Калькулятор литий-полимерных аккумуляторов для дронов • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Почему в серьезных квадрокоптерах устанавливают бесколлекторные электродвигатели?

Бесколлекторный (бесщёточный) электродвигатель постоянного тока (БДПТ) представляет собой синхронный двигатель, питающийся от источника постоянного тока через электронный регулятор скорости с замкнутой петлей обратной связи, который подает переменные напряжения на обмотки двигателя.

В регулятор скорости поступает информация от электронного датчика положения ротора, которая используется для вырабатывания управляющих импульсов, подаваемых на неподвижные обмотки таким образом, чтобы они создавали момент вращения в одном направлении. Ротор (подвижная часть) двигателя содержит только постоянные магниты.

По сравнению с коллекторными двигателями, бесколлекторные двигатели обеспечивают более высокое отношение крутящего момента к весу, более высокий крутящий момент на единицу мощности, более высокую надежность (нет щеточного механизма и коллектора, требующих обслуживания) и меньше электромагнитных помех.

Отметим, что в игрушечных квадрокоптерах бесколлекторные двигатели обычно не используют из-за их дороговизны и, к тому же, нет необходимости в высокой надежности игрушек.

Советы по съемке видео для начинающих

Если вы только начинаете снимать дроном, вот несколько советов:

• Первый совет: дрон должен летать во время съемки медленно!
• Детально планируйте съемку до того, как нажмете на кнопку запуска дрона.
• Снимайте только в режимное время на закате или восходе солнца без использования нейтрального фильтра. Есть много приложений, позволяющий определить точное начало режимного времени.
• Медленно летите над интересным объектом на переднем плане с красивым фоном на заднем плане. Таким объектом может быть, например, работающий ветрогенератор или памятник.
• Медленно летите вдоль чего-либо, например, вдоль дороги, окруженной осенними деревьями.
• Направьте камеру вертикально вниз и медленно поднимайте дрон. Особенно хорошо этот метод съемки работает при создании адресных планов, предназначенных для обозначения места действия.
• Направьте камеру вперед и начните медленное движение вверх. Длительность монтажного кадра может быть не обычные пять секунд, а 30 секунд или даже больше.
• Медленно летите вправо или влево. Это можно делать на большей или меньшей высоте.
• Медленно поднимайте дрон с направленной вниз камерой коптера.
• Направьте камеру вертикально вниз и очень медленно вращайте дрон, набирая высоту.
• Двигайтесь сразу по двум осям, например, медленно летите вперед и вверх или назад и вниз.
• Медленно летите и одновременно делайте панораму камерой или самим дроном.
• Медленно откройте зрителям ландшафт, поднимая дрон, например, покажите долину, взлетев над холмом. Начните съемку, когда объект еще закрыт препятствием. Он появится только когда дрон поднимется выше.
• Медленно совершайте облет объекта.
• Снимайте деревья, различные конструкции, памятники с близкого расстояния, чтобы показать глубину перспективы.

Гиростабилизатор — что это такое и нужен ли он мне?

Многие дроны с камерами оборудованы устройствам гироскопической стабилизации изображения (гиростабилизатором, называемым также карданным подвесом). Эти устройства также устраняют передачу вибрации дрона на камеру. Есть устройства, которые осуществляют стабилизацию по всем трём осям.

Более простые, легкие и дешевые устройства стабилизируют только по двум осям. Трехосные стабилизаторы обеспечивают стабильность положения камеры (конечно, в известных пределах) независимо от движения дрона. Эти устройства стабилизации автоматически поддерживают камеру в горизонтальном или ином требуемом положении и устраняют нежелательную тряску камеры из-за случайных перемещений и вибрации корпуса дрона.

Трехосный стабилизатор состоит из следующих узлов:

• антивибрационного крепления, которое демпфирует вибрации, вызванные вращающимися двигателями и пропеллерами,
• трехосного МЭМС вибрационного гироскопа, предоставляющего информацию о поворотах корпуса дрона по трем осям,
• карданова подвеса — шарнирной опоры с тремя бесколлекторными двигателями, позволяющей камере вращаться в трех плоскостях, и
• модуля управления со сложным программным обеспечением, которое устраняет влияние на камеру движения дрона в пространстве.

Поскольку карданов подвес является главной и хорошо видимой частью этих устройств, этот термин часто и используется для описания устройства стабилизации и демпфирования камеры в целом. Оператор дрона использует электродвигатели гиростабилизатора камеры также для управления движением камеры (вертикальное и горизонтальное панорамирование). Дроны без гиростабилизатора позволяют установить угол наклона камеры только вручную перед полетом.

В небольших видеокамерах всегда вместо традиционного обтюратора используется построчное считывание изображения путем быстрого сканирования снимаемой сцены. При этом методе невозможно снять весь кадр одновременно, как это делается в хороших фотокамерах с механическим «глобальным» затвором.

В результате построчного считывания быстро перемещающиеся объекты искажаются. Если камера трясется, искажается вся картинка, что часто и наблюдается в футаже, снятом дронами. При вибрации камеры возникает «эффект желе» или «плавание» изображения. Конечно, неустойчивое изображение можно частично улучшить программно, например, с помощью программной стабилизации в компьютере самого дрона или программного стабилизатора, такого как Adobe Premiere Warp Stabilizer. Однако, конечно, лучшим решением является камера с гиростабилизатором.

Основные понятия

Параметры реквизитов определяются их длиной, шагом, площадью, направлением вращения, а также формой и количеством лопастей

Rashvinta

RashVinta– программа расчета диаметра воздушного винта для квадрокоптера.

Программа RashVinta позволяет производить вычисления по следующим исходным данным:

• Мощность двигателя и диаметр винта;
• Мощность двигателя и частота вращения винта;
• Диаметр винта и его шаг.

В первом варианте отметка ставится только в поле «Расчет по диаметру винта». Задается размер пропеллера (в сантиметрах), мощность двигателя (в лошадиных силах), максимальная и средняя скорость летательного аппарата. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом вычислений будут шаг и частота вращения винта.

Во втором варианте убираются все галочки. В соответствующие окна вводим мощность двигателя, частоту вращения винта, максимальную и среднюю скорость летательного аппарата. Нажимаем кнопку «Расчет». Результатом вычислений будут диаметр винта и его шаг.

Третий вариант расчетов предназначен для профессионалов. Метка ставится в поле «Указать параметры винта». В соответствующие окна записываются диаметр и шаг винта. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом является профиль лопасти воздушного винта, который можно изучить в окне просмотра, меняя его масштаб и удаление от ступицы. В виде таблиц результат сохраняется в файле Date.html, присутствующем в каталоге программы.

Кроме того, программа может показать, как выглядит профиль лопасти под реальным углом наклона (галочка в поле «Профиль с углом»), а также продемонстрировать точки, по которым производился расчет (метка в поле «Показывать расчетные точки»).

Полученный профиль можно распечатать в масштабе 1:1.

Балансировка пропеллеров

Можно с уверенностью сказать, что большинство пропеллеров, особенно дешевых, нельзя назвать сбалансированными на 100%. Такие винты не только раздражающе сильно шумят, но и вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Из-за этого, в частности, снижается качество воздушных съемок (эффект желе).

Как видим, без процедуры балансировки винтов для квадрокоптера нам не обойтись. Для этого понадобятся:

• Винт;
• Скотч или суперклей (можно заменить лаком для ногтей);
• Наждачная бумага;
• Специальный балансир пропеллеров Du-Bro Tru-Spin – один из лучших, или китайские аналоги.

Прежде всего, нужно выставить само приспособление для балансировки так, чтобы его ось была строго горизонтальной.

Лопасть проверяется на отсутствие повреждений, устанавливается на ось и слегка отклоняется в ту или иную сторону. Если он не возвращается в горизонтальное положение, нужно облегчить (подчистить наждачной бумагой) более тяжелое лезвие или наклеить кусочек липкой ленты на более легкое.

Ось балансировочного станка переворачивается – нужно убедиться, что пропеллер сохраняет равновесие и в этом положении. Отметим, что все подчистки и наклеивания должны выполняться на внутренних (вогнутых) поверхностях лопастей.

Следующим шагом будет балансировка ступицы. Для этого пропеллер устанавливается вертикально. Если он отклоняется вправо, нужно утяжелять клеем или лаком левую часть ступицы и наоборот. Добиваемся баланса, переворачиваем пропеллер и убеждаемся, что в этом положении он также уравновешен. Процедура закончена.

Великобритания

Краткие правила для владельцев дронов в Великобритании. Одни и те же правила одинаковы для всех дронов, даже для игрушек весом менее 30 г. Операторы дронов должны управлять своими летательными аппаратами таким образом, чтобы они не приближались к аэропортам и аэродромам, находились ниже 120 м и не менее, чем в 50 м от людей и их собственности.

Они не должны выпускать дрон из поля зрения, не должны приближаться к пилотируемым летательным аппаратам, должны быть ответственными и точно выполнять требования руководства по эксплуатации дрона. Не надейтесь, что вы сможете поснимать дроном в Лондоне, так как в большинстве парков летать нельзя, а к домам нельзя приближаться ближе, чем на 50 метров.

Длина и шаг

Эти параметры являются главными. Под длиной понимают диаметр диска, образующегося при вращении пропеллера. Шаг может быть определен как расстояние, которое пропеллер может пройти в некоей твердой среде за один полный оборот (вспомните, как входит в доску самый обыкновенный шуруп). При прочих равных условиях, величина шага определяется наклоном (углом атаки) лопастей квадрокоптера.

Тяга винтомоторной группы (ВМГ) определяется объемом воздуха, который ее винты способны переместить. Понятно, что увеличение длины и/или шага пропеллеров при сохранении их скорости вращения положительно сказывается на тяге, но, к сожалению, увеличивает и сопротивление воздуха за счет растущей турбулентности.

Крупные винты с малым шагом идеально подходят для аэрофотосъемки, а небольшими пропеллерами с большим шагом оснащаются гоночные дроны.

Европейский союз

В Европейском союзе нет общих правил для всех стран ЕС. Однако Европейская комиссия планирует разработать правила для всех стран-членов союза до 2023 г. Если кратко просуммировать все правила в странах ЕС, операторы дронов, которые используют их для некоммерческих целей, должны управлять ими безопасно, ответственно и с уважением к другим людям, не нарушать право других людей на личную жизнь и быть застрахованными.

Дроны должны летать не выше определенной высоты (например, 150 м в Австрии, 50—150 м во Франции), не приближаться к людям ближе, чем допустимое минимальное расстояние. Оператор обязан постоянно держать дрон в поле зрения, зарегистрировать дрон в компетентных органах, избегать зон, где полеты дронов запрещены, например, возле аэропортов, стадионов, атомных электростанций, тюрем, военных баз и аналогичных мест.

Полеты дронов могут быть полностью запрещены в некоторых городах. Запрещается также осуществлять полеты в ночное время и приближаться к пилотируемым воздушным судам. Операторы дронов обязаны ознакомиться с картой ограничений перед взлетом. Например, с картой ограничений для Франции.

Законодательство

Во многих странах использование дронов регулируется законодательно по этическим соображениям и в связи с возможными авариями, связанными с дронами. Здесь нужно учесть, что никто не обращает внимания на ежедневные сводки об авариях на дорогах. Но если в аварии будет виноват дрон — об этом сообщат все СМИ.

Зачем нужен фильтр нейтральной плотности?

В большинстве устанавливаемых на дронах недорогих камер используется фиксированная, неизменяемая диафрагма. А точнее, механизм изменения диафрагмы в них попросту отсутствует. Примером камеры с отсутствующей диафрагмой является всем известная экшен-камера GoPro.

В обычной фото- или видеокамере для изменения экспозиции можно настроить три величины: значение ISO (чувствительность), выдержку и диафрагму. Если диафрагму изменить нельзя, остаются только две величины, которые можно изменять для получения правильной экспозиции: чувствительность и выдержку.

В условиях яркого освещения значение ISO устанавливается равным 100 и камере приходится уменьшать выдержку, чтобы получить правильную экспозицию. Это приводит к тому, что картинка становится дёрганой, как при плохой анимации. Такая картинка хороша для боевиков и военных фильмов.

Хотя мы и живем в цифровую эпоху, по-прежнему используется терминология, оставшаяся от эпохи пленочных кинокамер. В этих камерах в качестве затвора использовался обтюратор —диск, который вращался между пленкой и кадровым окном фильмового канала. Во время перемещения пленки к следующему кадру обтюратор перекрывал свет от объектива, а когда пленка была неподвижной, обтюратор не мешал изображению попадать на пленку.

В серьезных киносъемочных аппаратах угол раскрытия обтюратора был регулируемым. Угол раскрытия определяет количество света, попадающего на пленку. Чем он больше, тем больше выдержка. В цифровых видеокамерах вращающегося обтюратора нет — там применяют электронный затвор.

Только в самых дорогих цифровых видеокамерах имеется механический обтюратор. В то же время, данная терминология продолжает использоваться и сегодня. Поэтому при описании цифровых камер продолжают говорить об угле раскрытия обтюратора, хотя самого обтюратора нет.

Как и в фотокамерах, выдержка или, точнее, угол раскрытия обтюратора, управляет не только количеством света, попадающего на фотоматрицу, но и величиной размытости изображения вследствие движения объекта съемки или самой видеокамеры. Небольшой угол раскрытия полностью убирает размытость и, наоборот, очень большой угол увеличивает размытость.

Чаще всего угол раскрытия устанавливали равным 180°. Если перевести это в выдержку, получается 1/60 секунды при 30 кадрах в секунду. Если, предположим, угол раскрытия составляет 45°, выдержка будет весьма короткой и в кадриках видео практически не будет размытости.

Фильтр нейтральной плотности применяют вместо отсутствующего механизма изменения диафрагмы. Он позволяет уменьшить количество света, проходящего через объектив и попадающего на фотоматрицу, что, в свою очередь, позволяет использовать более длительные выдержки.

Если вы не интересуетесь качеством ваших сюжетов и снимаете дроном просто для собственного удовольствия, нейтральные фильтры вам не нужны. Однако, если вы хотите получить видео высокого качества, тогда без фильтров не обойтись. Для профессионального видеографа комплект фильтров нейтральной плотности необходим так же, как и комплект запасных батарей.

Как всё это работает

Ожидаемое полетное время определяется простой формулой:

где

tflight — полетное время дрона в минутах;

Q — емкость LiPo батареи в мАч;

Iflying load — ток, отдаваемый аккумуляторной батареей для питания двигателей и другого оборудования с учетом полетной нагрузки, которая зависит от веса аппарата и его режима работы (например, она будет разной для видеосъемки и гонки дронов.

Максимальный ток, отдаваемый батареей при полной нагрузке Imax full load, определяется по формуле

Imax full load = Iother Imotor · Nmotors

где

Iother — максимальный ток в амперах, потребляемый различным оборудованием мультикоптера, за исключением двигателей;

Imotors — максимальный ток в амперах, потребляемый одним двигателем;

Nmotors — количество двигателей.

Ток, отдаваемый батареей при выбранной полетной нагрузке Iflying load, определяется по формуле

Iflying load = Imax full load · Lflying

где

Imax full load — ток в амперах, потребляемый всем оборудованием мультикоптера при полной нагрузке;

Lflying — полетная нагрузка (в процентах), которая зависит от режима работы дрона и его веса.

Калькулятор определяет также требуемое количество аккумуляторов Nbat req по формуле

где

скобки определяют «потолочную» функцию, то есть округление до ближайшего целого в бóльшую сторону, например, ⌈2,4⌉ = 3;

Imax full load — ток в амперах, потребляемый всем оборудованием мультикоптера при полной нагрузке;

Q — емкость батареи LiPo в мАч;

Crate — скорость разряда батареи, определяемая как максимальный разряжающий батарею ток относительно ее емкости без перегрева и повреждения; измеряется в ч⁻¹ (то есть в час).

Максимальная мощность, потребляемая мультикоптером Wmax, определяется как

Wmax = Imax full load × Vbat nominal

где

Imax full load — ток в амперах, потребляемый всем оборудованием мультикоптера при полной нагрузке;

Vbat nominal — номинальное напряжение аккумуляторной батареи.

Как бы вы не называли эти летающие машины — беспилотные летательные аппараты, беспилотники, дроны, летающие камеры, мультикоптеры, коптеры — их можно увидеть везде. Они стали частью нашей жизни. Они доставляют посылки, записывают видео, делают фотоснимки и многое, многое другое.

В отличие от вертолета, у которого обычно имеется два винта (несущий и рулевой, либо два несущих) мультикоптер представляет собой винтокрылый летательный аппарат с количеством винтов более двух. Наиболее часто встречается квадрокоптер, в котором подъемная и движущая сила создаются четырьмя несущими винтами.

В любом квадрокоптере два винта вращаются по часовой стрелке, а два других — в противоположном направлении. Таким образом, реактивные моменты всех винтов уравновешиваются, и необходимость в рулевом винте отпадает. Если бы все четыре или три винта вращались в одном направлении, например, по часовой стрелке, квадрокоптер вращался бы в полете.

В обычных вертолетах для изменения вектора тяги используется циклическое изменение угла установки лопастей несущего винта с помощью автомата перекоса, который является механически сложным и дорогим устройством. Автомат перекоса передает команды летчика из не вращающегося фюзеляжа на лопасти вращающегося несущего винта.

В большинстве вертолетов для противодействия реактивному моменту используется один несущий винт и отдельный хвостовой рулевой винт, который стремится закрутить вертолет в направлении, противоположном вращению несущего винта. Шаг (угол установки) лопастей рулевого винта регулируется двумя педалями, которыми управляют вертолетом по рысканию.

В мультикоптерах все винты приводятся в движение электродвигателями независимо. Все они имеют одинаковый фиксированный шаг. То есть, в квадрокоптере нельзя изменить подъемную силу путем изменения шага винта. Подъемная сила каждого винта изменяется путем изменения скорости вращения его двигателя.

Для зависания в полете подъемная сила всех четырех винтов должна быть точно равна весу летательного аппарата. Для управления квадрокоптером изменяют скорость вращения каждого электродвигателя. Для подъема и опускания необходимо равным образом увеличить или уменьшить скорость вращения всех винтов.

При этом подъемная сила превысит вес летательного аппарата или станет меньше его, что и приведет к требуемому перемещению. Для того, чтобы квадрокоптер полетел вперед, нужно одинаково увеличить тягу задних двигателей. Для поворота квадрокоптера против часовой стрелки нужно увеличить частоту вращения винтов, вращающихся против часовой стрелки и соответственно уменьшить частоту вращения винтов, вращающихся по часовой стрелке.

Недостатком мультикоптеров является их плохая устойчивость. Человек не может управлять мультикоптером без электронной системы стабилизации с несколькими датчиками (гироскопами, магнитометрами, датчиком давления и акселерометрами). Прогресс в микроэлектронике привел к появлению недорогих и очень маленьких устройств для электронной стабилизации.

Для стабилизации используется либо особый блок управления, либо приложение, работающее на бортовом компьютере, который используется и для других целей. Современные дроны невозможно себе представить без систем спутниковой навигации (GPS/GLONASS) и микроэлектромеханических систем (МЭМС гироскопов, магнитометров и акселерометров).

Калькулятор для винтов

Калькулятор пропеллеров – hellhog – блог

Калькулятор ecalc

Многим создателям беспилотных моделей известен on-line калькулятор eCalc, предназначенный для расчёта параметров винтомоторной установки летательных аппаратов. Страница калькулятора, посвященная мультикоптерам, выглядит приблизительно так.

На первый взгляд, все понятно, но есть несколько нюансов, которые могут повлиять на результаты вычислений.

Прежде всего, вводится полный взлетный вес мультикоптера (с подвесом и камерой, если таковые имеются). Если будет указано Without Drive (Без привода), то вводим суммарный вес рамы, пропеллеров, платы контроллера, подвеса, камеры и оборудования для FPV полетов. Добавим процентов 10 на массу проводов и получаем искомую цифру.

Вводим количество роторов, их схему (одиночная или соосная), максимальную высоту полета и погодные условия, при которых он будет проводиться (температуру за бортом и атмосферное давление).

Из выпадающего списка выбирается нужный аккумулятор. Если необходимая батарея отсутствует, можно выбрать ближайшую по емкости и токоотдаче. Программа заполнит остальные поля самостоятельно. Задается структура и вес аккумулятора.

Далее из выпадающего списка выбираются тип ESC или максимальный ток этих регуляторов.

Выбирается фирма-производитель двигателей. Появляется окно с его оценкой. По уровню KV подбирается конкретный образец.

Переходим к пропеллерам. Выбирается тип пропеллера, его диаметр и шаг. Рекомендуется использовать диаметр воздушного винта, максимально возможный для данной рамы. Если привод имеет зубчатую трансмиссию, то вводится ее передаточное число (отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни).

Если нужные компоненты в выпадающих списках отсутствуют, можно перейти в строку Custom и ввести все необходимые данные в соответствующих полях калькулятора. Отметим, что параметры батареи задаются для одной ячейки.

Все поля заполнены, можно выполнять вычисления. Результат расчетов будет представлен в виде циферблатов, списков и графиков.

Канада

Эксплуатация дронов весом менее 250 г законодательно не регулируются. Однако операторы таких дронов, использующие их для некоммерческой съемки, должны осуществлять полеты только в дневное время в хорошую погоду, постоянно держать их в поле зрения, выполнять предполетный контроль по карте обязательных проверок и уважать право других людей на частную жизнь.

Операторам, которые управляют дронами весом от 250 г и до 35 кг для некоммерческих целей, разрешение от Министерства транспорта Канады не требуется. Они должны соблюдать основные правила безопасности. Дроны могут летать не выше 90 м над землей и не менее 30 м (дроны весом 0,25–1 кг)

и 75 м (дроны весом 1–35 кг) от автомобилей, судов и людей, не менее 5,5 км от аэродромов и 1,8 км от вертолетных площадок, днем, вне облаков, в пределах видимости оператора и не далее 500 м от него. На дроне должен быть подписан адрес, телефон, имя и фамилия оператора. Для коммерческих полетов правила намного более жесткие.

Китай

Эксплуатация дронов весом менее 250 законодательно не регулируется. Операторы более тяжелых дронов должны выполнять указанные ниже правила. Максимальная высота полета 120 м, дрон должен быть всегда в поле зрения оператора (это примерно 150 м и зависит от размера дрона).

Количество и форма лопастей

Классическим вариантом является наличие у пропеллера двух лопастей. Впрочем, на самых маленьких моделях применяют воздушные винты с тремя, четырьмя  и даже пяти лопастями. Понятно, что многолопастный воздушный винт снижает уровень турбулентности за счет создания более равномерного потока.

Более того, дополнительные лопасти увеличивают общую площадь винта, что благотворно отражается на подъемной силе квадрокоптера. Из этого следует, что многолопастный винт меньшего диаметра способен создавать ту же подъемную силу, что и более крупный классический пропеллер.

Многолопастные пропеллеры делают летательный аппарат более отзывчивым, что очень важно при полетах в режиме Acro. Основным недостатком таких винтов является сложность изготовления и центровки, а также достаточно высокая стоимость.

Советуем обратить внимание на разницу в форме окончания реквизитов. Они бывают трех видов – Normal, Bullnose (BN), Hybrid Bullnose (HBN). Винты Normal имеют заостренные на концах лезвия, создают меньшую тягу, но способствует эффективному расходу энергии аккумулятора.

Винты BN при равном диаметре имеют большую площадь и тягу. Дополнительный вес на кончиках лопастей увеличивает крутящий момент и улучшает чувствительность летательного аппарата по оси рысканья. К сожалению, эти положительные моменты сопровождаются высоким энергопотреблением и снижением времени полета. Пропеллеры HBN занимают промежуточную позицию.

Материал и качество

Наиболее популярны пластиковые винты. Они отличаются пластичностью, низкой ценой, широким ассортиментом и высокой степенью доступности. С одной стороны, гибкость лопастей повышает их устойчивость к повреждениям, с другой – вызывает проблемы с балансировкой.

Некоторые фирмы выпускают винты из углеродного волокна. Карбоновые винты довольно дороги, но обладают необходимой жесткостью и высокой эффективностью без значительного увеличения веса.

Промежуточное положение занимают пропеллеры, выполненные из пластика, усиленного углеродным волокном. Этот тип пропеллеров обладает высокой жесткостью и сравнительно низкой стоимостью.

Качество винтов подразумевает точность их изготовления. Высококлассные пропеллеры хорошо сбалансированы и практически не вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Лучшие реквизиты выпускаются под брендами GWS, APC и EMP.

Методы установки

Установить винты на квадрокоптер можно по-разному. Очень часто вал электродвигателя представляет собой простой металлический штырь, не имеющий каких-либо приспособлений для установки пропеллера. В этом случае применяют специальные переходники – пропсейверы и цанговые зажимы.

Пропсейвер (см. фото) удобно использовать для проведения экспериментов при создании самодельных моделей. Он выглядит как втулка, в боковой поверхности которой имеется два симметричных отверстия с установленными в них винтами. Приспособление устанавливается на вал, а винты затягиваются. Пропеллер также надевается на вал и фиксируется двумя нейлоновыми стяжками или резиновым кольцом.

Более надежным переходником является цанговый зажим. Он представляет собой резьбовое соединение с разрезной конусообразной втулкой. Цанга надевается на вал, далее устанавливается зажимная втулка, пропеллер и шайба. Вся конструкция фиксируется гайкой особой формы – коком.

Если ротор бесколлекторного двигателя находится снаружи (моторы класса Outrunner), то на его верхней поверхности обычно имеется несколько резьбовых отверстий для установки различных переходников и креплений.

У производителей готовых коптеров с бесколлекторными моторами очень популярен вариант с самозатягивающимися гайками от компании DJI. У таких двигателей вал заканчивается резьбой, противоположной направлению вращения ротора.

Направление вращения

На мультикоптерах используются два типа двигателей – CW (с вращением вала по часовой стрелке) и CCW (с вращением вала против часовой стрелки). Схема установки моторов зависит от типа летательного аппарата. Несколько таких схем показаны на рисунке.

На направление вращения конкретного пропеллера указывает приподнятая кромка его лопастей.

Немного истории

Не подумайте, что мультикоптеры придумали в этом столетии. Они известны уже более ста лет. Первый летательный аппарат с четырьмя винтами — гироплан Бреге-Рише — был построен в 1908 г. братьями Луи Шарлем и Жаком Бреге́ совместно с профессором Шарлем Рише.

Первый успешный квадрокоптер был испытан в интересах вооруженных сил США в 1950 году. Это был «летающий джип» Curtiss-Wright VZ-7. Он неплохо показал себя при испытаниях, но не отвечал требованиям военных и проект был в результате закрыт. В начале XXI в. благодаря развитию науки и техники началось широкое использование мультикоптеров в различных отраслях промышленности.

О литий-полимерных аккумуляторах

Литий-полимерные (LiPo) аккумуляторы используют литий-ионную технологию и желеобразный полимерный электролит вместо жидкого. Они обеспечивают очень высокую удельную энергоемкость (на единицу массы) и поэтому широко используются в мобильных телефонах, мультикоптерах и другом мобильном оборудовании.

Литий-полимерный аккумулятор обычно состоит из нескольких соединенных последовательно элементов, каждый из которых выдает напряжение приблизительно 3,7 В (в зависимости от типа химической реакции). Поэтому аккумуляторная батарея из двух последовательно соединенных элементов будет иметь напряжение 7,4 В. Номинальное напряжение батареи Vbat nominal определяется по формуле

Vbat nominal = LiPoCellVolt · Nseries

На батареях для дронов обычно указываются их все основные характеристики. К ним относятся емкость батареи, напряжение, скорость разряда для постоянной и пиковой нагрузки, а также конфигурация батареи в форме XSYP, где X — количество соединенных последовательно элементов в группе элементов и Y — количество групп элементов, соединенных параллельно.

Расчёт времени полёта вертолёта или мультикоптера.

Россия

Дроны весом менее 250 г можно использовать без регистрации. Для дронов тяжелее 250 регистрация обязательна. При регистрации будет выдана радиочастотная метка, которую нужно прикрепить к дрону. Она позволит идентифицировать дрон на расстоянии 300 м. Воздушное пространство Москвы для дронов закрыто.

Спецификация

Узнать о параметрах конкретного пропеллера для квадрокоптера можно по его кодировке. Производители используют два типа обозначений: LLPPxB или LxPxB. Здесь L обозначает длину, P – шаг, а B – количество лопастей. Для классических пропеллеров параметр B обычно не указывается.

Например, пропеллер 6045 (или 6×4,5) имеет две лопасти, шестидюймовую длину и шаг 4,5 дюйма. Другим примером является пятидюймовый трехлопастный пропеллер 5040×3 (или 5x4x3), имеющий шаг 4 дюйма.

Иногда в конце обозначения ставится буква R или C (может отсутствовать), определяющая направление вращения. Воздушные винты R устанавливаются на двигатели CW, а C – на моторы CCW. Изредка к обозначению добавляются аббревиатуры BN или HBN (см. выше).

Спутниковая навигация

Первые летательные аппараты с дистанционным управлением появились в 30-х гг. XX в. На них устанавливались ламповые радиоприемники на одной–четырех лампах, которые принимали сигналы от ламповых управляющих передатчиков. С появлением транзисторов и затем интегральных микросхем создавать аппаратуру для дистанционного управления моделями стало намного проще.

С запуском первого искусственного спутника Земли появилась возможность создавать системы спутниковой навигации. Всего через шесть лет после его запуска была введена в эксплуатацию первая система спутниковой навигации Transit (NAVSAT) для военно-морских сил США.

Позже была введена в эксплуатацию и первая советская система спутниковой навигации Циклон для ВМФ. В обеих системах использовался метод доплеровской навигации. Первый запуск спутника для навигационной системы GPS состоялся в 1978 г., а в 1983 г. система стала доступна для гражданских пользователей. В 1993 г. работала полная группировка из 24 спутников.

Первый спутник советской, а позднее российской системы GLONASS был запущен в 1982 г., а создание спутниковой группировки было завершено в 1995 г. (в лихие девяностые!) Первый приемник GPS в конце семидесятых весил 23 кг. Позднее появились портативные приемники GPS.

Устройство квадрокоптера

Любой серьезный квадрокоптер состоит из следующих основных частей:

• Четыре бесколлекторных (бесщёточных) электродвигателя постоянного тока с несущими винтами, управляемыми электронными регуляторами скорости вращения.
• Электронный регулятор скорости, управляющий скоростью вращения двигателей.
• Инерциальная система управления положением в пространстве с гироскопами, акселерометрами, магнитометром и барометром, которые представляют данные о пространственном положении летательного аппарата, ускорениях и угловых скоростях в трех плоскостях. Между прочим, если вы когда-нибудь слышали о 6-осном гироскопе — знайте, что это выдумка маркетологов. Так проще называть устройство (интегральную микросхему), состоящее из трех гироскопов и трех акселерометров, расположенных в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях. Часто к ним добавляют еще и трехосный магнитометр, позволяющий компенсировать дрейф гироскопов.
• Приемник систем спутниковой навигации GPS/GLONASS для получения информации о географических координатах, курсе и скорости летательного аппарата.
• Бортовая система управления, которая обеспечивает управление положением летательного аппарата в пространстве и движением по крену, тангажу и рысканию, а также движением по вертикали.
• Система радиосвязи, обеспечивающая связь летательного аппарата с оператором.
• Система электропитания
• Видеосистема управления полетом для обеспечения визуальной информации, которая может быть использована для точного зависания в полете и для возврата в стартовое положение.
• Камера для фото- и видеосъемки с гиростабилизатором или без него
• Ультразвуковые или оптические датчики, направленные в разные стороны для обхода препятствий

Заключение

Как видим, подбор и корректировка пропеллеров для квадрокоптера является достаточно непростой задачей. Надеемся, что наш текст поможет любителям беспилотной авиации правильно выбрать, сбалансировать и установить пропеллеры на летательный аппарат собственной конструкции, а также устранить огрехи в работе винтомоторной группы серийных моделей.