Regisztráció és bejelentkezés

Teljesítményhatékony drónkonstrukció precíziós ereszkedéshez

Teljesítményhatékony drónkonstrukció precíziós ereszkedéshez

A dolgozat célja az általunk létrehozott teljesen új kialakítású két rotoros drón felépítésének és előnyeinek bemutatása. Az eszköz kompakt kialakításának köszönhetően beltéri repülésre különösen alkalmas, hisz a váz bukókeretként is szolgál.

Az újítást az jelenti, hogy az emelést 2 egymás felett elhelyezkedő motor végzi és az irányításhoz nincs szükség egy harmadik nagyteljesítményű - és nagy súlyú - motorra, mivel a súlypont változtatásával vagyunk képesek manőverezni. A súlypont változtatásának módja a következő: két egymásra merőleges tegelyű egymáshoz kapcsolt szervó, a relatív nagy súlyú akkumulátort a rotorok közös tengelyéhez képest bármilyen szögben képes beállítani. Egy ilyen billentés hatására a korábban lebegő kopter a beállított szöggel megegyező irányba megindul. A kitérés után természetesen a szervókat vissza kell állítani a kiinduló helyzetbe, másképp az egyensúly felborul. Egy ilyen manőver szabályzása összetett mechatronikai probléma, ezért tartjuk kitűnő feladatnak az eszköz megépítését.

A kialakításnak köszönhetően a gép alsó része a teherhez rögzíthető, ez több egység használatát lehetővé teszi ugyanazon céltárgy emelésénél. Erre a quadkopterek nem képesek, azok manőverezéséhez elengedhetetlen a teljes vázuk döntése. Quadrokopterek kötelekkel való felfüggesztése sem megoldás mivel ekkor egymást zavarják, a különösen nehéz szabályzásról nem is beszélve.

Konstrukciónk emelésre használható ereje alacsonyabb, mint a quadkoptereké (tömegre vetítve), viszont átmérője kevesebb, mint negyede azokénak, így szűkebb helyekre is képes eljutni. A két rotoros kialakítás általános hátránya a quadrokopterekkel szemben, hogy négy motor helyett kettőnek kell levegőben tartania az azonos méretű akkumulátort, vázat és a vezérlőelektronikát. Ezzel szemben a mi konstrukciónk vázának aránya egy rotorra vonatkoztatva kisebb tömegű, mint egy rotorvédelemmel ellátott quadrocopteré. Az akkumulátor tömegre vetített aránya valóban nagyobb, viszont ennek előnye, hogy a két rotor miatt lényegesen hosszabb üzemidőt tesz lehetővé. Leszögezhetjük, hogy a vezérlőelektronika súlya a teljes tömeghez képest elhanyagolható. (Esetünkben egy motor emelőereje és az elektronika súlya közt nagyságrendi különbség van.)

A drónok általános hátránya, hogy a működéshez elengedhetetlen tárolható energia mennyisége meglehetősen korlátolt. Nagyobb üzemidő eléréséhez hatalmas akkumulátorok kellenek amelyek nem egyenes arányban növelik az üzemidőt, mivel azok tömegét is mozgatni kell. Alkalmazásunk lényege, hogy a drón nagy magasságba juttatásához nem az akkumulátor energiáját használjuk, ezzel maximalizáljuk drónunk hatótávolságát. Az eszköz nagy magasságba juttatása történhet hidrogénballonnal vagy repülővel is, a lényeg az így megszerzett hatalmas helyzeti energia. Ezt ügyesen kihasználva korábban elképzelhetetlen távolságok leküzdése válik lehetővé. Az eszköz kialakításának köszönhetően a kis frontfelület miatt, jóval kevésbé van kitéve a szélnek, mint például egy vitorlázó repülő, vagy egy quadrokopter.

szerzők

  • György Levente
    Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
    alapképzés (BA/BSc)
  • Sipos Bence
    Mechatronikai mérnöki alapszak (BSc)
    alapképzés (BA/BSc)

konzulens

  • Dr. Czmerk András
    adjunktus, Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék