- «жук» кеттеринга
- Аккумулятор
- Бпла самолетного типа
- Бюджетный гексакоптер! собираем нло своими руками
- Вертолёт ботезата
- Виды и конфигурация
- Доставка грузов дронами / статьи
- Контрольные вопросы
- Первые беспилотники
- Применение бпла самолетного типа
- Применение коптеров
- Сборка гексакоптеров
- Силовая рама
- Типы бпла
- Управление
- Элементы коптера
«жук» кеттеринга
Экспериментальная беспилотная «воздушная торпеда», один из первых проектов предшественников современных крылатых ракет. Разработана изобретателем Чарльзом Кеттерингом по заказу Армии США в 1917 году. Предназначалась для обстрела с дистанции до 120 км городов, крупных промышленных центров и мест сосредоточения войск противника.
Аккумулятор
Питает регуляторы и полетный контроллер. В строительстве коптеров применяют специализированные литий-полимерные аккумуляторы.
Основные характеристики аккумулятора:
Емкость (мА*ч);
Максимальный токоразряд (20С);
Количество банок (2S,3S, 4S);
Вес.
Бпла самолетного типа
Этот тип аппаратов известен также как БПЛА с жестким крылом. Подъемная сила данных аппаратов создается аэродинамическим способом за счет напора воздуха, набегающего на неподвижное крыло. Аппараты такого типа, как правило, отличаются большой длительностью полета, большой максимальной высотой полета и высокой скоростью.
Бюджетный гексакоптер! собираем нло своими руками
Вертолёт ботезата
Многовинтовые вертолёты разрабатывались ещё в первые годы вертолётостроения. Один из первых квадрокоптеров (англ. quadcopter, четырёхроторный вертолет), который реально оторвался от земли и мог держаться в воздухе, был создан Георгием Ботезатом и испытан в 1922 году.
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.
Виды и конфигурация
Есть множество способов конфигурации двигателей: трикоптер,
гексакоптер, октокоптер, но самый простой из них в сборке и управлении, это квадрокоптер, то есть мультироторная платформа с четырьмя двигателями. В
свою очередь квадрокоптер может иметь и х конфигурацию.
Доставка грузов дронами / статьи
На повестке дня появилось совершенно новое направление в логистической индустрии – доставка грузов с помощью дронов или коптеров.
Дрон или коптер?
Обозначения Дрон, БПЛА (беспилотный летательный аппарат), Квадрокоптер или Мультикоптер сегодня могут запутать многих и зачастую они совсем не означают одно и то же.
Дрон – это беспилотный (не только летательный) аппарат разного типа. Абсолютно все БПЛА являются дронами, но не летающие дроны – это не БПЛА. Подавляющее большинство всех квадрокоптеров можно назвать и БПЛА, и дронами, и даже радиоуправляемыми устройствами (если они без пилота), но радиоуправляемая модель может лишь отчасти считаться БПЛА.
Новое устройство для доставки грузов по воздуху можно все-таки считать дроном, но более правильное название будет мультикоптер, который служит беспилотным летательным аппаратом и различаются они по количеству несущих воздушных винтов:
1. Трикоптер (три).
2. Квадрокоптер (четыре).
3. Гексакоптер (шесть).
4. Октокоптер (восемь).
Поэтому, транспортно-логистическая отрасль осваивает именно коптеры, так как эти устройства уже достаточно давно применяются для различного поиска, любого мониторинга, всевозможных спасательных мероприятий, видео и фотосъемки, а также для осуществления различных исследовательских действий.
Как работает мультикоптер
Коптеры сегодня на 90% не требуют контроля человека. Весь полет, взлет и посадка, происходят дистанционно или только за счет определенного программного обеспечения. Можно констатировать, что мультикоптеры являются аппаратами, которые умеют летать самостоятельно.
Данные особенности БПЛА и привлекают транспортную индустрию, позволяющие ей осваивать все новые возможности для перемещения грузов и корреспонденции, чтобы это было быстро и выгодно. Курьерские и логистические компании из многих стран подключают мультикоптеры, чтобы решать сложности, возникающие с доставкой, создавая так называемый второй «слой» передвижения над землей для доставки пока еще небольших грузов по воздуху.
Идея такой услуги достаточно проста. Любой груз (посылка, документы или что-либо не очень габаритное) прикрепляется к самому корпусу мультикоптера и перемещается по воздуху заказчику, вместо привычного курьера на грузовом или общественном транспорте. Это значительно ускоряет процесс непосредственной доставки, на который совершенно не влияет перегруженность трафика в крупных городах. Применять данную услугу также крайне выгодно и перспективно в малонаселенных или труднодоступных местах.
Постепенно именно квадрокоптеры с хорошей управляемостью на приемлемые расстояния, обустроенные камерой и обладающие определенной грузоподъемностью, начинают применять в разных странах для перевозки грузов.
Применение дронов для доставки грузов
В Германии новую услугу пока в тестовом режиме осуществляет компания DHL, применяя ее в мало населенных местностях по доставке медикаментов и других товаров. В таких регионах намного легче контролировать местоположение перемещающегося дрона, а «загрязненность» канала для связи гораздо ниже и это значительно повышает шансы на быструю и точную доставку требуемого груза.
На территории США к услугам квадрокоптеров начинают прибегать не только основные перевозчики грузов и традиционные службы доставки, но и востребованные интернет-магазины с огромным оборотом разных товаров. Одним из пионеров в этой области стала компания Amazon. За последние несколько лет на базе технологий квадрокоптеров были созданы свои фирменные дроны, способные доставлять небольшие заказы весом до 2 кг. Доставки происходят на расстояние 16 км от склада Amazon прямо до дверей покупателя и со временем покупку доведут до полного автоматизма, с минимальным вмешательством человека в процесс.
Гигантский интернет-холдинг Alibaba также начал использовать беспилотники для транспортировки посылок своим клиентам. Первые вылеты произвели в 2023 году из населенного пункта Путянь на остров Мэйчжоу. Осуществилась доставка 6 ящиков, общим весом 12 кг, а каждый дрон смог перемещать груз весивший до 7 кг. Alibaba собирается применять квадрокоптеры пока только в случаях, когда требуется срочная доставка лекарств или продуктов в отдаленные районы, где слабо развит традиционный транспорт.
Постепенно мультикоптеры, где в тестовом режиме, а где и на постоянной основе начинают внедряться по всему миру, даже в таких странах как Танзания и Руанда. Компании Zipline удалось разработать и запустить первую и пока единственную в мире систему логистики, которая полностью основана на применении беспилотных технологий. В нескольких странах Африки дроныZipline успешно доставляют еду, воду, образцы крови, вакцины, медикаменты и другие вещи повседневной необходимости. Работают беспилотники со скоростью 100-140 км/час и на высоте до 120 метров. Перевозимые грузы сбрасываются на парашютах, а за 2 мин до прибытия дрон отправляет SMS. БПЛА Zipline каждый день осуществляют более 500 вылетов и работают круглосуточно при любой погоде.
Уже сейчас можно осуществлять (и кое-где это уже происходит) срочную доставку с помощью дронов самых разных грузов. Это почтовые посылки, биологические материалы (анализы, кровь для переливаний, вакцины и др.), медикаменты, продукты питания, документы, гуманитарная помощь для подвергшихся стихийным бедствиям и многое другое. Подобные мультикоптеры могут пригодиться для сбора полезной информации в труднодоступных и удаленных районах, для проверки линий электропередач или газо- и нефтепроводов. Помогут беспилотники при аэрофотосъемке, различном зондировании или в качестве радиопеленгатора, как система слежения за любым объектом, а также найдут самое серьезное применение при работе МЧС, полиции и скорой помощи.
Перспективы доставки грузов дронами
Потенциал применения беспилотных летательных аппаратов для транспортировки грузов и даже пассажиров достаточно высок. Множество компаний занимаются разработкой и внедрением различных модификаций мультикоптеров, которые смогут перевозить большие грузы на серьезные расстояния.
Увеличивается интерес к квадрокоптерам с большой грузоподъемности и отличными показателями дальности полета. Как только дрон сможет перемещать вес более 10 кг, откроются совершенно новые возможности применения этой потрясающей техники.
Компания TopFlightTechnologies заявила о разработке и внедрении новой идеи – гибридные квадрокоптеры, которые смогут быть в воздухе до нескольких часов, преодолевать значительные расстояния и транспортировать тяжелые грузы. Пока в планах перемещать до 15 кг, но в перспективе — до 100 кг(1-2 человека). Предполагаемое время полета с грузом до 4 кг составит 3 часа, а с грузом около 15 кг — 1 час. Разработчики обещают достичь максимальной скорости будущего гибридного дрона в 64 км/ч, а дальность полета до 160 км.
А вот стартап Natilus в своих начинаниях пошел дальше всех и решил разработать суперсовременные реактивные дроны, способные пересекать Тихий океан.
Трудности с полноценным внедрением мультикоптеров
Но пока это только будущие разработки, а сегодня мы можем довольствоваться дронами, которые способны доставлять грузы по большей части до 2 кг. Поэтому, мультикоптеры пока не смогут серьезно потеснить традиционные службы доставки и тем более повлиять на серьезных перевозчиков грузов. И главной сложностью здесь является техническая сторона. Пока еще серьезные ограничения связаны у коптеров с габаритами устройств и их мощностью. Конечно, небольшие квадрокоптеры для транспортировки грузов сегодня легко преодолевают различные препятствия на своем пути, благодаря программистам, логистам или внутренней начинке устройства. Но дрон не в состоянии сейчас переместить по воздуху пусть даже легкий и в то же время объемный груз, из-за возможного эффекта парусности, что может привести к потере стабильности аппарата. На сегодня даже самые мощные мультикоптеры, используемые перевозчиками, смогут перемещать грузы максимум 5-7 кг.
Основная причина отсутствия серьезных грузовых беспилотников кроется в невозможности снабдить их мощными батареями, чтобы предоставить необходимое количество энергии для функционирования моторов при большой нагрузке. Поэтому, минимальное время полета делает дроны сейчас в основном техникой, работающей все же на небольшом расстоянии.
Следующая сложность или даже серьезная проблема – это погодные условия. В квадрокоптерах только совсем недавно стали использовать аккумуляторы с подогревом, что позволяет аппарату работать при отрицательных температурах и то не долго. Существует еще сильный ветер и атмосферные осадки, которые игнорировать никак не получится и это является существенной помехой в повсеместном применении дронов для транспортировки грузов.
Прогнозы беспилотников на будущее
Учитывая потрясающие перспективы применения мультикоптеров для доставки грузов, можно смело предположить, что все трудности со временем удастся-таки преодолеть. Во многих странах уже в ближайшие годы внесут изменения в свои законы для беспрепятственной транспортировки грузов (и даже людей) с помощью беспилотных летательных аппаратов. Вот и Правительство России планирует до конца 2023 года разрешить владельцам беспилотников выполнять грузоперевозки на законных основаниях.
Поэтому, в ближайшие годы в крупных городах или труднодоступных местах по всему миру, станет совсем уж привычной картиной пролетающий над головами дрон, несущий заказчику его груз.
Контрольные вопросы
- В какое время появился первый квадрокоптер, и в чём был его недостаток?
- В каких сферах можно использовать коптеры?
- Какие конфигурации квадрокоптеров бывают?
- Перечислите название осей коптера.
- По какому принципу вращаются винты коптера?
- За что отвечает полётный контроллер?
- Для чего нужен ESC?
- Какой вид электродвигателей применяется в коптерах? В чём их преимущество?
- Какими тремя параметрами обладают воздушные винты?
- Может ли квадрокоптер летать в вакууме?
Первые беспилотники
Толчком к появлению дистанционно управляемых машин стало открытие электричества и изобретение радио. Австрийская армия использовала управляемые по проводам воздушные шары для бомбардировки Венеции 22 августа 1849 года. В 1892 году компания «Электрические торпеды Симса-Эдисона» представила управляемую по проводам противокорабельную торпеду.
В 1899 году на выставке в Мэдисон-Сквер-Гарден инженер и изобретатель Никола Тесла продемонстрировал миниатюрное радиоуправляемое судно. Несмотря на то, что общественность в первую очередь заинтересовало военное применение его изобретения, сам Тесла указывал на потенциально гораздо более широкое применение дистанционного управления (названного изобретателем «телеавтоматикой»), например, в человекоподобных автоматонах.
Применение бпла самолетного типа
БПЛА самолетного типа способны охватывать гораздо большие площади, чем обычные коптеры, благодаря возможности длительно находиться в воздухе и развивать большие скорости, но их цена существенно превышает цену типовых коптеров. Главный недостаток таких устройств (кроме цены) – качество изображения может пострадать из-за скорости, такие летательные аппараты зачастую не могут зафиксировать трехмерные/топографические детали съемки.
Сферы использования:
- Аэрофотосъемка местности (при необходимости отснять рельеф поверхности земли на протяженном расстоянии);
- Военная сфера (тяжёлые БПЛА большой продолжительности полёта – взлётная масса более 1500 кг, дальность действия около 1500 км);
- Сельское хозяйство (распространение удобрений, мониторинг полей);
- Охрана и мониторинг местности.
Применение коптеров
Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) – летательный аппарат,
выполняющий полет без пилота (экипажа) на борту и управляемый в полете
автоматически, оператором с пункта управления или сочетанием указанных
способов. Имеет широкое применение в различных сферах:
- Телекоммуникационная сфера (использование двусторонней видео/аудио связи);
- Транспортная сфера (транспортировка грузов);
- Спасательные работы (исследование труднодоступных зон при стихийных бедствиях, терактах, поиск находящихся под завалами людей, транспортировка медикаментов, оказание первой помощи при несчастных случаях);
- Рекламные кампании (применение робота для привлечения внимания на крупных выставках и т.п.);
- Сфера СМИ (аэросъемка различных событий);
- Видео/фото-съёмка (съёмка фильмов или рекламных роликов с высоты птичьего полёта);
- Продовольственная сфера (доставка продуктов питания).
Сборка гексакоптеров
Гексакоптер – это летательный аппарат с 6 несущими винтами. Как правило, они расположены симметрично относительно центра. Гексакоптерная схема хорошо зарекомендовала себя с точки зрения надежности, минимальных затрат и получения стабильности в полете. Так же гексакоптеры достаточно удобны при переноске, так как имеют 6 лучей, часто выполняющиеся по Ж-схеме. При больших размерах несущей рамы, лучи как правило складываются вниз. Гексакоптер, собранный под Ваши требования, позволит максимально эффективно выполнить возложенные на него задачи.
Мы можем:
- Сделать гексакоптер-долголет с полетным временем до 60 минут
- Поставить видео-камеру на 3-осевом подвесе на гексакоптер
- Установить на гексакоптер систему переноски и сброса груза
- Интегрировать систему передачи видеосигнала до 10 км
- Установить тепловизор на 3-осевой гиростабилизированной платформе
- Запрограммировать гексакоптер выполнять автономные полеты
Установить на гексакоптер оборудование Закачика
Если Вам нужен уникальный и высокоэффективный беспилотный летательный аппарат, обращайтесь в Сервисный центр компании Quadrone. Наши специалисты имеют большой опыт работы со всеми современными беспилотниками и технологиями, который совершенствуется ежедневно. Многие технические специалисты прошли практику в Китае непосредственно на заводах таких лидеров рынка коптеров, как DJI, Hubsan и Walkera.
Предлагаем Вам:
- Профессиональный консалтинг о гексакоптерах
- Расчет параметров гексакоптера
- Подбор оптимальных комплектующих для гексакоптера
- Закупка и поставка комплектующих для гексакоптера
- Квалифицированная и качественная сборка гексакоптера
- Обучение использованию гексакоптера со всеми функициями
Силовая рама
Изготавливается, как правило, из пластика или композитных материалов.
Типы бпла
Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) – летательный аппарат, выполняющий полет без пилота (экипажа) на борту и управляемый в полете автоматически, оператором с пункта управления или сочетанием указанных способов. Основные классы таких аппаратов – это БПЛА самолетного и вертолетного типов.
Управление
Управление коптером осуществляется при помощи пульта управления, который передает команды радиоприемнику. Пульт питается от батареек, а радиоприемник получает питание от Полетного контроллера. Связь зачастую односторонняя, только от пульта к приемнику.
Throttle — переводится как «дроссель», «тяга» или «газ» в обиходе. Газ мультикоптера — среднее арифметическое между скоростями вращения всех моторов. Чем больше газ, тем больше суммарная тяга моторов, и тем сильнее они тащат коптер вверх (проще говоря «Тапок в пол» здесь означает наискорейший подъем).
Оси коптера: углы тангажа, крена и рыскания (pitch, roll, yaw) — углы, которыми принято определять и задавать ориентацию мультикоптера в пространстве.
Yaw – «рыскание». Поворот носа мультикоптера. условно – вращение вправо влево.
Pitch – «тангаж». В коптерах манипуляции с этим моментом силы позволяет коптеру двигаться вперед или назад за счет наклона носа в соответствующем направлении.
Roll – «крен». Наклон мультикоптера влево вправо. Коптер за счет крена может двигаться боком в соответствующую сторону.
Газ, тангаж, крен, рыскание — если вы можете управлять этими четырьмя параметрами, значит вы можете управлять квадрокоптером. Их еще иногда называют каналами управления. Режимов полета существует много. Используется и GPS, и барометр, и дальномер, так же режим стабилизации (stab, stabilize, летать в «стабе»), в котором квадрокоптер держит те углы, которые ему задаются с пульта не зависимо от внешних факторов.
В этом режиме при отсутствии ветра квадрокоптер может висеть почти на месте. Ветер же придется компенсировать пилоту.
Направление вращения винтов выбирается не случайно. Если бы все моторы вращались в одну сторону, квадрокоптер вращался бы в противоположную из-за создаваемых моментов.
Поэтому одна пара противостоящих моторов всегда вращается в одну сторону, а другая пара — в другую. Эффект возникновения моментов вращения используется, чтобы изменять угол рыскания: одна пара моторов начинает вращаться чуть быстрее другой, и вот уже квадрокоптер медленно поворачивается к нам лицом:
LFW — left front clockwise rotation (левый передний, вращение по часовой стрелке)
RFC — right front counter clockwise rotation (правый передний, вращение против часовой стрелке)
LBC — left back counter clockwise rotation (левый задний, вращение против часовой стрелке)
RBW — right back clockwise rotation (правый задний, вращение по часовой стрелке)
Элементы коптера
Как правило, когда речь заходит об управлении моделью катера или самолёта, оператор имеет абсолютный, точный контроль над работой мотора. Нажатие на джойстик пульта приводит к пропорциональному увеличению скорости вращения винтов (в об./мин). Отличие многовинтовых летательных аппаратов (вне зависимости от того, достоинство это или недостаток) в том, что ни один человек не в состоянии одновременно контролировать скорость вращения трёх и более моторов достаточно точно, чтобы сохранять баланс аппарата в воздухе.
Именно здесь в игру вступают Полетные контроллеры.
Полетный контроллер – самая важная часть. Стабильность полета и управляемость на девяносто процентов зависит от способностей полетного контроллера.
Задача полетного контроллера — переводить команды от пульта управления в сигналы задающие обороты двигателя.
ESC — это регуляторы оборотов электродвигателей. Дело в том, что в мультикоптерах используют специальные бесколлекторные электродвигатели, которые способны работать на очень больших оборотах. Для управления этими двигателями необходимо формировать трехфазное напряжение и относительно большие токи, чем и занимаются регуляторы оборотов.
Для каждого двигателя необходим свой регулятор оборотов. Все регулятора оборотов подключаются к полетному контроллеру. Питаются регуляторы непосредственно от аккумулятора. Каждый двигатель подключен к своему регулятору оборотов тремя проводами. Последовательность подключения проводов определяет направление вращения двигателя.
Электродвигатель. В конструкциях коптеров используются бесколлекторные электродвигатели. Они обладают выдающимися характеристиками и живучестью в связи с отсутствием трущихся узлов (щеток) посредством которых передается ток. В отличие от обычного электродвигателя, у которого имеется подвижная часть – ротор и неподвижная – статор, у бесколлекторного двигателя подвижной частью является как раз статор с постоянными магнитами, а неподвижной частью – ротор с обмотками трех фаз.
Для того, чтобы заставить вращаться такую систему, необходимо осуществлять в определенном порядке смену направления магнитного поля в обмотках ротора – тогда постоянные магниты статора будут взаимодействовать с магнитными полями ротора и подвижный статор придет в движение.
Аппаратура радиоуправления. Представляет собой передатчик с пультом и приемник. Отличаются друг от друга количеством каналов и частотой. Большинство передатчиков имеют частоту 2,4ГГц, так же на рынке представлен ряд других частот.
Пропеллер – лопасть, приводимая во вращение двигателем и предназначенная для преобразования мощности (крутящего момента) двигателя в тягу. Лопасти винта, вращаясь, захватывают воздух и отбрасывают его в направлении, противоположном движению.
Диаметр;
Шаг винта – одна из основных технических характеристик воздушного или гребного винта, зависящая от угла установки его лопастей относительно плоскости вращения при их круговом движении в газовой или жидкостной среде — это расстояние, пройденное поступательно винтом, ввинчивающимся в твёрдую среду, за один полный оборот (360°);
Материал.
