🗊Презентация Разработка беспилотников для условий Севера

Разработка беспилотников для условий Севера

Актуальность Республика Саха (Якутия) занимает значительную по размерам территорию, большая часть которой является труднодоступной. Использование беспилотных аппаратов (дронов) в низких температурах затруднительно по причине ограничений времени использования батарей и проблем с работой механизмов.

Цель Для имеющейся в наличии модели дрона создать дополнительные устройства, которые позволят работать модели при низких температурах, не разрешенных для этой модели

Задачи Проанализировать имеющий опыт использования дронов этой модели в условиях холодных регионов. Разработать систему устройств, которые позволят избавиться от ограничивающих факторов созданной модели, работать в более низких условиях, чем разрешает производитель, снизить проблемы конденсации в элементах конструкции дрона. Сформулировать требования к характеристикам полета дрона (высота, скорость и т.п) при разных температурах, основываясь на гипотезах и теориях потерь энергии в условиях низких температур. Собрать прототип и дополнительные устройства к дронам.

Исследуемый объект Phantom 4 Pro воплотил в себе 30 минут полетного времени, максимальную скорость полета 72 км/ч, съемку увеличенным 1-дюймовым объективом фото 20 мП и видео 4К со скоростью 60 к/с, обнаружение препятствий в пяти направлениях в радиусе 30 м, передачу данных с помощью новой технологии Lightbridge HD на расстоянии до 7 км на одной из двух доступных частот, множество новых и усовершенствованных режимов полета.

Факторы и риски

1. Температура: влияет на работу аккумуляторов; перепады температуры - приводят к более быстрому износу оборудования; меняют свои свойства пластики, становясь значительно более хрупкими. 2. Влага, вода: опасность представляет конденсация влаги на корпусе и внутри него и приводит к быстрой коррозии металлических деталей; 3. Ветер: приводят к быстрому выхолаживанию корпуса; реальную опасность могут представлять только сильные ветра, которые не встречаются в Якутии.

Обледенение Хрупкость материалов Быстрая разрядка Перегрев

Материалы

Плотность от 1450 кг/м(3) до 2000 кг/м(3). Высокая прочность жесткостью и малой массой Высокая термостойкость Высокий предел упругости Легче стали на 40% , алюминия на 20% Коррозионная стойкость Этот материал пользуется огромной популярностью в самолетном производстве

Для термозащиты мы решили использовать Лак акриловый изоляционный для печатных плат Образует блестящую и гибкую защитную пленку, которая устойчива к кислоте, соли, плесени, коррозионным испарениям, термическим воздействиям, механическим повреждениям, щелочи, спирту, влаге и агрессивной окружающей среде.

принимает любую форму и успешно выдерживает сжатие, растяжение и сдвиг; совершенно не разрушается под действием автомобильных масел, воды и антифриза. Также герметик ABRO обладает высокой стойкостью к бензину и тормозной жидкости. 

Использование альтернативного топлива

Разработка в системе Arduino. Слежения изотермических явлений.

Устройство для измерения температуры

Разработка алгоритма была выполнена с помощью ПО Arduino IDE. В ходе разработки программы были использованы специализированные библиотеки для датчиков и sd карты. Ниже приведен скетч нашей программы (будет изменяться в процессе): В разработке программы принимали участие: Владимир Сафрон

В качестве датчиков температуры для нашего устройства была выбрана модель ds18b20, поскольку они способны выдерживать низкие температуры порядка -50 градусов Цельсия.

Эксперименты

Условия проведения Условия проведения Температура внешняя -40°С, 25°С Время: 20-30 минут Заряд полный, применено утепление корпуса и радиатора Ход эксперимента 1. Первое испытание: работа на улице, t°С=-40; показания вольтметра изменились с 16,8 В до 15,8 В; температура батаереи коптера изменилась с 24°С до 20°С. 2. Второе испытание: работа в помещении, t°С=25 (график 1); показания вольтметра не изменились и остались на уровне 16,7 В; батарея нагрелась с 20°С до 42°С Анализ и вывод: утепление привело к перегреву батареи в комнатной температуре и к медленному охлаждению на морозе

Выводы и результаты В итоге работы мы пришли к следующим выводам: Использование общего доступа к облачному хранению данных, сильно повлияла на эффективность и удобство передачи данных, информации, идей; Изучив и проанализировав литературу, мы поняли, что dji Phantom 4 Pro не использовался в условиях холодных регионов; По итогам экспериментов выявлены хорошие теплоизолирующие свойства пенофола, монтажной пены и пенопласта; Платформа Arduino позволяет автоматизировать эксперимент, что увеличивает точность измерений, уменьшает погрешность; Из-за массо-габаритные характеристик монтажной пены, несмотря на лучшую теплоизоляцию, мы выбрали пенофол. Если держать аккумулятор на холоде до использования (например, нести на улице до пункта вылета квадрокоптера) его следует положить в кейс, в нашем случае, из пенопласта. Наше утепление привело к перегреву батареи в комнатной температуре и к медленному охлаждению на морозе При -40 градусах по Цельсию квадрокоптер dji Phantom 4 Pro разряжается в среднем на 16,66% быстрее времени, заявленного производителем в пределах плюсовых температур.

Дальнейшие перспективы