонали (включая пропеллеры) :266мм

Точность посадки -----------

Макс. скорость полета :   17м/с

Макс. высота полета : 1000м(ограничено дальностью действия аппаратуры)

 

Температура рабочей среды : -20  -   +40°C

Поддержка систем навигации: -------

Рабочая частота сигнала управления: 2.4 GHz

Емкость аккумулятора: 2200mAh

Напряжение аккумулятора: 11.1V

Полетное время: примерно 12-15 мин.- на средней высоте.

Максимальный вес на борту: 500 г.

Камера :  снимает в режиме hd -30fps

Стоимость всех компонентов: 11 тыс. рублей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Итак, как же  построить квадрокоптер в домашних условиях.

Во первых нужно определиться с конфигурацией будущего квадрокоптера- в моем случае использовались : маленький , но довольно функциональный полетный контроллер-open pilot cc3d mini

двигатели dys 2300kv

 

регуляторы оборотов на 10A

 

аккумуляторы напряжением 11.1V и ёмкостью 2200mAh

 

аппаратура управления: fly sky T-6

Определившись с комплектацией квадрокоптера, я приступил к его сборке

Сначала я собрал основу , на которой будут крепиться все детали.

Далее измерил площадку и перенес эти размеры в программу sprint layout , для того , чтобы создать на этой основе плату распределения питания, стабилизатор напряжения для полетного контроллера и подсветку для квадрокоптера. После этого я изготовил плату ,”примерил” ее к квадрокоптеру и занялся укреплением двигателей и регуляторов к лучам. Припаял все компоненты на плату, закрепил на ней контроллер полета и приемник и проверил все на работоспособность.

Удостоверившись, что все работает, я собрал до конца раму и начал настраивать полетный контроллер.

Настройка проходила в несколько этапов

  1. Установка программного обеспечения на  контроллер полета
  2. Настройка гироскопов, компаса и акселерометра
  3. Настройка регуляторов оборотов
  4. Сохранение всех настроек
  5. Подключение каналов радиоуправления
  6. Калибровочные настройки

 

 

После всех этих манипуляций я совершил пробный взлет. Он прошел успешно.

 

сводный анализ ценовых и качественных показателей:

квадрокоптер

размер

Основные характеристики

 

цена

 

 

Полетное время

скорость

Наличие камеры

Наличие систем навигации

 

DJIphantom 3

590мм

20-25 мин.

16 м/с.

есть

есть

100 тыс. рублей

HJ500

580мм

6-10 мин.

14 м/с

есть

есть

33 тыс. рублей

walkera-runner 250 fpv

 

266мм

12-13 мин.

18м/с

есть

есть

45 тыс. рублей

zmr-250

266мм

10-13 мин.

17 м/с

есть

нет

27 тыс. рублей

Мой квадрокоптер :zmr-250

266мм

12-15 мин.

17 м/с

есть

нет

11 тыс. рублей

 

Выводы:

Подводя итоги , я могу сказать , что квадрокоптеры созданные вручную значительно опережают заводские по нескольким пунктам:

Во-первых -  их цена. Заводские квадрокоптеры значительно дороже самодельных  , хотя их характеристики максимально близки.

Во-вторых – возможность адаптации под конкретные и индивидуальные задачи например как счетчик Гейгера , видеокамеры , системы лазерного наведения и т.п..

       Ну и третий пункт -  это, конечно же, интерес и опыт,  который появляется во время           постройки подобных моделей.

 

Использованные ресурсы:

Квадрокоптер 1: https://www.kvadrokopter.pro/multicopters/dji-phantom-3-professional/

Квадрокоптер 2: http://mysku.ru/blog/china-stores/23587.html

Квадрокоптер 3: Длинная ссылка

Квадрокоптер 4: http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/11188/

 

Категория: Тринадцатая олимпиада (2015/16 уч.год) | Добавил: Service (11.01.2016) | Автор: Свечников Григорий Алексеевич W
Просмотров: 1067 | Рейтинг: 3.3/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Google+
Их многие читают
Ахметшин Тимур Рамилевич (35171)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (20385)
Щур Илья Андреевич (19135)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17876)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (17446)
Перемота Алексей Юрьевич (14335)
Миргазетдинова Розалия (13543)
Комлев Фёдор Михайлович (13130)
Киселёв Андрей Валерьевич (12952)
Щур Илья Андреевич (12951)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017