DRON HÍBRID: 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Disseny i desenvolupament de vehicles aèrics i submarins no tripulats basats en quad-copter.

La carcassa de pressió de l’electrònica del vehicle s’ha dissenyat i fabricat amb material acrílic que pot suportar una pressió atmosfèrica en estat aeri i una pressió externa de 10 bar en estat submarí per volar tant en condicions aèries com submarines fins a 100 metres.

La combinació del motor de corrent continu sense escombretes i les hèlixs de pas fix aèries s’han seleccionat per al vehicle tipus quadcopter i cada motor és capaç de produir la força d’empenta necessària tant per a les condicions aèries com submarines.

Aquest tipus de vehicle s’utilitzarà tant en aplicacions civils com militars per a la vigilància de les condicions aèries i submarines, etc.

NOTA: Aquest és el nostre primer prototip en DRON HÍBRID

Pas 1: Selecció de components (COMPONENT MECÀNIC)

NOTA: Selecció de components segons el vostre desig i també podeu calcular la càrrega útil del vehicle en funció dels components

• Bloc acrílic - 170 * 170 * 50 mm
• Tub acrílic: ID = 25 mm, OD = 30 mm, L = 140 mm
• Tub acrílic: ID = 150 mm, OD = 160, L = 150 mm
• Bloc de cilindre acrílic - D = 50 mm, L = 200 mm
• Cloroform (o) anabó
• Junta tòrica- (2 quantitats)
• Adaptador d'hèlix- (quantitat 4)
• Hèlix aèria en sentit horari (CCW) - 10x4,5 _ (2 quantitats)
• Hèlix aèria en sentit de les agulles del rellotge (CW) - 10x4,5 _ (quantitat 2)

NOTA: La longitud de l'hèlix augmenta la força d'empenta per a l'estat aeri. Quan els augments de la longitud de l'hèlix disminueixen la força d'empenta en condicions submarines

Pas 2: Selecció de components (COMPONENT ELECTRONNIC)

NOTA: Selecció de components segons el vostre desig i també podeu calcular la càrrega útil del vehicle en funció dels components. La força d’empenta necessària és el més important per treure el vehicle.

1. Motor BLDC - (quantitat 4)

   • La selecció del motor BLDC és la més important. La selecció del motor es basa en la quantitat d’empenta que es lliurarà i per comprovar les especificacions del motor.
   • Càrrega útil total segons el motor seleccionat, per exemple: càrrega útil total (3 kg) / (quantitat del motor = 4) = 0,75 kg * (factor de seguretat = 3) = 2,25 kg.
   • La selecció del motor basada en el valor d’empenta és superior a 2,25 kg.
   • Apliqueu recobriment hidrofòbic al motor BLDC per evitar la corrosió.

2. Controlador electrònic de velocitat (ESC) - (quantitat 4)

   L'ESC es selecciona en funció del valor de corrent elevat i després es compara amb el corrent màxim del motor.

3. Emissor i receptor de senyal

4. Controlador

   controlador de vol -ArduPilot APM, Pixhawk etc

5. Bateria de polímer de liti

   La selecció de la bateria en funció de la potència del motor del vehicle requerida en el màxim estat

6. Tira LED

Pas 3: DISSENY

El disseny del vehicle basat en propietats aerodinàmiques, hidrodinàmiques i materials, etc.

La plataforma de programari fusion 360 s’utilitzarà per dissenyar el vehicle segons el gruix requerit.

El gruix del disseny del vehicle segons les propietats del material i el vehicle ha suportat la pressió submarina de 10 bar en condicions de 100 metres

VEHICLE DISSENYAT:

• Cilindre i bastidor de tub X.
• Taps finals
• Base del motor

Totes les dimensions són en metres.

Pas 4: FABRICACIÓ

NOTA: Si teniu màquina d'impressió 3D fàcilment, podeu fabricar-lo

El programari Fusion 360 s’utilitza per dissenyar el vehicle en model 3D convertit en fitxer 3D (STL)

Mitjançant la impressora 3D es pot carregar el fitxer i després es pot imprimir el vehicle.

Si podeu utilitzar una màquina d’impressió 3D basada en les propietats del filament, podeu canviar el gruix del vehicle per suportar la pressió submarina fins a 10 bar en condicions de 100 metres i també fer una prova de pressió per verificar que el disseny del vehicle sigui segur o insegur.

En el nostre cas, estem utilitzant un material acrílic per fabricar basant-nos en l’ús de màquines CNC o màquines de tall per làser, etc.

Fabricació de vehicles:

• Cilindre: tub acrílic de 160 diàmetres que s’utilitza per tallar les dimensions prescrites i per formar 4 forats en una posició igual i així formar fils als dos extrems del tub.
• Bastidor de tub X: 4 tubs tallen la mateixa mida segons les dimensions
• Taps finals: els blocs quadrats es mecanitzen per formar taps finals segons la dimensió. El factor de seguretat del gruix dels taps finals del vehicle serà de 2 vegades el gruix del cilindre del vehicle.
• Base del motor: els blocs rodons es mecanitzen per formar-se segons les dimensions.

Pas 5: MUNTATGE

NOTA: Si podeu utilitzar la impressió 3D per al procés de fabricació i no necessiteu el procés de muntatge.

En el nostre cas, utilitzem cloroform o anabond per fixar les parts del vehicle, com ara el cilindre, el marc del tub X, la base del motor.

El motor Bldc està fixat a la base dels motors i connecta 4 hèlixs amb l'ajut d'un adaptador d'hèlix.

El vehicle es segellarà en condicions submarines mitjançant emseal per segellar les parts del filferro del motor.

La junta tòrica es fixa a les dues tapes finals per proporcionar un segellador addicional i les dues tapes finals són de tipus obert i tancat.

La tapa final es compon de cinta de tefló proporcionada per evitar fuites i, a continuació, segellar completament tot el vehicle.

Cal assegurar-se que el vehicle estigui completament segellat per suportar la pressió submarina

Pas 6: CONNEXIÓ DEL CONTROLADOR

Les parts de control representen quatre motors i dos motors giren en sentit horari i altres dos motors giren en sentit antihorari. Els motors estan controlats pels controladors electrònics de velocitat (ESC).

ESC està connectat al controlador de vol i per moure el vehicle amb l'ajuda d'un transmissor i receptor de senyal de 2,4 ghz

ardupilot.org/ardupilot/index.html

NOTA: Si heu afegit altres components, com ara càmera, llum LED, sensor de pressió submarí, sonar, etc. Distribució de massa molt important

NOTA: Utilitzeu el programari Ardupilot per instal·lar el fitxer del programa al controlador de vol. El calibratge ESC també és important.

Pas 7: PROTOTIPAR

FACTORS CONSIDERATS AL SUBAIGUA

• Flotabilitat
• Estabilitat del vehicle
• Cavitació
• S'afegeix massa a causa de la inèrcia del fluid circumdant, etc.

NOTA: La transmissió ignal és un problema important en l’estat submarí

• Tenim previst utilitzar la transmissió de senyals sense fils, però el vehicle és estable i el control sense fils funciona a uns 0,5 o 1 m de la superfície de l’aigua. per tant, està previst desenvolupar un sistema de teatre flotant que s’utilitzi en condicions submarines.
• El sistema de fixació serà el flotador i el cable es connectarà a un dels extrems del vehicle i un altre extrem es connectarà al sistema de fixació i la longitud del cable del sistema es controlarà mitjançant un motor basat en l’interval de profunditat.

NOTA: Aquest és el nostre primer prototip de DRON HÍBRID

Acabo d'afegir els meus vídeos de proves inicials (: _'_:)

Gràcies

respecte

per

Equip d’Air Ocean