КОПТЕРЫ: НОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ И ВОЗМОЖНОСТИ ЧАСТЬ 2

Кузнеченков Егор Олегович

Магистрант

Научный руководитель:

Новикова Елена Александровна

кандидат технических наук, доцент

Владимирский государственный университет им. А. Г. и Н. Г. Столетовых

Vladimir State University A.G. and N.G. Stoletov

Аннотация: В данной статье описано возможное функциональное расширение летательных беспилотных аппаратов. Предлагается конструкция с функциями цветной печати, возможным применением при тепло, гидра изоляции. 

Ключевые слова: квадрокоптер, БПЛА, октокоптер, RGB печать, мультикоптер, беспилотник, гидроизоляция, теплоизоляция. 

Квадрокоптеры и в целом вся система беспилотных полетов стала обыденной, и с каждым днем встречаются всё больше инновационных применений. Естественно, было бы предположить, что устройство будет совершенствоваться и оснащаться более полезными качествами и оборудованиями. Весь мир размышляет над тем, где можно применить беспилотную технологию. Первым распространенным применением стала аира-съемка. Но в недавнем времени появилась и прорывная идея, такая как тушение пожаров, в труднодоступных местах и на большой высоте. Подобное применение было бы невозможно, без достаточного уровня технологий. Создание шаговых двигателей, способных вращаться более 13 000 об/мин и таким образом поднимать не только собственную массу. И многие другие не менее важные технологии.

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) – это дрон имеющий функции автопилота, на борту которого нет экипажа. Автономность подобного технического средства ограничивается запрограммированными возможностями и емкостью аккумуляторных батарей. БПЛА за счет своей доступности рабочих схем, превратилось в технологичную игрушку, на базе которой можно воплотить не обычные идеи, что было невозможно 10 лет назад.

На данный момент коптеры оснащают всевозможными полезными свойствами, поэтому появилась идея о скрещивании принтера и беспилотника. Дрон позволяет исключить направляющие, что в свою очередь гарантирует мобильность и отсутствие границ при печати. Процесс нанесения рисунка будет выглядеть следующим образом: коптер взлетает в самый верхний угол плоскости, на которой производятся работы, и начинает поэтапно передвигаться по горизонтали и вертикали с попутным нанесение точек, определенного цвета, что в конечном итоге получит качественное изображение. Подобный способ рисования позволяет остановиться в любой момент, для дозаправки красками или подзарядки батарей. Таким же образом, можно производить тепло и гидроизоляцию стен многоэтажных домов.

Сферы применения подобных коптеров:

1. Покраска фасадов домов, не в монотонный цвет, а в максимально детализованные рисунки, что поможет скрасить серый город;

2. Рисование рекламных банеров;

3. Облагораживание плоскостей с целью практического улучшения качеств тепло, гидра изоляции. 

Детально рассмотрим устройство. Прототипом был выбран дрон, конструкции под названием «Octocopter», по причине его грузоподъёмности и устойчивости к ветру. Дрон способен поднять устройство, при помощи которого будет производиться печать. Непосредственно для этого необходимы 3 баллона (количество которых можно увеличит/уменьшить), устройство открывающее клапан подачи краски, 3 (или больше) трубки и экструдер, с помощью которого производится нанесение. Качество получаемых изображений измеряется миллиметрами. А число цветов можно увеличивать и уменьшать, соответственно количество будет варьироваться от 1 до 12, при их помощи можно получить максимально детализованное изображение, но увеличится время печати из-за частых дозаправок картриджей.

Разберем строение:

Во-первых, расположение баллонов с краской вертикальное, это обеспечит использование краски до последней капли (Рисунок 1).

Рисунок 1. Баллоны краски

Для печати необходимы краски подходящие для электрического пуливилизатора. Такие устройства способны распылить 500 миллилитров краски за минуту. А подобное расположение баллонов облегчит подачу.

Вместо красок можно установить монтажную пену или другие распыляемые вещества, как говорилось ранее, для тепло, гидра изоляции.

Между банками с краской есть пространство, в котором удобно располагается отсек с аккумулятором.

Во-вторых, устройство печати. Так как принтер - это высокотехнологичное устройство способное преобразовать текстовую или графическую информацию в изображение на твердый физический носитель. Оптимизировать использование такого многофункционального устройства на базе летательного аппарата очень проблематично. При печати используется смещение по двум плоскостям X и Y. В данном случае смещение будет производиться не по направляющим, а при помощи передвижения коптера в пространстве, поднимаясь или опускаясь и двигаясь вправо или лево вдоль плоскости, на которой производится нанесение изображения. За саму печать будет отвечать печатающая головка. Весь процесс электронного соотношений будет осуществляться в компьютере неподалеку, и передаваться сигнал по соотношению цветов. То есть сложные расчеты производятся вне беспилотника.

В-третьих, строение экструдера. Его необходимо изолировать от колебания всего устройства и вибраций работающих двигателей. В этом помогут силиконовые баночки (Рисунок 2).

Они используются повсеместно в видео стабилизации и при изоляции APM от корпуса, для получения качественных данных от встроенных приборов. А так же система стабилизации экструдера.

Рисунок 2. Виброгасящая платформа.

Рисунок 3.                            Рисунок 4.                     Рисунок 5.

Трех осевая система стабилизации.

Так как коптер будет постоянно двигаться, сопротивляться ветру, подобное приспособление решает эти проблемы. Три оси движения способны поглотить любые колебания дрона (Рисунки 3,4,5).

Печатающее устройство будет выглядеть, как представлено на рисунке 6.

Рисунок 6. Устройство печати.

В-четвертых, сам коптер, а точней октокоптер (Рисунки 7,8,9). Он имеет восемь двигателей, способных обеспечить подъем грузов, так как навешанное оборудование весит не мало, только такой беспилотник способен на подобное, или же версии с большим количеством двигателей. А также, он способен сопротивляться сильным порывам ветра, что является немало важным фактором. На борту установлена система GPS, стабилизация и определение высоты от уровня моря. Именно эти возможности помогут оптимизировать и автоматизировать процесс рисования. Так как рисунок в целом, представляет собой

Рисунок 7.                                       Рисунок 8.

Рисунок 9.
 

Октокоптер.

Рассмотрим общий вид летательного устройства на борту, которого будет установлено устройство распыления (Рисунки 10,11,12).

Рисунок 10. Устройство в собранном состоянии вид сбоку.

Рисунок 11. Устройство в собранном состоянии вид спереди.

Рисунок 12. Устройство в собранном состоянии общий вид.

Литература:

1. В.А. Корнилов, Д.С. Молодяков, Ю.А. Синявская Система управления мультикоптером «Труды МАИ». Выпуск № 62 [Электронный ресурс]. URL: https://www.mai.ru/upload/iblock/2f3/sistema-upravleniya-multikopterom.pdf

2. Окраска поверхностей безвоздушным способом [Электронный ресурс]. URL: http://kraska.guru/kraski/rabota/bezvozdushnyj-sposob-okraski.html

3. Власов К. П. Теория автоматического управления. Учебное

пособие. Х.: Изд-во Гуманитарный центр,2007. – 522