Понедельник, 15.10.2018, 22:14
Приветствую Вас Гость | RSS
Шестнадцатая 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: 1503 | Рейтинг: 3.3/3
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ НАЧАТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Календарь
Google+
Их многие читают
Нет материалов
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018