DRONE HÍBRIDO: 7 etapas (com imagens)

2025 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2025-01-13 06:58

O projeto e o desenvolvimento de veículos aéreos e subaquáticos não tripulados baseados em um helicóptero quadricóptero.

A caixa de pressão eletrônica do veículo foi projetada e fabricada com material acrílico que pode suportar uma pressão atmosférica em condições aéreas e 10 bar de pressão externa em condições subaquáticas para voar tanto em condições aéreas como subaquáticas até 100 metros.

O motor DC sem escova e a combinação de hélices aéreas de passo fixo foram selecionados para o veículo do tipo quadricóptero e cada motor é capaz de produzir uma força de empuxo necessária para condições aéreas e subaquáticas.

Este tipo de veículo será usado em aplicações civis e militares para vigilância em condições aéreas e subaquáticas, etc.

NOTA: Este é o nosso primeiro protótipo em HYBRID DRONE

Etapa 1: Seleção de componente (COMPONENTE MECÂNICO)

NOTA: Seleção de componentes com base em seu desejo e também você pode calcular a carga útil do veículo com base nos componentes

• Bloco de acrílico - 170 * 170 * 50 mm
• Tubo de acrílico - ID = 25 mm, OD = 30 mm, L = 140 mm
• Tubo de acrílico - ID = 150 mm, OD = 160, L = 150 mm
• Bloco de cilindro de acrílico - D = 50 mm, L = 200 mm
• Clorofórmio (ou) anabond
• O-Ring- (2 quantidades)
• Adaptador de hélice - (4 quantidades)
• Hélice aérea no sentido anti-horário (CCW) - 10x4.5 _ (2 quantidades)
• Hélice aérea no sentido horário (CW) - 10x4,5 _ (2 quantidades)

NOTA: O comprimento da hélice aumenta a força de impulso aumenta para a condição aérea. Quando aumenta o comprimento da hélice, diminui a força de empuxo em condições subaquáticas

Etapa 2: Seleção de componente (COMPONENTE ELETRÔNICO)

NOTA: Seleção de componentes com base em seu desejo e também você pode calcular a carga útil do veículo com base nos componentes. A força de empuxo necessária é a coisa mais importante para a decolagem do veículo.

1. Motor BLDC - (4 quantidades)

   • A seleção do motor BLDC é o mais importante. A seleção do motor com base em quanto de impulso será entregue e para verificar as especificações do motor.
   • Carga útil total com base para selecionar o motor, por exemplo: carga útil total (3kg) / (quantidade do motor = 4) = 0,75kg * (fator de segurança = 3) = 2,25 kg.
   • A seleção do motor com base no valor de impulso está acima de 2,25 kg.
   • Aplique revestimento hidrofóbico no motor BLDC para evitar corrosão.

2. Controlador eletrônico de velocidade (ESC) - (4 quantidades)

   O ESC é selecionado com base no valor de corrente alta e, em seguida, compare com a corrente máxima do motor.

3. Transmissor e receptor de sinal

4. Controlador

   controlador de vôo -ArduPilot APM, Pixhawk etc

5. Bateria de polímero de lítio

   A seleção da bateria com base na potência do motor do veículo necessária na condição máxima

6. Tira de LED

Etapa 3: DESIGN

O projeto do veículo é baseado em propriedades aerodinâmicas, hidrodinâmicas e materiais, etc.

A plataforma de software Fusion 360 será usada para projetar o veículo para a espessura necessária.

A espessura do projeto do veículo com base nas propriedades do material e o veículo tem suportado a pressão subaquática de 10 bar em condições de 100 metros

VEÍCULO PROJETADO:

• Cilindro e estrutura do tubo em X
• Tampas finais
• Base do motor

Todas as dimensões estão em metros.

Etapa 4: FABRICAÇÃO

NOTA: Se você tem uma máquina de impressão 3D facilmente, você pode ser fabricado

O software Fusion 360 é usado para projetar o veículo em modelo 3D para convertê-lo em arquivo 3D (STL)

Usando a impressora 3D para fazer o upload do arquivo e então você pode imprimir seu veículo.

Se você pode usar a máquina de impressão 3D com base nas propriedades do filamento, você pode alterar a espessura do veículo para suportar a pressão subaquática de até 10 bar em condições de 100 metros e também fazer alguns testes de pressão para verificar se o design do veículo é seguro ou inseguro.

No nosso caso, estamos usando um material acrílico para fabricar com base no uso de máquina CNC ou máquina de corte a laser, etc.

Fabricação de veículos:

• Cilindro - tubo de acrílico de 160 de diâmetro usado para cortar dimensões prescritas e para formar 4 orifícios em uma posição igual e, assim, formar roscas em ambas as extremidades do tubo.
• Estrutura em tubo X - 4 tubos cortados em tamanhos iguais de acordo com as dimensões
• Tampas das extremidades - os blocos quadrados são usinados para formar as tampas de acordo com a dimensão. O fator de segurança das tampas das extremidades do veículo será em 2 vezes a espessura do cilindro do veículo.
• Base do motor - blocos redondos são usinados para formar de acordo com as dimensões.

Etapa 5: MONTAGEM

NOTA: Se você pode usar a impressão 3D para o processo de fabricação e não precisa para o processo de montagem.

No nosso caso, estamos usando clorofórmio ou anabond para consertar as peças do veículo, como cilindro, estrutura do tubo em X, base do motor.

O motor Bldc é fixado na base do motor e conectado a 4 hélices com a ajuda de um adaptador de hélice.

O veículo será selado em condição subaquática usando emseal para selar as partes dos fios do motor.

O O-ring é fixado em ambas as tampas para fornecer selante adicional e ambas as tampas são do tipo aberta e fechada.

As partes da tampa da extremidade fornecem fita de Teflon para evitar o vazamento e, em seguida, vedar completamente todo o veículo.

Você deve garantir que o veículo esteja completamente vedado para suportar a pressão subaquática

Etapa 6: CONEXÃO DO CONTROLADOR

As peças de controle representam quatro motores e dois motores giram no sentido horário e outros dois motores giram no sentido anti-horário. Os motores são controlados pelos controladores eletrônicos de velocidade (ESCs).

ESC está conectado ao controlador de voo e para mover o veículo com a ajuda do transmissor e receptor de sinal de 2,4 GHz

ardupilot.org/ardupilot/index.html

NOTA: Se você adicionou alguns outros componentes, como câmera, luz LED, sensor de pressão subaquático, sonar, etc. Distribuição de massa muito importante

NOTA: Use o software Ardupilot para instalar o arquivo do programa no controlador de vôo. A calibração ESC também é importante.

Etapa 7: PROTÓTIPO

FATORES CONSIDERADOS EM SUBAQUÁTICO

• Flutuabilidade
• Estabilidade do veículo
• Cavitação
• Massa adicionada devido à inércia do fluido circundante etc.

NOTA: A transmissão S ignal é um grande problema na condição subaquática

• Estamos planejando usar a transmissão de sinal sem fio, mas o veículo está estável e o controle sem fio está funcionando a cerca de 0,5 ou 1 m da superfície da água. portanto, planejamos desenvolver um sistema de teatro flutuante usado na condição subaquática.
• O sistema de amarração será o flutuador e o cabo se conectará a uma extremidade no veículo e a outra extremidade será conectada ao sistema de amarração e o comprimento da amarração do cabo do sistema é controlado usando um motor com base na faixa de profundidade.

NOTA: Este é o nosso primeiro protótipo em HYBRID DRONE

Acabei de adicionar meus vídeos de teste iniciais (: _'_:)

Obrigado

no que diz respeito

por

Equipe Air Ocean