Programul de studii: Construcții Aerospațiale nr. Conduc ător științific: șef lucrări dr. ing. Zaharia Sebastian Brașov, 2018 2 PROIECTAREA UNEI… [627364]

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAȘOV
Facultatea de Inginerie Tehnologică și Management Industrial
Departamentul de Ingineria Fabricației

PROIECT DE DIPLOMĂ

Student: [anonimizat]: Construcții Aerospațiale
nr.

Conduc ător științific: șef lucrări dr. ing. Zaharia Sebastian

Brașov, 2018

2

PROIECTAREA UNEI DRONE CU MISIUNEA
DE RIDICARE A UNUI PLANOR

Student: [anonimizat]: Construcții Aerospațiale
Grupa: 2641

Conducător științific: șef lucrări dr. ing. Zaharia Sebastian

3 Cuprins
1) A) Stadiul actual al dronelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 5
1.1. Introducere scurtă privind dronele ………………………….. ………………………….. ……………. 5
1.1.1. Drone militare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 5
1.1.2. Drone civile ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 6
1) B) Stadiul actual a l dronelor de dimensiuni mari ………………………….. ………………………….. .. 13
1.2. Analiza exemplelor (drone) caracteristici, performanțe, materiale utilizate, dimensiuni, etc.
+aia ridica o anumită greutate ………………………….. ………………………….. …………………………. 13
1.3. Analiza comparativă, grafice, concluzii. ………………………….. ………………………….. ……… 15
2. Reglementări – Strict pe modelul dronei ………………………….. ………………………….. …………. 17
3. Designul conceptual al dronei ………………………….. ………………………….. ………………………. 18
3.1. Designul conceptual al structurii ………………………….. ………………………….. …………….. 18

4

5 Partea I. Proiectarea și calculul dronei
1) A) Stadiul actual al dronelor

În cadrul prezentului proiect de diplomă se va proiecta o dronă de mari dimensi uni, care să
poată ridica sarcini foarte mari. În acest scop, s -a analizat stadiul actual al dronelor, atât al celor
de mari cât și a celor de mici dimensiuni, pentru a se forma o idee generală asupra aparetelor de
zbor deja existente pe piață. Astfel, sco pul principal al temei este de a proiecta o dronă cu misiunea
de ridicare a unui planor. În ceea ce privește stadiul actual al acestui tip de dronă, până în prezent,
nu au fost utilizate drone în acest scop. În prezent există doar un singur fabricant de dr one care
susține că produce drone care pot ridica sarcini de până la 300 kg.
În ceea ce privește modelarea propriu -zisă, aceasta va fi executată la scara 1:1 în softul
SolidWorks 2016 .
Scopul final al proiectului este de a obține în urma proiectării și calculelor aferente o dronă
capabilă să remorcheze vertical un planor pe care să -l lanseze.

Introducere scurtă privind dronele

Prin termenul ,,dronă’ se înțelege un aparat de zbor căruia îi lipsește pilotul uman, fiind
ghidat fie de către un pilot auto mat aflat la bordul aeronavei, fie prin telecomandă de la un centru
de control de la sol sau care este situat în altă aeronavă pilotată. Dronele sunt folosite în domeniul
militar, în principal, însă, în ultima perioadă, dronele au acaparat și domeniul civi l. Aces t tip de
aeronavă are o sarcină utilă, care poate desăvârși diverse scopuri, cum ar fi aparatura de
recunoaștere și/sau arme.
Echipamentul care ar fi în mod normal necesar pentru pilotul uman nu mai prezintă
utilitate, deoarece operatorul dronei o c ontrolează de la distanță, rezultând așadar o aeronavă mult
mai mică din punct de vedere al dimensiunilor, mai ușoar și mai compactă.
În ceea ce privește dronele, acestea pot fi categorizate în două clase mari, drone militare
și drone civile , care la rându l lor se împart în câteva subclase.

1.1.1 Drone militare

Denumite și UCAV (engl. Unmanned Combat Aerial Vehicle), acest tip de aeronave au
două scopuri principale: recunoaștere și atac.Dronele de acest tip sunt, de regulă, sub control uman
în timp real, având diferite niveluri de autonomie.
Conceptul dronei de atac a fost cercetat încă din secolul XX, ideea aparținând lui Lee De
Forest și lui U.A.Sanabria , un inginer de televi ziune. Cei doi au prezent at conceptul în anul 1940
în publica ția Mecanica Populară.
Drona militară , așa cum este cunoscută astăzi, poate fi considerată creația lui John Stuart
Foster Jr. , un fizician nuclear și fost șef de departament al Laboratorului Național Lawrence
Livermore. La baza dronelor moderne stau cele două prototipuri la lui John Foster, denumite

6 Praeire și Calere , prototipuri construite în anul 1973 de către DARPA, pe baza schițelor lui
Foster. Aceste drone erau propulsate de motoare de mașini de tuns iarba, având o autonomie de
două ore, pentru o sarcină de aproximativ 12 ki lograme.
La sfârșitul anilor 1980, Iranul a implementat cu succes o dronă armată cu 6 rachete în
războiul Iran -Iraq. Uimiți de succesul răsunător al iranienilor, Statele Unite ale Americii au
achiziționat un număr de UAV -uri, urmând ca mai apoi ideea și de signul original să fie adoptat în
scopul lor propriu. Modelele curentele ale americanilor sunt derivate ale modelelor israeliene. În
ceea ce privește perioada contemporană, dronele militare aproape au devenit echivalentul unor
dispozitive de atac ce pot fi echipate cu rachete aer -aer sau aer -sol.

1.1.2. Drone civile

1.1.2.1 Multirotor – descriere generală

O dronă multirotor, denumită de altfel și multicopter este o aeronavă care prezintă
capacitatea de a și crea portanță cu ajutorul a cel puțin două rotoare. Un avantaj pe care
multirotoarele îl prezintă față de elicoptere este faptul că acestea au o mecanică a rotoarelor mult
mai simplă, respectiv controlul lor este mult mai facil. În afară de acest aspect, se mai poate preciza
și faptul că rotoarele elicopte relor prezintă pas variabil, în timp ce, în general, rotoarele dronelor
sunt fixe. Controlul acestui tip de aeronave se realizează prin variația vitezei relative a fiecărui
rotor în parte, pentru a schimba cuplul și tracțiunea produse de fiecare.

Config urații multirotoare

Din punct de vedere constructiv, multirotoarele se împart în mai multe tipuri:
tricoptere,quadcoptere, hexacoptere și octacoptere.
În ceea ce privește tema de față, se va discuta în continuare doar despre quadcoptere și
octocoptere , deoarece acestea prezintă interesul general , conceptu l octocopterului fiind cel care
stă la baza p roiectul ui în discuție.

Commented [CR1]: Trebuie formulat cumva in ideea in
care la baza sta conceptul de octocopter, dar octocopterul nu
este nimic mai mult decat un quadcopter ‘dublu’ .

7 1.1.2.2 Quadcopter

Un quadcopter, denumit și quadrotor , este o aeronavă multirotor, care este propulsată de
patru rotoare. Quadcopterele sunt clasi ficate ca giravioane , spre deosebire de aeronavele clasice
cu aripa fixă, pentru că portanța lor este generată de un set de rotoare.
În mod normal, quadcopterele folosesc două perechi de elici fixe, două învârtindu -se în
sensul acelor de ceasornic și două în sensul opus. Schimbând viteza fiecărui rotor în parte, se poate
obține tracțiunea dorită și forțele necesare de întoarcere, obținute prin variația vitezei fiecărui rotor
în parte.
Designul quadcopterelor a fost pus în aplicare încă de la începutul anil or 1920, când o
versiune timpurie a aparatului de zbor denumită De Bothezat , a fost construită și pilotată cu succes .
Primul zbor a avut loc în anul 1922, în Ohio, S.U.A. Designul original al aeronavei prezenta 6
rotoare, dar, în cele din urmă, acestea au fost considerate inutile și au fost eliminate. Aeronava a
adunat peste 100 de ore de zbor într -un interval de câțiva ani, însă nu a putut niciodată să zboare
la o înălțime mai mare de 5 metri, respectiv nu a putut realiza mișcări laterale. Aceste impedimen te
s-au datorat complexității aparatului și dificultății menținerii nivelului de zbor.
Datorită complexității și manevrării foarte dificile a aparatului de zbor, armata S.U.A. și -a
pierdut interesul pentru proiectul De Bothezat , pe la începutul anilor ’30, descontinuând producția,
deși cheltuise deja peste 200.000$ pe program.Astăzi proiectul ar fi costat peste 2,505,460 $.

Fig.x. Aeronava De Bothezat – schiță

Fig.x. Aeronava De Bothezat

Commented [CR2]: Exista acest termen?

8 La începutul anilor 1940, omenirea a început să se concentreze pe construirea elicopterelor
în ceea ce reprezintă configurația lor actuală, conceptul dronelor fiind izolat. Abia pe la începutul
anilor 1990 a fost reluată ideea, când o dronă de mici dimensiuni, controlată prin comandă radio
denumită Gyro Saucer 1 , a fost proiectată și comercializată în Japonia. Din păcate elicile erau
construite din polistiren, motiv pentru care acestea se distrugeau foarte ușor chiar dacă intrau în
contact chiar și cu țesături foarte ușoare. Aparat ul de zbor avea o autonomie de aproximat iv 3
minute, nu a fost exportată din Japonia, motiv pentru care a fost un sistem relativ necunoscut.
Prima dronă contemporană, utilizată la scară largă, a fost Draganflyer , fiind proiectată și
fabricată la începutul anilor 2000 de către Draganfly Innovati ons Inc. În prezent, designul ei a fost
înlocuită de modele mai recente, cu o construcție mult mai complicată și echipate pentru misiuni
de zbor . Quadcopterul X -8 avea în componență 4 brațe, de care se atașau câte un motor, respectiv
o pereche de elici, as tfel obținându -se în total 8 elici.

Fig x. Draganflyer X -8

Moduri de utilizare a quadcopterelor

În ceea ce privește misiunea tipului de dronă propus, aceasta depinde în principal de
perspectiva din care privim drona – militară sau civilă.
În domeni ul militar, quadcopterele sunt utilizată pentru a obține informații pe câmpul de
luptă, pentru a survola anumite zone sau a efectua misiuni de recunoaștere. În prezent, dronele
militare prezentând configurația în discuție se mai utilizează și la implementa re tactică.
În ceea ce privește uzul quadcopterelor în domeniul civil, aplicațiile sunt cu mult mai
numeroase. Majoritatea acestora vor fi enumerate în tabelul 1:

Aplicarea legii
Patrule de securitate pe proprietăți private
Topografie agriculturală
Cartografiere aerială
Fotografiere aerialp
Telemetria condițiilor meteo nefavorabile
Proiecte de cercetare universitară
Misiuni de căutare și salvare
Tabelul 1

Commented [CR3]: Tactical deployment

9 Din punct de vedere al reglementărilor aeronautice, există restricții privind utilizarea
dronelor, restricții ce includ cerințele FAA. În acest sens, zborul dronelor este interzis la o înălțime
mai mare de 400 ft. și lângă orice aerodrom sau aeroport.
Principiul funcționării unui quadcopter:

Fig.xx – schema funcționării quadcopterului

După cum este ilustrat, fiecare elice este proiectată astfel încât rotirea ei să fie în sens invers
față de altă elice de lângă ea. Prin analogie, se poate observa că elicile care sunt paralel montate
se învârt în același sens.
Pentru a putea înțelege cum s e deplasează drona, se impune explicarea principii lor
manevrării unui quadcopter:

Fig.xx – manevrarea quadcopterului

Girație în sensul invers acelor de ceasornic
a) Girație în sensul acelor de ceasornic
b) Decolare sau câștig de altitudine
c) Ruliu în sensul a celor de ceasornic
d) Tangaj spate
e) Tangaj față
f) Pierdere de altitudine
g) Ruliu în sensul invers acelor de ceasornic

10 În ceea ce privește Octocopterul, modul de control este foarte similar, însă se va lua în
considerare faptul că, din punct de vedere constructiv , aceasta prezintă încă 4 motoare cu alte 4
elici, care trebuie să se rotească în permanență în sens opus față de cele de deasupra lor.
Exemple de drone de tip quadcopter:

Fig. xx – DJI Mavic Pro

Fig. xx – DJI Phantom 3

Fig. xx – DJI Inspire 2
Fig. xx – DJI Phantom 4

Fig. xx – Parrot Bebop 2 FPV

Fig. xx – DJI SPark
Fig. xx – Rocket 260 3D

1.1.2.3 Octocopter

Din punct de vedere constructiv, octocopterul este foarte similar cu quadcopterul. Se
subînțelege că singura diferență sesizabilă sun t cele 4 rotoare în plus, care, în funcție de
configurație , se clasifică după cum urmează:

11 1) Configurația suprapusă (Octa Quad)

Fig. xx – Griff 200 (Guardian)

Configura ția de tip Octa Quad este cea care se va utiliza și în proiectarea dronei propuse .
Acest tip de configurație a l dronei va fi utilizat ca șablon în proiectarea dronei propuse,
deoarece reprezintă o stabilitate mai mare decât a quadcopterului clasic, motivul principal fiind
bineînțeles faptul că cele patru moatoare în plus dezvoltă o tr acțiune mai mare – necesară pentru a
îndeplini țelul propus.
Pentru a obține tracțiunea necesară, propulsia este asigurată de 8 motoare de tip MP 202/80
KV cu o putere maximă de 40 kW, ce dezvoltă o forță de tracțiune echivalentă cu 90kgf. Astfel, în
ceea ce privește strict capacitățile motoarelor, inspirate după modelul deja existent, acestea vor
dezvolta în total o putere cumulată de 720 kgf.

2) Configurația circulară (Octa +)

Fig. xx – DJI S1000

Configurația de tip Octa+ reprezintă o metodă mult mai facilă pentru a obține un
octocopter, însă, acest tip de dronă nu ar putea îndeplini scopul propus, datorită dificultății obținerii
unei structuri compacte și la fel de rezistente ca cea cea de la drona de tip Octa Quad.

Commented [CR(4]: Aici de detaliat mai mult conceptul.

03.06.2018 – în principal am rezolvat detalierea.

12 3) Configurația de tip V (Octa V )

Fig. xx – Intel Falcon 8

1.1.2.4. Dronă cu pasager (dronă taxi)

Drona taxi este un concept relativ nou ce a fost introdus pe piață începând cu anul 2014,
de către compania Ehang .
Modelul lor principal este Ehang 184, un octacopter introdus în an ul 2016 la Consumer
Electronics Show , fiind prezentată ca prima dronă cu pasager din lume. Drona este autonomă, fiind
capabilă să atingă viteze peste 100 km/h. Compania Ehang susține că au început să transporte
pasageri începând din anul 2015, efectuând pe ste 40 de zboruri. Conform companiei, au fost
efectuate peste 1.000 zboruri de test, incluzând anumite teste reușite efectuate în condiții meteo
severe (furtună, visibilitate scăzută, sau chiar noapte) .
Cf. co-fondaturului Ehang , Derrick Xiong, drona ar avea o autonomie de aproximativ 23
de minute , adică ar putea parcurge o distanță de peste 32 de km, la momentul actual .

Fig. xx – Drona Ehang 184

1.1.2.5. Dronă de livrare

1.1.2.6. Dronă agricolă

1.1.2.7. Aspecte legate de legislație drone în Româ nia

13 Art. 3.
O aeronavă civilă motorizată fără pilot la bord și cu masa maximă la decolare mai mare de
150 kg poate fi operată în spațiul aerian național, în condițiile respectării cerinței prevăzute la art.
1 alin. (1) și (2), numai dacă sunt îndeplinite cumulativ următoarele condiții:
a) deține un certificat de înmatriculare;
b) deține un certificat de tip și un certificat de navigabilitate, conform cu reglementările
europene emise în aplicarea Regulamentului (CE) nr. 216/2008 al Parlamentului European și al
Consiliului din 20 februari e 2008 privind normele comune în domeniul aviației civile și instituirea
unei Agenții Europene de Siguranță a Aviației și de abrogare a Directivei 91/670/CEE a
Consiliului, a Regulamentului (CE) nr. 1.592/2002 și a Directivei 2004/36/CE;
c) operatorul aero navei este certificat, după caz, în funcție de operațiunile aeriene civile
desfășurate, în conformitate cu reglementările aeronautice aplicabile emise la nivel național sau cu
cele emise la nivelul Uniunii Europene;
d) aeronava este asigurată, conform legi i, pentru daune produse terților.

1) B) Stadiul actual al dronelor de dimensiuni mari

1.2. Analiza exemplelor (drone) caracteristici, performanțe, materiale utilizate,
dimensiuni, etc. +aia ridica o anumită greutate

1.2.1. Vulcan UAV Airlift

Este drona principală a firmei Vulcan, care în prezent are capacitatea cea mai mare de
ridicare. Drona poate ridica până la 30kg, având o structură durabilă, care nu numai că își
îndeplinește scopul pentru care a fost creat, dar și arată bine în timp ce o face. Nucleul dronei este
alcătuit din tuburi transparente, care permit utilizatorului să verifice cu ușurință sistemul de
propulsie.
Drona este ideală pentru lucrul în medii și condiții dificile de zbor.

Fig. xx – Drona Vulcan UAV Airlift

14 1.2.2 G riff 135 (Guardian)

Spre deosebire de celălalte drone existente pe piață, cele din seria Griff sunt aproape
incomparabile din punct de vedere al capacității de ridicare. Griff 135 poate ridica o sarcină
maximă de până la 75 kg, însă autonomia maximă de 45 de min ute poate fi obținută doar în cazul
în care drona are o sarcină de 30 kg. O caracteristică deosebit de interesantă a prezentei drone este
capacitatea acesteia de a fi rezistentă la apă, cf. descrierii de pe site -ul oficial Griff Aviation.
Dimensi unile dro nei: 226 x 241 x 47 cm.

Fig. xx – Drona Griff 135

1.2.3. Super – Drona Griff 300

Spre deosebire de celelalte drone din flota GRIFF, denumirea dronei reprezintă sarcina
maximă pe care o poate ridica drone. La momentul actual, Griff 300 deține recordul celei mai mari
sarcini pe care o poate ridica o dronă . Masa maximă a dronei este de 75 kg, motiv pentru care
proiectanții dronei susțin că aceasta poate fi considerată portabilă .

Fig. xx – Drona Griff 300
Drona reprezintă un grad mare de personalizare, respectând în același timp toate
regulamentele europene de siguranță. Este ideală pentru misiuni de amploare mare, având o
autonomie de până la 45 de minute, pe hârtie. În realitate, autonomia dronei variază foarte mult în
funcție de sarcina cu care este încărcată.

15 Costul unei astfel de drone se ridică la aproape 250.000 $. În viitorul apropiat compania
Griff Aviation își propune să construiască o dronă care va putea ridica o sarcină de până la 800 kg,
o valoare care nu poate fi neglijată, din moment ce reprezintă aproape greutatea unui autovehicul.

1.2.4. SKYF Drone – replica rusească

Se poate menționa și d rona SKYF, proiectată de ruși, care prezintă o rază de acțiune de
până la 350 km (având o sarcină de 50 kg), respectiv o autonomie de 8 ore . Sarci na maximă este
400 kg.
Inginerii de la SKYF au analizat nevoile de pe piață și au ajuns la concluzia că este necesară
o dronă care să își îndeplinească scopul, fără a fi în mod deosebit de elegantă.

Fig. xx – Drona rusească SKYF

Drona vine pe piață ca replică a rușilor față de sta diul actual, deosebirea cheie fiind modul
de propulsie, acesta având la bază un motor cu combustibili fosili.

1.3. Analiza comparativă, grafice, concluzii.

Denumirea
dronei Greutate
(kg) Sarcină
max. (kg) Raport
G/S Autonomie
(min) Propulsie Preț
Griff 300 75 300 0.25 45 (200kg) Electrică 250.000$
Griff 135 necunoscută 75 – 45 (30kg) Electrică 100.000$
Vulcan UAV 50 30 1.66 25 Electrică 15.000$
Skyf Drone necunoscută 400 – 480 (50 kg) Comb.
Fosil necunoscut

16

Concluzie: după ce s -a analizat piața, s-a constatat că, în ceea ce privește dronele care au
calitatea de a ridica sarcini deosebit de mari, domeniul este încă în continuă exploatare, dar există
foarte puține modele care -și pot atinge țelul. După analizarea temeinică a proiectului Griff 300, s –
a observat că există voci care contrazic întregul concept, susținând că nu este posibilă ridicarea
unei sarcini de 300 kg, precum spune producătorul, și în același timp aeronava să -și poată păstra
autonomia promisă de 45 de minute. Tocmai din această cauză, scriitorul și -a propus prin proiectul
de față să testeze la rândul său con ceptul , scopul principal incluzând și marginalizarea utilizării
combustibililor fosili la remorcarea unui planor .

1.4. Sisteme de tractare + poze de la aeroclub? (prindere de coada, de deasupra +
avantaje/dezavantaje)

1.5. Ceva de aeroclub?

050100150200250300350400450
Griff 300 Griff 135 Vulcan UAV Skyf DroneSarcină max. (kg)
00.511.52
Griff 300 Griff 135 Vulcan UAV Skyf DroneRaport Greutate / Sarcină
maximă
0100200300400500
Griff 300 Griff 135 Vulcan
UAVSkyf DroneAutonomie (min.)

17 2. Reglementări – Strict pe modelul dronei

-Extras din EASA

18 3. Designul conceptual al dronei

Din punct de vedere constructiv, drona va fi ana lizată în principal din punct de vedere al
structurii principale de rezistență, cea care va trebui să efectueze și obiectul principal al temei în
discuție – să prezinte capacitatea de a remorca o sarcină de aproximativ 300 kg. În afară de
structura princip ală, se vor proiecta și mijloacele prin care drona va putea să -și însușească
caracterisca zborului, și anume motoarele și elicile aferente. Se vor menționa și o parte din
componententele electronice, dar nu în totalitate, deoarece acestea nu reprezintă sub iectul principal
al profilului.
În ceea ce privește configurația finală a dronei, aceasta se va putea împărți, din punct de
vedere structual, în x mari subansamble:
– Structură
– Propulsie
– Partea electrică
– Sistem de tractare

3.1. Designul conceptual al struct urii

Pentru a putea susține sarcina aplicată, respectiv pentru a își putea susține greutatea proprie
și componentele ei, drona trebui e să aibă o structură care să prezinte o rezistență înaltă, motiv
pentru care s -au ales ca structuri de bază două profile de tip ,,U”, folosite relativ des în domeniul
aviatic.

Fig. 3 .0 – Profil C

Commented [CR(5]: Trebuie stabilit in cate ansamble,
momentan 4
Commented [CR(6]: (aici se poate include și plăcuța de
tractare, care de asemenea poate fi i nclusă și la structură)

19 Profilul U utilizat este inspirat din STAS UNP -120 (120x55mm), fiind adaptat după
cerințele necesare construirii dronei, lățimea totatlă a profilului fiind mai mică în configurația
dronei.
Prin extrudarea de 1200 mm a profilului, mărime ce va constitui în final și lungimea
maximă a structurii de rezistență, se obține:

Fig. 3.1. – Profil C extrudat

Cele două profile de tip U se vor uni printr -o placă de mijloc, proiectată special p entru a
se putea îmbina perfect între cele două profile C.

Fig. 3.3. Obținerea profilului medial (extrudare 3mm)

20
Fig 3.2. Ilustrarea profilului medial obținut dintre profilele C și verific area îmbinării lor

Prin comanda Linear Pattern se obțin și celălalte profile mediale, ca re au scopul de a întări
structura si de a permite conectarea celor două profile U între ele, respectiv a plăcuței de care se
va agăța sistemul de remorcare , a postului de comandă și alte elementele anexe (corniere ș.a.m.d.).

Fig. 3.4. Verificarea compatibiliății profilelor U și a celor mediale

Fig. 3.4.a – vedere frontală a îmbinării Fig. 3.4.b – vedere sus struct. rezistență

21
Fig. 3.5. Dimensionarea plăcuței suport

Pentru a putea fabrica placa suport, de care se va ancora sistemul de remorcare, este necesar
un bloc de titan de următoarele dimensiuni: 1200x345x120mm . Lățimea plăcuței a fost stabilită în
urma analizării a mai multor versiuni ale dronei, cea de față reprezentând versiunea 3. În ceea ce
privește designul versiunilor precedente, aces tea vor fi prezentate și discutate ulterior.

Fig. 3.6. Frezarea blocului de titan la dimenisunile necesare

S-a recurs la folosirea unei plăcuțe suport în trepte, deoarece o astfel de structură preia mai
ușor forțele aplicate la nivelul zonei de montare a cârligului. Designul precedent al plăcii , care
prezenta un singur orificiu de care se putea agăța cârligul, a fost modificat să prezinte două orificii,
astfel încât, în ipoteza în care un orificiu ar ceda, celălalt să poată prelua forțele prezente în
continuare, până la aterizarea declanșarea de urgență sau ateri zarea aeronavelor.

22
Fig. 3.7 . Asamblarea în stadiul incipient

Pentru a putea asigura pr inderea profilelor între ele, este necesară găurirea profilelor pentru
a putea monta un set de corniere între îmbinările dintre profilele de tip U și cele mediale.

Fig. 3.8 . Structura de rezistență (găurită)

Cornierele se vor extruda pe o lungime de 70mm, având în schiță preliminară o înălțime și
lățime de 50mm. Pentru a evita muchii le ascuțite, acestea se vor teși cu o rază de 30mm.

23

Fig 3. 9. Obținerea cornierelor

Fig. 3. 10. Poziționarea și fixarea cornierului prin nituri

Fig. 3. 11. Ilustrarea unui nit (stânga) și proiectarea acestuia în Solidworks (dreapta)

Commented [CR(7]: Ai desenat gresit niturile in
Solidworks

03.06.2018 – niturile sunt OK.

24
Fig. 3.12. Găurirea profilului U și a plăcii suport

Pentru a putea fixa placa suport de profilele U, este necesară găurirea profilelor și a plăcii.
În acest sens se vor efectua găuri pe rpendiculare pe placa suport, pentru a putea permite c apului
nitului să st ea drept pe talpa profilului U. Se impune calculul distanței de găurire a profilelor U
respectiv a plăcuței su port astfel încât găurile să se suprapună perfect. S -a utilizat o gaură de
diametru M5, cu

Fig. 3.1 3 Poziționarea găurii pentru niturile de f ixare a plăcuței suport

Commented [CR(8]: adâncimea capului?! 3mm

25
Fig. 3.1 4 Fixarea componentelor prin nituire

La calculul niturilor se va respecta distanța dintre ele d = 1,5 *d nit. Spațiile apărute între
seriile de nituri se datorează secțiunii variabile a plăcuței suport .

Fig. 3. 15 Secțiunea variabilă a plăcuței suport

26 Se instealează un post de comandă menit să adăpostească ,,creierul” dronei , format din
computerul de bord, senzori, anten ă și alte componente

Fig. 3.16. Postul de comandă

Pentru a putea menține greutatea compo nentei la o valoare cât mai mică, se vor executa
găuri de ușurare care se teșesc la Φ = 0,5mm . În afară de găurile de ușurare deja existente la
momentul obținerii postului de comandă, prin pereții frontali este necesară executarea a câte două
găuri de Φ = 25mm pentru permite conectarea postului de comandă cu bateriile, respectiv cu
motoarele.

Fig. 3.17 a. Detaliu privind fixarea prin nituire a postului de comandă

27
Fig. 3.17b. Detaliu privind fixarea prin nituire a postului de comandă

După montarea tu turor elementelor structurale, se obține partea structurală completă a
dronei.

Fig. 3.18 Structura principală finală

28
Fig. 3.19 . Secțiunea structurii de rezistență

3.2. Designul conceptual al suporților pentru motor

Pentru a putea monta motoarele pe structur a de rezistență a dronei, acestea trebuie
siguranțate printr -o serie de brațe, care la rândul lor se leagă de structură prin 4 suporți care sunt
prinși de profilul U al structurii.
Inițial s -a optat pentru o structură precum cea din următoarea poză , dar s-a constatat că din
punct de vedere tehnic ar fi fost imposibilă obținerea unei astfel de piese, atât pentru materiale
metalice cât și pentru compozite. Din această cauză s -a recurs la următoarea soluție constructivă:

Fig. 3.2. Suport motor

Commented [CR(9]: Aici poză pentru suport model inițial

29 Pentru ob ținerea structurii este necesar un calup de duraluminiu din seria 6061 de
următoarele dimensiuni: 250x200x120 mm .

Ordinea operațiilor obținerii suportului motor:

1. Frezare calup de dural uminiu , luând în
considerare dimensiunile necesare

2. Frezare capete arbore + interior

3. Găurire arbore Φ = 25mm dintr -o parte
în alta – pe aici vor trece cablurile

4. Găurire prin dinspre interior spre raza
exterioară, Φ = 50 mm. Se teșesc
muchiile ascuțite la 5mm.

30 Se verifică din punct de vedere al compatibilității piesa în rap ort cu structura de rezistență,
după care se execută găuri de Φ = 5, la pas de p = 1,5*5 = 7.5 mm . Piesa se montează la o distanță
de 30mm față de plăcuța medială.

Fig. 3.2.1. Montarea primului suport pentru motor

Fig. 3.2.2. Asigurarea distanței de 3 0 mm față de plăcuța medială

Fig. 3.2.3 a – Utilizarea comenzii mirror pentru a obține ceilalți 4 suporți

31
Fig. 3.2.3 b – Obținerea suporților ș i pregătirea pentru fixare

Fig. 3.2.4 a – Găurirea suportului Fig 3.2.4 b – Fixarea suportului prin nituire

Găurirea tablelor se va efectua prin poansonare, ștanțare, scule speciale sau pe ma șini-
unelte. Suprafaț ele gă urilor de nituir e trebuie să fie câ t mai curate ș i diametrul lor trebuie să fie
mai mare decât diametrul tijei nitului cu urm ătoarele valori:
 Pentru d nit = 1-5mm , dgaură mai mare cu 0,2mm;
Motivul fixării tălpii de jos a suportului pe profilul U se datorează faptului că pe talpa
inferioară a profilului U s -a montat plăcuța suport, car e nu se dorește să fie decupată, pentru a evita
tensiuni suplimentare nedo rite care pot apărea la nivelul ei. Pentru a putea fi montate niturile în

32 această zonă, muncitorul va efectua nituirea din interioru l dronei, cu ajutorul pistolului de nituit,
în timp ce în exteriorul profilului U acesta va ține capul nitului deja format cu ajutorul unei c ontra –
buterole.

3.2.1 . Principiile nituirii:

Nituire a este o asamblare nedemontabilă care se realizează prin solidarizarea tablelor cu
ajutorul niturilor. Nitul este un corp cilindric prevă zut la un capă t cu un cap cilindric, bombat sau
tronconic ; celălalt cap se ob ține prin deformare plastică (figura 3 .2.1.1).

Fig. 3.2.1.1. – Principiul nituirii

La aeronave și la caroserii auto se utilizează , de obicei, nituri tubulare asamblate mecanizat
sau automatizat. Cum niturile din industria automobilelor si aviatiei sunt de dimensiuni mici,
nituirea se face la rece.

Fig. 3.2.1.2 .

La o asamblare corect executată, strângerea tablelor este suficient de mare încât preluarea
forței F1 se face prin frecarea dintre t able. Solicitarea tijei nitului este, deci, întinderea; capul
nitului este solicitat la strivire și la forfecare (figura 3.2.1.2). Strângerea nitului nu este, însă ,
complet controlabilă și nu este garantată .

33
Fig. 3.2.1.3. – Nituirea structurii cu pistolul de nituit și cont ra-buterolă

Pentru a putea permite tehnologilor să continue asamblarea prin nituire, se vor proiecta și
fabrica doi suporți care să permită fixarea dronei, facilizând operațiile necesare pe care le va
surveni în continuare structura dronei. Suportul dronei se va executa din PVC , întrucât masa totală
a dronei este estimată în acest stadiu timpuriu la aproximativ 120kg. Se execută doi suporți identici,
pe care se vor monta pl ăci de cauciuc, pentru a preîntâmpina orice fel de deformație posibilă adusă
produsului final.

Fig. 3.2 .5. – Suportul Dronei

Commented [CR(10]: Alt tip de p lastic mai dur?

34
Fig. 3.2.6 – Așezarea dronei în suport

35

Poze/documentație care este posibil să fie utilizate ulterior

36

Metode control

Metoda clasică

Metode moderne

37
Metode futuriste

38 Partea II – Aspecte tehnologice

-prototipare rapidă
-printare 3D -> am nevoe de un model destul de simplificat (model in SW, igs, stp, etc)
-tehnologii de printare 3D
-descrierea sistemul de
-sisteme avansate de control (HUD)???
1)varianta manuala prin radiocomandă
2)cască modernă

39

https://bitsofunderstanding.wordpress.com/2011/08/20/attitude -control -in-mikrokopter –
quadrotor/

40
Documentație pentru baterii:
https://www.venompower.com/collections/venom -drone -batteries/products/venom -22000mah –
6s-22-2v-drone -professional -battery -15c-lipo-with-xt90-s-plug

Bibliografie:
http://www.droneguru.net/heavy -lift-drones -for-sale/
Costul dronei:
https://www.uasv ision.com/2017/04/28/super -heavy -lift-drone -company -to-open -florida -plant/

https://ng.uavp.ch/FrontPage
"German multicopter makes first manned flight" . sUAS news. 1 November 2011 . Retrieved 3 Nov 2011 .
Build your own Quadcopter, Donald Norris
http://xciterc.com/en/sale/ rocket -260-3d-4-chanel -rtf-quadrocopter -black.html
https://www.reuters.com/article/us -ces-passenger -drone/worlds -first-passenger -drone -unveiled -at-ces-
idUSKBN0UM0GW20160108