ГЕКСАКОПТЕРЫ

Гексакоптером называется беспилотный летательный аппарат, как малых, так и крупных размеров, снабженный шестью моторами, с шестью пропеллерами. Располагаться роторные части могут на коптере по схеме Y, Y6. 

Производители собирают гексакоптеры, в тех случаях, когда подъемная сила винтов должна быть больше, чем у квадрокоптеров. Аппараты с шестью винтами способны поднимать в воздух большее количество полезной нагрузки, либо груза.  Скорость и длительность полета у них также выше.

Также в случае отказа систем, например, один мотор выйдет из строя, то в случае с квадрокоптером, продолжение полета будет невозможно, с аппаратом с шестью лучами, продолжение полета, хотя бы до базовой станции будет безопасно.

Как правило, аппаратами из шестью лучей, пользуются профессионалы, для реализации фотосъемки, проведения видео мониторинга поверхностей, для тепловизионной или инфракрасной съемки объектов.

УСТРОЙСТВО ГЕКСАКОПТЕРА

Шестиугольная система состоит из ряда основных элементов.

1. Это сама рама гексакоптера, как правило, делается из легких алюминиевых сплавов, карбоновых покрытий. Есть более дешевые варианты легких аппаратов, у них рама производится из ударопрочного пластика.
2. Основа – это микросхемы, полетный контроллер, система датчиков и моторы.
3. Шесть лучей, шесть мини-моторов, коллекторного или бесколлекторного типа, вращающиеся с определенной частотой и скоростью
4. Гиостабилизированная платформа, на которую крепится курсовая камера.
5. Дополнительные подвесы для полезной нагрузки в виде второй камеры, тепловизора, лидара.
6. Wi-Fi трансмиттер для приема и передачи сигналов. У крупных аппаратов работают мини-радары и мини РЛС для приема и передачи сигналов.

Промышленные гексакоптеры

Промышленные гексакоптеры отличаются от бытовых, любительских тем, что имеют зарядные батареи большой емкости, либо аппараты работают на бензине. 6 осевая техника реализует такие задачи в промышленности, как:

• Облет и мониторинг протяженных объектов, например, трубопроводов, посевных территорий, производственных объектов.
• Доставка полезных грузов, перевозка пиццы, доставка документов и посылок, доставка легких товаров из интернет-магазинов
• Технический облет и проверка работы сооружений, производственных мощностей
• Профессиональная видео съемка, измерение расстояний, формирование размеров объектов, оцифровка.
• Поиск и разведка залежей руд, металлов, работа с недрами.

Гексакоптер DJI  — Matrix 600

Одним из лучших решений в сфере коптеров, разработанных DJI – является гексакоптер Matrix 600. Предназначенный для профессиональной видео съемки, для проведения видео съемок, формирования новостных кадров. Аппарат предназначен для работы с высоко потоковым видео, высокого качества и интенсивности.

• У аппарата очень много особенностей и преимуществ. Корпус, лучи, пропеллеры выполнены из легкого углеволокна.  
• Есть системы резервного питания, у каждого мотора, приводящего в действие пропеллер, есть свой источник резервного питания.
• Емкие батареи, способные длительное время удерживать заряд батарей.
• Продвинутый и высоко производительный полетный контроллер А3

Давайте рассмотрим более подробно характеристики данного гексокоптера.

• Габариты: 1668 мм x 1518 мм x 759 мм (пропеллеры, рычаги рамы и крепление GPS в разложенном виде)
• Габариты аппарата в сложенном виде: 640 мм x 582 мм x 623 мм (со сложенными рычагами рамы и креплением GPS)
• Вес (с шестью батареями TB48S) 9,6 кг. Максимальный взлетный вес 15,1 кг
• Данные силовой установки: Модель двигателя DJI 6010, пропеллер Модель DJI 2170
• Используются подвесы следующих типов: DJI Zenmuse X3; серия Zenmuse X5; Зенмусе ХТ; Ронин-MX; HD-стабилизаторы Zenmuse серии Z15: Z15-A7, Z15-BMPCC, Z15-5D III, Z15-GH4
• Температурный режим дрона: (от -10° до 40° C)
• Выходное напряжение 26,3 В
• Номинальная мощность 100 Вт
• Максимальная мощность зарядки 180 Вт
• Точность зависания (режим P, с GPS) по вертикали: ±0,5 м, по горизонтали: ±1,5 м
• Максимальная угловая скорость: тангаж: 300°/с, рысканье: 150°/с
• Максимальная скорость подъема 5 м/с
• Максимальная скорость спуска 3 м/с
• Максимальное сопротивление ветру 8 м/с
• Максимальная высота полета над уровнем моря 2500 м
• Максимальная скорость 18 м/с (без ветра)
• Время зависания (с шестью батареями TB47S)* Без полезной нагрузки: 35 мин, с полезной нагрузкой 6 кг: 16 мин
• Рабочая частота от 920,6 МГц до 928 МГц (Япония), от 5,725 ГГц до 5,825 ГГц, от 2,400 ГГц до 2,483 ГГц
• Максимальное расстояние передачи (беспрепятственное, без помех)
• Соответствует FCC: 3,1 мили (5 км)
• Порт видеовыхода HDMI, SDI, USB

Параметры камеры у Matrice 600 следующие:

• Диагональ матрицы: 34 mm;
• Тип матрицы: CMOS;
• Число эффективных пикселей: 19,4 Mpix;
• Разрешение матрицы: 6144 x 3160 pix;
• Динамический диапазон: 16,5 плюс;
• Соотношение сигнал/шум: 80 dB;
• Максимальный битрейт: до 200 Mbit/s;
• Режимы съемки: 6K (100 и 75 fps), 5K (96 и 120 fps), 4K (120 и 150 fps), 3K (150 и 200 fps), 2K (240 и 300 fps);
• Выходы: HD-SDI, HDMI, RGB.

Сельскохозяйственные гексакоптеры

Широкое распространение получили гексокоптеры и в сельском хозяйстве.

Благодаря 6 лучам, аппараты способны преодолевать значительное расстояние, брать на себя достаточное количество пестицидов, жидких или сухих удобрений, для проведения посевных работ.

Наиболее известные модели в мире сельского хозяйства – это аппараты DJI Agras T30,  DJI Agras T20, Walkera AG18, Дрон Pansen 616 с баком на  16 л,  TYI гексакоптер 6 осей с баком на 20 литров.

Назначение у всех данных дронов с шестью бесколлекторными моторами одно – облет посевных площадей, распыление из сопел дезифекторов, пестицидов, жидких и сухих рассыпчатых удобрений. Полет по маршруту, выполнение производственного задания, возврат на базу, пополнение запасов, повторные итерации по ирригации и удобрению.  Давайте рассмотрим каждый дрон чуть поближе.

Гексакоптер DJI Agras T30

Аппарат создан из композитных материалов и углепластика. Имеет модульную систему подключения и снятия основных конструкций. Съемный бак достигает вместимости в 30 литров. Что позволяет дрону производить опрыскивание растительности до 16 ГА в час. С одного пульта можно вести управление тремя аппаратами, что позволит обслуживать площадь в 48 ГА в час,  одним оператором. Большая часть работ автоматизируется, каждому дрону можно задать полетное задание, исходя из карты местности.

Аппарат водонепроницаем, поэтому работу с ним можно осуществлять и в дождливую погоду.

• Вместительность бака 30 л
  Производительность (в час) 16 га
  Революционная технология Branch to Target для ухода за фруктовыми деревьями
• Скорость полета на максимуме 36 km/h
• Максимальная высота – до 4500 метров (с пустым баком)
  Емкость аккумулятора 29 000 mAh
  Время работы от аккумулятора 15 мин
• Радиус действия сигнала: FCC: 7 км
• Характеристики работы пульта управления: Wi-Fi 802.11a/g/n/ac Bluetooth 4.2
• Разрешение 1.280×720 15-30 fps
• Макс. угол обзора по горизонтали 129°
• Системы точного позиционирования: D-RTK (GPS L1/L2，GLONASS F1/F2，BeiDou B1/B2，Galileo E1/E5), GNSS (GPS L1，GLONASS F1，Galileo E1)
• Точность зависания (хороший сигнал GNSS) D-RTK включен: по горизонтали ± 10 см / по вертикали ± 10 см
• Макс. скорость распыления: SX11001VS: 7,2 л/мин / SX110015VS: 8 л/мин / TX-VK4: 3,6 л/мин
  Размер капель:SX11001VS: 130-250 мкм / SX110015VS: 170-265 мкм / TX-VK4: 110-135 мкм (в зависимости от рабочей среды, расхода жидкости и др.)
• Ширина распыления: 4-9 м (12 форсунок, примерно 1,5-3 м от высоты посева)

Гексакоптер Walkera AG18

Мощный аппарат с довольно хорошим, длительным временем полета. Время полета 25 минут, максимальная заправка бака с пестицидами – 25 литров. Производительность обработки посевов дроном – до 60 ГА в час. Интеллектуальная система орошения и подачи жидкости, в зависимости от плотности растительности и условий полета. Можно программировать и устанавливать режимы опрыскивания, при формировании полетного задания.

Рассмотрим подробнее ТТХ Валкера AG18

• Вес данного дрона    35.8 кг
• Размеры (Ш×В×Г)    205.5 × 178.0 × 105.0/96.0 × 82.0 × 105.0 cm
• Емкость аккумулятора         4400 mAh
• Разрешение видео    1920×1080 30fps
• Кол-во мегапикселей           2 MP
• Скорость полета аппарата   54 km/h
• Навигация     GPS/GLONASS или BDSS/GLONASS
• Возможности подключения            2.4GHz / 5.8GHz
• Радиус действия радио сигнала —   6 (9) км, в зависимости от погодных условий
• Макс. разрешение видеосъемки     Full HD (1920×1080)
• Порты и интерфейсы           microSD до 128 Гб / USB
• Рабочая температура           0…40 °C
• Мотор — двухтактный бензогенератор 7.5KW с водяным охлаждением
• Поддержка сверхточного позиционирования RTK /
• Емкость распылителя 18 литров
• Время работы от аккумулятора      25 min

 

Военные гексакоптеры

На данный момент разработку военных гексокоптеров, способных нести на себе автоматическое вооружение, гранатометы, системы лазерной атаки, ведут производители в Китае, США, Турции, Германии, Японии. Рассмотрим несколько уже готовых разработок в военной сфере гексакоптеров.

SONGAR DRONE SYSTEMS

Военный дрон был произведен турецкой корпорацией ASISGUARD для эффективного решения задач в дневных и ночных военных операциях и операциях по обеспечению безопасности. Система может транслировать видео в реальном времени и работать в радиусе действия до 5 км.

Видео дрона, данные телеметрии полета и положение полета дрона на отображаются и записываются в память станции управления дроном.

ТТХ вооруженного гексокоптера

• Практический потолок 3000 м (MSL) и 300 м (AGL)
• Передача видео и телеметрических данных в режиме реального времени
• Планирование полета на движущейся карте и автономный полет на запланированный маршрут
• Функция возврата домой в случае потери связи или критического уровня заряда батареи
• Вращение вооружения от  0° и до 45° по оси возвышения
• Максимальное время полета – до 25 минут
• GSC – система стабилизации вооружения, gun stab system, уменьшающая отдачу от стрельбы
• При установке гранотамета, возможна подгрузка до 4 гранат в зарядный отсек
• Автоматический взлет и посадка – имеются
• Облет целей по полетному заданию – имеется
• Возможность установки на бронетехнике — имеется
• Камера карданного интегрированного дневного света
• Есть тепловая камера
• Модуль дальномера (LRF)
• Видео – вывод изображение HD 640×512 с 10-кратным оптическим

Гексакоптер ARGUT

Система невооруженных дронов ARGUT разработана ASISGUARD для использования в гражданских  и военных операциях в целях наблюдения. Аппарат имеет тепловую камеру, обычную камеру, систему лидаров, лазерный указатель, подсветку целей.

• Взлетная масса 38 кг
• Размеры 140 см от ротора до ротора
• Скорость полета Макс. 15 м/с
• Радиус действия сигнала – от 3 до 5 км.
• Практический потолок высоты полета – до 3000 метров (MSL)
• Время полета Макс. 27 мин.
• Рабочая температура между
• -20°С и +50°С
• Максимум. Скорость ветра 10 м/с
• Управление сигналом осуществляется через GNSS, совместим с GPS и ГЛОНАСС

Гексакоптер Шершень для разгона демонстраций

Гексакоптер Шершень является дроном малого радиуса действия. Мощность радио сигнала позволяет ему выполнять задачи на удалении до 10 км от станции. Аппарат предназначен для разгона митингов, демонстраций.

При воздействии звука у протестующих появляется тошнота, головокружение, проявляются головные боли.  Также в условиях работы дрона, демонстрантам тяжело расслышать, что говорят рядом стоящие люди, соответственно, взаимодействие сводится к нулю. Также идет параллельное подавление сигналов сотовой связи в районе проведения митингов.

Аппарат создан для быстрого разгона демонстрантов. Разработчик аппарата — НИИВК им. М.А.Карцева, одного из ведущего НИИ в области радиоэлектронники.

Двигатель гексакоптера

От типа мотора и его характеристик, зависит скорость полета гексакоптера, быстрота ускорения, воздушный потолок высоты, который может достигнуть коптер.

Есть два типа моторов, которые применяются в коптерах. Это коллекторные моторы (Brushed) и бесколлекторные моторы (Brushless). В чем разница между ними?

Моторы коллектрного типа характеризуются более низким КПД, более быстрым износом, недолговечностью.

В моторах коллектрного типа роторная часть с обмоткой вращается вокруг статора, магниты фиксируются жестко. Происходит более быстрое истирание механизмов по этой причине. Как только обмотка будет нарушена, контакт будет ослабевать и мотор будет работать слабее, а затем и вовсе перестанет работать.

В моторах бесколлекторного типа обмотка крепится к статору, магниты устанавливаются на валу и происходит вращение. Таким образом у такого мотора нет трущихся элементов, которые со временем стираются. Бесколлекторные моторы меньше греются, выдерживают более высокие нагрузки, имеют высокий КПД, время работы и долговечность мотора также больше, чем у бесколлекторного. Но здесь ставится регулятор оборотов, для контроля работы мотора и защиты от перегрева.

Бесколлекторные моторы в свою очередь делятся на подвиды.

• Inrunner – бесколлекторный двигатель, в котором магниты устанавливаются на валу, обмотка на статоре.
• Outrunner – наружние моторы, в которых нижняя часть является фиксированной. Магниты фиксируются на статоре.
• Hybrid Outrunner – гибридный тип, когда в моторе есть схемы внутреннего и внешнего бесколлекторных моторов.

Моторы коптеров характеризуются такими показателями, как тяга, параметр KV (обороты), шириной лопастей, углами атаки, под которыми установлены лопасти винтов по отношению к горизонтальной плоскости.

У гексакоптеров, которым необходимо переносить тяжелые грузы, двигатели уже идут не электрические, а бензиновые.  Так как электрический двигатель не споособен создать такую тягу и мощность, чтобы поднять уже сам коптер и полезный груз от 15-30 кг.

Понравилась статья? Желаете внести улучшения? Примите участие в опросах. Оставьте комментарий ниже. 

Примите участие в опросе, оставьте комментарий. 

Уважаемые посетители нашего портала, поделитесь вашим видением и идеями по развитию гексакоптеров, вариантам их применения и доработок. Наш сайт посещают, в том числе и производители, возможно, Ваши идеи станут для кого-то полезными.