Top.Mail.Ru
На воде и в воздухе: введение в авиа- и судомоделирование
Часть 1.
3D-моделирование
дрона-амфибии

Кейс: Создание гибридного БПЛА
формата дрон-амфибия
* кейс-лонгрид для обучающихся и наставников образовательных организаций в рамках Национального проекта по развитию беспилотной авиации в Томской области, Национальных проектов по направлениям: “Производство транспорта”, “Эффективная транспортная система”, “Беспилотные авиационные системы”
О чём кейс?

Откройте для себя мир разработки дронов. Это 1 часть проекта по созданию дрона-амфибии. Здесь мы подробно рассмотрим, как смоделировать детали корпуса в 3D

Структура кейса
Описание задания
Этапы выполнения с иллюстрациями
Дополнительные ссылки и ресурсы
Кому полезен этот кейс?
Кейс будет полезен обучающимся и наставникам образовательных организаций, технологических кружков для погружения в повестку беспилотной авиации с наиболее интересной стороны – путем выполнения практического задания по 3D-моделированию рамы дрона-амфибии.
Тренды и инновации

Как уже используют дроны?

Знаете ли вы, что с 2022 года рынок беспилотных авиационных систем (БАС) в России начал активно расти: сельское хозяйство, воздушные съемки для медиа (СМИ, кино, блоги), спорт (дрон-рейсинг), доставка медикаментов и продуктов, спасение людей. Мониторинг и георазведка, благодаря беспилотникам, обходятся в среднем в три раза дешевле, чем с использованием традиционных способов.


Проект "Беспилотные авиационные системы" в Томской области — это инициатива, которая направлена на использование дронов для разных задач.


Молодые люди, подобные вам, уже сейчас изучают, как эффективно применять беспилотные технологии. Это отличная возможность познакомиться с современными инновациями и в будущем стать специалистами в востребованной области.


Это ПЕРВЫЙ шаг, чтобы попробовать “руками” современные беспилотные технологии и СМОДЕЛИРОВАТЬ свой собственный беспилотник.



Это программа в нашей стране, которая нацелена на развитие высоких технологий, в том числе и дронов.


Одним из направлений НТИ инициативы является рынок «Аэронет». Он направлен на создание новых технологических решений в беспилотной отрасли, развитие предприятий по производству разных типов БПЛА.

Подробнее о рынке Аэронет
Где работать?
Знакомьтесь — ведущие российские разработчики и производители беспилотных воздушных систем
Компания «Zala»
Главными продуктами компании являются беспилотные комплексы и программные решения для авиационного мониторинга. В настоящее время в России применяется более 2000 беспилотных комплексов ZALA для охраны государственных границ, проведения разведывательных и спасательных операций, мониторинга нефтегазовой инфраструктуры, обследования объектов повышенной опасности и мест чрезвычайных ситуаций.
Сайт
Компания «Flydrone»
Компания Флай Дрон является резидентом Инновационного Фонда Сколково и занимается разработкой системы единого окна цифровых сервисов жизненного цикла БВС (беспилотных воздушных судов). Наша цель - предоставить всем пользователям беспилотников возможность комфортного и легального пользования воздушного пространства, а также коммерциализировать свои навыки, предлагая свои услуги неограниченному количеству клиентов.
Сайт
Примерь на себя профессии будущего!
Профессии настоящего
Актуальные вакансии и зарплаты уже сейчас!
Профессии будущего
Биомиметик атмосферной фауны

Специалист, создающий трехмерные модели квадрокоптеров с использованием CAD-программ
Специалист по иммунитету роев

Защищает роевые системы от вирусов, когда дроны начинают бесконечно самовоспроизводиться или потреблять ресурсы, угрожая экосистеме
Сканировщик временных аномалий

Управляет дронами для обнаружения и картирования микроскопических разрывов в пространстве-времени, которые стали побочным эффектом наших экспериментов с телепортацией
Для работы над кейсом понадобится
Скачать актуальную версию программы
Какие знания и навыки потребуются?
  • Физика
    • Механика: Анализ нагрузок и напряжений на конструкцию, расчет массы и баланса;
    • Аэродинамика: Моделирование воздушных потоков вокруг корпуса и винтов дрона-амфибии.
  • Математика
    • Геометрия: Определение размеров, пропорций и формы деталей дрона-амфибия;
    • Тригонометрия: Расчет углов и расстояний для правильной ориентации компонентов;
    • Алгебра: Решение уравнений для определения оптимальных параметров модели.
  • Информатика
    • Компьютерная графика: Работа с программами для 3D-моделирования, такими как Autodesk Fusion 360, Blender или Tinkercad;
    • Алгоритмы и программирование: автоматизация рутинных задач в процессе моделирования.
  • Технология
    • Материалы и технологии производства: выбор материалов для печати или изготовления деталей, понимание возможностей 3D-принтера;
    • Черчение и проектирование: Создание технических чертежей и спецификаций для последующей реализации модели.
  • Искусство и дизайн
    • Основы дизайна: Эстетика и эргономика модели, учет внешнего вида и удобства использования.
Полезные материалы
Компас-3D – программный комплекс для 3D-моделирования Образовательные материалы по работе в среде Компас-3D Кейс в формате текста (для педагогов)
Рекомендуем роли в команде
Инженер-конструктор
(3D-моделист)
Создает цифровую 3D-модель рамы и корпуса дрона-амфибии в программе «Компас-3D», учитывая геометрию, прочность и аэродинамику.
Инженер по материалам и прочности
Выбирает подходящие материалы (например, поликарбонат или композиты), проводит расчеты нагрузок и обеспечивает надежность конструкции.
Специалист по визуализации и презентации
Готовит визуализацию модели, анимирует сборку и создаёт материалы для демонстрации проекта на конкурсах или выставках.
Вдохновись перед началом
Моделируем вместе!

Первые шаги

– Создадим прямоугольник 100 на 200 мм.;

– Нажмем “Скругление” и выставим радиус скругления 12 мм.;

– Создадим прямоугольник 100 на 200 мм.;

– Создадим скругление в 8 градусов;

– Выйдем из режима создания эскиза и зайдём в функцию “Элемент выдавливания”. Выставим толщину 15 мм.

Работаем с выдавленным корпусом

– Выдавленный корпус выглядит следующим образом. Создадим эскиз на поверхности корпуса;

– Создадим квадраты 20 на 20 мм.;

– Выдавим их на 120 мм.;

– Создадим окружность диаметром 120 мм.;

– С помощью отрезка разделим её пополам на уровне поверхности модели.

Продолжаем

– С помощью инструмента “Усечь кривую” отрежем нижнюю половину окружности;

– Создадим еще одну окружность с 100 мм. диаметром и усечем ее относительно того же отрезка;

– Выдавим получившейся эскиз на 50 мм. и создадим еще квадраты 20 на 20 мм.;

– Выдавим квадраты на 120 мм.

Работа с новым эскизом

– Создадим новый эскиз. В нем создадим окружность 100 мм. диаметром;

– Внутри создадим окружность 90 мм.;

– Выдавим эскиз на 45 м.;

– Создадим новый эскиз и окружность 20 на 20 мм.;

– Далее произведем соединение отрезками внутренней и внешней окружности.

Работаем с выдавленной окружностью

– Зеркальным отражением отразим отрезки;

– Создадим с помощью зеркального отражения отрезки. Затем удалим внутренние контуры;

– Затем выдавим эскиз на 20 мм.;

– Создадим эскиз диаметром 40 мм.

Продолжаем

– Отрежем эскиз на 10 мм. и скруглим;

– Установим отверстия 3 мм. для шурупов как показано на схеме;

– Создадим сборку и добавим в нее корпус амфибии и крепления для двигателей;

– Создадим отверстия 6 мм. для шестимиллиметровых винтов.

Новый эскиз

– Создадим новый эскиз и расположим отверстия в 6 мм. как показано на рисунке. Расположение отверстий может быть на ваше усмотрение;

– Далее сделаем крепления для рулевого управления. Создадим эскиз и начертим прямоугольник 180 на 10 мм.;

– С помощью элементы выдавливания на 126 мм.;

– Далее создадим эскиз 100 на 80 мм.;

– Далее вырежем 180 мм. на 35,5 мм. Радиус дуги составляет 123 мм.;

– Сделаем прямоугольные отверстия 18 на 80 мм.

Подготовка к печати

– Вырежем их выдавливанием на 25 мм.;

– Далее смоделируем перекладину 180 на 24 мм. Толщину составим 4 мм.;

– Смоделируем отверстия 6 мм. для крепления рулевых стабилизаторов;

– Вырежем их;

– Далее данную деталь можно отправлять на печать. Нам понадобится 1 экземпляр. Будем использовать PLA –пластик.;

– В этой же сборке создадим смещенную плоскость: Моделирование -> Плоскости -> Смещенная плоскость;

Уже отправляем на печать

– Далее создадим дно к амфибии 428 мм. на 180 мм. Добавим отверстия 3 мм. так, чтобы они располагались параллельно к отверстиям на корпусе дрона;

– Произведем выдавливание на 4 мм.;

– Теперь в отдельном файле создадим детали для крепления дна к корпусу амфибии. Создадим прямоугольник 14 мм. на 6 мм. и отверстия по 3 мм.;

– Произведем выдавливание конструкции на 10 мм.;

– Воссоздадим новый эскиз на профиле детали;

– Сделаем треугольные вырезы произвольных размеров;

– Воспользуемся функцией "Вырезать выдавливанием";

– Сделаем вырезы произвольного дизайна для удобства крепления;

– Далее данную деталь можно отправлять на печать. Нам понадобится 5 экземпляров. Будем использовать PLA –пластик.

Моделирование стабилизатора для рулевого управления

– Создадим новый эскиз и расположим на нём окружность, с отверстием на 3 мм. Длину самого стабилизатора можно варьировать от 50 до 60 мм.;

– Выдавим на 10 мм.;

– Создадим новый эскиз и начертим стабилизатор с острым углом;

– Выдавим его на 77 мм.;

– Далее в первом эскизе сделаем отверстие на 2 мм. для проволоки поворота руля;

– Далее данную деталь можно отправлять на печать. Нам понадобится 2 экземпляра. Будем использовать PLA –пластик;

– Сохраним наш рулевой механизм в отдельный файл и создадим небольшую платформу с отверстием на 2 мм. для проволоки для управления стабилизаторами;

– Выйдем из эскиза и сохраним файл. Далее данную деталь можно отправлять на печать. Нам понадобится 1 экземпляр. Будем использовать PLA –пластик.

Моделирование связующей детали для 3 стабилизаторов + защепка

– Создадим новый файл и прямоугольник 80 на 5 мм. и три отверстия на 3 мм.;

– Произведем выдавливание эскиза;

– Сделаем скругление радиусом 2,5 мм. Далее данную деталь можно отправлять на печать. Нам понадобится 1 экземпляр. Будем использовать PLA –пластик;


– Сделаем защепку для крепления воздушной подушки. Создадим новый файл и эскиз;

– Создадим прямоугольник 40 на 20 мм. Перекроем его прямоугольником шириной на 15 мм.;

– Размеры представлены на рисунке;

– Произведем выдавливанием на 10 мм.

Почти закончили

– Затем произведем скругление радиусом 1 мм. Далее такие детали можно отправлять на печать. Нам понадобится около 25 экземпляров;

– Создадим деталь для крепления модуля-амфибии к раме F450;

– Произведем выдавливание на 4 мм.;

– Далее создадим чертёж;

– Нажмем “Вставка” -> ”Вид с модели” -> ”Вид с модели”;

– Выберем только вид сверху;

– Убираем перекрестия на отверстиях. Сохраним в формате .dxf и передадим на резку на лазерном станке.;


🌲 В качестве материала нам понадобится фанера 4 мм. толщиной

Оцени свою работу в команде (для ребят)
Почти закончили! Сейчас важно подумать над своей огромной проделанной работой. Постарайся честно ответить себе, что получилось, а что нет. За это не ставят оценок, это нужно для твоего роста!

Инструкция: Оцени, насколько ты согласен с каждым утверждением, по шкале от 1 до 5 (где 1 — «совсем не так», 5 — «точно так»). Можно использовать любые символы (🙂😄🤩).

Как оценивать ребят? (для наставников)
Если вы – наставник или педагог, читающий это текст, то Вам мы предлагаем несколько вариантов для текущей аттестации ребят. Посмотрите, как это можно сделать. Важно оценить не только итоговый результат, но и процесс работы, динамику развития каждого участника и команды в целом.

💕 Рекомендуется использовать метод формирующего оценивания (assessment for learning), а не просто выставлять оценку.

Оценка командной работы:
Индивидуальная оценка каждого из участников:
Заинтересовал проект? Что дальше?
3D-моделирование деталей БПЛА необходимо практически на всех профильных соревнованиях для молодежи в беспилотной отрасли!
Подробнее
Подробнее
Подробнее
Подробнее
Банк идей
Посмотри образцы проектов, где ребята использовали 3D-моделирование
Авторы