Безпілотний літальний апарат
Безпілотний літальний апарат цивільного призначення, first person view. Склад бортового обладнання сучасних апаратів, інерційна система. Підбір корпусу прилада, система вертолітного типу. Пристрій обробки данних. Розрахунок режимів роботи мотора.
| Рубрика | Военное дело и гражданская оборона |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 04.06.2013 |
| Размер файла | 3,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Безпілотний літальний апарат
Безпілотний літальний апарат (БПЛА також іноді скорочується БЛА; в просторіччі іноді використовується назва «дрон», від англ. drone - трутень) - літальний апарат без екіпажу на борту.
Розрізняють безпілотні літальні апарати:
безпілотні некеровані;
безпілотні автоматичні;
безпілотні дистанційно пілотовані літальні апарати (ДПЛА).
Безпілотні літальні апарати прийнято ділити за таким взаємопов'язаним параметрами, як маса, час, дальність і висота польоту. Виділяють наступні класи апаратів:
«мікро» (умовна назва) - масою до 10 кілограмів, часом польоту близько 1 години і висотою до 1 кілометру;
«міні» масою до 50 кілограмів, часом польоту кілька годин і висотою до 3 - 5 кілометрів;
середні («міді») - до 1 000 кілограмів, часом 10-12 годин і висотою до 9-10 кілометрів;
важкі - з висотами польоту до 20 кілометрів і часом польоту 24 години і більше.
Конструкція
Для визначення координат і земної швидкості сучасні БПЛА, як правило, використовують супутникові навігаційні приймачі (GPS або ГЛОНАСС). Кути орієнтації і перевантаження визначаються з використанням гіроскопів і акселерометрів.
Історія
В 1898 році Нікола Тесла розробив і продемонстрував мініатюрне радіокерований судно.
В 1910 роцінатхненний успіхами братів Райтмолодий американський військовий інженер з Огайо Чарльз Кеттерінг запропонував використовувати літальні апарати без людини. За його задумом кероване годинниковим механізмом пристрій в заданому місці повинно було скидати крила і падати, як бомба, на ворога. Отримавши фінансування армії СШАвін побудував і з перемінним успіхом випробував кілька пристроїв, що одержали назви The Kattering, Kettering Bug, але в бойових діях вони так і не застосовувалися. У Німеччині розробляється проект радіокерованого безпілотного бомбардувальника Fledermaus.
В 1933 року у Великобританії розроблений перший БПЛА багаторазового використання Queen Bee. Були використані три відреставрованих біплана Fairy Queen, дистанційно керовані з судна по радіо. Два з них потерпіли аварію, а третій здійснив успішний політ, зробивши Великобританію першою країною, извлекшей користь з БПЛА. Ця радіокерована безпілотна мішень під назвою DH82A Tiger Moth використовувалася на королівському Військово-морському флоті з 1934 по 1943 р. Армія і ВМФ США з 1940 року використовували ДПЛА Radioplane OQ-2 як літаки-мішені.
Протягом Другої світової війни німецькі вчені вели розробки декількох радіокерованих типів зброї, включаючи керовані бомби Henschel Hs 293 і Fritz X (англ. Fritz X), ракету Enzian (англ. Enzian) і радіокерований літак, наповнений вибуховою речовиною. Незважаючи на незавершеність проектів, Fritz X і Hs 293 з успіхом використовувалися на Середземному морі проти броньованих військових кораблів. Масовою зброєю була перша «крилата ракета» Фау-1 з реактивним двигуном пульсуючим, яка могла запускатися як із землі, так і з повітря. В нацистської Німеччини в 1942 році було запущено виробництво ракет Фау-2, що мають систему управління, утримуючу ракету на заданих при старті курсі і висоті протягом усього польоту. Були розроблені і застосовувалися керовані планують авіабомби.
В СРСР у 1930-1940 рр. авіаконструктором Нікітіним розроблявся торпедоносець-планер спеціального призначення (ПСН-1 і ПСН-2) типу «літаюче крило» у двох варіантах: пілотований тренувально-пристрілювальний і безпілотний з повною автоматикою. На початку 1940 р. був представлений проект безпілотної літаючої торпеди з дальністю польоту від 100 км і вище (при швидкості польоту 700 км/год). Однак цим розробкам не судилося втілитися в реальні конструкції. В 1941 році були вдалі застосування важких бомбардувальників ТБ-3 як БПЛА для знищення мостів.
В США запустили в масове виробництво БПЛА-мішень Radioplane OQ-2 для тренування льотчиків і зенітників. Також, в 1944 року був застосований вперше в світі класичний ударний БПЛА - Interstate TDR. Крім цього, військовими США був створений цілий ряд керованих авіабомб, включаючи найбільш досконале технічні зброю, застосоване в роки війни[джерело не вказано 212 днів] - самонавідну плануючу бомбу ASM-N-2 Batперша у світі зброю схеми «вистрілив-і-забув», не вимагає втручання оператора. Після війни розробки безпілотних літальних апаратів США тимчасово змістилися в бік створення керованих ракет та авіабомб, лише в 60-х повернувшись до ідеї не-ударних БПЛА.
В СРСР 23 вересня 1957 року КБ Туполєва отримало держзамовлення на розробку мобільної ядерної надзвуковий крилатої ракети середнього радіусу дії. Перший зліт моделі Ту-121 був здійснений 25 серпня 1960 рокуале програма була закрита на користь балістичних ракет КБ Корольова. Створена ж конструкція знайшла застосування в якості мішені, а також при створенні безпілотних літаків розвідників Ту-123 «Яструб», Ту-143 «Рейс» і Ту-141 «Стриж», що стояли на озброєнні ВПС СРСР з 1964 по 1979 рік. Ту-143 «Рейс» протягом 70-х років поставлявся в африканські та близькосхідні країни, в тому числі і в Ірак. Ту-141 «Стриж» складається на озброєнні ВПС України і понині. Комплекси «Рейс» з БРАЛА Ту-143 експлуатуються до теперішнього часу, поставлялися в Чехословаччину (1984), Румунію, Ірак і Сирію (1982), використовувались у бойових діях під час Ліванської війни. У Чехословаччині в 1984 р. були сформовані дві ескадрильї, одна з яких в даний час знаходиться в Чехії, інша - у Словаччині.[2]
СРСР ще в 70-ті - 80-ті роки був лідером з виробництва БПЛА - тільки Ту-143 було випущено близько 950 штук.
На початку 1960-х років дистанційно пілотовані літальні апарати використовувалися США для стеження за розміщення ракет на Кубі і в Радянському Союзі - після того, як були збиті RB-47 і два U-2для виконання розвідувальних робіт була розпочата розробка висотного безпілотного розвідника Red Wadon (модель 136). БПЛА мав високо розташовані крила і малу станцію і інфрачервону помітність.
Під час війни у В'єтнамізі зростанням втрат американської авіації від ракет в'єтнамських ЗРК, зросло використання БПЛА. В основному вони використовувалися для ведення фоторазведкиіноді для цілей РЕБ. Зокрема, для ведення радіотехнічної розвідки застосовувалися БПЛА 147E. Незважаючи на те, що, в кінцевому рахунку, безпілотник був збитий, він передавав на наземний пункт характеристики радянського ЗРК С-75 протягом усього свого польоту, і цінність цієї інформації була порівнянна з повною вартістю програми розробки безпілотного літального апарату. Вона також дозволила зберегти життя багатьом американським льотчикам, а також літаки протягом наступних 15 років, аж до 1973 р. В ході війни американські БПЛА здійснили майже 3500 польотів, причому втрати склали близько чотирьох відсотків. Апарати застосовувалися для ведення фоторазведки, ретрансляції сигналу, розвідки радіоелектронних засобів, РЕБ і в якості помилкових цілей для ускладнення повітряної обстановки.Безпілотні літальні апарати застосовувалися Ізраїлем під час арабо-ізраїльського конфлікту 1973 р. Вони використовувалися для спостережень і розвідки, а також в якості помилкових цілей.
У 1982 р. БПЛА використовувалися під час бойових дій в долині Бекаа у Лівані. Ізраїльський БПЛА IAI Scout і малорозмірні дистанційно пілотовані літальні апарати Mastiff провели розвідку і спостереження сирійських аеродромів, позицій ЗРК і пересувань військ. За інформацією, одержуваної з допомогою БПЛА, відволікаюча група ізраїльської авіації перед ударом головних сил викликала включення радіолокаційних станцій сирійських ЗРК, за якими було завдано удару з допомогою самонавідних протирадіолокаційних ракет, а ті кошти, які не були знищені, були придушені перешкодами. Успіх ізраїльської авіації був вражаючим - Сирія втратила 18 батарей ЗРК.
Дистанційно пілотовані літальні апарати і автономні БПЛА використовувалися обома сторонами протягом війни в Перській затоці 1991 року (операція «Буря в пустелі»перш за все як платформи спостереження і розвідки. США, Великобританія, і Франція розгорнули і ефективно використовували системи типу Pioneer, Pointer, Exdrone, Midge, Alpilles Mart, CL-89. Ірак використовував Al Yamamah, Makareb-1000, Sahreb-1 і Sahreb-2. Під час цієї операції БПЛА тактичної розвідки коаліції зробили понад 530 вильотів, наліт склав близько 1700 годин. При цьому 28 апаратів були пошкоджені, включаючи 12, які були збиті. З 40 БПЛА Pioneer, використовуваних США, 60 % були пошкоджені, але 75 % виявилися ремонтопригодными. З усіх втрачених БПЛА тільки 2 ставилися до бойовим втрат. Низький коефіцієнт втрат обумовлений, найімовірніше, невеликими розмірами БПЛА, в силу чого іракська армія визнала, що вони не становлять великої загрози.
БПЛА також використовувалися і в операціях з підтримання миру силами ООН у колишньої Югославії. В 1992 року Організація Об'єднаних Націй санкціонувала використання військово-повітряних сил НАТО, щоб забезпечити прикриття Боснії з повітря, підтримувати наземні війська, розміщені по всій країні. Для виконання цього завдання потрібно було ведення цілодобової розвідки.
БПЛА цивільного призначення
Історично склалося так, що початкове застосування БПЛА визначалося як бойове. Однак, з початку 2000-х років колосальне значення стали набувати «мікро-безпілотники», розробляються не для військових, а суто цивільних цілей[29].
Громадянська область застосування БПЛА дуже широка: від сільського господарства та будівництва до нафтогазового сектора і сектора безпеки[30]. «Дрони» цивільного призначення можуть використовуватися в роботі служб з надзвичайних ситуацій (контроль пожежної безпеки); поліції (патрулювання зон); підприємств сільського господарства (спостереження за посівами), лісництва і рибальства (лесоохрана і контроль рибного промислу); компаній, що займаються геодезією (картографування); інститутів географії та геології; компаній нафтогазового сектора (моніторинг нафтогазових об'єктів)[31]; будівельних підприємств (інспектування будівництв); засобів масової інформації (аерофото - та відео зйомка) та ін. Згідно знаходяться у відкритому доступі документами організацій Європейського Союзу, розподіл споживчого попиту на цивільні БПЛА в період з 2015 по 2020 рр. виглядає наступним чином: 45 % - урядові структури, 25 % - пожежники, 13 % - сільське господарство і лісництво, 10 % - енергетика, 6 % - огляд земної поверхні, 1 % - зв'язок і мовлення[29].
В світі представлена велика кількість цивільних БПЛА класифікації «мікро» та «міні», що розрізняються за своїм специфікаціям і набору характеристик (призначення, вага, розмір, тривалість і висота польоту, система запуску і приземлення, наявність систем автопилотирования і навігації, формат фото - і відеозйомки та ін.).
FPV (First Person View)
FPV (First Person View) або відеопілотовання - це напрямок радіо моделізму, орієнтований на управління радіо моделлю дистанційно, з виглядом від першої особи», за допомогою встановленої на моделі камери. Камера передає відео аудіо сигнал з моделі на землю, пілот бачить зображення в реальному часі і здійснює політ
Стандарт камери може бути PAL або NTSC. Історично склалося, що PAL найбільш поширений на території Європи і більшість FPV пілотів в Росії теж використовують PAL (576 рядків, 25 кадрів/сек).
Живлення камери може бути 5V або 12V, вибирається виходячи з особистих переваг і зручності. Якщо відеопередавач працює від 12V, то камеру разом з ним зручніше живлення від однієї Lipo 3S батареї. Лінзи камер бувають 4mm, 3.6mm або 2.8mm. Необхідно вибрати ту, з якою літати найбільш комфортно. Від вибору лінзи залежить кут зору (FOV). У лінзи 4mm кут зору менше, але картинка трохи ближче і з меншими спотвореннями по краях, у лінзи 2.8mm кут зору більше, але картинка трохи віддаляється і трохи закруглюється по краях. Можна на модель поставити дві камери, одна камера використовується в якості «курсовою», з неї відеосигнал через передавач передається на землю пілотові, друга камера може використовуватися для запису зображення у високому (HD) якості на борту моделі.
Деякі камери можуть одночасно вести запис на борту і передавати зображення на землю, наприклад популярна серед FPV пілотів GoPro HD.
Камери відрізняються чутливістю, дозволом (кількість ліній - TVL), багатством настроювань і параметрами. Деякі добре передають картинку вдень, деякі призначені для нічних польотів, одні сліпне на сонці, інші ні (технологія WDR), одні надають згубний вплив на відеопередавачі, інші ні.
Перед тим, як вибрати відео-передавач ми повинні бути впевнені, що частота використовувана передавачем дозволена в нашій країні для вільного використання. Потужність випромінювання не повинна суперечити закону про використання радіочастот. У більшості країн ви маєте право передавати до 10 мВт відео на 2,4 ГГц без ліцензії. Крім того, необхідно враховувати, що не можна використовувати апаратуру управління і передачі відео на одному діапазоні (відеопередавачі на 2.4 ГГц зможе заглушити геть радіоприймач управління на 2.4 ГГц, підсумок - катастрофа).
На даний момент існує 4 різних частотних діапазону на яких працюють відео-передавачі: 900MHz, 1.3GHz, 2.4GHz и5.8GHz:
900Mhz - діапазон з хорошою проникаючою здатністю через дерева, проте ряд особливостей цього діапазону і реалізація устаткування не дозволяє літати на дуже великі відстані. З хорошими антенами можна домогтися дальності близько 5км. Не поганий вибір для польотів «низько і близько» по пересіченій місцевості і на середні дистанції;
1.2/1.3 GHZ - хороша частота з великим потенціалом на далекі дистанції (є польоти на 30км і більше). Для цієї частоти складно знайти готову хорошу антену, але є багато креслень різних типів антен, які можна виготовити самим. Великий вибір комплектів від різних виробників за різними цінами і якістю робить цю частоту досить популярною серед FPV пілотів. Можливо деякий негативний вплив на деякі комплекти радіоуправління з частотою 2.4 Ghz - це зменшення дальності.
2.4 GHZ - частота з трохи меншим потенціалом по дальності, і більш низьку проникаючу здатність, однак вона здатна передати відеосигнал більш високої якості. Плюсом є і те, що для даної частоти доступна величезна кількість покупних антен. Мінус - поруч з містами цей діапазон дуже завантажений (Wi-Fi і т.п. пристрою). Ні в якому разі не варто купувати такий комплект, якщо ваша апаратура керування моделлю працює на подібній частоті (2.4 GHZ)
5.8 GHZ - частота не блищить дальністю і володіє найнижчою проникаючою здатністю. Антени можна знайти в продажу, але досить складні у виготовленні. Плюс даної частоти - вільна, чистий ефір, нульовий вплив на апаратуру управління і можливість передавати зображення найкращої якості!.
Передавачі відео бувають різної потужності. Потужність має бути достатньою для тієї дистанції, на яку ви розраховуєте літати. Надлишкова потужність передавача може негативно впливати на дальність радіоуправління, веде до нагрівання. Наприклад, для польотів на 1-5км (частота 1.2/1.3 GHZ) досить передавача на 400mW, для польотів на 10-20км 800-1000mW (при використанні спрямованих антен).
Передавач відео бажано розміщувати якомога далі від приймача РУ. Другий важливий момент - антена передавача не повинна "затінювати" батареями та іншою електронікою моделі при будь-яких її положеннях щодо пілота (особливо при польотах на далекі відстані).
При виборі відеокамери і відео передавача необхідно звернути увагу на те від скільки вольт вони запитуються. Краще, якщо камера і передавач будуть запитуютуватися від 12ті вольт, тоді не буде необхідність використовувати регулятори напруги, які додадуть зайву вагу. Все бортове відео FPV обладнання необхідно живити від окремого 3S LiPo акумулятора, щоб уникнути наведень на відео.
Відео приймач.
У виборі відео приймача немає нічого складного. Якщо ваш передавач працює в діапазоні 900 МГц, то і приймач необхідно вибирати з цього діапазону. Є видеоприемники з двома композитними відео виходами. Другий вихід можна підключити до відеореєстратора і записувати відео. Або використовувати спеціальний видеосплиттер.
Антени для FPV бувають всеспрямовані і спрямовані. Говорячи непрофесійним мовою, всеспрямовані антени передають і приймають радіосигнал у всіх напрямках, спрямованих антен діаграма спрямованості обмежена певним кутом. Не складно здогадатися, що «площа охоплення» всенаправлених антен більше, а дальність (чутливість) менше, ніж у направлених антен. На модель в більшості випадку ставиться всенаправлена антена. На землі встановлюється або всенаправлена, або спрямована антена, в залежності від дальності і стилю ваших польотів.
Пристроями виведення і запису зображення на землі зазвичай використовуються спеціальні відео окуляри, портативні телевізори і ноутбуки, разом із спеціальними пристроями відео захоплення. Окуляри бувають різні, вони відрізняються ціною, роздільною здатністю, якістю матриці, кутом огляду, способом підключення до приймача. Найдешевший варіант - використовувати невеликий 7" TFT телевізор і монтувати його всередині коробки, щоб блокувати сонячні промені.
Розміщувати антени приймача на моделі необхідно згідно з інструкцією до апаратурі, під кутом 90гр один до одного. Для польотів на далекі відстані це важливо.
Перед включенням апаратури треба включити відео передавач, деякі апаратури можуть перевіряти частоту і знаходити для спілкування з приймачем.
Склад бортового обладнання сучасних БЛА
Для забезпечення завдань спостереження підстилаючої поверхні в реальному масштабі часу у процесі польоту і цифрового фотографування вибраних ділянок місцевості, включаючи важкодоступні ділянки, а також визначення координат досліджуваних ділянок місцевості корисне навантаження БЛА [3,4,5] повинна містити в своєму складі:
* Пристрої отримання видової інформації:
* Супутникову навігаційну систему (ГЛОНАСС / GPS);
* Пристрої радіолінії видовий і телеметричної інформації;
* Пристрої командно-навігаційної радіолінії з антенно-фідерних пристроєм;
* Пристрій обміну командної інформацією;
* Пристрій інформаційного обміну;
* Бортова цифрова обчислювальна машина (БЦВМ);
* Пристрій зберігання видової інформації.
Сучасні телевізійні (ТБ) камери забезпечують надання оператору в реальному часі картини спостерігається місцевості в форматі найбільш близькому до характеристик зорового апарату людини, що дозволяє йому вільно орієнтуватися на місцевості і за необхідності виконувати пілотування БЛА. Можливості по виявленню, і розпізнаванню об'єктів визначаються характеристиками фотоприймача і оптичної системи телевізійні камери. Основним недоліком сучасних телевізійних камер є їх обмежена чутливість, що не забезпечує всесуточності застосування.
Застосування тепловізійних (ТПВ) камер дозволяє забезпечити всесуточность застосування БЛА. Найбільш перспективним є застосування комбінованих теле-тепловізійних систем. При цьому оператору представляється синтезоване зображення, що містить найбільш інформативні частини, притаманні мабуть і інфрачервоному діапазонах довжин хвиль, що дозволяє істотно підвищити тактико-технічні характеристики системи спостереження. Однак подібні системи складні технічно і досить дорогі. Застосування РЛС дозволяє отримувати інформацію цілодобово і при несприятливих метеоумовах, коли ТБ і ТПВ канали не забезпечують отримання інформації. Застосування змінних модулів, дозволяє знизити вартість і реконфигурирован складу бортового обладнання для вирішення поставленого завдання в конкретних умовах застосування. Розглянемо склад бортового обладнання міні-БЛА.
? Оглядовий курсовий пристрій закріплюється нерухомо під деяким кутом до стройової осі літального апарату, що забезпечує необхідну зону захоплення на місцевості. До складу оглядового курсового пристрою може входити телевізійна камера (ТК) з шірокопольним об'єктивом (ШПЗ). Залежно від розв'язуваних завдань може бути оперативно замінена або доповнена тепловізійної камерою (ТПВ), цифровим фотоапаратом (ЦФА) або РЛС.
? Пристрій детального огляду з поворотним пристроєм складається з ТК детального огляду з узкопольним об'єктивом (УПЗ) і трикоординатної поворотного пристрою, що забезпечує розворот камери за курсом, креном і тангажем по командах оператора для детального аналізу конкретної ділянки місцевості. Для забезпечення роботи в умовах зниженої освітленості ТК може бути доповнена тепловізійної камерою (ТПВ) на мікроболометричних матриці з узкопольним об'єктивом. Можлива також заміна ТК на ЦФА. Подібне рішення дозволить використовувати БЛА для проведення аерофотозйомки при розвороті оптичної осі ЦФА в надир.
? Пристрої радіолінії і телеметричної інформації (передавач та антенно-фідерний пристрій) повинні забезпечувати передачу видовий і телеметричної інформації в реальному або близькому до реального масштабі часу на ПУ в межах радіовидимості.
? Пристрої командно-навігаційної радіолінії (приймач і антенно-фідерне пристрій) мають забезпечувати приймання в межах радіовидимості команд пілотування БЛА і управління його обладнанням.
? Пристрій обміну командної інформацією забезпечує розподіл командно і навігаційної інформації по споживачах на борту БЛА.
? Пристрій інформаційного обміну забезпечує розподіл видової інформації між бортовими джерелами видової інформації, передавачем радіолінії видової інформації і бортовим пристроєм зберігання видової інформації. Цей пристрій також забезпечує інформаційний обмін між усіма функціональними пристроями, що входять до складу корисного навантаження БЛА за обраним інтерфейсу (наприклад, RS-232).
Через зовнішній порт цього пристрою перед злетом БЛА проводиться введення польотного завдання і здійснюється передстартовий автоматизований вбудований контроль на функціонування основних вузлів і систем БЛА.
? Супутникова навігаційна система забезпечує прив'язку координат (топопрівязкі) БЛА і спостережуваних об'єктів за сигналами глобальної супутникової навігаційної системи ГЛОНАСС (GPS). Супутникова навігаційна система складається з одного або двох приймачів (ГЛОНАСС / GPS) з антенними системами. Застосування двох приймачів, антени яких рознесені по будівельній осі БЛА, дозволяє визначати крім координат БЛА значення його курсового кута.
? Бортова цифрова обчислювальна машина (БЦВМ) забезпечує управління бортовим комплексом БЛА.
? Пристрій зберігання видової інформації забезпечує накопичення обраної оператором (або відповідно до польотного завдання) видової інформації до моменту посадки БЛА. Цей пристрій може бути знімним або стаціонарним. В останньому випадку повинен бути передбачений канал знімання накопиченої інформації в зовнішні пристрої після посадки БЛА. Інформація, лічена з пристрою зберігання видової інформації, дозволяє проводити більш детальний аналіз при дешифруванні отриманої в польоті БЛА видової інформації.
? Вбудований блок живлення забезпечує узгодження по напрузі і струмів споживання бортового джерела живлення і пристроїв, що входять до складу корисного навантаження, а також оперативний захист від коротких замикань і перевантажень в електромережі. Залежно від класу БЛА корисне навантаження може доповнюватися різними видами РЛС, датчиками екологічного, радіаційного та хімічного моніторингу. Комплекс управління БЛА являє собою складну, багаторівневу структуру, основне завдання якої - забезпечити виведення БЛА в заданий район і виконання операцій відповідно до польотного завдання, а також забезпечити доставку інформації, отриманої бортовими засобами БЛА, на пункт управління.
Бортовий комплекс навігації та управління БЛА
Бортовий комплекс "Лелека" є повнофункціональним засобом навігації та управління безпілотного літального апарату (БЛА) літакової схеми. Комплекс забезпечує: визначення навігаційних параметрів, кутів орієнтації і параметрів руху БЛА (кутових швидкостей і прискорень); навігацію і управління БЛА при польоті по заданій траєкторії; стабілізацію кутів орієнтації БЛА в польоті; видачу в канал передачі телеметричної інформації про навігаційні параметрах, кутах орієнтації БЛА. Центральним елементом БК "Лелека" є малогабаритна інерціальна навігаційна система (ІНС), інтегрована з приймачем супутникової системи навігації. Побудована на базі мікроелектромеханічних датчиків (МЕМS гіроскопів і акселерометрів) за принципом безплатформного ІНС, система є унікальним високотехнологічним виробом, гарантує високу точність навігації, стабілізації та управління ЛА будь-якого класу. Вбудований датчик статичного тиску забезпечує динамічне визначення висоти і вертикальної швидкості. Склад бортового комплексу: блок інерціальної навігаційної системи; приймач СНС; блок автопілота; накопичувач льотних даних; датчик повітряної швидкості У базовій конфігурації управління здійснюється по каналах: елерони; кермо висоти; кермо напряму; контролер двигуна. Комплекс сумісний з радіоканалом РСМ (імпульсно-кодова модуляція) і дозволяє управляти БЛА як в ручному режимі зі стандартного пульта дистанційного управління, так і в автоматичному, по командах автопілота. Керуючі команди автопілота генеруються у формі стандартних широтно-імпульсно-модульованих (ШІМ) сигналів, що підходять до більшості типів виконавчих механізмів.
Сам по собі безпілотний літальний апарат (БЛА) - лише частина складного комплексу, одна з основних завдань якого - оперативне доведення отриманих відомостей до оперативного персоналу пункту управління (ПУ). Можливість забезпечення стійкого зв'язку є однією з найважливіших характеристик, що визначають експлуатаційні можливості комплексу управління БЛА і забезпечує доведення відомостей, отриманих БЛА, у режимі «реального часу» до оперативного персоналу ПУ.
Для забезпечення зв'язку на значні відстані і підвищення перешкодозахищеності за рахунок просторової селекції в комплексах управління БЛА широко використовуються гостронаправлених антенні системи (АС) як на ПУ, так і на БЛА. Функціональна схема системи управління просторовим положенням остронаправленной АС, що забезпечує оптимізацію процесу входження у зв'язок в комплексах управління БЛА, наведена на рис. 1.
Система управління АС включає в себе:
* Власне АС, радіотехнічні параметри якої вибираються, виходячи з вимог забезпечення необхідної дальності зв'язку по радіолінії.
* Сервопривод АС, що забезпечує просторову орієнтацію ДН АС в напрямку очікуваного появи випромінювання об'єкта зв'язку.
* Систему автоматичного супроводу за напрямом (АСН), що забезпечує стійке авто супроводження об'єкта зв'язку в зоні впевненого захоплення пеленгаційної характеристики системи АСН.
* радіоприймальних пристроїв, що забезпечує формування сигналу «Зв'язок», що свідчить про прийом інформації з заданою якістю.
* Процесор управління антенною системою, що забезпечує аналіз поточного стану системи управління АС, формування сигналів управління сервоприводом для забезпечення просторової орієнтації АС відповідно до польотного завдання і алгоритмом просторового сканування, аналіз наявності зв'язку, аналіз можливості переведення сервоприводу АС з режиму «Зовнішнє управління» в режим «Автосупровід», формування сигналу перекладу сервоприводу АС в режим «Зовнішнє управління».
Рис. 1 - Функціональна схема системи управління просторовим положенням остронаправленной АС в комплексах управління БЛА
Основне завдання, що виконується системою управління просторовим положенням остронаправленной АС, - забезпечити стійке входження в зв'язок з об'єктом, заданим польотного завдання.
Ця задача розпадається на ряд підзадач:
* Забезпечення просторової орієнтації ДН АС в напрямку очікуваного появи випромінювання об'єкта зв'язку і її просторової стабілізації для випадку розташування АС на борту літального апарату.
* Розширення зони стійкого захоплення випромінювання об'єкта зв'язку за рахунок застосування дискретного алгоритму просторового сканування з детермінованою просторово-часової структурою.
* Перехід в режим стійкого автосупроводу об'єкта зв'язку системою АСН при виявленні об'єкта зв'язку.
* Забезпечення можливості повторного входження у зв'язок у разі її зриву. Для дискретного алгоритму просторового сканування з детермінованою просторово-часової структурою можна виділити наступні особливості:
* Сканування ДН АС здійснюється дискретно в часі і в просторі. * Просторові переміщення ДН АС при скануванні здійснюються таким чином, щоб не залишалося просторових зон, які не перекриваються зоною впевненого захоплення система АСН за весь цикл сканування (див. рис.2).
Рис. 2 - Приклад організації дискретного просторового сканування в азимутальній і угломестной площинах
Для кожного конкретного просторового положення, що визначається алгоритмом сканування, можна виділити дві фази: «Автосупровід» і «Зовнішнє управління».
* У фазі «Автосупровід» система АСН здійснює оцінку можливості прийому випромінювання об'єкта зв'язку для обраного просторового положення РСН.
У разі позитивного результату оцінки: Просторове сканування припиняється. Система АСН продовжує здійснювати автосупроводження випромінювання об'єкта зв'язку за своїм внутрішнім алгоритму. На вхід сервоприводу АС надходять сигнали просторової орієнтації АС за даними поточного пеленга об'єкта зв'язку від системи АСН X АСН (t). У разі негативного результату оцінки: Здійснюється просторове переміщення РСН АС в наступне просторове положення, яке визначається алгоритмом сканування. У разі зриву зв'язку, починаючи з моменту часу Т СВ = 0 (пропажа сигналу «ЗВ'ЯЗОК»), сигнал X АСН (Т СВ = 0) запам'ятовується в пристрої «Обчислення та зберігання», і використовується в подальшому процесором управління АС як значення очікуваного пеленга об'єкта зв'язку.
Процес входження в зв'язок повторюється як описано вище. У режимі «Зовнішнє управління» сигнал управління сервоприводом остронаправленной АС по каналах «курс», «тангажу» і «крен» може бути записаний:
(1)
У режимі «Автосупровід» сигнал управління сервоприводом остронаправленной АС може бути записаний:
(2)
Конкретний вид сигналів управління визначається конструктивними особливостями сервоприводу антеною системи.
Інерційна система БЛА
Ключовим моментом у згаданій ланцюжку є «вимір стану системи». Тобто координат місця розташування, швидкості, висоти, вертикальної швидкості, кутів орієнтації, а також кутових швидкостей і прискорень. У бортовому комплексі навігації та управління, розробленому і виробленим ТОВ «ТеКнол», функцію вимірювання стану системи виконує малогабаритна інерціальна інтегрована система (Мінс). Маючи у своєму складі тріади інерціальних датчиків мікромеханічних гіроскопів і акселерометоров), а також барометричний висотомір і тривісний магнітометр, і комплексіруя дані цих датчиків з даними приймача GPS, система виробляє повне навігаційне рішення за координатами і кутах орієнтації. Мінс розробки ТеКнола - це повна Інерційна система, в якій реалізований алгоритм безплатформного ІНС, інтегрованої з приймачем системи супутникової навігації. Саме в цій системі міститься «секрет» роботи всього комплексу управління БЛАКожна з платформ реалізує свої принципи управління, маючи свої «правильні» частоти (низькі або високі). Майстер-фільтр вибирає оптимальне рішення з будь-якою з трьох платформ залежно від характеру руху. Цим забезпечується стійкість системи не тільки в прямолінійному русі, але і при віражах, некоординовані розворотах, бічному поривчастому вітрі. Система ніколи не втрачає обрій, ніж забезпечуються правильні реакції автопілота на зовнішні збурення і адекватний розподіл впливів між органами управління БЛА.
Бортовий комплекс управління БЛА
До складу Бортового Комплексу Навігації та Управління БЛА входять три складових елементи
Інтегрована Навігаційна Система;
Приймач супутникової навігаційної системи
Модуль автопілота.
Модуль автопілота здійснює вироблення керуючих команд у вигляді ШІМ (широтно-імпульсно-модульованих) сигналів, по законам управління, закладеним у його обчислювач. Крім управління БЛА, автопілот програмується на управління бортовою апаратурою:
* стабілізація відеокамери,
* синхронізований за часом і координатами спрацьовування затвора фотоапарата,
* випуск парашута,
* скидання вантажу або відбір проб в заданій точці та інші функції. У пам'ять автопілота може бути занесено до 255 поворотних пунктів маршруту.
Рис. 3 - Схема Управління
У польоті автопілот також забезпечує видачу в канал передачі телеметричної інформації для стеження за польотом БЛА (Малюнок 3).
А що ж тоді являє собою «квазіавтопілот»? Багато фірм зараз декларують, що забезпечують своїх систем автоматичний політ за допомогою «найменшого в світі автопілота».
Найбільш показовий приклад такого рішення - продукція канадської фірми "Micropilot". Для формування сигналів управління тут використовують «сирі» дані - сигнали від гіроскопів і акселерометрів. Таке рішення за визначенням не є робастних (стійким до зовнішніх впливів і чутливим до умов польоту) і в тій чи іншій мірі працездатно тільки при польоті в стабільній атмосфері.
Рис. 4 - Інтерфейс пілота
Будь-яке істотне зовнішнє обурення (порив вітру, висхідний потік або повітряна яма) може призвести до втрати орієнтації літального апарату і аварією. Тому всі, хто коли-небудь стикався з подібною продукцією, рано чи пізно розуміли обмеженість таких автопілотів, які ніяк не можуть бути використані в комерційних серійних системах БЛА.
Більш відповідальні розробники розуміючи, що необхідно даний навігаційне рішення, намагаються реалізувати навігаційний алгоритм із застосуванням відомих підходів Калмановського фільтрації.
На жаль, і тут не все так просто. Калманівська фільтрація - це всього лише допоміжний математичний апарат, а не рішення задачі. Тому неможливо створити робастної стійку систему, просто переносячи на MEMS інтегровані системи стандартний математичний апарат. Потрібна тонка і точне налаштування на конкретний додаток. У даному випадку - для маневреного об'єкта крилатої схеми.
Рис. 5 - Системи автоматичних БЛА
Які ж практичні результати застосування бортового комплексу з цієї інерціальній системою.
Автопілот в складі бортового комплексу навігації та управління забезпечує:
* Автоматичний політ по заданому маршруту;
* Автоматичний зліт і захід на посадку;
* Підтримка заданої висоти і швидкості польоту;
* Стабілізацію кутів орієнтації;
* Програмне управління бортовими системами.
Оперативний БЛА
Система багатоцільового БЛА розробляється компанією «Транзас» і оснащується комплексом навігації та управління «ТеКнола».
Оскільки управління БЛА малого розміру представляє найбільш важке завдання, наведемо приклади роботи бортового комплексу навігації та управління для оперативного міні-БЛА злітною вагою 3,5 кг.
При проведенні аерозйомки місцевості БЛА здійснює політ по лініях з інтервалом 50-70 метрів.
Автопілот забезпечує проходження по маршруту з відхиленням, що не перевищує 10-15 метрів при швидкості вітру 7 м / с (Малюнок 5). Зрозуміло, що найдосвідченіший пілот-оператор не в змозі забезпечити таку точність управління.
Рис. 6 - Маршрут і траєкторія польоту міні БЛА при зйомці місцевості
Підтримка заданої висоти польоту також забезпечується Мінс, яка виробляє комплексне рішення за даними GPS, барометричного висотоміра і інерціальних датчиків. При автоматичному польоті по маршруту бортовий комплекс забезпечує точність підтримки висоти в межах 5 метрів (Малюнок 6), що дозволяє впевнено літати на малих висотах і з огибанием рельєфу.
Рис. 7 - Вивід БЛА з критичного крену
Малюнок 7 показує, як САУ виводить БЛА з критичного крену в 65є, в результаті впливу пориву бічного вітру при здійсненні маневру. Тільки справжня ІНС у складі бортового комплексу керування в стані забезпечити динамічний вимір кутів орієнтації БЛА, не «втратити горизонт». Тому в процесі випробувань і експлуатації наших БЛА жоден літак не був втрачений при польоті під управлінням автопілота.
Ще однією важливою функцією БЛА є управління відеокамерою. У польоті стабілізація камери переднього огляду забезпечується відпрацюванням коливань БЛА по крену за сигналами автопілота і даними Мінс. Таким чином картинка відео зображення виявляється стабільною, незважаючи на коливання ЛА по крену. У завданнях аерофотозйомки (наприклад, при складанні аерофотоплана передбачуваного району проведення робіт) точна інформація про кути орієнтації, координатах і висоті БЛА абсолютно необхідна для корекції аерофотознімків, автоматизації зшивки кадрів.
Рис. 8 -Інтерфейс екрану оператора
Безпілотний комплекс аерофотозйомки також розробляється ТОВ «ТеКнол». Для цього проводиться доробка цифрового фотоапарата і його включення в контур управління автопілотом. Перші польоти намічено провести весною 2007 року. Крім згаданих систем БЛА швидкого розгортання Бортовий Комплекс Навігації та Управління БЛА експлуатується СКБ «Топаз» (БЛА «Ворон»), встановлюється на новому БЛА розробленому компанією «Транзас» (багатоцільовий комплекс БЛА «Дозор»), проходить випробування на міні БЛА компанії Global Teknik (Туреччина). Ведуться переговори з іншими російськими й закордонними клієнтами. Викладена вище інформація і, головне, результати льотних випробувань, з усією очевидністю свідчать, що без повноцінного бортового комплексу управління, оснащеного цією інерціальній системою, неможлива побудова сучасних комерційних систем БЛА, які можуть вирішувати завдання безпечно, оперативно, в будь-яких погодних умовах, з мінімальними витратами з боку експлуатаційних служб. Такі комплекси серійно випускаються компанією «ТеКнол».
Опис Роботи
Проблеми відстеження стану об'ектів автоматизації є чи не першочерговою ціллю інженера. Безпосередньо - це є головною проблемою об'ектів котрі знаходяться на відстані, або займають велику площу. Саме до цього типу відносяться сільськогосподарські,лісові,степові,тощо угіддя.
Використання пристроїв автоматизації дещо ускладнюється у даних умовах завдяки деяким факторам
1.Віддаленість угідь від систем постачання електроенергії.
2.Встановлення систем автоматизації діє негативно на екоситему.
3.У випадку сільськогосподарських угідь встановлення пристроїв автоматизації зменшує корисну площу посівів та створює перешкоди для важкої техніки
4.Важкі умови праці (Дощ,Сніг,Прямі сонячні промені, тощо).
5.Неможливість,або складність безпосереднього догляду за станом обьектів без присутності сторони, що буде забезпечувати охорону.
6.Можливість ушкодження тваринами.
Тому для здійснення нагляду за об'єктами потрібен мобільний пересувний пристрій зі встановленою системою відстеження стану. Для даного завдання підходять 2 варіанта
1.Роботизована платформа колісного типу.
2.Безпілотний літаючий апарат
Система 1 типу не підходить для застосування в сільськогосподарських угіддях,так як може завдати шкоди безпосередньо зеленим насадженням. Тому для втілення даного завдання було вирішено використати безпілотний літаючий апарат.
Дана система задовольняє всі потреби автоматизації, а саме:
1.Віддалене спостереження за станом об'єкта, не втручаючись в цілісність.
2.Спостереження за сусідніми територіями(В даному випадку бур'ян зі суміжних ділянок може впливати на стан поля в цілому)
3.Можливість відстеження за втручанням ззовні.
Підійдемо ближче до вибору типу літального апарату:
Апарат типу літак
Переваги:
Висока вантажопідємність
Можливість використання не електромоторів
Висока швидкість польоту
В залежності від розмірів, можливе встановлення великих за розміром систем
Можливість встановлення сонячних батарей
Недоліки
Обмежена можливість швидкого пересування у вертикальній площині.
Висока залежність від сили повітряних потоків.
Обмежена можливість збереження однієї позиції.
Висока маса рами.
Даний тип пристрою характеризується високою вантажопідьємністю та швидкістю. Висока швидкість зменшує час потрібний для того, щоб дістатися об'єкту. Можливе використання моторів,котрі працюють на бензині чи іншій горючій рідині. Це забезпечує більшу швидкість,але зменшує корисну масу. Обмежена можливість швидкої зміни вертикального положення(відносно землі) робить дану систему дещо непригодною для дослідження стану одиничного обьекту. Дана система характеризується високою стабільністю щодо протистояння повітряним масам.
Система вертолітного типу
Переваги:
Висока стабільність системи.
Можливість завмирати на одному місці.
Можливість використання моторів на горючій рідині.
Недоліки%
Невисока корисна вага.
Обмежена площа для встановлення керуючої системи.
Даний тип систем також підходить для виконання поставленого завдання. Ця система характеризується високою стабільністю,хоча стабільність безпосередньо залежить від розмірів рами та гвинтів. Одним з основних недоліків є обмежена площа для встановлення керуючої системи, що дещо скорочує можливості в цілому.
Багатороторний літальний апарат
Переваги:
Можлива швидка зміна положення у всіх 3 координатах.
Досить велика корисна корисна вага.
Можливість використання нестандартної рами, та висока різноманітність одних.
Можливість фіксації положення.
Можливість встановлення сонячних батарей.
Недоліки:
Невисока стійкість на високі при високій швидкості вітру.
Труднощі з використанням двигунів на горючих паливних елементах.
Досить невисока швидкість.
Даний тип літальних апаратів характеризується високою мобільністю і найбільше підходить для встановлення пристроїв відеоспостереження,так як мають можливість фіксації свого положення у просторі та надзвичайній мобільності. Можливе використання стабілізуючих платформ. Різноманіття рам та корпусів дозволяє втілювати нестандартні рішення, щодо типу і конфігурації системи керування.
Для даного проекту мною було вибрано саме цей тип літального апарату.
Основною перевагою стала можливість конфігурувати нестандартну(розподілену систему керування) та можливість фіксування положення. Далі я проведу детальніше обгрутування використаної системи.
Вибір системи керування
Для керування літальним апаратом мною було вибрано дані пристрої
1. Головний керуючий пристрій
Для керування датчиками і моторами було вибрано Arduino Mega 2560
Arduino Mega побудована на мікроконтролері ATmega2560).
Плата має 54 цифрових входів/виходів (14 з яких можуть використовуватися як виходи ШІМ), 16 аналогових входів,4 послідовних порти UART, кварцовий генератор 16 МГц, USB коннектор, роз'єм живлення, роз'єм ICSP і кнопка перезавантаження.
|
Мікроконтролер |
||
|
Робоча напруга |
5В |
|
|
Вхідна напруга (рекомендований) |
7-12В |
|
|
Вхідна напруга (граничне) |
6-20В |
|
|
Цифрові Входи/Виходи |
54(14 з яких можуть працює також як виходи ШІМ) |
|
|
Аналогові входи |
16 |
|
|
Постійний струм через вхід/вихід |
40 мА |
|
|
Постійний струм для виведення 3.3 |
50 мА |
|
|
Флеш-пам'ять |
256 KB (з яких 8 КВ завантажувача) |
|
|
ОЗУ |
8КВ |
|
|
Енергонезалежна пам'ять |
4КВ |
|
|
Тактова частота |
16 Мгц |
Вибір плати зумовлений такими факторами:
54 цифрові виходи плати (Кожен вихід має навантажувальний резистор (стандартно відключений) 20-50 кОм і може пропускати до 40 мА).
16 аналогові входси кожен роздільною здатністю 10 біт (тобто може приймати 1024 різних значення.
Невелика ціна.
Легкість програмування.
Уніфіковані виходи під плати розширення.
Дана плата виконує функції регулювання швидкостей моторів, зчитування інформації з датчиків, та передача та отримання інформації з оброблючого пристрою.
В якості керуючої програми візьмемо модифіковану версію OpenSource програми Arducopter.
2. Пристрій обробки даних.
Для пристрої обробки даних мною було вибрано - Raspberry Pi.
Причини вибору:
Висока потужність пристрою.
Легкість з'єднання з Arduino.
Можливість апаратного декодування/кодування відео.
Легкість розширення.
Безпосередня задачі пристрою полягають в:
Прийомі керуючих сигналів з базової станції.
Формуванні зв'язку за допомогою технології Wi-fi.
Передачі відео потоку до базової станції.
Передачі данних з Arduino на базову станцію.
Запису данних та відео на внутрішню пам'ять.
Для цього ми будемо використовувати операційну систему не реального часу - Debian.
Використання Linux значно спрощує комунікацію між пристроями(Базою і літальним апаратом). Також використовуючи в строєне відео ядро, можна значно полегшити процес обробки і передачі відео, конвертуючи відео потік у менш ресурсоємний формат. Для написання програмного забезпечення використовується мова програмування с++.
Raspberry Pi не використовується як пристрій управління так, як не має годинника реального часу, що унеможливлює його використання для точного керування. Але незважаючи на це даний пристрій виконує одну з найважливіших ролей у керуванні апаратом.
Raspberry Pi може без зайвих зусиль під'єднуватися до веб-камер, що значно здешевлює пристрій в цілому, так як не потрібно використовувати спеціалізовану камеру. Для стабілізації зображення використаємо програмні алгоритми та стабілізуючий пристрій.
Рис. 9 - Принципова схема системи управління
Передача даних
Для передачі даних в даному проекті я використовую технологію wi-fi. Для забезпечення великої дальності польоту використаємо технологію 802.11n
Безпосередня проблема є дальність передачі даних без поміх. Існує два варіанта вирішення даної проблеми:
1.Встановлення потужних передатчиків. Дане рішення не є прийнятним в даній ситуації, так як вимагає великих затрат електроенергії, що неприпустимо у літальному апараті малих розмірів
Регулювання положення антен у просторі, для здобуття прямого зв'язку.
Другий підхід не вимагає великого енергоспоживання, так як регулювання положення антени відбувається лише на базовій станції.
Розглянемо дану проблему детальніше
Для передачі сигналу на далекі відстані нам потрібні, або ретранслятори( встановлення яких накладно, бо маршрут польоту може змінюватися в залежності від багатьох умов і може не проходити через їхню зону прийому-передачі), або система регулювання положення антени.
Для розробки системи використаємо наступні пристрої:
Ubiquiti NanoStation Loco M2 - точка доступа
|
Загальні характеристики |
||
|
Тип |
Wi-Fi точка доступа |
|
|
Стандарт бездротового зв'язку |
802.11n, частота 2.4 ГГц |
|
|
Підтримка MIMO |
Есть |
|
|
Макс. Швидкість |
150 Мбит/с |
|
|
Дальність |
2 км |
Ubiquiti NanoBridge M5 25dbi - антена.
|
Загальні характеристики |
||
|
Тип |
Wi-Fi мост |
|
|
Стандарт бездротового зв'язку |
802.11n, частота 5 ГГц |
|
|
Підтримка MIMO |
Есть |
|
|
Макс. Швидкість |
150 Мбит/с |
|
|
Дальність |
15 км |
Дані пристрої не є найдешевшим варіантом, але забезпечують швидкість передачі даних до 150мб/сек, що теоретично дозволяє передавати потоком відео формату 4К. Перейдемо безпосередньо до системи регулювання антени. Також можливе використання вже існуючих систем регулювання.
Вибір елемента живлення
Елемент живлення також одним із головних елементів літального апарату,тому до його вибору треба віднестись відповідально. Розглянемо можливість використання іоністорів як паливних елементів.
Переваги і недоліки суперконденсаторных батарей:
Найбільша щільність потужності з усіх різновидів акумуляторів - як об'ємна, так і вагова довговічність - понад 10 років і 100000 циклів заряду/розряду (вже подтвеждена практичним використанням суперконденсаторів).
Дуже швидкий процес заряду батарей - до 100% ємності від 15 до 40 хвилин (залежить, в основному, від можливостей зарядного пристрою) необслуживаемость - суперконденсатори герметичні:
відносно низький показник саморозряду - до 10% в місяць,
дружність до довкілля - більшість суперконденсаторів побудовані на основі активованого вугілля, луги, гідроксиду нікелю і нікелевих элекродов, для суперконденсаторів на основі свинцевих електродів є вже відпрацьована технологія переробки,
можливість роботи при низьких температурах без істотного зниження характеристик простота визначення рівня заряду суперконденсатора - однозначна залежність від рівня напруги на конденсаторі Недоліки вага - кращі вироблені суперконденсатори мають щільність енергії на рівні 10-12Вт*год/кг, масові - 5-6Вт*год/кг, велике падіння напруги при розряді висока вартість, до $ 10 за кілоджоулі накопиченої енергії, але ця вартість, в основному, визначається дрібносерійним процесом виробництва суперконденсаторів, при зростанні попиту і появу справжньої конкуренції може бути зменшена в 7-10 разів. “LiPo” - це позначення від “Lithium Polymer”, який становить основу електрохімічної композиції осередки, з якої зібрана батарея. LiPo батареї відрізняються наступними параметрами: напруга (V), ємність (mAh) і струм розряду (C). Ось приклад маркування одного з акумуляторів «Turnigy 4000 mAh 3S 30C Lipo Pack».
Рис. 10 - Типовий акумулятор
Напруга (V). Як бачите на маркуванні прямо не вказано значення напруги (наприклад 11.1 v), а найчастіше можна зустріти параметр “S” (у нашій маркуванні зазначено 3S). Значенням “S” позначають кількість LiPo осередків, з'єднаних послідовно, для збільшення напруги акумуляторної складання. Так як номінальна напруга однієї LiPo комірки становить 3.7 вольта (напруга розрядженою 3.3В, зарядженої 4.2В), то напруга 3S акумулятора складе 3*3.7=11.1В. На етикетці LiPo можна зустріти обидва ці значення. Кількість осередків у акумуляторної складання може бути багато:
3.7 = 1 клітинка x 3.7 (1S);
7.4 У = 2 клітинки x 3.7 (2S);
11.1 У = 3 клітинки x 3.7 (3S);
14.8В = 4 клітинки x 3.7 (4S);
18.5 В = 5 осередків x 3.7 (5S);
22.2 У = 6 клітинок x 3.7 (6S);
29.6 В = 8 клітинок x 3.7 (8S);
37.0 В = 10 клітинок x 3.7 (10S);
44.4 В = 12 клітинок x 3.7 (12S).
Критичне нижнє значення напруги для 1S (однієї комірки) акумулятора становить 3.3В, при розряді акумулятора нижче 3.3В в його хімічному складі відбудуться незворотні процеси, які приведуть його в непридатність. Тому знайте про це і використовуйте «Золоте правило», згідно з яким не рекомендується розряджати акумулятор більше, ніж на 80 % від заявленої ємності (маг). Це дозволить вберегти ваш акумулятор від передчасного виходу з ладу. Ємність (С) вимірюється в mAh (милі-ампер-годин).
Це означає скільки енергії може накопичувати акумулятор. Цю ємність можна порівняти з ємністю паливного бака, чим вона більше, тим довше буде працювати двигун. Але врахуйте, чим більше місткість, тим важче і дорожче акумулятор.
Акумулятор може бути розряджений дуже швидко, наприклад, якщо він має силову установку вертольота або мультиротора, або ж поступово, наприклад на планері.
Current - електричний струм. Вимірюється в Амперах. Милі Ампер (mA) - це 1/1000 Ампера. Одиниця виміру mAh (милі-ампер-годин) позначає яким струмом може забезпечувати заряджений акумулятор споживача протягом однієї години. Наприклад, акумулятор ємністю 4000 маг, може забезпечувати енергією двигун, який споживає 4 Ампер протягом однієї години. Або відеопередавачі, який споживає 250 маг, протягом 16 годин (4000мАч/250мАч=16 год.). Чим вище споживаний струм, тим швидше відбувається розряд батареї.
Рис. 11 - Типова Акумуляторна батарея
Струм розряду (C). На нашому прикладі це значення дорівнює 30 (30С). Але це не Ампери - це означає, що струм безпечного (для батареї) розряду може становити до 30 значень її ємності.
Подобные документы
Оцінка стійкості роботи заводу в умовах дії ударної хвилі. Значення надлишкового тиску для основних елементів заводу. Оцінка стійкості роботи заводу в умовах дії світлового випромінювання. Розрахунок режимів роботи чергових змін в умовах дії радіації.
контрольная работа [91,3 K], добавлен 28.12.2011Оцінка стійкості роботи будинків, обладнання, апаратури в умовах дії ударної хвилі, світлового випромінювання, іонізуючих випромінювань, електромагнітного імпульсу та радіоактивного забруднення. Розрахунок режиму роботи чергових змін формувань.
курсовая работа [120,9 K], добавлен 07.12.2013Призначення рентгенометру, принцип його дії, склад та діапазон вимірювання. Використання вимірювача потужності дози, його переваги, структура та призначення кожної з частин. Конструкція блока вимірювання середньої частоти БІО-05, рівні його роботи.
методичка [19,4 K], добавлен 15.08.2009Головні положення нормативно-правової бази у сфері цивільного захисту населення і територій від надзвичайних ситуацій. Режими функціонування та склад єдиної системи цивільного захисту. Права та обов'язки службовців та населення за умов цивільної оборони.
курсовая работа [55,4 K], добавлен 08.09.2011Завдання та призначення рiвня надзвичайноїної ситуацiї. Прогнозування радiацiйної обстановки. Довгострокове прогнозування хiмiчної обстановки. Оцiнка ступеня руйнування будинкiв, споруд, обладнання на вибухонебезпечному пiдприемствi при вибуху.
практическая работа [51,0 K], добавлен 17.02.2010Організація, бойовий склад, озброєння і бойова техніка підрозділів сухопутних військ. Механізований взвод в наступі і в обороні. Тактико-технічні характеристики і обладнання БМП, апаратура і система пуску димових гранат. фортифікаційні спорудженння.
курсовая работа [51,9 K], добавлен 08.05.2009Призначення польового заправного пункту ПЗП-14, принцип його роботи та функціональні особливості. Організація роботи ПЗП-14: будова та головні елементи, технічна схема, заправка колісних і гусеничних машин. Основні засади експлуатації технічних засобів.
курсовая работа [911,7 K], добавлен 12.03.2012Засоби зв’язку командно-штабної машини забезпечують симплексний телефонний радіозв’язок у відповідних режимах. Склад обладнання та його розміщення. Розміщення апаратури. Призначення складових частин. Пульт командира і радиста. Блок проводного зв’язку.
учебное пособие [807,7 K], добавлен 01.02.2009Надзвичайні ситуації природного, техногенного та соціально-політичного характеру. Нормативно-правова база цивільного захисту. Структура єдиної державної системи цивільного захисту України. Порядок проведення аварійно-рятувальних робіт в зоні лиха.
презентация [6,9 M], добавлен 09.11.2014Захист населення у надзвичайних ситуаціях мирного і воєнного часу як одне з завданнь цивільної оборони. Поняття, класифікація, склад та обладнання захисних споруд. Конструкція і обладнання протирадіаційних укриттів. Основні засоби індивідуального захисту.
реферат [24,4 K], добавлен 29.12.2009
