Мультикоптеры с несущей композитной рамой

Andrey_flycam

Давно эта идея зрела в моей голове, но постоянно откладывалось в силу различных причин. И вот наконец то появился повод реализации задуманного. Началом стала наша работа над проектом “защищенного” мультикоптера с несущей композитной рамой. По сути такие рамы - это логичный виток в спирали эволюции мультироторных платформ.

Техническое задание:
Разработка мультироторного комплекса, предназначенного для дистанционного контроля с высот до 250 метров на расстоянии до 2 км от наземной станции с ручным управлением при прямой видимости, с продолжительностью полета 30-40 минут в режиме зависания, полетам по точкам с возможностью “горячей” корректировки маршрута и автоматическим возвратом на место взлета. Легкий, устойчивый к любым погодным условиям носитель, позволяющий использовать его для видео наблюдения в городской застройке. Носитель, позволяющий в режиме реального времени передавать и записывать видео на портативный компьютер и выполнять фотографирование.
Аппарат может быть оснащен гиро-стабилизированным подвесом. Наклон и зум камеры можно откорректировать во время полета прямо с пульта. Аппаратом можно управлять в полуавтоматическом режиме при отсутствии сигнала GPS или при использовании внутри зданий, используя видеоочки с технологией FPV (First Person View).

Технические требования:
Допустимый полетный вес – 3кг., полезная загрузка 1кг.
Длина маршрута (периметра) по GPS - до 500м от точки взлета.
Устойчивость к погодным условиям: скорость ветра до 7-10м/с, температура воздуха -25 - +40град цельсия, осадки – моросящий дождь или легкий снег.

Первые у нас в студии. Добились веса конструкции состоящий из двух частей в 120грамм.

KycokOl
Andrey_flycam:

Первые у нас в студии. Добились веса конструкции состоящий из двух частей в 120грамм.

Пол дела сделано.

Andrey_flycam

Угу, и вот спустя месяц проб, ошибок и отбраковок прототипов, мы подобрались наконец к идеальной на наш взляд комбинации стекловолокон и смол сочетающей легкость с прочностью рамы квадрокоптера.

smotors

… о, я тож делал композитную раму для квадрика. Проскакивал где-то на форуме, в виде “пельменя”. Но лично мне такая конструкция не очень понравилась. Много разных внутренностей, которые нужно как-то закреплять. Решил вернуться к более традиционным вариантам, т.к. заморачиваться с формовкой, считаю есть смысл при закладке хоть какой-нибудь серии… имхо

cylllka

это логичный виток в спирали эволюции судочков для салата 😃 Когда можно будет такой купить? А то весна дождливая предвидится

Andrey_flycam

Саша, Вам как автору замечательного подвеса с бк, подково-подвеса на сервах а так же дюжины утонченного вида квадрокоптеров, с высоты славы конечно лучше видны наши приземленные попытки и барахтанье в поисках новых решений промышленного дизайна в мультикоптерах. Однако я думаю часть людей со мной согласится что изделие должно быть в закрытом корпусе, а не набором плат на текстолитовой пластине кишками наружу.

smotors:

… о, я тож делал композитную раму для квадрика. Проскакивал где-то на форуме, в виде “пельменя”. Но лично мне такая конструкция не очень понравилась. Много разных внутренностей, которые нужно как-то закреплять. Решил вернуться к более традиционным вариантам, т.к. заморачиваться с формовкой, считаю есть смысл при закладке хоть какой-нибудь серии… имхо

Виталик, сознайтесь, Вы просто опустили руки столкнувшись с определенными трудностями при реализации, я же пытаюсь заложить все исходные требования на этапе проектирования. Наоборот, это замечательно когда вся электроника будет удобно расположена под одной крышечкой. Это так же логично, как двигатель под капотом в автомобиле!

cylllka
Andrey_flycam:

Саша, Вам как автору …

Я разве что то против высказал? Мне наоборот интересно прикупить такую “кастрюльку”. Ну да, люблю я пошутить 😃

Andrey_flycam

Ага, а я воспринял как под#@ку ) Ок, ну мы вроде уже выяснили по этому вопросу =)

smotors
Andrey_flycam:

Вы просто опустили руки столкнувшись с определенными трудностями при реализации

… неее, после изготовления матриц для виндсерфов, когда смола замешивалась ведерными нормами , ткань кроилась метровыми, вакуумы всякие… коптерные скорлупки абсолютно никаких трудностей не вызвали. Да, красивый дизайн мне больше импонирует, просто на данный момент лично у меня сейчас такие требования, что приходится использовать другую технологию (болты и гайки по минимому )) ) .

Aviamodelist
Andrey_flycam:

моросящий дождь или легкий снег

в моросящий дождь можно летать и не на формованной раме, а на хорошо загерметизированной)) ладно коптер можно сделать гермитичный, но камеру с зумом как?😃

рама клон DJI 550, профиль на 14, регули охлаждаются распологаясь как бы в прорези пластины, между которой положен листик люминия. в лучи натолкал полиэтилена, пару раз летал в сильный снегопад и мыл в душе)) всё работает. но при навеске фпв всепогодность теряется…

delfin000
Andrey_flycam:

Давно эта идея зрела в моей голове, но постоянно откладывалось в силу различных причин.

Радует что есть единомышленники. Этот путь развития оптимален и крайне рационален и неизбежен. 😉.
Картинка - реальность!!!. Единственное нужно сразу пазы под лучи делать Х4 и Х6, добавка под
х8 не совсем приятна . Крайне комфортно будет тогда, и адаптация сведется к минимуму, если что поменять в схеме будет нужно

Sci_Rosso
Andrey_flycam:

Первые у нас в студии. Добились веса конструкции состоящий из двух частей в 120грамм.

Ахренеть невстать…
Улыбнули прям…
Он что из чугунины?
У меня рама формованная полностью (Т. Е.) с лучами, крышками ногами всего 230г была…, а тут только центральная часть и уже 120г.
Может пересмотреть смолу-ламинат-метод формовки?
И кст. а где тут НЕСУЩАЯ формованная РАМА?
Я вот увидел центральную часть формованную и всё. Лучи, мотормаунты-всё это кагбэ сборное, как и раньше…
Мож я чего то непонимаю…???

Andrey_flycam

Вы совершенно правы. Я хочу разделить задачи по этапам.
Конечная цель проекта – создать профессионально ориентированный высокотехнологичный мультироторный носитель, полностью защищенный от внешних воздействий. Со встроенной виброразвязкой, складывающимися лучами и топовой электроникой, заточенной именно на профессиональное использование.
Тема создана не для того что бы похвастаться на форуме формованной коробочкой. Это начало проекта, на много страниц. Прежде всего требуется отработать принципы в технологии реализации защищенного корпуса. При проектировании первой формы - про вакуум и формовку знали мало, не очень удачная с точки зрения технологичности вышла, на выпуклостях формы стеклоткань разъезжается и образуются пузыри, каждый корпус ювелирная практически работа. Первый так сказать блин ))
Но безусловно радует что мы не одни, кто думает и прилагает попытки реализации композитного корпуса на смену текстолитовым пластинам. Развитие не стоит на месте, я думаю что годик два и рынок хоббийных и профессиональных мультироторных платформ это будут две большие разницы.

Кстати, держали в руках топовую цельноформованную голландскую раму от uavframe, и скажу вам что реальность реализации сильно отличается от того что мы видели на картинках в каталоге и в видеороликах.

smotors

…что касается качества формованной рамы, то оно прежде всего будет определяться опытом работника. Это ручной труд и ручками формуется все , хоть модельные пропеллеры, хоть детали кузовов авто, конструкции истребителей и т.п. Цена такого изделия будет не бюджетная, но т.к. позиционируется как топ, то ничего страшного нет.
для массового пользователя скорее будут технологичнее рамы штампованные или термоусаженные с различного рода пластиков, где за один “шлеп” получается половинка скорлупки. Правда , если формовку с композитов можно организовать в кухонно-гаражно-лабораторных условиях, то для других пластиков уже потребуется оборудование и оснастка по-серьезней.
Чтобы не говорили про витки эволюции в коптеростроении, то формованная из стекла-угля рама привлекательна только дизайном и возможной герметичностью. Дизайн, да, вопросов нет. А насчет герметичности… ну, разве что чисто fpv под дождем или гоупрошку над водой таскать, не боясь аппарат булькнуть. Хотя не удивлюсь, если фотик в аквабоксе летать будет… А вот что касается веса, то особого выигрыша не будет.

arb
Andrey_flycam:

Вы совершенно правы. Я хочу разделить задачи по этапам.
Конечная цель проекта – создать профессионально ориентированный высокотехнологичный мультироторный носитель, полностью защищенный от внешних воздействий. Со встроенной виброразвязкой, складывающимися лучами и топовой электроникой, заточенной именно на профессиональное использование.

Но безусловно радует что мы не одни, кто думает и прилагает попытки реализации композитного корпуса на смену текстолитовым пластинам. Развитие не стоит на месте, я думаю что годик два и рынок хоббийных и профессиональных мультироторных платформ это будут две большие разницы.

Тоже движемся в этом направлении - профессиональный высокотехнологичный мультироторный носитель, полностью защищенный от внешних воздействий, со встроенной виброразвязкой корпуса и съемными лучами (складывать уже неудобно, корпус большой). Такая технология позволяет решать больше проблем зараз, чем пластины и пластик. Заодно можно к примеру обеспечить не только влагостойкость, но и плавучесть. Что позволит летать над водой без боязни утопить коптер с концами. Вопрос герметизации камеры, тоже технически давно решенная задача (правда за счет дополнительного веса). Причем любой камеры.
Да, руки нужны (как везде).
Форму можно и попроще (особенно крышки), тогда меньше проблем будет с тканью (но тут как раз есть где развернуться творчеству).
Про вес. Он конечно определяется технологией, но и размер тоже влияет, поэтому для сравнения неплохо указывать размер корпуса.
Что смущает в крышке, так это углубления. Мы же предполагаем полеты в дождь, а вода в углублениях будет создавать лишний вес. Лучше обтекаемые формы (и для воды тоже).
Корпус на подходе, чем-то похож на Ваш, но есть отличия по форме и наверно будет по технологии применяемых материалов.
Еще есть идея луча заодно отформованного с мотормаунтом, но пока только прорабатывается.

smotors:

А вот что касается веса, то особого выигрыша не будет.

Это посмотрим, правда если найдем с чем сравнивать по размеру. Но это не главное. Если при том же весе можно решить гораздо больше задач (типа прочность, жесткость, виброразвязку, герметичность, удобство пользования, дизайн, вместимость оборудования, ремонтопригодность и т.д. и т.п.), то уже игра стоит свеч.

mejnkun

вот мой всепогодник,регули внутри без теплопередачи,после полетушек внутри градусов40,рама около 250г.стекловолокно,клеилось по пенопластовому болвану ,потм заливался ацетон и пена удалялась,

Andrey_flycam:

реализации защищенного корпус

arb
mejnkun:

регули внутри без теплопередачи,после полетушек внутри градусов40,рама около 250г.

Если можно - при какой нагрузке и времени полета получена температура (и на улице сколько при этом было)? Хочется понять, что потребуется для теплоотвода.
Для веса - какое расстояние между осями? Корпус будет круглый примерно как у Andrey_flycam, сравнить в лоб наверно не получится.

mejnkun
arb:

получена температура

летал в помещении при +20,5 моторов3506 тайгер, брутто вес2кг,внутри батарея 3s(2х2500) .12мин.винты 12х4.5gefman.корпус полугерметичнй.регули 30А.если таскать нагрузку то стоит вклеивать теплоотводы.

arb:

какое расстояние между осями?

контролерRABBIT+gyra HK401 на поворотном хвосте

arb
mejnkun:

если таскать нагрузку то стоит вклеивать теплоотводы

Спасибо, в общем так и предполагалось.
Про вес сказать пока трудно, корпус будет больше (250 мм без лучей). Пока ждем лучи и отрабатываем материал корпуса (стекло или карбон). К концу недели надеюсь формануть, станет понятно соотношение жесткости к весу.

mejnkun
arb:

соотношение жесткости к весу.

у монокока жосткость однозначно будет вышечем у традиционных палок смоторами…прблема возникнет только при жостком краше.хотя если моторы крепить пластиковыми винтами и с собой в поле брать рем комплект быстрой эпоксидки с волокном минусов у монокока практчески нет…

Sci_Rosso
mejnkun:

у монокока жосткость однозначно будет вышечем у традиционных палок смоторами…прблема возникнет только при жостком краше.хотя если моторы крепить пластиковыми винтами и с собой в поле брать рем комплект быстрой эпоксидки с волокном минусов у монокока практчески нет…

Абсолютно с Вами согласен, и уже в этом стотыщраз убедился, и утвердился. Монокок-это и эстетика, и прочность и жесткость…
НО, щас погодите, теоретеги подтянуццо-они все скажут…, про то, что это все тяжелое, неремонтопригодное, СЛОЖНОЕ в исполнении, и вообще…, “я лучче куплю с ХК за писят баксофф раму, обмотаю её стрейч пленкой и будет зашибись”.
Как говорится-все все знают, но не попробовав устриц-утверждают, что они невкусные…

mejnkun:

вот мой всепогодник

А теперь можно немного разжевать, зачем “пятая нога”, в чем смысл и какие ништяки, ну и как подружили пятый винт-гироскоп-мозги.
Не занимался такой темой, но интересно, на попробовать.

smotors

… мои пять копеек… вообщем, касаемо прочности, жесткости, веса… здесь в чем дело. Если опыта в композитах мало, технологии не проработаны, материалы не правильные, то хорошей конструкции не получится( во всяком случае сразу). Я к тому, чтоб общественность , особенно новички в этом деле, не тешили себя надеждой, что купят в строительном магазине банку смолы, найдут у соседа в гараже кусок стеклоткани, и сразу слепят зачетную раму… С другой стороны, не все так печально. Информации валом, качественные материалы сейчас не проблема. дело остается за опытом.Но тут как говорится, работать и работать, и все получится. Еще с советских времен моделисты с успехом скорлупки формовали.
Кстати, от готовых элементов тоже не стоит отказываться. Например, монокок. Можно отформовать две скорлупы. Но тут, чтоб получить хорошее соотношение прочности и веса , жесткости, нужно хорошо продумать технологию формовки, особенно элементы лучей. Какая толщина, сколько слоев, какое направление, вакуум… А можно намотать отдельно трубки ( конусы…) , получится отлично, или использовать качественные готовые .Потом вклеивать в центральную кастрюлю( шар) и коннектить формованные маунты. Вариантов много. Правда неискушенному коптероводу, готовая рама из трубок и пластин, или пластмассовых лучей гораздо проще. Но тенденция такова, что современные контроллеры пепелацов принимают “коробочный” облик, где, купил, воткнул разъемы и полетел, не надо месяцами пиды крутить. Вот теперь можно и на эстетику замахнуться… Ау, китайские мастера ширпотреба, где наши штампованные пластиковые герметичные рамы-обмылки?

arb
mejnkun:

у монокока жёсткость однозначно будет выше чем у традиционных палок с моторами…

Про жесткость может не совсем удачно выразился, имелся ввиду комплексный показатель (общая, местная и т.п.). Из имеющихся на данный момент тканей можно сделать корпус диаметром 250 мм весом 1 гр. (но это будет натуральная пушинка и сомнется как пушинка 😁), а можно 100 гр. из карбона или кевлара (но это будет ближе к броне). А так как краши не предполагаются (в основном полеты в автомате), то вес лишний не нужен (но и пушинка перебор). Поэтому стремимся к минимуму, но без крайностей.
smotors согласен с Вами, правда после первого прочтения хотелось почему-то возразить. Да технология непроста (когда не знаешь как делать), требует знаний и опыта, с непривычки вообще пугает (когда не знаешь как к нему подойти), но ее возможности дают преимущества, которыми надо пользоваться. Современные материалы позволяют сделать такие матрицы, которые дают возможность конструировать корпуса с такими формами, о которых в советское время приходилось только мечтать или изворачиваться.