fbpx

Квадрокоптер: політ високих технологій

Від творців до наших днів
Перший вертоліт, який має чотири гвинти, був побудований в двадцятому столітті в Америці на замовлення збройних сил. У 1922 році в штаті Огайо пройшли успішні випробування. Незважаючи на сто п’ятнадцять безаварійних вильотів, машина в серію не пішла. Фахівцям не вдалося вирішити проблему надійної роботи трансмісії, що передає крутний момент від двигуна до гвинтів.
Ідея створення многовинтового літального апарату з вертикальним зльотом випередила свій час. Сучасні технології дозволили втілити мрію в реальність. Були створені дрони або квадрокоптеры, безпілотні апарати з невеликою вагою і простою конструкцією.
Сучасний радіокерований квадрокоптер простий у використанні, але для управління обов’язковий мінімальний практичний навик. Застосування в конструкції машини міцних матеріалів дозволяє звести до мінімуму ризик пошкодження в аварійних ситуаціях.
Пристрій апарату
Літальні апарати цієї серії оснащені:
Хрестоподібної рамою з чотирма двигунами і пропелерами, рознесеними по кутах.
Блоком керування польоту (контролером), закріпленим у центральній частині рами, гироскопами і акселерометром для стабілізації польоту.
Акумулятором, розміщеним під блоком управління польоту.
Відео або фотокамерою з роз’ємом для пам’яті, розміщеної в нижній частині квадрокоптера і керованої з пульта оператора.
Набором світлодіодів різного кольору, що дозволяє визначати напрямок руху апарату в нічний час і попереджає оператора про розряд акумулятора.
Багатоканальним пультом управління з перемикачами та регуляторами. Він дозволяє виправляти неточності в управлінні, вибирати режим потужності моторів, виконувати фігури пілотажу і управляти фото і відеозйомкою.
Принцип роботи апарату
Набір висоти, рух і виконання фігур пілотажу проводиться квадрокоптером за рахунок обертання кожного з чотирьох гвинтів, що приводяться в рух окремими двигунами. Одна гвинтова пара обертається за годинниковою стрілкою, інша — проти. Виключення з конструкції хвостового гвинта не чинить негативного впливу на стан моделі в повітрі.
Маневрування апарату в польоті відбувається в результаті зміни швидкості обертання гвинтів за принципом:
При підйомі — швидкість гвинтів збільшується.
При повороті — сповільнюється швидкість гвинтів проти годинникової стрілки з одночасним збільшенням швидкості гвинтів за годинниковою стрілкою.
При русі в сторону — збільшується швидкість гвинтів, з одного боку, і сповільнюється з іншого.
Управління і додаткове обладнання
Для управління апаратом у повітрі використовується багатоканальний пульт. Мікропроцесорна система пульта керує роботою двигунів і передає по радіоканалу команди оператора.
Для отримання фотографій і відеокартинки використовується додаткове обладнання. Стабільне зависання в необхідній точці досягається застосуванням трьох гіроскопів, які фіксують нахили апарату.
Застосування у вигляді додаткового пристосування акселерометра дозволяє утримувати апарат в ідеальному горизонтальному положенні. Барометричний датчик фіксує квадрокоптер на необхідній висоті, а мініатюрний локатор (сонар) дозволяє йому облітати перешкоди на невеликій висоті і здійснювати посадку в автоматичному режимі.
За допомогою GPS-приймача на комп’ютері складається і задається польотний маршрут. У разі помилки сигналу GPS-приймач автоматично повертає апарат в точку вильоту. Запис або оцінка параметрів польоту в режимі реального часу дозволяє оцінити межа можливостей машини.
Пропозиції на ринку моделей
Сьогодні ринок пропонує великий вибір моделей квадрокоптеров різного призначення. Вибір залежить від поставлених завдань, розмірів, технічної оснащеності апаратів, вартості і наявності досвіду управління у оператора.
Моделі розмірами до 15 см в діаметрі зручні для домашнього навчання, але чутливі до ударів. Середньорозмірні моделі до 30 см мають додатковий захист. При відсутності сильного вітру вони можуть літати на відкритому повітрі. Низькою надійністю роботи колекторних двигунів і використання відеокамер низької якості, не збільшують попит на ці апарати.
Квадрокоптеры великих розмірів користуються найбільшою популярністю. Застосування довговічних безколекторних двигунів, якісного відеообладнання та розширеної лінійки додаткових пристосувань забезпечує виконання професійних завдань. Для управління таким дроном необхідний досвідчений оператор.
Розмір апарату, матеріал для виготовлення рами, тип двигунів, навісне обладнання визначає загальну вартість. Вона починається від 130$, верхня цінова межа необмежений.
Критерії вибору квадрокоптера
Вибір моделі здійснюється за такими параметрами:
Розмір. Від габаритів моделі залежить стабільність польоту і вага корисного навантаження.
Надійність двигунів. Колекторні двигуни володіють ресурсом роботи, розрахованим на 10-20 вильотів. Безколекторні двигуни дорожче і розраховані на тривалу експлуатацію.
Якість корпусу і гвинтів. Якість матеріалів залежить від вартості моделі. У дорогих апаратах застосовуються карбонові сплави.
Час польоту. В залежності від вартості моделі, ємності акумулятора і вантажопідйомності, час польоту становить від 7 до 40 хвилин.
Функції життєзабезпечення. Наявність підвісного обладнання, що гарантує повернення дрона до оператора з точки GPS або за компасом, можливість нерухомого зависання в заданому місці.
Висота польоту. Змінюється від п’ятдесяти до однієї тисячі метрів в залежності від технічних можливостей моделі.
Можливості безпілотників
Перші безпілотники випускалися на замовлення військових. Спосіб застосування — розвідка території супротивника з мінімальними втратами. Для виконання цих завдань застосовуються апарати високих технологій спеціального призначення. У мирний час безпілотники виконують інші завдання.
Область сучасного використання апаратів і перспектива:
Фото і відеоматеріали, отримані з недоступних раніше точок зйомки. Інспектування об’єктів гірничої, нафтової і газової промисловості. Доставка постраждалим в аваріях і надзвичайних ситуаціях медичних препаратів і предметів першої допомоги.
Надання рятувальникам інформації про постраждалих і зниклих людей. Перевезення продуктів і товарів з магазинів.
Отримання оперативної екологічної інформації, спостереження за дикою природою.
Охорона національних кордонів.
Ведення спортивних репортажів.
Безпілотні літальні апарати відображають технічний прогрес нашого часу. Їх широке використання принесе великі вигоди, забезпечить нову якість життя і розширить можливості людства.
Про автора: deviceservice.ru