RU197822U1

RU197822U1 - Беспилотный мультироторный летательный аппарат для мониторинга состояния растительности

Info

Publication number: RU197822U1
Application number: RU2019102284U
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Титович; Ян Юрьевич Петров; Александра Георгиевна Усынина; Марина Витальевна Таргонская
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-01-28
Publication date: 2020-06-01

Abstract

Беспилотный мультироторный летательный аппарат (БПЛА) для мониторинга состояния растительности относится к области малогабаритных летательных аппаратов, осуществляющий полет в беспилотном автоматическом режиме, с целью дистанционного зондирования Земли с помощью модуля мультиспектральной фотофиксации для применения в лесном, сельском хозяйствах для создания карт местности и мониторинга состояния лесов и урожайности растительных культур. Проблемой агро- и лесопользователей является отсутствие оперативных и доступных качественных данных о состоянии растительности, что позволит прогнозировать и программировать результаты своей работы. Техническим результатом является обеспечение автоматизированного процесса сбора агро- и геоинформации требуемого качества в условиях сельской местности, отдаленных лесных массивах с возможностью быстрой сборки, наладки и любого ремонта БПЛА в полевых условиях без применения специального оборудования.Беспилотный мультироторный летательный аппарат состоит из корпуса 12 (фиг. 1), на котором установлен блок телеметрии 4, GPS/ГЛОНАСС система навигации 1, передатчик видеосигнала от курсовой видеокамеры и вибронезависимая площадка 5 для крепления полетного контроллера 3, модуля мультиспектральной фотофиксации 10 и курсовой видеокамеры 7. Аккумуляторная батарея 8 подвешена снизу корпуса с помощью эластичного крепежа. Электромоторы 6 закреплены на четырех лучах 11, прикрепленных к корпусу болтами и гайками М3. Управление БПЛА осуществляется с помощью полетного контроллера, получая команды от пользователя, управляющего БПЛА с помощью беспроводного пульта управления. Модуль мультиспектральной фиксации обеспечивает съемку поверхности земли по каналам красного, зеленого, синего цвета (RGB) и ближнего инфракрасного диапазона (NIR), что позволяет получить информацию о состоянии почвы, растительности и лесного покрова. Сущность полезной модели определяет наличие существенных отличительных признаков: использование общей вибронезависимой площадки 5 для крепления полетного контроллера, курсовой камеры и модуля мультиспектральной фотофиксации; все детали БИЛЛ (корпус, лучи, шасси) (фиг. 1) выполнены из листового композитного материала (карбон, стеклотекстолит) толщиной 1,5 мм. Соединение деталей корпуса, лучей, шасси выполнено исключительно болтами и гайками М3.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к области малогабаритных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для дистанционного мониторинга состояния растительности в сельском хозяйстве и лесной отрасли с помощью модулей мультиспектральной фиксации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известна конструкция БПЛА, предназначенного для автоматизированного дистанционного мониторинга строительных площадок, тушения пожаров и состояния растительности (точное сельское хозяйство) - малогабаритный полупрофессиональный квадрокоптер DJI Matrice 200 https://www.dji.com/ru/matrice-200-series/applications#subNavBar.

Отечественный производитель компания Геоскан (С. Петербург) выпускает профессиональный квадрокоптер Геоскан 401 https://www.geoscan.aero/ru/products/geoscan401/geo. Недостатком данных решений является то, что БПЛА имеет сложный литой корпус и выполненные из композитного материала трубки, составляющие шасси и лучи крепления электромоторов. Это обуславливает крайне низкую ремонтопригодность в случае поломки или аварии. Практически все детали необходимо заказывать у поставщика, а их замена может потребовать специальных знаний, оборудования и инструмента, что ограничивает бесперебойное длительное использование данной техники в процессе эксплуатации.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Беспилотный мультироторный летательный аппарат является устройством для дистанционного зондирования Земли с помощью модуля мультиспектральной фотофиксации, состоящий из корпуса, на котором установлен блок телеметрии 4 (фиг. 1), GPS/ГЛОНАСС система навигации 1, передатчик видеосигнала от курсовой видеокамеры и вибронезависимая площадка 5 для крепления полетного контроллера 3, модуля мультиспектральной фотофиксации 10 и курсовой видеокамеры 7. Аккумуляторная батарея 8 подвешена снизу корпуса с помощью эластичного крепежа. Электромоторы 6 закреплены на четырех лучах, прикрепленных к корпусу болтами. БПЛА управляется с помощью вычислительного модуля (процессора), получая команды от пользователя, управляющего БПЛА с помощью беспроводного пульта управления. Сущностью полезной модели как технического решения являются следующие отличительные особенности:

наличие общей вибронезависимой площадки 5 (фиг. 1) для крепления полетного контроллера, курсовой камеры и модуля мультиспектральной фотофиксации, существенным признаком которой является ее специальная форма и использование демпферных проставок при ее креплении к корпусу;

все конструктивные детали БПЛА (корпус, лучи, шасси) (фиг. 2) выполнены из листового композитного материала (карбон, стеклотекстолит) толщиной 1,5 мм. Соединение деталей корпуса, лучей, шасси выполнено исключительно болтами и гайками М3. Техническим результатом является высокая технологичность сборки и высокая ремонтопригодность БПЛА в процессе эксплуатации.

Указанные отличительные особенности позволят

специалисту в области аэрофотосъемки получить качественные мультиспектральные снимки;

специалисту по эксплуатации БПЛА осуществлять сборку и ремонт устройства без использования специализированного оборудования и фигурных крепежных деталей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 иллюстрирует сборочный чертеж БПЛА.

Фиг. 2 иллюстрирует сборочные единицы корпуса.

Беспилотный мультироторный летательный аппарат состоит из корпуса 12 и лучей 11, (фиг. 1) На корпусе установлен блок телеметрии 4, блок GPS/ГЛОНАСС системы навигации 1, передатчик видеосигнала от курсовой видеокамеры и общая вибронезависимая площадка 5 для крепления полетного контроллера 3, модуля мультиспектральной фотофиксации 10 и курсовой видеокамеры 7. 4-х элементная (4S) Li-Po аккумуляторная батарея 8 подвешена снизу корпуса с помощью эластичного крепежа. Электромоторы 6 с воздушными винтами 2 закреплены на четырех лучах 11, с межцентровой диагональю 560 мм, прикрепленных к корпусу болтами М3. Шасси 9 стоечного типа прикреплены к лучам 11 на достаточно большом расстоянии от центра масс, что обеспечивает мягкую посадку БПЛА за счет упругой деформации корпуса и лучей.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Беспилотный мультироторный летательный аппарат является устройством повышенной ремонтопригодности и состоит из корпуса 12, на котором установлен блок телеметрии 4, блок GPS/ГЛОНАСС системы навигации 1, передатчик видеосигнала от курсовой видеокамеры и вибронезависимая площадка 5 для крепления полетного контроллера 3, модуля мультиспектральной фотофиксации 10 и курсовой видеокамеры 7. 4-элементная (4S) Li-Po аккумуляторная батарея 8 подвешена снизу корпуса с помощью эластичного крепежа. Электромоторы 6 с воздушными винтами 2 закреплены на четырех лучах 11, с межцентровой диагональю 560 мм, прикрепленных к корпусу болтами М3. Шасси 9 стоечного типа прикреплены к лучам 11 на достаточно большом расстоянии от центра масс, что обеспечивает мягкую посадку БПЛА за счет упругой деформации корпуса и лучей.

Беспилотный мультироторный летательный аппарат осуществляет мультиспектральную аэрофотосъемку поверхности Земли с высоты 50-100 метров с помощью модуля видеофиксации. Взлет, полет и посадка проходят в автоматическом режиме по заранее заданному маршруту под управлением полетного контроллера 3 (фиг. 1).

Обеспечение основных эксплуатационных параметров, таких как высота (50-100 м.) и время полета не менее 40 мин. обеспечивается применением прогрессивных конструкционных материалов, таких как листовой карбон двунаправленный (0/90) и стеклотекстолит.

Отличительной особенностью конструкции устройства является использование общей вибронезависимой площадки для крепления полетного контроллера, курсовой камеры и модуля мультиспектральной фотофиксации, позволяет обеспечить защиту виброчувствительных датчиков полетного контроллера от помех. Это позволит получить более точное соблюдение БПЛА полетного задания, повысить его устойчивость к внешним воздействиям (ветер, осадки). Установка модуля мультиспектральной фиксации на вибронезависимой площадке позволяет получать более качественные результаты аэрофотосъемки (высокая резкость, отсутствие "мыла" на снимках.

Вторая отличительная особенность обеспечивает высокую технологичность сборки и высокую ремонтопригодность БПЛА и подразумевает, что все его детали (корпус, лучи, шасси) (фиг. 1, 2) выполнены из листового композитного материала (карбон, стеклотекстолит) толщиной 1,5 мм Технологичность мелкосерийного производства обеспечивается изготовлением всех деталей по имеющемуся САМ файлу (Компас, AutoCAD), их сборкой без использования специализированного оборудования и фигурных крепежных деталей. При сборке и ремонте не требуется подгоночных операций. Требуемая точность изготовления деталей (фиг. 2) не превышает 0,15 мм, что позволяет использовать практически любые 2d фрезерные станки с ЧПУ (в том числе DIY станки, фрезеры для рекламных конструкций). Так, при повреждении любого конструктивного элемента в случае аварийной посадки БПЛА время на изготовление любой ремонтной детали не превышает 1-2 дней с использованием не дефицитных материалов (карбон, стеклотекстолит толщиной 1.5 мм)

Корпус рассчитан на установку большинства типовых элементов (батарея, управление, навигация, силовая, винтомоторная группа). Обеспечивается взаимозаменяемость, варианты использования.

Материал деталей корпуса - листовой карбон двунаправленный (0/90) 1,5 мм. Для изготовления данного БПЛА необходимо 2 пластины 300×400 мм, где размещаются все детали корпуса, см. фиг. 2. Для изготовления ремонтных деталей корпуса применим более доступный листовой стеклотекстолит 1,5 мм.

Claims

1. Беспилотный мультироторный летательный аппарат является малогабаритным устройством для дистанционного зондирования Земли с помощью модуля мультиспектральной фотофиксации, состоящий из сборного корпуса, на котором установлен блок телеметрии, GPS/ГЛОНАСС система навигации, передатчик видеосигнала от курсовой видеокамеры и вибронезависимая площадка для крепления полетного контроллера, модуля мультиспектральной фотофиксации, курсовой видеокамеры, аккумуляторной батареи, подвешенной снизу корпуса с помощью эластичного крепежа, электромоторов, закрепленных на четырех лучах и прикрепленных к корпусу болтами.

2. БПЛА по п. 1, характеризующийся тем, что в состав корпуса входит общая вибронезависимая площадка для крепления полетного контроллера, курсовой камеры и модуля мультиспектральной фотофиксации.

3. БПЛА по п. 1, характеризующийся тем, что абсолютно все его корпусные и крепежные детали (корпус, лучи, шасси) выполнены из листового композитного материала (карбон, стеклотекстолит) толщиной 1,5 мм, а соединение деталей корпуса, лучей, шасси выполняется исключительно болтами и гайками диаметром 3 мм.