Дроны вертолётного типа
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 kuznetsov_baranov_drony_vertolyotnogo_tipa.docx | 66.5 КБ |
| kuznetsov_baranov_drony_vertolyotnogo_tipa.docx | 66.5 КБ |
 kuznetsov_prezentatsiya.pptx | 970.78 КБ |
Предварительный просмотр:
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы
«Политехнический колледж им. Н.Н. Годовикова»
УЧЕБНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
Тема: Дроны вертолётного типа
Наименование дисциплины Основы проектной деятельности
Специальность (код, наименование) 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств
Выполнил: | Руководитель работы: | |
Студенты 1курса, Группа 1А-7 | Преподаватель высшей категории | |
Кузнецов Глеб Андреевич Баранов Иван Константинович | Ульянова Светлана Владимировна | |
(Ф.И.О.) | (Ф.И.О.) | |
_____________________________________________ (Оценка) |
Москва
2016
Содержание
Введение
1.История создания беспилотных летательных аппаратов
вертолётного типа
2.Военное использование дронов Великобритании и США
3.Виды вертолётных дронов и их применение
4.Схемы построений дронов, их обшивка и принцип работы
4.1. Схемы построений дронов, их обшивка, принцип работы
и полезная нагрузка
4.2.Материал обшивки
4.3.Принцип работы дронов
4.4.Полезная нагрузка для беспилотника (ПН для БПЛА)
4.5Подвесы для БПЛА
5. Критерии выбора профессионального дрона
6. Комплекс "Геодезия-В" и беспилотный вертолёт ТБ-29В
6.1 Основные функции (автоматической системы управления движущихся объектов)
6.2 Телеметрия
6.3Обслуживание
6.4 Обучение
6.5 Виртуальный симулятор
Заключение
Список используемой литературы
Приложение 1
Введение
Тема: Дроны вертолётного типа.
Актуальность темы: Вертолётные дроны могут помогать людям во всех сферах жизни. К примеру могут “ходить в магазин”, или помогать транспортировать какие либо вещи и грузы. Также они могут использоваться в медицинских целях, могут оказывать первую помощь. Дроны вертолётного типа используются право охранительными органами в выслеживании и поимке преступников, в пограничных войсках для охраны государственной границы, в структурах МЧС для предотвращения терактов.
Проблема: Вертолётные дроны могут попасть в руки террористов, контрабандистов и быть использованы в транспортировке наркотиков или во время терактов.
Гипотеза: Расширение применения летающих роботов должно служить прогрессу человечества, но при этом не допустить всемирную технологическую катастрофу.
Предмет исследования: Дроны вертолётного типа.
Объект исследования: Робототехника.
Цель: изучение дронов вертолётного типа, конструкцию дронов, сферу их применения.
Задачи:
1. Собрать, изучить, систематизировать информацию о дронов вертолётного типа.
2. Изучить типы вертолётных дронов и принципы их работы.
3. Собрать сведения о материалах из которых они собираются.
При написании работы использовались следующие методы научного исследования:
1.Теоретический анализ и синтез.
2.Реферирование информационных источников.
3.Анализ научной литературы и документов.
4.Изучить способы модернизации вертолётных дронов, сферу их применения.
1.История создания беспилотных летательных аппаратов вертолётного типа
Дрон (англ. Drone — трутень, бездельник; гудение, гул, жужжание) —беспилотный летательный аппарат (БПЛА) изначально военного, главным образом разведывательного назначения, разновидность военного робота.
Первые дистанционно управляемые роботы появились очень давно. Начать, хотя бы, с изобретения Никола Теслы: 1889 год, первое в истории человечества миниатюрное радиоуправляемое судно. Спустя тридцать лет успех ученого повторил американец Чарльз Кеттеринг, взявший за основу наработки знаменитых братьев Райт. С того самого момента беспилотные управляемые аппараты перешли под крыло военных, углядевших в роботах шикарный способ уничтожения живой силы противника.
На протяжении почти целого века дроны оставались засекреченной технологией. Массовую популярность они получили только с начала второго тысячелетия — причем, моментально. С этого момента и начинается новейшая история беспилотных управляемых аппаратов. Сегодня мы расскажем вам, что и как умеют современные дроны, какими они бывают и к чему это все может привести.
В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека. В более широком смысле: мобильный, автономный аппарат, запрограммированный на выполнение каких-либо задач.
Часто в литературе дроны военного образца называют «беспилотниками», гражданские летательные аппараты более малых размеров принято называть «дронами».
2. Военное использование дронов Великобритании и США
В 1933 году в Великобритании разработан первый БПЛА многократного использования Queen Bee. Были использованы три отреставрированных биплана Fairy Queen, дистанционно управляемые с судна по радио. Два из них потерпели аварию, а третий совершил успешный полёт, сделав Великобританию первой страной, извлёкшей пользу из БПЛА. Эта радиоуправляемая беспилотная мишень под названием DH82A Tiger Moth использовалась на королевском Военно-морском флоте с 1934 по 1943 годы.
Армия и ВМФ США с 1940 года использовали дистанционно-пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА) Radioplane OQ-2 в качестве самолёта-мишени. В 1948 году в США был создан разведывательный беспилотный летательный аппарат AQM-34. Его первый полёт состоялся в 1951 году, в том же году «беспилотник» был пущен в массовое производство. Он стал первым серийно строящимся разведывательным БПЛА.
Несмотря на то, что разработки беспилотных летательных аппаратов или дронов велись еще в Советском Союзе, в настоящее время их использование относится к ряду разработок, хоть и перспективных, но еще не достаточно раскрывших свой потенциал. Предполагается, что уже в ближайшие десять лет дроны станут обычным явлением не только в армии, но и в других областях.
3.Виды вертолётных дронов
Помимо достаточно распространенных беспилотных самолетов, существуют и вертолетные дроны, также подразделяющиеся на микро, мини, средние и тяжелые аппараты.
Нанодроны–При массе 18 г диаметр несущего винта вертолета не превышает 120 мм. Небольшие размеры не мешают устройству справляться с порывами ветра умеренной силы.
Норвежская компания Prox Dynamics разработала самый маленький в мире БЛА PD-100 вертолетного типа двойного назначения. Данный аппарат, оснащенный инфракрасным сенсором, помещается на человеческую ладонь. Как отмечает официальный сайт компании-производителя, двигатель мини-БЛА работает практически бесшумно, его можно применять для решения различных задач, например проведения поисково-спасательных и разведывательных операций.
При массе 18 г диаметр несущего винта вертолета не превышает 120 мм. Небольшие размеры не мешают устройству справляться с порывами ветра умеренной силы. Предполагается, что в будущем такими БЛА будут пользоваться не только военные, но и спасатели, строители, альпинисты, а также представители других гражданских профессий, которым бывает необходимо заглянуть в труднодоступные места, не подвергая свою жизнь опасности.
В марте 2015 года американская армия провела успешные испытания новой версии PD-100 на военной базе Форт-Беннинг (штат Джорджия) в рамках программы "Уорриор", которая предусматривает разработку, испытания и совершенствование снаряжения "пехотинца будущего". В ходе тестов в условиях, приближенных к боевым, отмечается, что аппарат удобен в переноске и его легко запускать прямо с руки. Мини-БЛА в состоянии обнаруживать замаскированного противника на открытой местности или внутри зданий.
Стоит отметить, что военные уже использовали данный беспилотный летательный аппарат. В 2012 году разведывательные подразделения вооруженных сил Великобритании успешно испытали опытный образец PD-100 в Афганистане.
Полный комплект норвежской беспилотной авиационной системы PD-100: 1 - пульт управления; 2 - многорежимный индикатор обстановки (бортовой, тактической и др.); 3 - мини-БЛА вертолетного типа Black Hornet
После проведения испытаний в Форт-Беннинг американские военные специалисты пришли к выводу, что беспилотная система PD-100 готова к боевому применению. В итоге министерство обороны сделало заказ на приобретение 160 таких комплектов - общая сумма сделки превысила 31 млн долларов. Предполагается, что в ближайшее время данный БЛА станет одним из важных элементов в оснащении американских военнослужащих.
По словам вице-президента компании Prox Dynamics, предыдущая их модель PD-100 успешно применялась во многих военных операциях на территории Афганистана. По его словам, начиная с 2011 года, данные беспилотники находятся на вооружении ряда подразделений армии Великобритании и других партнеров по коалиции. В Лондоне высоко оценили возможности мини-БЛА, назвав его "революционным продуктом" или "спасателем жизней".
Наличие в устройстве улучшенного, полностью цифрового инфракрасного датчика от компании "Флир системз", в паре с оптоэлектронной камерой, позволяет обеспечить универсальность применения устройства и дает военным возможность использовать данный аппарат даже в ночных условиях.
Вице-президент компании также подчеркнул, что на сегодняшний день это наиболее важное обновление для PD-100. Аппарат имеет тепловизионную и телевизионную камеры, которые позволяют оператору устройства получать видео и фотографии с ЕЛА в режиме реального времени. Стоит отметить, что современная армия остро нуждается в устройствах и системах, которые могут работать в круглосуточном режиме, и данный нанобеспилотник именно такой системой и является, подчеркнул технический директор и основатель Prox Dynamics Питтер Мурен.
Улучшенная версия PD-100 получила тепловизор, который, по словам военных, обеспечивает стабильную и четкую картинку. При этом миниатюрный беспилотник может находиться в воздухе до 25 мин, время полета аппарата зависит от скорости ветра. Максимальная скорость БЛА достаточно высока для подобного рода устройств и составляет 18 км/ч (5 м/с).
Один комплект подобной беспилотной системы имеет массу 1,3 кг и включает в себя два мини-БЛА, пульт управления и специальный контейнер для транспортировки. Все это позволяет обеспечить работу комплекта в течение одних суток. При этом с одного пульта оператор может одновременно осуществлять управление сразу двумя аппаратами. Также PD-100 в состоянии самостоятельно (без помощи оператора) выполнять полет с использованием данных КРНС "Навстар", введенным промежуточным пунктам маршрута или зависать над заданной точкой, обнаруживая противника при помощи имеющихся на борту камер. В условиях боя БЛА может использоваться для обследования участков местности, скрытых рельефом, строениями или растительностью на удалении до 1,5 км (дальность действия канала связи). При этом аппарат может проникать в помещения через оконные и дверные проемы почти не издавая шума.
PD-100 можно использовать для решения следующих задач:
- ведение разведки на открытой местности и в закрытых помещениях;
- изучение препятствий, в том числе в боевых условиях;
- спасательные и поисковые мероприятия;
- выявление различных объектов и установление контроля за объектами;
- наблюдение за выбранным объектом в непосредственной близости от него, в том числе и скрытное;
- осмотр объектов, которые представляют повышенную опасность для человека, включая ядерные, взрывоопасные и токсичные.
Норвежская компания-производитель устройства полагает, что ее новый БЛА вертолётного типа можно будет использовать не только в армейских подразделениях. В компании считают, что он хорошо подойдет для проведения обследований химических заводов и АЭС. Помимо этого, аппарат может быть использован в полицейских и пожарных службах.
В то же время ряд экспертов не выказывает особого энтузиазма по поводу гражданского использования таких практически незаметных БЛА.
Микро дроны – массой до 1 кг, временем полёта около часа и высотой полёта около 1 километра.
Применение: Микро дроны используют для учебного курса Feedback Control Systems with Mini-Drone Experiments, разработанного в Массачусетском технологическом институте (MIT). Курс посвящен теории управления и одной из его ключевых особенностей является применение мини-дронов (квадрокоптеров) Parrot Rolling Spider при обучении. В ходе курса, студенты разрабатывают в среде MATLAB/Simulink системы управления дрона и отрабатывают их на практике.
Мини дроны – массой до 5 кг, временем полёта несколько часов и высотой до 3-5 километров.
Средние(миди) доны – массой до 100 кг, временем полёта 10-12 часов и высотой до 9-10 километров.
Применение: Возможность получения реальных кадров из эпицентра событий без угрозы для жизни оператора, очень активно используется журналистами.
Беспилотники доставляют медикаменты и даже оборудование для реанимации в районы стихийных бедствий и военных действий. Управление медицинской аппаратурой осуществляет оператор — медик, находящийся на расстоянии десятков или даже сотен километров от пострадавшего.
Тяжелые дроны – с высотами полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более.
Применение. Прежде всего, это разведка и обозначение целей. Специальное лазерное оборудование позволяет подсвечивать цели, чтобы в дальнейшем с максимальной точностью атаковать ракетами с лазерным наведением. Эффективность такой разведки очевидна. Беспилотники могут двигаться в опасных зонах, достаточно долго находясь в воздухе и подзаряжаясь от солнца. Они также могут быть вооружены ракетами и использоваться в ударных целях. Выполняют они и транспортную функцию, перебрасывая грузы в нужные районы.
Беспилотники способны перехватывать информацию от радиолокационных станций и передавать ее на землю.
Дроны используют для патрулирования границ и береговых линий.
Как поясняют военные, вертолетный дрон является оптимальным решением при необходимости заглянуть за угол или за стену, где скрывается противник. Нередко дроны используются для исследования целых местностей перед тем, как туда направляются военные.
4. Схемы построений дронов, их обшивка и принцип работы
4.1. Схемы построений дронов, их обшивка, принцип работы и полезная нагрузка
Одновинтовая схема (англ.: single rotor helicopter). Это летательный аппарат с приводным несущим винтом, который при подъеме аппарата вращается в горизонтальной плоскости. Вертолет движется горизонтально за счёт наклона.
4.2.Материал обшивки
Современная обшивка вертолётных дронов производится из панелей или отдельных листов из алюминиевых сплавов (или титана и нержавеющей стали), отформованных по поверхности крыльев или фюзеляжа. Несъемные панели или листы чаще всего крепятся к каркасу потайной клепкой, съемные же соединяются с помощью винтов с головкой «впотай». Листы обшивки соединяются встык. Нередко для обшивочных фюзеляжей используются крупномонолитные оребренные панели и слой обшивки с сотовым заполнителем. Обтекатели антенн (радиопрозрачные элементы обшивки) выполняются из сотового или монолитного композиционного материала. Также в последнее время композиты применяются в качестве панелей обшивки и силовых узлов.
4.3.Принцип работы дронов
Принцип работы дрона достаточно прост. Его управление осуществляется при помощи дистанционного пульта. Дрон поднимается в воздух, а удержаться ему удается потому, что внутри есть электронный гироскоп, GPS/Glonass, полетный контроллер и регуляторы оборотов двигателей, его пропеллеры вращаются в разные стороны: два пропеллера в одну сторону, два в другую.
Когда винты одновременно начинают вращаться, дрон поднимается в воздух.
Если хотя бы один из четырех пропеллеров будет вращаться быстрее, чем все остальные, дрон летит в соответствующую стороны.
4.4.Полезная нагрузка для беспилотника (ПН для БПЛА)
Перед тем как купить бла, необходимо определиться с полезной нагрузкой, которая также может сильно различаться в зависимости от задач.
Это могут быть:
- камеры теплового диапазона,
- мультиспектрометры
- фото и видео оборудование
- лазерные сканеры, лидары
- все то что можно сбросить с аппарата и т.д.
При необходимости построения фотопланов местности или других задач требующих точности, на борту аппарата должен быть установлен ГНСС приемник, а на земле должна быть промеренная опора (закоординированые опознаки)
Самым востребованным является беспилотник с камерой видимого диапазона.
4.5 Подвесы для БПЛА
Цена беспилотного летательного аппарата зависит и от типа подвеса.
Подвесы в зависимости от задачи и подвесного оборудования также сильно меняются.
Беспилотные летательные аппараты для аэрофотосъемки или кадастра, имеют аэрофотосъемочная аппаратура на беспилотниках зачастую закрепленную жесто и ортоганально(четко вниз). Некоторые производители устанавливают 2ух осевые подвесы. Такие подвесы в сильный ветер компенсируют углы сноса, а трех осевые подвесы также компенсирую эффект елочки. Минусом таких решений является сильное усложнение конструкции, и увеличение энергопотребления, как следствие уменьшение времени полета и надежности и увеличение цены.
В случае полета без подвеса, грамотное планирование маршрута полета относительно ветра и правильная обработка, дадут качественный результат в задаче Аэрофотосъемка местности (топосъемка).
При таких задачах, как. Например, мониторинг протяженных объектов - ЛЭП, для контроля состояния опор, провисания проводов, аппарат должен летать низко (70-200м) и в таких случаях камера устанавливается под наклоном 10-20 градусов, что позволит при небольшом базисе съемки увеличить стерео эффект.
В задачах Мониторинг с БПЛА в необходим качественный видеоканал и управляемый 2ух или 3ех осевой подвес, чтобы оператор смог в вращать камерой как считает нужной и в случае необходимости направить БПЛА в точку интереса.
На мультироторных БПЛА 2ух или 3ез осевой подвес является необходимостью. Полет мультикоптера зачастую подвержен большей нестабильности, чем самолетный БПЛА. 3ех осевую подвесы используются зачастую в задачах художественной аэровидеосъемке, где подвесом с камерой управляет оператор и для съемки сферических аэропанорам.
Виброразвязка также очень часто необходимый элемент подвеса. Её задача минимизировать вибрации, передающиеся от винто-моторной группы на полезную нагрузку. Особенно важно это при использовании бензинового двигетеля на самолетных БПЛА, вибрации от бензинового двигателя намного больше, чем от электрического, а отключение двигателя БПЛА в момент съемки АФА (аэрофотоаппарата) не практикуется.
На некоторых НСУ устанавливается трекер с направленными антеннами. БПЛА во время полета передает свои координаты на НСУ, а трекер вращается в двух плоскостях и наводит антенну с узкой диаграммой направленности на летящий беспилотник . Это позволяет в несколько раз увеличить дальность радиосвязи по сравнению с обычными штыревыми антеннами.
5. Критерии выбора профессионального дрона
Если на вашем предприятии встал вопрос о покупке профессионального БПЛА для целей аэрофотосъемки, картографии, геодезии, мониторинга, маркшейдерии и других задач, очень важно правильно понять, какой именно беспилотник наиболее оптимально подходит для решения поставленных задач.
Беспилотники сейчас в основном делятся на 3 типа:
1. БПЛА самолетного типа
2. БПЛА вертолетного типа
3. БПЛА мультироторного типа
Стоимость беспилотника также варьируется в очень больших пределах в зависимости от ТТХ БПЛА, но самое главное от фирмы производителя и потенциальных клиентов. На стоимость влияет:
Тип двигателя. Так бензиновый двигатель стоит дороже и обходиться дороже электрического, а при постройке беспилотника на бензине необходимо решить большое количество нетривиальных задач, первая из которых это уменьшение количества вибраций передаваемых от винто-моторной группы, в отличии от беспилотника на электричестве где вибрации гораздо ниже.
Законченность и удобство продукта: это пожалуй основное. Ведь БАК (Беспилотный Авиационный Комплекс) или БАС (Беспилотная Авиационная Система), это:
1) БЛА (БПЛА) – Беспилотный Летательный Аппарат.
2) НСУ (Наземная Станция Управления), обычно содержит ноутбук и радиомодем, (о них в конце статьи).
3) ПН (Полезная Нагрузка), обычно камера видимого диапазона, реже видеокамеры и тепловизоры, но разновидностей может быть большое количество.
4) ПО (Программное Обеспечение), это не только программы планировщика маршрутов, но и программы обработки полученных данных и приведение данных в конечный продукт необходимый заказчику
Все эти элементы так или иначе взаимодействуют между собой, но от того на сколько это удобно и качественно, зависит, будет ли ваш БЛА активно эксплуатироваться или придется все время его обслуживать и в скором времени полностью отказаться от беспилотника, как просто от дорогой игрушки неоправдавшей ожидания.
-Цена владения. Некоторые БПЛА имеют 10-ки устройств и механических узлов в совокупности с бензиновым двигателем. Такие аппараты просто необходимо снабжать специалистом, который будет отвечать за БЛА и проводить его техническое обслуживание, также будет необходим подходящий транспорт например Газель, а также цена расходников и ошибки намного больше чем у небольших электрических юортов, которые по сути не надо обслуживать, а эксплуатировать может даже ребенок.
Основными ориентациями промышленности остаются БПЛА самолеьного типа. Эти БПЛА продолжают выполнять задачи аэрфотосъемки и мониторинга площадных и линейных объектов. Взлет производятся зачастую с катапульты, иногда просто с рук (Орлан 1), а посадка производиться на парашют, если беспилотник тяжелый, то используется еще и подушка безопасности, которая надувается перед ударом БПЛА о землю. (картика посадки Орлан 10) При установке хороших камер (бытовых, но калиброванных) и высокоточного ГНСС приемника, беспилоник может рассматриваться как БПЛА для геодезии и БПЛА для аэрофотосъемки.
Если по роду своей задачи вы хотите купить квадракоптер для аэрофотосъемки (аэросъемки), вам надо руководствоваться некоторыми другими посылами, чтобы купить бпла. Так как ТТХ БПЛА вертолетного типа и характеристики БПЛА самолетного типа в корне различы.
Преимущества БПЛА мультироторного типа над самолетным, теже, что и у БПЛА вертолетного типа.
А преимущества у БПЛА коптер над БПЛА вертолет примерно можно изобразить так:
-Большая стабильность аппарата на малых скоростях.
-При весе аппаратов до 5кг по КПД выигрывает
-Легкость в управлении
-Безопасость для окружающих
-Перестрахова по надежности
- Ремонт дешевле и проще
1) Вертолет и вправду лучше летит на скорости или стоит на месте, действительно беспилотик для видеосъемки, это все чаще коптер, потому что плавные пролеты ему удаются очень хорошо, собсвенно говоря это одна из его главных задач на сегодняшний момент.
2) При весе аппаратов до 5кг по КПД выигрывает мультикоптер, однако при установке бензинового двигателя преимущество переходит к вертолету беспилотнику. Но бензиноый двигетель имеет гораздо большие вибрации, чем даже 6-8 электрических моторов у мультикоптрера, эти высокочастотные вибрации побороть весьма не просто, а вибрации, которые будут передаваться на видео, для съемок видео катострафичны.
3)В вертолетах есть такое понятие, как скорость и шаг винта, в классическом коптере шага винта нет, это мешает ему более плавно спускаться с высоты, особенно на больших винтах, но зато упрощает управление аппарата в целом.
4)Маленький кухоный нож безопаснее одного мачетте, хотя тут уже зависит от ситуации, но кроме пальцев коптеру отпилить ничего пока не удавалось.
5) Имея 8 и более винтов коптер не заметив патерю одного или даже двух из них, без каких либо излишних дерганий может произвести посадку, в некоторых случаях 6-ти моторный аппарат также может завершить задание и произвести посадку.
6)Если вы решились купить беспилотник вертолет для аэросъемки, то надо сразу задуматься о цене ошибки. Все ВМГ (винто-моторные группы) коптера находятся на приличном расстояниии друг от друга и то, что случилось с одним винтом на другой может не повлиять, а ремонт часто заканчивается на смене копеечного винта прямо в поле. Что касается вертолета, то если, например беспилотный вертолет совершил посадку в траву и не очень удачно зацепился за нее, то система шестиренок находящяяся внутри аппарата может просто перемолоть себя, а это долгий и весьма дорогостящий ремонт.
И все же коптер для аэросъемки и вертолет для аэросъемки то - это разные классы аппаратов. Характеристики БПЛА сильно различаются – промышленные беспилотные самолеты сейчас весят по 50-100 и более киллограмм и могут летать по 3-7 часов, таская очень сьезное и дорогостоящее оборудование для аэрофотосъемки: профессиональные аэрофотосъемочные камеры, лазерные сканеры стоящие не одним миллион иногда даже долларов. И цена БПЛА может также далеко выходить за цену в пару мллионов рубликов. Цена среднестатистического коптера пока довольно примерна, но находится в районе миллиона рублей. Исходя из этого хочу заметить, что купить вертолет для аэросъемки может действитеьно большая компания понимающяя необходимость в этом, со штатом специалистов в этой области.
Исходя из таблицы сравнения беспилотников в начале статьи, которая,правда, разработана исключительо для самолетов, можно сказать что вертолет – это мини беспилотник, а коптер микро беспилотник.
6. Комплекс "Геодезия-В" и беспилотный вертолёт ТБ-29В
В рамках военно-научной конференции "Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации", которая прошла 10 февраля в военно-патриотическом парке культуры и отдыха Вооруженных Сил РФ "Патриот", компания "Тайбер" представила комплекс "Геодезия-В" с беспилотным вертолетом автоматического взлета и посадки ТБ-29В. Новое назначение, которое получил беспилотный вертолет - обнаружение и сопровождение дронов-нарушителей государственных границ.
Этот небольшой беспилотный вертолёт оснащён многофункциональной видеоплатформой с камерами наблюдения различного спектра действия: термальной, дневной и ультрафиолетовой. Задача вертолета заключается в обнаружении цели, ее сопровождении, а также передаче на наземную станцию управления точных координат маршрута дрона-нарушителя.
В силу того, что беспилотный вертолет обладает широким диапазоном скоростей - от 0 км/час в момент зависания до максимально развитой скорости в 120 км/ч, летательный аппарат способен удерживать и сопровождать "незаконный" дрон на протяжении всего маршрута, даже находясь от него на расстоянии 1000 метров.
Возможности "противодронового" беспилотного вертолета в тестовом режиме были продемонстрированы одной из пограничных структур. Пограничники отмечают, что в последнее время значительно участились случаи незаконного пересечения границ малоразмерными беспилотными аппаратами, в том числе квадрокоптерами. Зачастую беспилотники используют контрабандисты, нелегально доставляя с их помощью по воздуху запрещенные грузы.
В состав вертолетного комплекса "Геодезия-В" входит беспилотный летательный аппарат ТБ-29В и командный модуль беспилотного воздушного комплекса. Максимальная взлетная масса вертолета - 19,6 кг, длина фюзеляжа - 1,6 метра, диаметр главного ротора - 1,865 метра.
Практическая дальность беспилотного вертолета составляет 540 км, точкой максимума статического потолка является высота 5000 метров, время полета - 6 часов с полезной нагрузкой 1 килограмм на высоте 1000 метров. "Беспилотный вертолетный комплекс обладает высокими эксплуатационно-техническими характеристиками и способен выполнять полеты на больших высотах в сложных метеоусловиях. Способность "висеть" в заданной точке при сильном встречном ветре, а также широкий обзор делает вертолет эффективным средством для наблюдения за режимными территориями с воздуха. Немаловажным фактором по внедрению беспилотного вертолета в пограничные структуры станет их экономическая эффективность", - так комментирует проект технический директор "Тайбера" Сергей Тыцык.
Беспилотный летательный аппарат ТБ-29В – это высокоскоростной, с расширенным временем полета, портативный вертолет с бензиновым двигателем.
Взлет, полет по маршруту и посадка проводятся в автоматическом режиме. Возможность полуавтоматчского и ручного управления.
Возможность работы с полезной нагрузкой. Аварийные режимы работы.
Система включает в себя:
-Беспилотный летательный аппарат ТБ-29В
-Командный модуль беспилотного воздушного комплекса «ГЕОДЕЗИЯ-В»
-Виртуальный симулятор как часть программного обеспечения наземной станции.
Командный модуль беспилотного воздушного комплекса «ГЕОДЕЗИЯ-В» предназначен для размещения:
1.Оборудование для связи и управления;
2.Оператора беспилотной воздушной системы и оператора полезной нагрузки;
3.Оборудование для технической поддержки беспилотной воздушной системы;
4.Всенаправленная антенна для телеметрии и управления;
5.Всенаправленная антенна для видео и данных;
6.Основные характеристики;
7.Программное обеспечение и автоматическая система управления беспилотным летательным аппаратом ТБ-29В.
6.1 Основные функции (автоматической системы управления движущихся объектов)
-автоматическое управление подвижным объектом
-управление исполнительными механизмами
-управление двигателем
-полуавтоматическое управление с автоматической стабилизацией подвижного объекта
-ручное управление через основной канал связи 928 мГц
-с пульта станции контроля и управления
-управление подвижным объектом в аварийном режиме
-управление и мониторинг полезной нагрузки
-прием, передача телеметрии между станцией управления и подвижным объектом на расстояние до 100 км
-возможность счисления координат (расчета текущего положения) при потере сигнала GPS
-подробная телеметрия позволяющая в режиме реального времени контролировать состояние всех систем аппарата, параметры движения, метеоусловия и др.
-возможность исполнения клиентского кода и подключения плагинов
-система является распределённой, что позволяет продолжать работу при выходе из строя отдельных модулей, также возможно дополнительное дублирование для повышения отказоустойчивости
-самодиагностика системы
-тестирование полетного задания перед полетом
-режим симуляции (тренажер)
-обучение оператора в авиационном симуляторе с загрузкой виртуальной модели ЛА
-управление бортовым питанием
-стабилизация питания
-преобразование
-распределение, в том числе режим аварийного электроснабжения
-мониторинг бортового питания
- Телеметрия
-Контроль всех параметров беспилотного летательного аппарата с момента включения оборудования на земле и в полете
-Передача данных телеметрии в реальном времени на наземную станцию управления
-Передача пакета данных в случае восстановления связи
-Запись данных на флэш память автопилота
-Простой и удобный анализ телеметрии
-Обзор полета на симуляторе для визуализации поведения ВС в полете
6.3 Обслуживание
Обслуживание комплекса может быть выполнено как на производственной базе Заказчика, так и на территории оператора. Контроль программного обеспечения и тестирование всех систем могут быть выполнены дистанционно через Интернет. Любые обновления загружаются автоматически сразу после подсоединения системы к интернету, при условии что эта услуга активирована.
6.4 Обучение
Обучение специалистов Заказчика включает следующие курсы:
Оператора беспилотного летательного аппарата
Оператора полезной нагрузки
Инженера беспилотного летательного аппарата
6.5Виртуальный симулятор
Система оснащена виртуальным симулятором. Симулятор позволяет проводить обучение специалистов, квалифицированное обслуживание и практическую отработку режимов полета при различных погодных условиях.
Заключение.
В ходе работы мы собрали и изучили информацию о дронах вертолётного типа, изучили типы вертолётных дронов и принципы их работы, собрали сведения о материалах, из которых они производятся.
Список используемой литературы.
№1 http://trapeznikov-radio.ru/
№2 http://www.arms-expo.ru/
№3 http://www.tiber.su/
№4 ru.wikipedia.org
№5 http://matlab.ru/
№6 Defense express
№7 Беспилотные летательные аппараты
Приложение 1
Словарь технических терминов.
Автономный - работающий независимо от внешних источников питания
Авторотация - режим вращения воздушного винталетательного аппарата или турбины двигателя, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока.
Аппарат - завершённая совокупность частей или элементов для выполнения каких-либо функций
Габариты - рызмеры
Диапазон — интервал значений каких-либо величин
Дистанционно - на расстоянии
Система - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях
между собой, образующих определенную целостность, единство
Перспективный - имеющий хорошие перспективы, способный успешно развиваться в будущем
Оптимальный - наилучший, наиболее соответствующий определенным условиям и задачам
Телеметрия - получение информации о значениях измеряемых параметров
Портативный - небольшой, компактный
Конференция - собрание, совещание групп лиц, отдельных лиц, организации для обсуждения определенных тем.
Эксплуатируется - используется
Предварительный просмотр:
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы
«Политехнический колледж им. Н.Н. Годовикова»
УЧЕБНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
Тема: Дроны вертолётного типа
Наименование дисциплины Основы проектной деятельности
Специальность (код, наименование) 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств
Выполнил: | Руководитель работы: | |
Студенты 1курса, Группа 1А-7 | Преподаватель высшей категории | |
Кузнецов Глеб Андреевич Баранов Иван Константинович | Ульянова Светлана Владимировна | |
(Ф.И.О.) | (Ф.И.О.) | |
_____________________________________________ (Оценка) |
Москва
2016
Содержание
Введение
1.История создания беспилотных летательных аппаратов
вертолётного типа
2.Военное использование дронов Великобритании и США
3.Виды вертолётных дронов и их применение
4.Схемы построений дронов, их обшивка и принцип работы
4.1. Схемы построений дронов, их обшивка, принцип работы
и полезная нагрузка
4.2.Материал обшивки
4.3.Принцип работы дронов
4.4.Полезная нагрузка для беспилотника (ПН для БПЛА)
4.5Подвесы для БПЛА
5. Критерии выбора профессионального дрона
6. Комплекс "Геодезия-В" и беспилотный вертолёт ТБ-29В
6.1 Основные функции (автоматической системы управления движущихся объектов)
6.2 Телеметрия
6.3Обслуживание
6.4 Обучение
6.5 Виртуальный симулятор
Заключение
Список используемой литературы
Приложение 1
Введение
Тема: Дроны вертолётного типа.
Актуальность темы: Вертолётные дроны могут помогать людям во всех сферах жизни. К примеру могут “ходить в магазин”, или помогать транспортировать какие либо вещи и грузы. Также они могут использоваться в медицинских целях, могут оказывать первую помощь. Дроны вертолётного типа используются право охранительными органами в выслеживании и поимке преступников, в пограничных войсках для охраны государственной границы, в структурах МЧС для предотвращения терактов.
Проблема: Вертолётные дроны могут попасть в руки террористов, контрабандистов и быть использованы в транспортировке наркотиков или во время терактов.
Гипотеза: Расширение применения летающих роботов должно служить прогрессу человечества, но при этом не допустить всемирную технологическую катастрофу.
Предмет исследования: Дроны вертолётного типа.
Объект исследования: Робототехника.
Цель: изучение дронов вертолётного типа, конструкцию дронов, сферу их применения.
Задачи:
1. Собрать, изучить, систематизировать информацию о дронов вертолётного типа.
2. Изучить типы вертолётных дронов и принципы их работы.
3. Собрать сведения о материалах из которых они собираются.
При написании работы использовались следующие методы научного исследования:
1.Теоретический анализ и синтез.
2.Реферирование информационных источников.
3.Анализ научной литературы и документов.
4.Изучить способы модернизации вертолётных дронов, сферу их применения.
1.История создания беспилотных летательных аппаратов вертолётного типа
Дрон (англ. Drone — трутень, бездельник; гудение, гул, жужжание) —беспилотный летательный аппарат (БПЛА) изначально военного, главным образом разведывательного назначения, разновидность военного робота.
Первые дистанционно управляемые роботы появились очень давно. Начать, хотя бы, с изобретения Никола Теслы: 1889 год, первое в истории человечества миниатюрное радиоуправляемое судно. Спустя тридцать лет успех ученого повторил американец Чарльз Кеттеринг, взявший за основу наработки знаменитых братьев Райт. С того самого момента беспилотные управляемые аппараты перешли под крыло военных, углядевших в роботах шикарный способ уничтожения живой силы противника.
На протяжении почти целого века дроны оставались засекреченной технологией. Массовую популярность они получили только с начала второго тысячелетия — причем, моментально. С этого момента и начинается новейшая история беспилотных управляемых аппаратов. Сегодня мы расскажем вам, что и как умеют современные дроны, какими они бывают и к чему это все может привести.
В задачу этих автономных систем, созданных для полёта, входит выполнение миссий, потенциально опасных для человека. В более широком смысле: мобильный, автономный аппарат, запрограммированный на выполнение каких-либо задач.
Часто в литературе дроны военного образца называют «беспилотниками», гражданские летательные аппараты более малых размеров принято называть «дронами».
2. Военное использование дронов Великобритании и США
В 1933 году в Великобритании разработан первый БПЛА многократного использования Queen Bee. Были использованы три отреставрированных биплана Fairy Queen, дистанционно управляемые с судна по радио. Два из них потерпели аварию, а третий совершил успешный полёт, сделав Великобританию первой страной, извлёкшей пользу из БПЛА. Эта радиоуправляемая беспилотная мишень под названием DH82A Tiger Moth использовалась на королевском Военно-морском флоте с 1934 по 1943 годы.
Армия и ВМФ США с 1940 года использовали дистанционно-пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА) Radioplane OQ-2 в качестве самолёта-мишени. В 1948 году в США был создан разведывательный беспилотный летательный аппарат AQM-34. Его первый полёт состоялся в 1951 году, в том же году «беспилотник» был пущен в массовое производство. Он стал первым серийно строящимся разведывательным БПЛА.
Несмотря на то, что разработки беспилотных летательных аппаратов или дронов велись еще в Советском Союзе, в настоящее время их использование относится к ряду разработок, хоть и перспективных, но еще не достаточно раскрывших свой потенциал. Предполагается, что уже в ближайшие десять лет дроны станут обычным явлением не только в армии, но и в других областях.
3.Виды вертолётных дронов
Помимо достаточно распространенных беспилотных самолетов, существуют и вертолетные дроны, также подразделяющиеся на микро, мини, средние и тяжелые аппараты.
Нанодроны–При массе 18 г диаметр несущего винта вертолета не превышает 120 мм. Небольшие размеры не мешают устройству справляться с порывами ветра умеренной силы.
Норвежская компания Prox Dynamics разработала самый маленький в мире БЛА PD-100 вертолетного типа двойного назначения. Данный аппарат, оснащенный инфракрасным сенсором, помещается на человеческую ладонь. Как отмечает официальный сайт компании-производителя, двигатель мини-БЛА работает практически бесшумно, его можно применять для решения различных задач, например проведения поисково-спасательных и разведывательных операций.
При массе 18 г диаметр несущего винта вертолета не превышает 120 мм. Небольшие размеры не мешают устройству справляться с порывами ветра умеренной силы. Предполагается, что в будущем такими БЛА будут пользоваться не только военные, но и спасатели, строители, альпинисты, а также представители других гражданских профессий, которым бывает необходимо заглянуть в труднодоступные места, не подвергая свою жизнь опасности.
В марте 2015 года американская армия провела успешные испытания новой версии PD-100 на военной базе Форт-Беннинг (штат Джорджия) в рамках программы "Уорриор", которая предусматривает разработку, испытания и совершенствование снаряжения "пехотинца будущего". В ходе тестов в условиях, приближенных к боевым, отмечается, что аппарат удобен в переноске и его легко запускать прямо с руки. Мини-БЛА в состоянии обнаруживать замаскированного противника на открытой местности или внутри зданий.
Стоит отметить, что военные уже использовали данный беспилотный летательный аппарат. В 2012 году разведывательные подразделения вооруженных сил Великобритании успешно испытали опытный образец PD-100 в Афганистане.
Полный комплект норвежской беспилотной авиационной системы PD-100: 1 - пульт управления; 2 - многорежимный индикатор обстановки (бортовой, тактической и др.); 3 - мини-БЛА вертолетного типа Black Hornet
После проведения испытаний в Форт-Беннинг американские военные специалисты пришли к выводу, что беспилотная система PD-100 готова к боевому применению. В итоге министерство обороны сделало заказ на приобретение 160 таких комплектов - общая сумма сделки превысила 31 млн долларов. Предполагается, что в ближайшее время данный БЛА станет одним из важных элементов в оснащении американских военнослужащих.
По словам вице-президента компании Prox Dynamics, предыдущая их модель PD-100 успешно применялась во многих военных операциях на территории Афганистана. По его словам, начиная с 2011 года, данные беспилотники находятся на вооружении ряда подразделений армии Великобритании и других партнеров по коалиции. В Лондоне высоко оценили возможности мини-БЛА, назвав его "революционным продуктом" или "спасателем жизней".
Наличие в устройстве улучшенного, полностью цифрового инфракрасного датчика от компании "Флир системз", в паре с оптоэлектронной камерой, позволяет обеспечить универсальность применения устройства и дает военным возможность использовать данный аппарат даже в ночных условиях.
Вице-президент компании также подчеркнул, что на сегодняшний день это наиболее важное обновление для PD-100. Аппарат имеет тепловизионную и телевизионную камеры, которые позволяют оператору устройства получать видео и фотографии с ЕЛА в режиме реального времени. Стоит отметить, что современная армия остро нуждается в устройствах и системах, которые могут работать в круглосуточном режиме, и данный нанобеспилотник именно такой системой и является, подчеркнул технический директор и основатель Prox Dynamics Питтер Мурен.
Улучшенная версия PD-100 получила тепловизор, который, по словам военных, обеспечивает стабильную и четкую картинку. При этом миниатюрный беспилотник может находиться в воздухе до 25 мин, время полета аппарата зависит от скорости ветра. Максимальная скорость БЛА достаточно высока для подобного рода устройств и составляет 18 км/ч (5 м/с).
Один комплект подобной беспилотной системы имеет массу 1,3 кг и включает в себя два мини-БЛА, пульт управления и специальный контейнер для транспортировки. Все это позволяет обеспечить работу комплекта в течение одних суток. При этом с одного пульта оператор может одновременно осуществлять управление сразу двумя аппаратами. Также PD-100 в состоянии самостоятельно (без помощи оператора) выполнять полет с использованием данных КРНС "Навстар", введенным промежуточным пунктам маршрута или зависать над заданной точкой, обнаруживая противника при помощи имеющихся на борту камер. В условиях боя БЛА может использоваться для обследования участков местности, скрытых рельефом, строениями или растительностью на удалении до 1,5 км (дальность действия канала связи). При этом аппарат может проникать в помещения через оконные и дверные проемы почти не издавая шума.
PD-100 можно использовать для решения следующих задач:
- ведение разведки на открытой местности и в закрытых помещениях;
- изучение препятствий, в том числе в боевых условиях;
- спасательные и поисковые мероприятия;
- выявление различных объектов и установление контроля за объектами;
- наблюдение за выбранным объектом в непосредственной близости от него, в том числе и скрытное;
- осмотр объектов, которые представляют повышенную опасность для человека, включая ядерные, взрывоопасные и токсичные.
Норвежская компания-производитель устройства полагает, что ее новый БЛА вертолётного типа можно будет использовать не только в армейских подразделениях. В компании считают, что он хорошо подойдет для проведения обследований химических заводов и АЭС. Помимо этого, аппарат может быть использован в полицейских и пожарных службах.
В то же время ряд экспертов не выказывает особого энтузиазма по поводу гражданского использования таких практически незаметных БЛА.
Микро дроны – массой до 1 кг, временем полёта около часа и высотой полёта около 1 километра.
Применение: Микро дроны используют для учебного курса Feedback Control Systems with Mini-Drone Experiments, разработанного в Массачусетском технологическом институте (MIT). Курс посвящен теории управления и одной из его ключевых особенностей является применение мини-дронов (квадрокоптеров) Parrot Rolling Spider при обучении. В ходе курса, студенты разрабатывают в среде MATLAB/Simulink системы управления дрона и отрабатывают их на практике.
Мини дроны – массой до 5 кг, временем полёта несколько часов и высотой до 3-5 километров.
Средние(миди) доны – массой до 100 кг, временем полёта 10-12 часов и высотой до 9-10 километров.
Применение: Возможность получения реальных кадров из эпицентра событий без угрозы для жизни оператора, очень активно используется журналистами.
Беспилотники доставляют медикаменты и даже оборудование для реанимации в районы стихийных бедствий и военных действий. Управление медицинской аппаратурой осуществляет оператор — медик, находящийся на расстоянии десятков или даже сотен километров от пострадавшего.
Тяжелые дроны – с высотами полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более.
Применение. Прежде всего, это разведка и обозначение целей. Специальное лазерное оборудование позволяет подсвечивать цели, чтобы в дальнейшем с максимальной точностью атаковать ракетами с лазерным наведением. Эффективность такой разведки очевидна. Беспилотники могут двигаться в опасных зонах, достаточно долго находясь в воздухе и подзаряжаясь от солнца. Они также могут быть вооружены ракетами и использоваться в ударных целях. Выполняют они и транспортную функцию, перебрасывая грузы в нужные районы.
Беспилотники способны перехватывать информацию от радиолокационных станций и передавать ее на землю.
Дроны используют для патрулирования границ и береговых линий.
Как поясняют военные, вертолетный дрон является оптимальным решением при необходимости заглянуть за угол или за стену, где скрывается противник. Нередко дроны используются для исследования целых местностей перед тем, как туда направляются военные.
4. Схемы построений дронов, их обшивка и принцип работы
4.1. Схемы построений дронов, их обшивка, принцип работы и полезная нагрузка
Одновинтовая схема (англ.: single rotor helicopter). Это летательный аппарат с приводным несущим винтом, который при подъеме аппарата вращается в горизонтальной плоскости. Вертолет движется горизонтально за счёт наклона.
4.2.Материал обшивки
Современная обшивка вертолётных дронов производится из панелей или отдельных листов из алюминиевых сплавов (или титана и нержавеющей стали), отформованных по поверхности крыльев или фюзеляжа. Несъемные панели или листы чаще всего крепятся к каркасу потайной клепкой, съемные же соединяются с помощью винтов с головкой «впотай». Листы обшивки соединяются встык. Нередко для обшивочных фюзеляжей используются крупномонолитные оребренные панели и слой обшивки с сотовым заполнителем. Обтекатели антенн (радиопрозрачные элементы обшивки) выполняются из сотового или монолитного композиционного материала. Также в последнее время композиты применяются в качестве панелей обшивки и силовых узлов.
4.3.Принцип работы дронов
Принцип работы дрона достаточно прост. Его управление осуществляется при помощи дистанционного пульта. Дрон поднимается в воздух, а удержаться ему удается потому, что внутри есть электронный гироскоп, GPS/Glonass, полетный контроллер и регуляторы оборотов двигателей, его пропеллеры вращаются в разные стороны: два пропеллера в одну сторону, два в другую.
Когда винты одновременно начинают вращаться, дрон поднимается в воздух.
Если хотя бы один из четырех пропеллеров будет вращаться быстрее, чем все остальные, дрон летит в соответствующую стороны.
4.4.Полезная нагрузка для беспилотника (ПН для БПЛА)
Перед тем как купить бла, необходимо определиться с полезной нагрузкой, которая также может сильно различаться в зависимости от задач.
Это могут быть:
- камеры теплового диапазона,
- мультиспектрометры
- фото и видео оборудование
- лазерные сканеры, лидары
- все то что можно сбросить с аппарата и т.д.
При необходимости построения фотопланов местности или других задач требующих точности, на борту аппарата должен быть установлен ГНСС приемник, а на земле должна быть промеренная опора (закоординированые опознаки)
Самым востребованным является беспилотник с камерой видимого диапазона.
4.5 Подвесы для БПЛА
Цена беспилотного летательного аппарата зависит и от типа подвеса.
Подвесы в зависимости от задачи и подвесного оборудования также сильно меняются.
Беспилотные летательные аппараты для аэрофотосъемки или кадастра, имеют аэрофотосъемочная аппаратура на беспилотниках зачастую закрепленную жесто и ортоганально(четко вниз). Некоторые производители устанавливают 2ух осевые подвесы. Такие подвесы в сильный ветер компенсируют углы сноса, а трех осевые подвесы также компенсирую эффект елочки. Минусом таких решений является сильное усложнение конструкции, и увеличение энергопотребления, как следствие уменьшение времени полета и надежности и увеличение цены.
В случае полета без подвеса, грамотное планирование маршрута полета относительно ветра и правильная обработка, дадут качественный результат в задаче Аэрофотосъемка местности (топосъемка).
При таких задачах, как. Например, мониторинг протяженных объектов - ЛЭП, для контроля состояния опор, провисания проводов, аппарат должен летать низко (70-200м) и в таких случаях камера устанавливается под наклоном 10-20 градусов, что позволит при небольшом базисе съемки увеличить стерео эффект.
В задачах Мониторинг с БПЛА в необходим качественный видеоканал и управляемый 2ух или 3ех осевой подвес, чтобы оператор смог в вращать камерой как считает нужной и в случае необходимости направить БПЛА в точку интереса.
На мультироторных БПЛА 2ух или 3ез осевой подвес является необходимостью. Полет мультикоптера зачастую подвержен большей нестабильности, чем самолетный БПЛА. 3ех осевую подвесы используются зачастую в задачах художественной аэровидеосъемке, где подвесом с камерой управляет оператор и для съемки сферических аэропанорам.
Виброразвязка также очень часто необходимый элемент подвеса. Её задача минимизировать вибрации, передающиеся от винто-моторной группы на полезную нагрузку. Особенно важно это при использовании бензинового двигетеля на самолетных БПЛА, вибрации от бензинового двигателя намного больше, чем от электрического, а отключение двигателя БПЛА в момент съемки АФА (аэрофотоаппарата) не практикуется.
На некоторых НСУ устанавливается трекер с направленными антеннами. БПЛА во время полета передает свои координаты на НСУ, а трекер вращается в двух плоскостях и наводит антенну с узкой диаграммой направленности на летящий беспилотник . Это позволяет в несколько раз увеличить дальность радиосвязи по сравнению с обычными штыревыми антеннами.
5. Критерии выбора профессионального дрона
Если на вашем предприятии встал вопрос о покупке профессионального БПЛА для целей аэрофотосъемки, картографии, геодезии, мониторинга, маркшейдерии и других задач, очень важно правильно понять, какой именно беспилотник наиболее оптимально подходит для решения поставленных задач.
Беспилотники сейчас в основном делятся на 3 типа:
1. БПЛА самолетного типа
2. БПЛА вертолетного типа
3. БПЛА мультироторного типа
Стоимость беспилотника также варьируется в очень больших пределах в зависимости от ТТХ БПЛА, но самое главное от фирмы производителя и потенциальных клиентов. На стоимость влияет:
Тип двигателя. Так бензиновый двигатель стоит дороже и обходиться дороже электрического, а при постройке беспилотника на бензине необходимо решить большое количество нетривиальных задач, первая из которых это уменьшение количества вибраций передаваемых от винто-моторной группы, в отличии от беспилотника на электричестве где вибрации гораздо ниже.
Законченность и удобство продукта: это пожалуй основное. Ведь БАК (Беспилотный Авиационный Комплекс) или БАС (Беспилотная Авиационная Система), это:
1) БЛА (БПЛА) – Беспилотный Летательный Аппарат.
2) НСУ (Наземная Станция Управления), обычно содержит ноутбук и радиомодем, (о них в конце статьи).
3) ПН (Полезная Нагрузка), обычно камера видимого диапазона, реже видеокамеры и тепловизоры, но разновидностей может быть большое количество.
4) ПО (Программное Обеспечение), это не только программы планировщика маршрутов, но и программы обработки полученных данных и приведение данных в конечный продукт необходимый заказчику
Все эти элементы так или иначе взаимодействуют между собой, но от того на сколько это удобно и качественно, зависит, будет ли ваш БЛА активно эксплуатироваться или придется все время его обслуживать и в скором времени полностью отказаться от беспилотника, как просто от дорогой игрушки неоправдавшей ожидания.
-Цена владения. Некоторые БПЛА имеют 10-ки устройств и механических узлов в совокупности с бензиновым двигателем. Такие аппараты просто необходимо снабжать специалистом, который будет отвечать за БЛА и проводить его техническое обслуживание, также будет необходим подходящий транспорт например Газель, а также цена расходников и ошибки намного больше чем у небольших электрических юортов, которые по сути не надо обслуживать, а эксплуатировать может даже ребенок.
Основными ориентациями промышленности остаются БПЛА самолеьного типа. Эти БПЛА продолжают выполнять задачи аэрфотосъемки и мониторинга площадных и линейных объектов. Взлет производятся зачастую с катапульты, иногда просто с рук (Орлан 1), а посадка производиться на парашют, если беспилотник тяжелый, то используется еще и подушка безопасности, которая надувается перед ударом БПЛА о землю. (картика посадки Орлан 10) При установке хороших камер (бытовых, но калиброванных) и высокоточного ГНСС приемника, беспилоник может рассматриваться как БПЛА для геодезии и БПЛА для аэрофотосъемки.
Если по роду своей задачи вы хотите купить квадракоптер для аэрофотосъемки (аэросъемки), вам надо руководствоваться некоторыми другими посылами, чтобы купить бпла. Так как ТТХ БПЛА вертолетного типа и характеристики БПЛА самолетного типа в корне различы.
Преимущества БПЛА мультироторного типа над самолетным, теже, что и у БПЛА вертолетного типа.
А преимущества у БПЛА коптер над БПЛА вертолет примерно можно изобразить так:
-Большая стабильность аппарата на малых скоростях.
-При весе аппаратов до 5кг по КПД выигрывает
-Легкость в управлении
-Безопасость для окружающих
-Перестрахова по надежности
- Ремонт дешевле и проще
1) Вертолет и вправду лучше летит на скорости или стоит на месте, действительно беспилотик для видеосъемки, это все чаще коптер, потому что плавные пролеты ему удаются очень хорошо, собсвенно говоря это одна из его главных задач на сегодняшний момент.
2) При весе аппаратов до 5кг по КПД выигрывает мультикоптер, однако при установке бензинового двигателя преимущество переходит к вертолету беспилотнику. Но бензиноый двигетель имеет гораздо большие вибрации, чем даже 6-8 электрических моторов у мультикоптрера, эти высокочастотные вибрации побороть весьма не просто, а вибрации, которые будут передаваться на видео, для съемок видео катострафичны.
3)В вертолетах есть такое понятие, как скорость и шаг винта, в классическом коптере шага винта нет, это мешает ему более плавно спускаться с высоты, особенно на больших винтах, но зато упрощает управление аппарата в целом.
4)Маленький кухоный нож безопаснее одного мачетте, хотя тут уже зависит от ситуации, но кроме пальцев коптеру отпилить ничего пока не удавалось.
5) Имея 8 и более винтов коптер не заметив патерю одного или даже двух из них, без каких либо излишних дерганий может произвести посадку, в некоторых случаях 6-ти моторный аппарат также может завершить задание и произвести посадку.
6)Если вы решились купить беспилотник вертолет для аэросъемки, то надо сразу задуматься о цене ошибки. Все ВМГ (винто-моторные группы) коптера находятся на приличном расстояниии друг от друга и то, что случилось с одним винтом на другой может не повлиять, а ремонт часто заканчивается на смене копеечного винта прямо в поле. Что касается вертолета, то если, например беспилотный вертолет совершил посадку в траву и не очень удачно зацепился за нее, то система шестиренок находящяяся внутри аппарата может просто перемолоть себя, а это долгий и весьма дорогостящий ремонт.
И все же коптер для аэросъемки и вертолет для аэросъемки то - это разные классы аппаратов. Характеристики БПЛА сильно различаются – промышленные беспилотные самолеты сейчас весят по 50-100 и более киллограмм и могут летать по 3-7 часов, таская очень сьезное и дорогостоящее оборудование для аэрофотосъемки: профессиональные аэрофотосъемочные камеры, лазерные сканеры стоящие не одним миллион иногда даже долларов. И цена БПЛА может также далеко выходить за цену в пару мллионов рубликов. Цена среднестатистического коптера пока довольно примерна, но находится в районе миллиона рублей. Исходя из этого хочу заметить, что купить вертолет для аэросъемки может действитеьно большая компания понимающяя необходимость в этом, со штатом специалистов в этой области.
Исходя из таблицы сравнения беспилотников в начале статьи, которая,правда, разработана исключительо для самолетов, можно сказать что вертолет – это мини беспилотник, а коптер микро беспилотник.
6. Комплекс "Геодезия-В" и беспилотный вертолёт ТБ-29В
В рамках военно-научной конференции "Роботизация Вооруженных Сил Российской Федерации", которая прошла 10 февраля в военно-патриотическом парке культуры и отдыха Вооруженных Сил РФ "Патриот", компания "Тайбер" представила комплекс "Геодезия-В" с беспилотным вертолетом автоматического взлета и посадки ТБ-29В. Новое назначение, которое получил беспилотный вертолет - обнаружение и сопровождение дронов-нарушителей государственных границ.
Этот небольшой беспилотный вертолёт оснащён многофункциональной видеоплатформой с камерами наблюдения различного спектра действия: термальной, дневной и ультрафиолетовой. Задача вертолета заключается в обнаружении цели, ее сопровождении, а также передаче на наземную станцию управления точных координат маршрута дрона-нарушителя.
В силу того, что беспилотный вертолет обладает широким диапазоном скоростей - от 0 км/час в момент зависания до максимально развитой скорости в 120 км/ч, летательный аппарат способен удерживать и сопровождать "незаконный" дрон на протяжении всего маршрута, даже находясь от него на расстоянии 1000 метров.
Возможности "противодронового" беспилотного вертолета в тестовом режиме были продемонстрированы одной из пограничных структур. Пограничники отмечают, что в последнее время значительно участились случаи незаконного пересечения границ малоразмерными беспилотными аппаратами, в том числе квадрокоптерами. Зачастую беспилотники используют контрабандисты, нелегально доставляя с их помощью по воздуху запрещенные грузы.
В состав вертолетного комплекса "Геодезия-В" входит беспилотный летательный аппарат ТБ-29В и командный модуль беспилотного воздушного комплекса. Максимальная взлетная масса вертолета - 19,6 кг, длина фюзеляжа - 1,6 метра, диаметр главного ротора - 1,865 метра.
Практическая дальность беспилотного вертолета составляет 540 км, точкой максимума статического потолка является высота 5000 метров, время полета - 6 часов с полезной нагрузкой 1 килограмм на высоте 1000 метров. "Беспилотный вертолетный комплекс обладает высокими эксплуатационно-техническими характеристиками и способен выполнять полеты на больших высотах в сложных метеоусловиях. Способность "висеть" в заданной точке при сильном встречном ветре, а также широкий обзор делает вертолет эффективным средством для наблюдения за режимными территориями с воздуха. Немаловажным фактором по внедрению беспилотного вертолета в пограничные структуры станет их экономическая эффективность", - так комментирует проект технический директор "Тайбера" Сергей Тыцык.
Беспилотный летательный аппарат ТБ-29В – это высокоскоростной, с расширенным временем полета, портативный вертолет с бензиновым двигателем.
Взлет, полет по маршруту и посадка проводятся в автоматическом режиме. Возможность полуавтоматчского и ручного управления.
Возможность работы с полезной нагрузкой. Аварийные режимы работы.
Система включает в себя:
-Беспилотный летательный аппарат ТБ-29В
-Командный модуль беспилотного воздушного комплекса «ГЕОДЕЗИЯ-В»
-Виртуальный симулятор как часть программного обеспечения наземной станции.
Командный модуль беспилотного воздушного комплекса «ГЕОДЕЗИЯ-В» предназначен для размещения:
1.Оборудование для связи и управления;
2.Оператора беспилотной воздушной системы и оператора полезной нагрузки;
3.Оборудование для технической поддержки беспилотной воздушной системы;
4.Всенаправленная антенна для телеметрии и управления;
5.Всенаправленная антенна для видео и данных;
6.Основные характеристики;
7.Программное обеспечение и автоматическая система управления беспилотным летательным аппаратом ТБ-29В.
6.1 Основные функции (автоматической системы управления движущихся объектов)
-автоматическое управление подвижным объектом
-управление исполнительными механизмами
-управление двигателем
-полуавтоматическое управление с автоматической стабилизацией подвижного объекта
-ручное управление через основной канал связи 928 мГц
-с пульта станции контроля и управления
-управление подвижным объектом в аварийном режиме
-управление и мониторинг полезной нагрузки
-прием, передача телеметрии между станцией управления и подвижным объектом на расстояние до 100 км
-возможность счисления координат (расчета текущего положения) при потере сигнала GPS
-подробная телеметрия позволяющая в режиме реального времени контролировать состояние всех систем аппарата, параметры движения, метеоусловия и др.
-возможность исполнения клиентского кода и подключения плагинов
-система является распределённой, что позволяет продолжать работу при выходе из строя отдельных модулей, также возможно дополнительное дублирование для повышения отказоустойчивости
-самодиагностика системы
-тестирование полетного задания перед полетом
-режим симуляции (тренажер)
-обучение оператора в авиационном симуляторе с загрузкой виртуальной модели ЛА
-управление бортовым питанием
-стабилизация питания
-преобразование
-распределение, в том числе режим аварийного электроснабжения
-мониторинг бортового питания
- Телеметрия
-Контроль всех параметров беспилотного летательного аппарата с момента включения оборудования на земле и в полете
-Передача данных телеметрии в реальном времени на наземную станцию управления
-Передача пакета данных в случае восстановления связи
-Запись данных на флэш память автопилота
-Простой и удобный анализ телеметрии
-Обзор полета на симуляторе для визуализации поведения ВС в полете
6.3 Обслуживание
Обслуживание комплекса может быть выполнено как на производственной базе Заказчика, так и на территории оператора. Контроль программного обеспечения и тестирование всех систем могут быть выполнены дистанционно через Интернет. Любые обновления загружаются автоматически сразу после подсоединения системы к интернету, при условии что эта услуга активирована.
6.4 Обучение
Обучение специалистов Заказчика включает следующие курсы:
Оператора беспилотного летательного аппарата
Оператора полезной нагрузки
Инженера беспилотного летательного аппарата
6.5Виртуальный симулятор
Система оснащена виртуальным симулятором. Симулятор позволяет проводить обучение специалистов, квалифицированное обслуживание и практическую отработку режимов полета при различных погодных условиях.
Заключение.
В ходе работы мы собрали и изучили информацию о дронах вертолётного типа, изучили типы вертолётных дронов и принципы их работы, собрали сведения о материалах, из которых они производятся.
Список используемой литературы.
№1 http://trapeznikov-radio.ru/
№2 http://www.arms-expo.ru/
№3 http://www.tiber.su/
№4 ru.wikipedia.org
№5 http://matlab.ru/
№6 Defense express
№7 Беспилотные летательные аппараты
Приложение 1
Словарь технических терминов.
Автономный - работающий независимо от внешних источников питания
Авторотация - режим вращения воздушного винталетательного аппарата или турбины двигателя, при котором энергия, необходимая для вращения, отбирается от набегающего на винт потока.
Аппарат - завершённая совокупность частей или элементов для выполнения каких-либо функций
Габариты - рызмеры
Диапазон — интервал значений каких-либо величин
Дистанционно - на расстоянии
Система - совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях
между собой, образующих определенную целостность, единство
Перспективный - имеющий хорошие перспективы, способный успешно развиваться в будущем
Оптимальный - наилучший, наиболее соответствующий определенным условиям и задачам
Телеметрия - получение информации о значениях измеряемых параметров
Портативный - небольшой, компактный
Конференция - собрание, совещание групп лиц, отдельных лиц, организации для обсуждения определенных тем.
Эксплуатируется - используется
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Содержание. 1. Микродроны 2. Мини дроны 3. Средние дроны 4. Тяжёлые дроны 5. Нано дроны 6. "Геодезия-В" 7. Виртуальный симулятор 8. Схемы построений 9. Список литературы 10. Спасибо за внимание!
Актуальность темы : Вертолётные дроны могут помогать людям во всех сферах жизни. К примеру, могут “ходить в магазин” или помогать транспортировать какие-либо вещи и грузы. Также они могут использоваться в медицинских целях, могут оказывать первую помощь. Дроны вертолётного типа используются правоохранительными органами в выслеживании и поимке преступников, в пограничных войсках для охраны государственной границы, в структурах МЧС для предотвращеия терктов . Участвовать в тушении пожаров или предотвращать их. Таким образом, актуальность темы исследовательской работы не вызывает сомнения. Проблема : Вертолётные дроны могут попасть в руки террористов и быть использованы в транспортировке наркотиков или во время терактов. Гипотеза : Расширение применения летающих роботов должно служить погрессу человечества, но при этом не допустить всемирую технологическую катастрофу. Предмет исследования : Дроны вертолётного типа. Объект исследования : Робототехника. Цель: 1. Собрать, изучить, систематизировать информацию о дронов вертолётного типа. 2. Изучить типы вертолётных дронов и принципы их работы. 3. Собрать сведения о материалах из которых они собираются. Задачи: Взять всё от этой технологии и сделать всё для её улучшения. При написании работы использовались следующие методы научного исследования: 1.Теоретический анализ и синтез. 2.Реферирование информационных источников. 3.Анализ научной литературы и документов. 4.Изучить способы модернизации вертолётных дронов сферу их применения.
История создания.
Нано дроны
Микро – массой до 1 кг, временем полёта около часа и высотой полёта около 1 километра. Микродроны
Мини дроны • Мини – массой до 5 кг, временем полёта несколько часов и высотой до 3-5 километров.
• Средние (миди) – массой до 100 кг, временем полёта 10-12 часов и высотой до 9-10 километров Средние дроны
• Тяжелые – с высотой полёта до 20 километров и временем полёта 24 часа и более. Тяжёлые дроны
Схемы построений Классическая одновинтовая схема с хвостовым рулевым винтом Двухвинтовая поперечная схема Схема с перекрещивающимися несущими винтами Вертолеты с крылом Двухвинтовая соосная схема Двухвинтовая продольная схема Реактивные вертолеты Винтокрылы Автожиры Конвертопланы Многовинтовые вертолеты ( мультикоптеры )
Система включает в себя: Беспилотный летательный аппарат ТБ-29В Командный модуль беспилотного воздушного комплекса «ГЕОДЕЗИЯ-В» Виртуальный симулятор как часть программного обеспечения наземной станции "Геодезия-В"
Система оснащена виртуальным симулятором. Симулятор позволяет проводить обучение специалистов, квалифицированное обслуживание и практическую отработку режимов полета при различных погодных условиях. Виртуальный симулятор
Список литературы №1 http://trapeznikov-radio.ru/ №2 http://www.arms-expo.ru/ №3 http://www.tiber.su/ №4 ru.wikipedia.org №5 http://matlab.ru/ № 6 Defense express № 7 Беспилотные летательные аппараты
Спасибо за внимание!
Астрономический календарь. Март, 2019
Этот древний-древний-древний мир!
Колумбово яйцо
Рисуем акварелью: "Романтика старого окна"
Вода может клеить?