PROIECTAREA UNEI DRONE CU MISIUNEA DE RIDICARE A UNUI PLANOR [308919]

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAȘOV

Facultatea de Inginerie Tehnologică și Management Industrial

Departamentul de Ingineria Fabricației

PROIECT DE DIPLOMĂ

Student: [anonimizat]: Construcții Aerospațiale

nr.

Conducător științific: șef lucrări dr. ing. Zaharia Sebastian

Brașov, 2018

PROIECTAREA UNEI DRONE CU MISIUNEA DE RIDICARE A UNUI PLANOR

Student: [anonimizat]: Construcții Aerospațiale

Grupa: 2641

Conducător științific: șef lucrări dr. ing. Zaharia Sebastian

Partea I. Proiectarea și calculul dronei

1) A) Stadiul actual al dronelor

În cadrul prezentului proiect de diplomă se va proiecta o [anonimizat]. În acest scop, s-a [anonimizat] a [anonimizat] a se forma o idee generală asupra aparetelor de zbor deja existente pe piață. Astfel, scopul principal al temei este de a proiecta o dronă cu misiunea de ridicare a unui planor. [anonimizat], nu au fost utilizate drone în acest scop. În prezent există doar un singur fabricant de drone care susține că produce drone care pot ridica sarcini de până la 300 kg.

[anonimizat], 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’ [anonimizat], fie prin telecomandă de la un centru de control de la sol sau care este situat în altă aeronavă pilotată. [anonimizat], însă, [anonimizat]. Acest tip de aeronavă are o [anonimizat], cum ar fi aparatura de recunoaștere și/sau arme.

[anonimizat] o [anonimizat] o [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat].

Drone militare

Denumite și UCAV (engl. Unmanned Combat Aerial Vehicle), acest tip de aeronave au două scopuri principale: recunoaștere și atac.[anonimizat], [anonimizat].

Conceptul dronei de atac a [anonimizat] U.A.Sanabria, un inginer de televiziune. Cei doi au prezentat conceptul în anul 1940 în publicația Mecanica Populară.

[anonimizat], poate fi considerată creația lui John Stuart Foster Jr., un fizician nuclear și fost șef de departament al Laboratorului Național Lawrence Livermore. [anonimizat], prototipuri construite în anul 1973 [anonimizat]. [anonimizat] o [anonimizat] o sarcină de aproximativ 12 kilograme.

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 designul 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.

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 elicopterelor 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.

Configurații 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, conceptul octocopterului fiind cel care stă la baza proiectului în discuție.

1.1.2.2 Quadcopter

Un quadcopter, denumit și quadrotor, este o aeronavă multirotor, care este propulsată de patru rotoare. Quadcopterele sunt clasificate 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 anilor 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 impedimente 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

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. Aparatul de zbor avea o autonomie de aproximativ 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 Innovations 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, astfel 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 domeniul 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 implementare tactică.

În ceea ce privește uzul quadcopterelor în domeniul civil, aplicațiile sunt cu mult mai numeroase. Majoritatea acestora vor fi enumerate în tabelul 1:

Tabelul 1

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 se deplasează drona, se impune explicarea principiilor manevrării unui quadcopter:

Fig.xx – manevrarea quadcopterului

Girație în sensul invers acelor de ceasornic

Girație în sensul acelor de ceasornic

Decolare sau câștig de altitudine

Ruliu în sensul acelor de ceasornic

Tangaj spate

Tangaj față

Pierdere de altitudine

Ruliu în sensul invers acelor de ceasornic

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

Octocopter

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

Configurația suprapusă (Octa Quad)

Fig. xx – Griff 200 (Guardian)

Configurația de tip Octa Quad este cea care se va utiliza și în proiectarea dronei propuse.

Acest tip de configurație al 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 tracțiune 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.

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.

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 anul 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 peste 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 România

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 februarie 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 aeronavei 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 legii, 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

1.2.2 Griff 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 minute 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.

Dimensiunile dronei: 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.

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 drona 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. Sarcina 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 stadiul actual, deosebirea cheie fiind modul de propulsie, acesta având la bază un motor cu combustibili fosili.

1.3. Analiza comparativă, grafice, concluzii.

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 conceptul, 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?

Reglementări – Strict pe modelul dronei

-Extras din EASA

Designul conceptual al dronei

Din punct de vedere constructiv, drona va fi analizată 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 principală, 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 subiectul 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

Designul conceptual al structurii

Pentru a putea susține sarcina aplicată, respectiv pentru a își putea susține greutatea proprie și componentele ei, drona trebuie 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

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 pentru a se putea îmbina perfect între cele două profile C.

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

Fig 3.2. Ilustrarea profilului medial obținut dintre profilele C și verificarea îmbinării lor

Prin comanda Linear Pattern se obțin și celălalte profile mediale, care 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

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, acestea 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 aterizarea aeronavelor.

Fig. 3.7. Asamblarea în stadiul incipient

Pentru a putea asigura prinderea 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 muchiile ascuțite, acestea se vor teși cu o rază de 30mm.

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)

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 perpendiculare pe placa suport, pentru a putea permite capului nitului să stea drept pe talpa profilului U. Se impune calculul distanței de găurire a profilelor U respectiv a plăcuței suport astfel încât găurile să se suprapună perfect. S-a utilizat o gaură de diametru M5, cu

Fig. 3.13 Poziționarea găurii pentru niturile de fixare a plăcuței suport

Fig. 3.14 Fixarea componentelor prin nituire

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

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

Fig. 3.16. Postul de comandă

Pentru a putea menține greutatea componentei 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. 3.17a. Detaliu privind fixarea prin nituire a postului de comandă

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

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

Fig. 3.18 Structura principală finală

Fig. 3.19. Secțiunea structurii de rezistență

Designul conceptual al suporților pentru motor

Pentru a putea monta motoarele pe structura 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

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

Ordinea operațiilor obținerii suportului motor:

Se verifică din punct de vedere al compatibilității piesa în raport 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 30 mm față de plăcuța medială

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

Fig. 3.2.3b – Obținerea suporților și 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 mașini-unelte. Suprafațele găurilor de nituire trebuie să fie cât mai curate și diametrul lor trebuie să fie mai mare decât diametrul tijei nitului cu următoarele 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, care nu se dorește să fie decupată, pentru a evita tensiuni suplimentare nedorite care pot apărea la nivelul ei. Pentru a putea fi montate niturile în această zonă, muncitorul va efectua nituirea din interiorul dronei, cu ajutorul pistolului de nituit, în timp ce în exteriorul profilului U acesta va ține capul nitului deja format cu ajutorul unei contra-buterole.

3.2.1. Principiile nituirii:

Nituirea este o asamblare nedemontabilă care se realizează prin solidarizarea tablelor cu ajutorul niturilor. Nitul este un corp cilindric prevăzut la un capăt cu un cap cilindric, bombat sau tronconic; celălalt cap se obține 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 table. 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.

Fig. 3.2.1.3. – Nituirea structurii cu pistolul de nituit și contra-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 plăci de cauciuc, pentru a preîntâmpina orice fel de deformație posibilă adusă produsului final.

Fig. 3.2.6 – Așezarea dronei în suport

Pentru a proteja zona dinspre zona medială a dronei se impune fabricarea unui înveliș subțire din fibră de carbon, care să acopere ambii suporți pentru motor, respectiv pentru a feri cablurile ce vor trece prin acest loc de obiecte sau substanțe străine și apă/umiditate.

Schița este obținută prin măsurarea exactă a suprafeței exterioare a structurii dronei, cu suporții pentru motoare montați.

Învelișul se obține printr-o suprafață extrudată, căruia mai apoi i se atribuie o grosime de 1 mm, prin comanda thicken – on one side.

Fig. 3.2.7. – Extrudarea suprafeței

Se impune o rază de 5 mm la unghiurile drepte, pentru a evita concentrarea tensiunilor și la capătului razei pentru a preveni vătămarea utilizatorului

Ultima operație efectuată asupra învelișului protector este reprezentată de decuparea suprafeței în dreptul niturilor care fixează postul de comandă de profilul U. Montarea se va putea efectua chiar dacă suporții sunt în poziție, deoarece la proiectarea suporților s-a luat în considerare acest aspect, placa de cauciuc calculându-se astfel încât să se păstreze suficient loc. Pentru prindere s-au utilizat șuruburi, pentru a asigura demontarea facilă pentru verificarea cablurilor.

Fig. 3.2.9. Învelișul complet

Fig. 3.2.10. Prinderea învelișului în șuruburi (sus); detaliu (jos)

3.3 Designul conceptual al elementelor necesare propulsiei

Poze/documentație care este posibil să fie utilizate ulterior

Metode control

Metoda clasică

Metode moderne

Metode futuriste

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

Attitude control in Mikrokopter quadrotor

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

Nituire:

Manolescu, N., Andrian, A., Costinescu, V., Manualul inginerului mecanic, Editura tehnica, Bucuresti, 1976.

Manea, Gh., Organe de masini, Vol. I, Editura Tehnica, Bucuresti, 1970

Bibliografie:

8 Best Heavy Lift Drones for Sale 2025 [VERY Large Drones]

Costul dronei:

https://www.uasvision.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