Квадрокоптер. Виды и применение. Комплект и особенности

Квадрокоптер, или дрон – беспилотный летательный аппарат на радиоуправлении, построенный по вертолетной схеме. Он оснащается как минимум 4-мя наборами лопастей, каждая из которых приводится в действие отдельным электромотором. Прибор оснащается общей батареей питания, сложной электроникой для синхронизации двигателей и обеспечения управления.

Из чего состоит квадрокоптер, комплект его поставки

Квадрокоптеры обычно имеют специальный кейс для переноски. Внутри у базовых устройств самого низкого класса он содержит:

• Сам аппарат.
• Пульт ДУ.
• Батарею питания.
• Зарядное устройство.
• Съемные лопасти.

Самые простые квадрокоптеры имеют очень ограниченный радиус действия системы управления, примерно до 30 м. Это в первую очередь обусловлено отсутствием у них камеры, поэтому при управлении устройством требуется постоянное визуальное отслеживание, что было бы невозможным на больших расстояниях.

Лопасти дрона являются съемными. Это наиболее чувствительная часть устройства, которая при столкновении с предметами разбивается. Поэтому часто в комплектации имеются запасные винты. У устройств более высокого класса проблема столкновения не стоит, поскольку они имеют умную систему обнаружения препятствий и автоматически их избегают. Квадрокоптеры на простом ручном управлении обычно имеют защиту винтов. При столкновении она берет удар на себя, поэтому сами лопасти остаются целыми.

Неразборной частью квадрокоптера является рама и контроллер. Последний отвечает за выполнение полета. На штангах рамы закрепляется как минимум 4 двигателя, каждый из которых оснащается своим винтом. Количество электромоторов может быть и выше, что положительно влияет на грузоподъемность беспилотника.

Аппарат может оснащаться тремя основными типами моторов:

1. Коллекторные.
2. Коллекторные с редуктором.
3. Бесколлекторные.

Коллекторные моторчики устанавливаются на всех недорогих устройствах. Такие беспилотники имеет небольшую тягу, поэтому не могут переносить грузы.

Добавление к мотору редуктора увеличивает мощность аппарата. При аналогичных параметрах с обычным коллекторным двигателем, электромотор с редуктором поднимает больший вес. Однако наличие шестеренок приводит к нагреву при работе. Поэтому квадрокоптеры с редукторами нельзя эксплуатировать без пауз для охлаждения.

Наилучшими являются дроны с бесколлекторными моторами. Они почти не греются, много поднимают, двигаются быстро. Такие двигатели ставят только на топовые устройства.

Пульт ДУ

В зависимости от сложности коптера, он может оснащаться соответствующим пультом:

• Кнопочным.
• Рычажным.
• С держателем телефона.
• С дисплеем.

Многие недорогие устройства вообще не имеют пульта. Управление ими осуществляется через мобильный телефон с установленным специальным приложением. Аппараты не имеющие камеры обычно управляются пультом на кнопках или с рычагами.

Квадрокоптер оснащенный камерой может отлетать дальше, поскольку передает видеоизображение направления своего полета. Это исключает столкновения за пределами прямой зоны видимости человека во время движения в ручном режиме. Дорогие пульты имеют собственный экран, более бюджетные предусматривают крепление для смартфона, на котором после установки специального приложения показывается изображение с камеры квадрокоптера.

Батарея питания и зарядное устройство

В качестве источника питания у квадрокоптеров применяется литий-ионная батарея. У самых бюджетных аппаратов ее емкости хватает только на 7-9 минут полета. Это очень мало, поэтому практически все дроны предусматривают возможность быстрой замены аккумулятора на запасной.

Принцип работы, поставляемого в комплекте с коптером зарядного устройства, разный. В одних моделях оно подсоединяется прямо к квадрокоптеру, у других аккумулятор снимается и подключается к зарядке. Аппараты профессионального уровня комплектуются зарядными станциями, которые одновременно подзаряжают основной и запасные аккумуляторы.

Сферы использования

Квадрокоптеры по мере усовершенствования получают все большую тяговую мощность, поэтому имеют возможность подъема тяжелых предметов. Это существенно расширяет сферу их использования.

В целом устройства разного ценового сегмента можно применять с целью:

• Развлекательных полетов.
• Ведения аэросъемки.
• Быстрой перевозки легких грузов.
• Ведения геодезических изысканий.
• Опрыскивания садов и полей.

Дроны для развлечения

Это самые бюджетные аппараты. Наиболее простые из них не имеют камеры и поддерживают только автоматическое управление. Более дорогие устройства имеют систему креплений для камеры, поэтому с их помощью можно осматривать окрестности с высоты птичьего полета.

Дроны для аэросъемки

Квадрокоптер данного класса имеет более стабильную систему управления. Он двигается очень плавно, благодаря чему изображение на его камере не трясется. Они используются для фиксации панорам, а также съемки кинокадров. Устройства данного класса полностью заменили вертолетную съемку в киноиндустрии. Полет дрона в десятки раз дешевле, чем подъем оператора на вертолете в воздух.

Квадрокоптер для доставки грузов

Имеет систему креплений, которые позволяют присоединять к ним тяжести весом в несколько килограмм. Данные устройства оснащаются камерами с небольшим разрешением, но достаточным для удобного управления. Многие компании занимающиеся доставкой грузов по городу применяют для этого квадрокоптеры. Такой транспорт позволяет доставить посылку быстрее, чем курьером. Аппарат поднимается над зданиями и летит напрямую, не тратя время на светофоры, объезд препятствий и т.д.

Квадрокоптеры для геодезии

В данную группу входит квадрокоптер высокого класса, который используется для подключения геодезического оборудования. Оно позволяет снимать координаты точек с такой же точностью, что и геодезист классическим способом. При этом аппарат быстро передвигается вне зависимости от сложности рельефа местности.

Агрокоптеры

Квадрокоптер для опрыскивания имеет самую высокую грузоподъемность. Он способен поднимать до 20 л раствора с агрохимией. Аппараты этого типа имеют специализированное программное обеспечение, поэтому могут проводить автоматическое опрыскивание полей. Устройство двигаясь над полем опрыскивает растения из форсунок, захватывая полосу 4-5 м. За одну заправку оно способно покрыть до 1-2 га поля. При опустошении бака или окончании заряда батареи, коптер возвращается на исходную точку. После дозаправки или установки заряженных аккумуляторов, он отправляется в последнюю точку, в которой прекратил работу, и продолжает опрыскивание дальше.

Агрокоптер опрыскивает поле дольше, чем трактор или самоходный опрыскиватель, но он двигается над растениями, не уничтожая часть урожая колесами. Недостаток агрокоптеров в необходимости их применения совместно с генераторами. Они используются для подзарядки запасных батарей, пока сам аппарат работает в воздухе. Такой способ добычи энергии делает окупаемость оборудования более продолжительной.

Автоматизированное управление

Любой квадрокоптер, начиная из средней ценовой категории, поддерживает не только ручное, но и автоматическое управление. Это стало возможным благодаря внедрению систем умного определения препятствий впереди и вверху. Аппарат их замечает и самостоятельно облетает, возвращаясь потом на заданный маршрут следования. Это исключает столкновения и повреждения лопастей.

Коптер может иметь различные авторежимы:

• Self-Level Mode.
• Attitude Holding Mode.
• GPS Attitude Holding Mode.
• Возврат к исходной точке.

Self-Level Mode позволяет активировать автоматическую работу систем стабилизации. Этот режим незаменим при обучении, когда еще нет навыков плавного управления беспилотником.

Attitude Holding Mode позволяет аппарату зависнуть на заданной высоте, даже если отпустить пульт управления. При этом можно руководить только горизонтальным смещением и коптер полетит строго на одной высоте.

GPS Attitude Holding Mode позволяет привязать дрон к точке координат. То есть, он зависает не просто за счет стабилизации, но и может противодействовать ветру, чтобы находится в одном месте. Это полезная функция для аэросъемки.

Функция возврата к исходной точке позволяет нажатием на кнопку заставить квадрокоптер автоматически возвратиться к месту проведения взлета. Также аппарат может это сделать без команды, если потеряет связь с пультом или заряд его батареи находится на исходе.

Классификация по размеру

Квадрокоптеры классифицируют по размеру. Он определяется расстоянием между валами моторов, а не диаметром захвата лопастей. К примеру, класс 250 означает, что расстояние между моторчиками 250 мм. Чем выше класс, тем устойчивей аппарат в воздухе, он лучше противодействует порывам ветра, способен поднять больше груза.

Виды квадрокоптеров по источнику питания

Помимо стандартных квадрокоптеров на аккумуляторах, которые дают возможность полета в среднем 7-20 минут, существуют беспилотники и с другими источниками питания:

• Бензин.
• Водород.

Бензиновые устройства имеют по двигателю внутреннего сгорания для каждого винта. Такие аппараты способны летать на одной заправке до 3 часов. При этом их дозаправка занимает всего несколько минут.

Приборы на водороде имеют запас хода на одной заправке до 4 часа. Они очень дороги и производятся всего несколькими компаниями в мире. Для работы они заправляются водой.

Похожие темы:

• Моноколесо. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать
• Сигвей. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
• Гироскутер. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Применение
• Электровелосипед. Виды и устройство. Работа и как выбрать