Добро пожаловать!

Войдите или зарегистрируйтесь сейчас!

Войти

Строим бюджетный квадрокоптер для выполнения геодезических задач

Тема в разделе "Сделай Сам", создана пользователем Беляевский Андрей, 6 июн 2018.

  1. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    В данной теме я буду рассказывать и показывать процсс проектирования, постройки и испытаний относительно недорогого коптера для выполнения геодезических задач.
    Неготорые наработки по данной теме безусловно имеются, но именно такого коптера пока нет. Вот и попробую его сделать и выдать ВАМ , уважаемые коллеги для рассмотрения и обсуждения.
    Начинаем.........
    Техническое задание:
    1. Схема - коптер (4 мотора).
    2. Рама компактная разборная (не более 10 минут на подготовку к полёту).
    3. Полётный вес не более 3500 гр.
    4. Время полёта не менее одного часа.
    5. Управление полётом - полностью автоматический полёт.
    6. Связь с наземной станцией управления - модем.
    7. Планировщик полётного задания и автопилот - на базе ардуино, русифицированный, адаптированный к выполнению геодезических задач (разметкой маршрута, расчётом точек фотографирования с учётом скорости и высоты полёта, параметров объектива и фотоаппарата, возможностью изменения процента перекрытия снимков).
    8. ОЕМ плата:
    - Базовый вариант одночастотные ГЛОНАСС L1, GPS L1, BeiDou L1
    - Опционально мультичастотная ГЛОНАСС L1/L2, BeiDou B1/B2/B3, GPS L1/L2/L5
    9. Антенна мультичастотная авиационная GPS L1/L2, ГЛОНАСС L1/L2, BeiDou B1,B2,B3
    10.Фото:
    - Базовый фотоаппарат Sony Alpha 6000 (объектив фиксированный). Или Sonny Next 7.
    - Опционально Sony RX 1.
    11. Стоимость базового варианта не более 350 тыс. (нужно очень постараться!!!::biggrin24.gif::).
     
    #1
    wing_andrey, Чихун, Timas и 7 другим нравится это.
  2. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    Честно скажу, что начало работы уже положено.
    Как обычно всё начинается с расчётов и постройки действующего макета летающей части. Задача - не менее 1 часа полёта с полезной нагрузкой. За час полёта на скорости 6 м/с коптер спокойно сможет сфотографировать площадь не менее 100 Га.
    2018-06-06 13-38-48.JPG
     
    #2
    igorecus нравится это.
  3. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва
    Бюджетный это хорошо.

    Но у меня обычно возникает вопрос - почему все строят одноразовые модели коптеров? В случае выхода из строя в воздухе одного регулятора или мотора - это кирпич и гарантия разрушения полезного груза вместе с коптером.

    Почему нельзя сделать 8 моторов? Т.е. использовать проверенную временем классическую четырёхлучевую схему, но на каждый луч повесить по два мотора. Тогда хоть он и не сможет лететь в случае отказа, но зато хоть самостоятельно сможет произвести посадку без фатальных потерь.

    Вижу в вашем списке "полностью автоматический полёт", поэтому не предлагаю 6 или 8 лучевые схемы. До сих пор никто вроде как не смог сделать автоматическую систему стабилизации для таких аппаратов (при отказе мотора) и в случае поломки в воздухе спасти может только опытный оператор с пультом ручного радиоуправления.
     
    #3
  4. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    Попробую ответить.
    Давайте я приведу свои аргументы и может они Вас устроят.
    По порядку.
    1. ...В случае выхода из строя в воздухе одного регулятора или мотора....
    - Для того, чтобы минимизировать развитие данного варианта событий необходимо использовать качественные комплектующие от проверенных производителей и перед тем, как их применить нужно сделать некоторые расчёты по запасу загруженности элементов конструкции. Тогда вероятность выхода из строя мотора или регулятора будет невысока.
    2. ...Почему нельзя сделать 8 моторов? Т.е. использовать проверенную временем классическую четырёх лучевую схему, но на каждый луч повесить по два мотора...
    - такая схема выигрывает по тяговооружённости при минимальных габаритах коптера, но значительно уступает в экономичности обычной четырёх моторной схеме, поскольку нижние винты работают в сильно возмущённом потоке воздуха от верхних.
    3. ... поэтому не предлагаю 6 или 8 лучевые схемы. До сих пор никто вроде как не смог сделать автоматическую систему стабилизации для таких аппаратов (при отказе мотора) и в случае поломки в воздухе спасти может только опытный оператор с пультом ручного радиоуправления....
    - По поводу 6 лучевого ничего сказать не могу, а вот по 8 лучевому опыт имеется. При отказе одного из моторов аппарат продолжает обычный полёт по заданной программе несколько напрягая соседние моторы. Поломку обнаружили только после того, как коптер прилетел на место посадки. ::biggrin24.gif::
    4. ...Почему нельзя сделать 8 моторов?....
    - Можно без проблем, и делаем такие, но тут стоит другая задача.
     
    #4
    igorecus нравится это.
  5. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва
    Про экономичность не спорю, но речь веду о надёжности конструкции и сохранности навесного оборудования. Какой смысл вешать на такой коптер нечто дорогое? В случае чего всё оборудование становится одноразовым, вместе с коптером.

    Стоимость дополнительной ёмкости аккумулятора вкупе со стоимостью дополнительных моторов и регуляторов с лопастями просто копейки по сравнению с модулем спутниковой навигации и нормальной фотокамерой. Итогом будет - "экономим в мелочах, теряем миллионы" (и это не образно, а факт).
     
    #5
  6. Sergey Astakhov

    Форумчанин

    Регистрация:
    3 авг 2016
    Сообщения:
    292
    Симпатии:
    292
    Адрес:
    Питер
    Я так понимаю дело не только в стоимости, но и в массе этого дополнительного. Чтобы выйти на час полёта придётся идти на компромиссы.
     
    #6
    Беляевский Андрей нравится это.
  7. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва
    Увеличение массы ЛА влечёт к увеличению стабильности полёта в ветреную погоду, это кроме минусов.

    Если не жалко систему позиционировнания за пару килобаксов и фотоаппарат минимум за килобакс, то можно обойтись и 4-мя моторами.

    При падении с 200 метровой высоты коптер развивает скорость 240км/ч. Вы представьте что останется от него и оборудования после встречи с поверхностью Земли. Примерно как лобовая встреча двух автомобилей со скоростями каждого в 120км/ч, там лепёшка получается такая, что потом корпус коптера от микросхем не отодрать, а оптика превращается в стеклянную пудру.
     
    #7
  8. Sergey Astakhov

    Форумчанин

    Регистрация:
    3 авг 2016
    Сообщения:
    292
    Симпатии:
    292
    Адрес:
    Питер
    Если очень хочется обезопасить оборудование - imho лучше сделать систему спасения с парашютом, который раскрывается при отказе двигателей. Хотя это тоже не гарантия, конечно.
     
    #8
  9. Algimantas

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    210
    Симпатии:
    175
    Практический опыт подсказывает очевидные факты:
    1) падение из-за отказа мотора 1:100
    2) схема "квадрокоптер" (4 мотора) наиболее эффективна и позволяет добиться значительного прироста времени полёта, относительно 6-ти и 8-ми моторных схем.
    3) менее стабильна в полёте, относительно многомоторного решения (при прочих равных)
     
    #9
  10. FlaShTroN

    Форумчанин

    Регистрация:
    2 мар 2013
    Сообщения:
    1.195
    Симпатии:
    725
    Мне одному тема напоминает тему "Строим тахеометр" которая так бодро начиналась и уже 7 лет строят?) Согласен что коптер будет как конструктор собираться из готовых запчастей - но сколько времени потребуется чтобы получить готовое качественное решение?
     
    #10
  11. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    Полагаю, что всё будет быстро. Максимум полтора месяца.....основное затратное время - ожидание посылок с заказанными деталями. Сама схема коптера уже испытана и очень хорошо летает. Зимой, при температуре минус 15 градусов полётное время составило 87 минут с учётом того, что
    Аппарат всё время работал по точкам заданного маршрута, а на находился в состоянии бесполезного висения в штиль.
    Пы.Сы.
    Рама коптера и многие элементы конструкции не будут покупными.
    Автопилот отечественный, на базе ардуино.
     
    #11
    Algimantas нравится это.
  12. Geo-aleksey

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    22 июл 2010
    Сообщения:
    453
    Симпатии:
    181
    Адрес:
    Россия
    Скажу, то, что мне говорили авиаторы из КБ Сухого.
    Эффективность (т.е. КПД) любого двигателя в минимальном количестве винтов.
    Поэтому вертолетный тип - с максимально возможным КПД.
    НО, почему никто не делает вертолеты? Да просто накладно собирать такую схему.
    Поэтому взяли мультироторные системы. 2 винта - тоже самое, что один по затратам.
    3 винта - сложная схема, т.к. одна ось будет неконтролируема, а стало быть будет подвижна.
    4 - винта (по два на обе оси) - вот минимальный набор для КПД коптерного типа.
    Резюме - хотите надежность с 8ью винтами, пожалуйста. Но тогда вы пропорционально потеряете в КПД, проще говоря коптер с 8ью винтами и запасом рабочего времени в 1 ч. вы НЕ получите. Особенно бюджетный. А менее часа работы, делать смысла нет. В этом инициатора полностью поддерживаю.
     
    #12
  13. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    Кстати. 8 моторный коптер с полезной нагрузкой в 1 кг проверен в действии. Полётное время в хороших погодных условиях составило 60 минут. Но это несколько другая тема. При случае готов и её опубликовать.
     
    #13
    igorecus и igor kruchkovskiy нравится это.
  14. Geo-aleksey

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    22 июл 2010
    Сообщения:
    453
    Симпатии:
    181
    Адрес:
    Россия
    Это пустого имеется в виду?
     
    #14
  15. Беляевский Андрей

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    151
    Симпатии:
    190
    Под пузом 1 кг.
     
    #15
  16. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва

    Hubsan H109S единственный в мире серийно выпускаемый коптер с парашютом.

    1 - система отстрела парашюта весит больше чем 4 дополнительных мотора с регуляторами
    2 - на коптере такая система ненадёжна, отстрел парашюта возможен только в определённых положениях коптера относительно горизонта, иначе стропы запутаются в лопастях и парашют не раскроется, соответственно в большинстве случаев она не срабатывает

    Грубо говоря тяжёлая и бесполезная нагрузка, которая не повышает надёжность системы и сохранность коптера/груза.


    Ещё 1/50 из-за отказа регулятора, + 1/500 из-за отказа полётного контроллера, ещё 1/1000 из-за отказа аккумулятора + ещё...

    При наличии компонентов, собирается за несколько дней, в крайнем случае месяцев-недель.


    Не делают их потому, что оператору для простого поднятия в воздух вертолёта требуется ГОД обучения на тренажёре. И после обучения за первый год полётов он разобьёт не один десяток вертолётов по неопытности.
    Модели вертолётов самые сложные в управлении, после них самолёты (на порядок проще), а после них уже мультироторы (при наличии стабилизации и GPS они практически вообще не требуют навыков пилотирования).


    И вот тут возникает... то сделать невозможно, то уже реально летает ;)

    Так я не сомневаюсь, что возможно и что будет летать. Другое дело, что ЛЕНЬ делать. В конце концов эта лень перейдёт в реальные убытки.

    Ну а что? Ведь вероятность попадания авто в аварию порядка 1/10000, давайте удалим бесполезные подушки безопасности, бамперы и пр. ерунду. Сэкономим на горючем, таким образом избавившись от лишнего веса :)

    Реальный случай. Известно, что КПД у бензиновых(жидкотопливных) двигателей/моторов гораздо ниже чем у электрических, соответственно мультиротор с бензиновыми двигателями неэффективен и не может надолго поднимать большой вес, это является причиной отсутствия промышленно выпускаемых бензиновых мультироторов. Но Китайцы об этом "не знали"(!!! ;) ), поэтому они взяли бензиновый микрогенератор, установили его на большой мультиротор и поставили электромоторы. В итоге их коптер может летать до 6 часов с полезной нагрузкой 10кг.
     
    #16
    Последнее редактирование: 7 июн 2018
    sherkhan и igorecus нравится это.
  17. Geo-aleksey

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    22 июл 2010
    Сообщения:
    453
    Симпатии:
    181
    Адрес:
    Россия
    Да. 95% против 25% что ли. Но вы энергию то не забывайте.
    200-300 В/ч против 11000 В/ч. Электрика бензин не в жизнь не догонит... )))
     
    #17
    igorecus и П.Л.В. нравится это.
  18. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва
    Беляевский Андрей, если всё получится в рамках намеченной вами цели, то буду искренне рад за вас.
    --- Сообщения объединены, 7 июн 2018, Оригинальное время сообщения: 7 июн 2018 ---
    Оффтоп

    :) Именно поэтому уже несколько лет серийно выпускаются электроавтомобили, которые по тех. характеристикам превышают бензиновые.
    Именно поэтому в малой авиации уже несколько лет серийно выпускаются электросамолёты...

    Автомобили долгое время не могли конкурировать с лошадьми по причине отсутствия развитой системы заправок топливом. И как только система развилась - автомобили уже ничто остановить не могло.
    Сейчас аналогичная ситуация с электротранспортом, но после развития заправочных станций - вы не заставите людей покупать бензиновые вонючки, тем более что к тому времени цена на электротягу длжна достаточно понизиться.
     
    #18
    Беляевский Андрей нравится это.
  19. Algimantas

    Форумчанин

    Регистрация:
    4 июн 2018
    Сообщения:
    210
    Симпатии:
    175
    Поделитесь ссылкой пожалуйста.

    Вам похоже всё равно о чём спорить. То Вы смущены количеством моторов, после того, как Вам объяснили, что просто так они не ломаются Вы начинаете "приплетать" другую электронику. Скажу Вам по секрету, все БПЛА (вне зависимости от цены) падают :(
    Дальше работает математика, окупится-не окупится? С ЛИДАРом стрёмно, с фотиком в пределах разумного.
     
    #19
    igorecus, Алексей1985 и BearDyugin нравится это.
  20. Philin

    Форумчанин Форумчанин

    Регистрация:
    1 фев 2008
    Сообщения:
    2.244
    Симпатии:
    1.639
    Адрес:
    Москва
    Не всё равно. Могу вообще выйти из темы, если вас раздражаю.

    Схема с 4-мя моторами априори убыточна с случае сбоя, а сбои гарантированы на любом ЛА.
    Хотите летать на 4-х моторах - флаг вам в руки, последствия такой недальновидности я расписал более чем подробно.

    Лично я бы предпочёл получить коптер с наибольшей вероятностью сохранности навесного оборудования в случае сбоя. И не важно что подвешено.

    Ссылки не храню.
    На текущий момент эта схема НЕ подходит для фото-видео съёмки (это просто грузовой коптер на дальние дистанции). Причина в одноцилиндровом бензогенераторе, что приводит к очень большой вибрации аппарата, которую маловероятно победить виброразвязкой. Пока не был разработан двухцилиндровый генератор, возможно чуть позже Китайцы его спроектируют, вот тогда их аппарат будет полезен для съёмки. Генератор с нуля спроектирован специально для коптеров, т.е. там минимальный вес и максимальная токоотдача.
     
    #20
    Последнее редактирование: 7 июн 2018

Поделиться этой страницей

  1. Этот сайт использует файлы cookie. Продолжая пользоваться данным сайтом, Вы соглашаетесь на использование нами Ваших файлов cookie.
    Скрыть объявление