DRON HÍBRIDO: 7 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

El diseño y desarrollo de vehículos submarinos y aéreos no tripulados basados en quad-helicópteros.

La carcasa de presión de la electrónica del vehículo ha sido diseñada y fabricada con material acrílico que puede soportar una presión atmosférica en condiciones aéreas y una presión externa de 10 bar en condiciones submarinas para volar tanto en condiciones aéreas como submarinas hasta 100 metros.

La combinación de motor de CC sin escobillas y hélices aéreas de paso fijo se ha seleccionado para el vehículo tipo cuadricóptero y cada motor es capaz de producir una fuerza de empuje requerida tanto para condiciones aéreas como subacuáticas.

Este tipo de vehículo se utilizará tanto en aplicaciones civiles como militares para la vigilancia en condiciones aéreas y submarinas, etc.

NOTA: Este es nuestro primer prototipo en HYBRID DRONE

Paso 1: Selección de componentes (COMPONENTE MECÁNICO)

NOTA: La selección de componentes se basa en su deseo y también puede calcular la carga útil del vehículo en función de los componentes

• Bloque acrílico - 170 * 170 * 50 mm
• Tubo acrílico - ID = 25 mm, OD = 30 mm, L = 140 mm
• Tubo acrílico - ID = 150 mm, OD = 160, L = 150 mm
• Bloque de cilindros de acrílico - D = 50 mm, L = 200 mm
• Cloroformo (o) un enlace
• O-Ring- (2 cantidad)
• Adaptador de hélice- (4 cantidad)
• Hélice aérea en sentido antihorario (CCW) - 10x4.5 _ (2 cantidades)
• Hélice aérea en sentido horario (CW) - 10x4.5 _ (2 cantidad)

NOTA: La longitud de la hélice aumenta la fuerza de empuje aumenta para la condición aérea. Cuando a medida que aumenta la longitud de la hélice, disminuye la fuerza de empuje en condiciones subacuáticas

Paso 2: Selección de componentes (COMPONENTE ELECTRÓNICO)

NOTA: La selección de componentes se basa en su deseo y también puede calcular la carga útil del vehículo en función de los componentes. La fuerza de empuje requerida es lo más importante para despegar del vehículo.

1. Motor BLDC - (4 cantidad)

   • La selección del motor BLDC es lo más importante. La selección del motor se basa en la cantidad de empuje que se entregará y para verificar las especificaciones del motor.
   • Carga útil total basada en el motor seleccionado, por ejemplo: carga útil total (3 kg) / (cantidad de motor = 4) = 0,75 kg * (factor de seguridad = 3) = 2,25 kg.
   • La selección del motor basada en el valor de empuje es superior a 2,25 kg.
   • Aplique un revestimiento hidrofóbico en el motor BLDC para evitar la corrosión.

2. Controlador de velocidad electrónico (ESC) - (4 cantidad)

   El ESC se selecciona en función del valor de corriente alto y luego se compara con la corriente máxima del motor.

3. Transmisor y receptor de señales

4. Controlador

   controlador de vuelo -ArduPilot APM, Pixhawk, etc

5. Batería de polímero de litio

   La selección de la batería basada en la potencia del motor del vehículo requerida en condiciones máximas

6. Tira llevada

Paso 3: DISEÑO

El diseño del vehículo basado en propiedades aerodinámicas, hidrodinámicas y materiales, etc.

La plataforma de software fusion 360 se utilizará para diseñar el vehículo con el grosor requerido.

El grosor del diseño del vehículo basado en las propiedades del material y el vehículo ha resistido una presión bajo el agua de 10 bar en condiciones de 100 metros.

VEHÍCULO DISEÑADO:

• Bastidor de cilindro y tubo en X
• Tapas de los extremos
• Base del motor

Todas las dimensiones están en metros.

Paso 4: FABRICACIÓN

NOTA: Si tiene una máquina de impresión 3D fácilmente, puede ser fabricado

El software Fusion 360 se utiliza para diseñar el vehículo en un modelo 3D para convertirlo en un archivo 3D (STL)

Usando la impresora 3D para cargar el archivo y luego puede imprimir su vehículo.

Si puede usar una máquina de impresión 3D en función de las propiedades del filamento, puede cambiar el grosor del vehículo para soportar la presión bajo el agua hasta 10 bares en condiciones de 100 metros y también realizar una prueba de presión para verificar que el diseño del vehículo es seguro o inseguro.

En nuestro caso, estamos utilizando un material acrílico para fabricar basado en el uso de una máquina CNC o una máquina de corte por láser, etc.

Fabricación de vehículos:

• Cilindro - Tubo acrílico de 160 de diámetro que se utiliza para cortar las dimensiones prescritas y para formar 4 orificios en una posición igual y así formar roscas en ambos extremos del tubo.
• Marco de tubo en X: 4 tubos cortados del mismo tamaño según las dimensiones
• Tapas de extremo: los bloques cuadrados se mecanizan para formar tapas de extremo según la dimensión. El factor de grosor de las tapas de extremo del vehículo de seguridad será 2 veces el grosor del cilindro del vehículo.
• Base del motor: los bloques redondos se mecanizan para formar según las dimensiones.

Paso 5: MONTAJE

NOTA: Si puede utilizar la impresión 3D para el proceso de fabricación y no necesita el proceso de ensamblaje.

En nuestro caso, estamos usando cloroformo o un enlace para fijar las partes del vehículo como el cilindro, el bastidor del tubo en X, la base del motor.

El motor Bldc se fija en la base de los motores y se adjuntan 4 hélices con la ayuda de un adaptador de hélice.

El vehículo se sellará en condiciones subacuáticas utilizando emseal para sellar las partes del cable del motor.

La junta tórica se fija a ambas tapas de los extremos para proporcionar un sellador adicional y ambas tapas de los extremos son del tipo de apertura y cierre.

Las piezas de la tapa del extremo se proporcionaron con cinta de teflón para evitar las fugas y luego sellar completamente todo el vehículo.

Debe asegurarse de que el vehículo esté completamente sellado para soportar la presión bajo el agua

Paso 6: CONEXIÓN DEL CONTROLADOR

Las partes de control representan cuatro motores y dos motores giran en sentido horario y otros dos motores giran en sentido antihorario. Los motores son controlados por los controladores electrónicos de velocidad (ESC).

ESC está conectado al controlador de vuelo y para mover el vehículo con la ayuda del transmisor y receptor de señal de 2.4ghz

ardupilot.org/ardupilot/index.html

NOTA: Si ha agregado algunos otros componentes también como cámara, luz LED, sensor de presión subacuática, sonar, etc. La distribución de masa es muy importante

NOTA: Utilice el software Ardupilot para instalar el archivo de programa en el controlador de vuelo. La calibración del ESC también es importante.

Paso 7: PROTOTIPO

FACTORES CONSIDERADOS BAJO EL AGUA

• Flotabilidad
• Estabilidad del vehículo
• Cavitación
• Masa añadida debido a la inercia del fluido circundante, etc.

NOTA: La transmisión de señal es un problema importante en condiciones subacuáticas

• Estamos planeando utilizar la transmisión de señal inalámbrica, pero el vehículo es estable y el control inalámbrico funciona a aproximadamente 0,5 o 1 m de la superficie del agua. por lo que estamos planeados para desarrollar un sistema de teatro flotante utilizado en condiciones subacuáticas.
• El sistema de sujeción será el flotador y el cable se conectará a un extremo del vehículo y el otro extremo se conectará al sistema de sujeción y la longitud de esta sujeción del cable del sistema se controla mediante el uso del motor en función del rango de profundidad.

NOTA: Este es nuestro primer prototipo en HYBRID DRONE

Acabo de agregar mis videos de prueba iniciales (: _'_:)

Gracias

con respecto

por

Equipo Air Ocean