HYBRID DRONE: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2025 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2025-01-23 15:12

การออกแบบและพัฒนายานพาหนะใต้น้ำและอากาศยานไร้คนขับแบบสี่คอปเตอร์

ท่อแรงดันอิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะได้รับการออกแบบและประดิษฐ์โดยใช้วัสดุอะคริลิกซึ่งสามารถทนต่อแรงดันบรรยากาศในสภาพอากาศและแรงดันภายนอก 10 บาร์ในสภาพใต้น้ำเพื่อบินในสภาพทางอากาศและใต้น้ำได้สูงถึง 100 เมตร

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านและใบพัดพิทช์คงที่ทางอากาศได้รับการคัดเลือกสำหรับรถยนต์ประเภทควอดคอปเตอร์ และมอเตอร์แต่ละตัวสามารถผลิตแรงขับที่จำเป็นสำหรับสภาพอากาศและใต้น้ำได้

ยานพาหนะประเภทนี้จะใช้ในการใช้งานทั้งทางแพ่งและทางการทหารสำหรับการเฝ้าระวังในสภาพอากาศและใต้น้ำเป็นต้น

หมายเหตุ: นี่เป็นต้นแบบแรกของเราใน HYBRID DRONE

ขั้นตอนที่ 1: การเลือกส่วนประกอบ (ส่วนประกอบทางกล)

หมายเหตุ: การเลือกส่วนประกอบตามความต้องการของคุณและคุณยังสามารถคำนวณน้ำหนักบรรทุกของยานพาหนะตามส่วนประกอบได้

• บล็อกอะคริลิค - 170*170*50mm
• หลอดอะคริลิค - ID=25mm, OD=30mm, L=140mm
• หลอดอะคริลิค - ID=150mm, OD=160, L=150mm
• บล็อกกระบอกอะคริลิค - D=50mm, L=200mm
• คลอโรฟอร์ม (หรือ) อะนาบอนด์
• โอริง- (2 ปริมาณ)
• อะแดปเตอร์ใบพัด- (4 ปริมาณ)
• ใบพัดทางอากาศทวนเข็มนาฬิกา (CCW) - 10x4.5 _ (2 ปริมาณ)
• ใบพัดอากาศตามเข็มนาฬิกา (CW) - 10x4.5 _ (2 ปริมาณ)

หมายเหตุ: ความยาวของใบพัดจะเพิ่มแรงผลักเพิ่มขึ้นตามสภาพของอากาศ เมื่อความยาวของใบพัดเพิ่มขึ้น แรงผลักในสภาพใต้น้ำจะลดลง

ขั้นตอนที่ 2: การเลือกส่วนประกอบ (ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์)

หมายเหตุ: การเลือกส่วนประกอบตามความต้องการของคุณและคุณยังสามารถคำนวณน้ำหนักบรรทุกของยานพาหนะตามส่วนประกอบได้ แรงขับที่จำเป็นเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการถอดรถ

1. มอเตอร์ BLDC - (4 ปริมาณ)

   • การเลือกมอเตอร์ BLDC เป็นสิ่งสำคัญที่สุด การเลือกมอเตอร์โดยพิจารณาจากแรงขับที่จะส่งไปและตรวจสอบข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์
   • น้ำหนักบรรทุกรวมตามการเลือกมอเตอร์ เช่น น้ำหนักบรรทุกรวม (3 กก.)/(ปริมาณมอเตอร์= 4) =0.75 กก.* (ปัจจัยด้านความปลอดภัย=3) =2.25 กก.
   • การเลือกมอเตอร์ตามค่าแรงขับมากกว่า 2.25 กก.
   • ใช้การเคลือบแบบไม่ชอบน้ำในมอเตอร์ BLDC เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อน

2. ตัวควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ESC) - (4 ปริมาณ)

   ESC ถูกเลือกตามค่ากระแสสูงแล้วเปรียบเทียบกับกระแสสูงสุดของมอเตอร์

3. เครื่องส่งและรับสัญญาณ

4. คอนโทรลเลอร์

   ตัวควบคุมการบิน -ArduPilot APM, Pixhawk เป็นต้น

5. แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์

   การเลือกแบตเตอรี่ตามกำลังมอเตอร์ของรถยนต์ที่ต้องการในสภาวะสูงสุด

6. แถบ LED

ขั้นตอนที่ 3: ออกแบบ

การออกแบบรถยนต์ตามหลักอากาศพลศาสตร์ อุทกพลศาสตร์ และคุณสมบัติของวัสดุ ฯลฯ

แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ fusion 360 จะใช้เพื่อออกแบบรถให้มีความหนาตามต้องการ

ความหนาของการออกแบบรถตามคุณสมบัติของวัสดุและตัวรถสามารถทนต่อแรงดันใต้น้ำได้ 10 บาร์ในสภาพ 100 เมตร

ออกแบบรถ:

• เฟรมกระบอกและ X-tube
• ฝาท้าย
• ฐานมอเตอร์

ขนาดทั้งหมดอยู่ในหน่วยเมตร

ขั้นตอนที่ 4: การผลิต

หมายเหตุ: หากคุณมีเครื่องพิมพ์ 3D อย่างง่ายดาย คุณสามารถประดิษฐ์ได้

ซอฟต์แวร์ Fusion 360 ใช้เพื่อออกแบบรถในโมเดล 3 มิติเพื่อแปลงเป็นไฟล์ 3 มิติ (STL)

การใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่ออัปโหลดไฟล์ จากนั้นคุณสามารถพิมพ์รถของคุณได้

หากคุณสามารถใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติตามคุณสมบัติของเส้นใย คุณสามารถเปลี่ยนความหนาของรถให้ทนต่อแรงดันใต้น้ำได้ถึง 10 บาร์ในสภาพ 100 เมตร และยังทำการทดสอบแรงกดเพื่อยืนยันว่าการออกแบบรถยนต์นั้นปลอดภัยหรือไม่ปลอดภัย

ในกรณีของเรา เราใช้วัสดุอะคริลิกในการประดิษฐ์โดยใช้เครื่อง CNC หรือเครื่องตัดด้วยเลเซอร์ เป็นต้น

การผลิตรถยนต์:

• ทรงกระบอก - หลอดอะครีลิคขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 160 ใช้สำหรับตัดขนาดที่กำหนดและสร้างรู 4 รูในตำแหน่งเท่ากันและสร้างเกลียวที่ปลายทั้งสองของท่อ
• โครง X-tube - 4 ท่อตัดขนาดเท่ากันตามขนาด
• ฝาปิดท้าย - บล็อกสี่เหลี่ยมกำลังตัดเฉือนเพื่อสร้างฝาปิดท้ายตามขนาด ปัจจัยความหนาของฝาปิดท้ายรถเพื่อความปลอดภัยจะอยู่ที่ 2 เท่าของความหนาของกระบอกสูบของรถ
• ฐานมอเตอร์ - บล็อกกลมกำลังขึ้นรูปตามขนาด

ขั้นตอนที่ 5: ประกอบ

หมายเหตุ: หากคุณสามารถใช้การพิมพ์ 3 มิติในกระบวนการผลิตได้ และคุณไม่จำเป็นต้องเข้าสู่กระบวนการประกอบ

ในกรณีของเรา เราใช้คลอโรฟอร์มหรืออะนาบอนด์เพื่อยึดชิ้นส่วนรถยนต์ เช่น กระบอกสูบ โครง X-tube ฐานมอเตอร์

มอเตอร์ของ Bldc ได้รับการแก้ไขในฐานมอเตอร์และติดใบพัด 4 ตัวโดยใช้อะแดปเตอร์ใบพัด

ยานพาหนะจะถูกปิดผนึกในสภาพใต้น้ำโดยใช้ emseal เพื่อปิดผนึกชิ้นส่วนลวดมอเตอร์

โอริงถูกยึดเข้ากับฝาปิดปลายทั้งสองข้างเพื่อให้มีสารเคลือบหลุมร่องฟันเพิ่มเติม และฝาปิดทั้งสองข้างเป็นแบบเปิดและปิด

ชิ้นส่วนฝาท้ายที่จัดเตรียมเทปเทฟลอนไว้เพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วซึมและปิดผนึกทั้งคัน

คุณต้องแน่ใจว่ารถถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาเพื่อทนต่อแรงดันใต้น้ำ

ขั้นตอนที่ 6: การเชื่อมต่อตัวควบคุม

ส่วนควบคุมเป็นตัวแทนของมอเตอร์สี่ตัวและมอเตอร์สองตัวหมุนตามเข็มนาฬิกาและอีกสองตัวหมุนตามทิศทางทวนเข็มนาฬิกา มอเตอร์ถูกควบคุมโดยตัวควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ESC)

ESC เชื่อมต่อกับตัวควบคุมการบินและเคลื่อนย้ายรถด้วยความช่วยเหลือของตัวส่งและตัวรับสัญญาณ 2.4 กิกะเฮิร์ตซ์

ardupilot.org/ardupilot/index.html

หมายเหตุ: หากคุณได้เพิ่มส่วนประกอบอื่นๆ เช่น กล้อง ไฟ LED เซ็นเซอร์ความดันใต้น้ำ โซนาร์ เป็นต้น การกระจายมวลมีความสำคัญมาก

หมายเหตุ: ใช้ซอฟต์แวร์ Ardupilot เพื่อติดตั้งไฟล์โปรแกรมในตัวควบคุมการบิน การสอบเทียบ ESC ก็มีความสำคัญเช่นกัน

ขั้นตอนที่ 7: ต้นแบบ

ปัจจัยที่พิจารณาใต้น้ำ

• การลอยตัว
• ความเสถียรของรถ
• คาวิเทชั่น
• เพิ่มมวลเนื่องจากความเฉื่อยของของเหลวโดยรอบเป็นต้น

หมายเหตุ: การส่งสัญญาณ S เป็นปัญหาใหญ่ในสภาพใต้น้ำ

• เรากำลังวางแผนที่จะใช้การส่งสัญญาณแบบไร้สาย แต่พบว่ารถมีความเสถียรและการควบคุมแบบไร้สายกำลังทำงานอยู่ประมาณ 0.5 หรือ 1 เมตรจากผิวน้ำ ดังนั้นเราจึงวางแผนที่จะพัฒนาระบบโรงละครลอยน้ำที่ใช้ในสภาพใต้น้ำ
• ระบบโยงจะเป็นลูกลอยและสายเคเบิลจะเชื่อมต่อกับปลายด้านหนึ่งของรถและปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับระบบโยง และความยาวของสายโยงสายเคเบิลของระบบนี้ถูกควบคุมโดยใช้มอเตอร์ตามช่วงความลึก

หมายเหตุ: นี่เป็นต้นแบบแรกของเราใน HYBRID DRONE

ฉันเพิ่งเพิ่มวิดีโอทดสอบครั้งแรกของฉัน (:_'_:)

ขอขอบคุณ

ด้วยความเคารพ

โดย

แอร์โอเชี่ยนทีม