На воде и в воздухе Дрон амфибия 2

АЭРО

На воде и в воздухе: введение в авиа- и судомоделирование

Часть 2.
Сборка конструкции
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 инженерии летательных аппаратов. Это 2 часть проекта по созданию дрона-амфибии. Здесь мы подробно рассмотрим, как собрать конструкцию такого дрона

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 сборке конструкции 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.

О Национальной технологической инициативе и рынке НТИ «Аэронет»

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?

Российские разработчики и производители беспилотных воздушных систем

Компания «Геоскан»

Геоскан — российская группа технологических компаний, которая занимается разработкой и производством беспилотных авиационных систем (БАС), малых космических аппаратов (кубсатов), авионики, средств беспроводной связи, сенсоров для БАС и кубсатов, разработкой и производством беспилотных систем и систем навигации в помещениях для STEM-образования и соревнований по робототехнике, предоставлением услуг по беспилотной аэрофотосъемке, в том числе мультиспектральной и тепловизионной, воздушному лазерному сканированию, геологоразведке, шоу дронов.

Сайт

Компания «АЭРОКОН»

Специализируется на разработке и производстве беспилотных авиационных систем для мониторинга и аэрофотосъемки на базе
Центрального аэрогидродинамического института
имени профессора Н.Е. Жуковского (ЦАГИ),
работает в авиационной промышленности России с 1991 года. Эксклюзивный продукт: аэроджип «FORTIS».

Сайт

Кем работать: настоящее и будущее

Примерь на себя профессии будущего!

Профессии настоящего

Актуальные вакансии и зарплаты уже сейчас!

Профессии будущего

Дизайнер и сборщик дронов для экстремальных сред

Создает дроны для работы в условиях, недоступных человеку: в атмосфере Венеры, в океанских впадинах на спутнике Юпитера Европе, в верхних слоях атмосферы Земли или внутри активных вулканов.

Проектировщик и сборщик биогибридных дронов

Создает дроны, которые частично состоят из живых тканей. Например, дрон с крыльями на основе усиленных мышечных тканей, способных к регенерации, или с сенсорной системой, использующей модифицированные нейроны для навигации.

Архитектор виртуальной сборки

Проектирует и оптимизирует иммерсивные цифровые пространства (цифровые двойники заводов), где происходит вся разработка и виртуальная сборка. В этих симуляциях, работающих в режиме реального времени, инженеры тестируют дроны.

Для работы над кейсом понадобится

Программа Компас-3D

Станок для лазерной резки

Лист поликарбоната или фанеры 4 м.

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

Мастер-сборщик

Занимается физической сборкой и компоновкой всех компонентов согласно 3D-модели и чертежам.

Инженер-электрик

Осуществляет электрический монтаж, пайку и подключение всей электроники.

Специалист по визуализации и презентации

Подготавливает модель для итоговой защиты.

Собираем конструкцию вместе!

Элементы, необходимые нам для сборки дрона

а ➡ полётный контроллер
б ➡ плата распределения питания
в ➡ четыре ESC-регулятора
г ➡ четыре бесколлекторных двигателя
д ➡ приёмник
ж ➡ адаптер питания
з ➡ GPS-модуль
и ➡ четыре пропеллера
к ➡ коннекторы

Пайка адаптера питания

Начнём сборку с того, что припаяем адаптер питания XT-60 к плате распределения питания BeeRotor BF3. Красный провод необходимо припаять к площадке BAT+ а чёрный к BAT-.

Сборка корпуса F450

Далее произведем сборку корпуса F450

Подключение к регуляторам

Далее подключим к регуляторам + и – esc регуляторы по очереди

Прикручиваем плату

Теперь прикрутим к раме плату распределения питания и двигатели, как показано на рисунке

Подключение GPS-модуля

Произведем подключение GPS-модуля к дрону

Полетный контроллер

Затем с помощью шлейфа соединим плату распределения питания с полетным контроллером. Установим полетный контроллер поверх пластиковых столбиков

Приемник

Установим приемник, как показано на рисунке

Возвращаемся в Компас-3D

– Зайдем в компас и смоделируем крепление для GPS-модуля;
– Создадим прямоугольник 65 мм. на 30 мм.;
– Далее создаем отверстия для крепления к нижней части корпуса F450;
– Создадим отверстие для крепления металлической трубки 10 мм диаметром;
– Сделаем скругления диаметром 5 мм.;

– Сделаем выдавливание на 10 мм. толщиной;
– Создадим новый файл для моделирование крепления для GPS-модуля;
– Сделаем эскиз внешней окружности 30 мм. и внутренней окружности 10 мм.;
– Производим выдавливание на 10 мм.

Установка GPS-модуля

Далее установим GPS-модуль с помощью термоклея на металлическую трубку, например, алюминиевую, диаметром 10 мм. и длиной в 150 мм.

Подключение дрона к пульту, подготовка к прошивке

– Далее произведем подключение дрона к пульту;
– Для этого возьмем пульт FS – 1i и зажмём кнопку Bind;
– Затем установим Bind Key в приемник в шину B, как показано на рисунке;
– Затем произведем установку крышки, предварительно прилепив к ней липучки для крепления аккумуляторной батареи. Приемник можно закрепить с помощью специальных пластиковых хомутов на крышке;
– Далее произведем подключение аккумуляторной батареи к дрону. На экране пульта появится Bind OK.

Прошивка, установка пропеллеров

– Затем проверим настройки каналов на пульте. Зажмём кнопку “ОК” на пульте и зайдем во вкладку “System”. Затем с помощью кнопки “DOWN” пролистаем вниз до раздела “RX Setup” и выберем “PPM Output”. В данном разделе проверим чтобы было написано “On”. Если же стоит “Off” то с помощью кнопки “UP” поменять на “On”. Далее с помощью кнопки “CANCEL” сохраним;

– Затем проверим чтобы протокол i-BUS был назначен на первый канал. Для этого в меню “RX Setup” прокликаем до “ i-BUS Setup” и убедимся, что под Channel стоит Ch1, в ином случае меняем с помощью кнопки “DOWN”;

– Далее выйдем в самое начало меню и выберем вкладку “Functions setup”. В ней выберем “Aux.Channels”. В данной вкладке проверим чтобы пятый канал был настроен на стик SwA, Шестой канал должен быть настроен на стик SwC. С помощью кнопки “CANCEL” сохраним настройки.;

🛫 Установим пропеллеры

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 (☹️😐🙂😄🤩).

Скачать шаблон по ссылке

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)

Скачать шаблон по ссылке

Оценка командной работы: