Проектирование БЛА для МЧС России с целью разведки и доставки средств спасения

Завершен

Идея проекта

Победитель
Полное название проекта
Проектирование БЛА для МЧС России с целью разведки и доставки средств спасения
Руководитель
Сергей Горобец
Заявлен
17 марта 2018, 07:14
Категории проекта
  • ИЗОБРЕТАЙ!
  • III ступень
  • На конкурс «Реактор» 2018
Ключевые слова проекта
  • бпла
  • беспилотник
  • беспилотные летательные аппараты
  • авиация
  • мчс
  • Самолет
  • спасательные средства
Площадка конкурса
Кванториум Калининград
Закрыт
14 апреля 2018, 23:15

Назначение технологии

В настоящее время на страже безопасности жизни и здоровья человека стоит большое количество современных технологий, в том числе и авиационных. Беспилотные Летательные Аппараты (БЛА) используются для разведки местности в случае ЧС, поиска пропавших людей и спасению погибающих на суше, воде и т.д. Но все более востребовано оказание оперативной помощи в опасных или труднодоступных для человека районах с использованием дистанционно-управляемых систем. Такие системы востребованы в сейсмоопасных зонах, населенных пунктах близ крупных водоемов, а также в районах подверженным лесным пожарам и другим стихийным бедствиям.Таким образом, целью проекта стало проектирование отечественного БЛА для доставки средств спасения и гуманитарной помощи в труднодоступные районы с различными особенностями рельефа и параллельной разведки местности. Доставляемыми средствами спасения будут являться спасательные наборы для спасения в разной местности: на море и на суше. Управление БЛА будет управляться в ручную с пункта управления на дальности до 10 км, и автоматически на дальности до 170 км.

Принцип действия технологии

В основе конструкции БЛА будет лежать самолет, выполненный по схеме рама, высоким расположением крыла, большим удлинением крыла (до 3-х метров) и прямым крылом. Бесщелевые закрылки позволят сбрасывать груз с большой точностью на низкой скорости, а также осуществлять посадку как со стойками шасси так и без них, если взлет был совершен с катапульты. В качестве силовой установки выступает бесколлекторный мотор с толкающим винтом, дающий минимальный коэффициент аэродинамического сопротивления. Горизонтальное оперение имеет V-образную форму. Бескилевая схема позволит максимально упростить конструкцию. Целевая нагрузка будет составлять 4600 граммов и иметь вид контейнеров, размещенных под крылом. Контейнеры будут иметь 2 варианта содержимого:
1. Морской: с самонадуваемым спасательным жилетом и аварийным маяком, размещенном в жилете.
2.Сухопутный (может изменяться по содержимому) сухой паек, аварийный маяк, средство связи, складной нож и аптечка.
Питание бортовых систем будет происходить с помощью 4-х солнечных батарей, вмонтированных в крыло. Таким образом, при внештатной ситуации БЛА не потеряет управление и сможет безопасно совершить посадку и передать информацию о местоположении.
Сухопутный набор имеет форму эллипсоида с выпускающимся парашютом, а морской брезентовый чехол на молнии в котором находится спасательный жилет. Он схож по конструкции со спасательными жилетами, которые встречаются на борту пассажирских авиалайнеров. Самонадувающийся спасательный жилет оборудован маленьким баллоном с сжатым воздухом, который дает плавучесть не менее 200 кН (20,5 кг). И если пострадавший потеряет сознание в спасательном жилете, то его конструкция должна обеспечить отклонение тела под углом не менее 20 и не более 50 градусов над поверхностью воды. А радиомаяк с помощью баллона, который также служит как антенна будет усиливать сигнал. Сухопутный комплект состоит из базового спасательного набора,

Результаты проекта

После проведения тестовых наземных и воздушных испытаний, было принято решение о незначительной модернизации бортового оборудования. Более совершенное оборудование имеет повышенные характеристики и большую энергоэффективность. Новый контроллер солнечных батарей имеет меньшие габариты и сниженную массу, что позволило установить более емкие литий-полимерные аккумуляторы для дополнительного питания бортовых систем.
По результатам данного проекта было принято решении о расширении линейки универсальных беспилотников. Следующим проектом будет мультикоптер с передовым бортовым оборудованием и большой грузоподъемностью. Такой летательный аппарат будет необходим транспортным компаниям, почтовой службе и для разведки различных территорий при плохих погодных условиях.

Презентация

Реактор 3.pptx

Галерея проекта

План проекта

Лидер проекта
Сергей Горобец
1

Постройка планера и монтаж бортовых систем

Исполнитель:
Сергей Горобец
Срок:
не установлен
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Работа над проектом разделяется на два больших этапа:
1) Постройка макета и монтаж оборудования.
2) Программирование микроконтроллеров.

В настоящее время на страже безопасности жизни и здоровья человека стоит большое количество современных технологий, в том числе и авиационных. Беспилотные Летательные Аппараты (БЛА) используются для разведки местности в случае ЧС, поиска пропавших людей и спасения погибающих на суше, воде и т.д. Но все более востребовано оказание оперативной помощи в опасных или труднодоступных для человека районах с использованием дистанционно-управляемых систем. Такие системы востребованы в сейсмоопасных зонах, населенных пунктах близ крупных водоемов, а также в районах подверженным лесным пожарам и другим стихийным бедствиям.
Таким образом, целью работы стало проектирование отечественного БЛА для доставки средств спасения и гуманитарной помощи в труднодоступные районы с различными особенностями рельефа и параллельной разведки местности. Доставляемыми средствами спасения будут являться спасательные наборы для спасения в разной местности: на море и на суше. Управление БЛА будет управляться вручную с пункта управления на дальности до 20 км, и автоматически на дальности до 140 км.

Модель находится в стадии изготовления. Материал планера летательного аппарата (ЛА) - экструзионный полистирол. Большое удлинение крыла, высокоплан, форма фюзеляжа и тянущий винт адаптированы таким образом, что ЛА имеет низкую скорость срыва потока, что позволяет в случае отказа бортовой силовой установки произвести посадку, как планер. Изготовление планера происходило с использованием горячего ножа, канцелярского ножа и абразивного материала с зернистостью Р40, Р60 и Р220. Из цельного куска полистирола вырезался фрагмент, которому была предана форма. Профиль крыла ЦАГИ-817 позволяет использовать аэродинамический потенциал ЛА по максимуму. После резки и предании очертаний крылу и фюзеляжу была произведена обработка абразивным материалом.
Особенностью ЛА являются функции, которые он выполняет и технологии, которые были в нем применены. Гибридная энергетическая система, смонтированная в данном БЛА, позволяет значительно улучшить энергетические характеристики. Энергосистема базируется на 3-х элементах: солнечных панелях, суммарная площадь которых 5,65 м², аккумуляторных батареях (АКБ) и запасном аккумуляторе. Питание бортовой электроники происходит с помощью солнечных батарей, а питание энергоустановки (ЭУ) происходит с помощью емких АКБ. На случай отказа техники имеется система аварийного протокола. При отказе одного из аккумуляторов, который питает двигатель происходит активация дополнительного источника энергии и двигатель работает на пониженных оборотах. В случае полного отказа и аварийной посадки активируется радиомаяк, который передает сигнал на пункт к оператору о местоположении, а питание его происходит как с помощью солнечных панелей, так и с помощью отдельного источника питания, который питает только аварийный радиомаяк.
Набор гуманитарной помощи имеет 2 вариации: сухопутный и морской. Сухопутный располагается в противоударном контейнере, в котором располагается: сухой паек, средство аварийной связи, радиомаяк, аптечка, нож. В зависимости от условий содержимое может изменяться. Морской набор состоит из брезентового чехла на молнии в котором находится спасательный жилет особой конструкции. Так как имеются ограничения по весу, то жилет должен быть легким, что и было достигнуто. Масса не превышает 400 грамм. Жилет состоит из салона с воздухом и радиомаяка, который передает сигнал службам спасения. Конструкция схожа с жилетами, которые есть на борту гражданских авиалайнеров. Пострадавшего, находящегося в воде, обнаруживает БЛА, а точнее камера, распознающая людей, и сбрасывает спасательный набор. Жилет одевается через голову и застегивается на поясе, далее необходимо потянуть за колпачок, который вызывает надувание жилета. Плавучесть 200 кН (20,5 кг) позволяет пострадавшему находиться на поверхности воды до 6 часов. Плавучесть и конструкция обеспечивают поддержание тела под углом не менее 20 и не более 50 градусов над поверхностью воды. Антенна, вшитая в ребро жесткости, обеспечивает передачу сигнала на расстоянии до 15 км.

Ключевые слова задачи

  • беспилотные летательные аппараты
  • мчс
  • беспилотник
  • arduino

Компетенции

  1. навыки сотрудничества со сверстниками, детьми младшего возраста, взрослыми в образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, проектной и других видах деятельности
  2. готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности
  3. умение продуктивно общаться и взаимодействовать в процессе совместной деятельности, учитывать позиции других участников деятельности, эффективно разрешать конфликты
  4. умение самостоятельно оценивать и принимать решения, определяющие стратегию поведения, с учётом гражданских и нравственных ценностей
  5. владение языковыми средствами – умение ясно, логично и точно излагать свою точку зрения, использовать адекватные языковые средства
  6. владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой
  7. владение умениями выдвигать гипотезы на основе знания основополагающих физических закономерностей и законов, проверять их экспериментальными средствами, формулируя цель исследования
  8. сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека, связанной с физическими процессами, с позиций экологической безопасности.
  9. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
  10. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
  11. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов
  12. Восстанавливать нормальную работу сетевых сервисов в соответствии с требованиями регламентов
  13. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность
  14. Выполнять тестирование программных модулей
  15. Осуществлять оптимизацию программного кода модуля
  16. Осуществлять ревьюирование кода и технической документации
  17. Выполнять работы по модификации отдельных компонент программного обеспечения
  18. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями
  19. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий
  20. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей)
  21. Разрабатывать под руководством более квалифицированного специалиста прогрессивные технологические процессы изготовления деталей, сборки узлов, агрегатов, монтажа систем летательных аппаратов в соответствии с требованиями Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП)
  22. Анализировать техническое задание для разработки конструкции несложных деталей и узлов изделия и оснастки Производить увязку и базирование элементов изделий и оснастки по технологической цепочке их изготовления и сборки
  23. Выбирать конструктивное решение узла
  24. Проводить сбор, обработку и накопление технической, экономической и других видов информации для реализации инженерных и управленческих решений и оценки экономической эффективности производственной деятельности участка с применением ИКТ
  25. владеть культурой мышления, способностью обобщать, анализировать и воспринять информации, ставить цели и выбирать пути их достижения
  26. способностью логически верно строить устную и письменную речь
  27. способностью к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства
  28. готовностью к решению сложных инженерных задач с использованием базы знаний математических и естественно - научных дисциплин
  29. иметь навыки математич еского моделирования процессов и объектов на базе стандартных пакетов исследований
  30. способностью организовать коллективну ю работу над проектом
Приложенных файлов нет
2

Программирование микроконтроллеров

Исполнитель:
nk2
Срок:
не установлен
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Задача составляла в том, чтобы Микроконтроллер Raspberry Pi 3 при помощи бортовой камеры осуществлял распознание людей. Схема работы представлена следующим образом: RaspPi -> Camera -> Vlc —--— > PC -> OpenCV + CustomTrained HaarCascade -> Result.
Программирование полетного контроллера Pixhawk осуществляется в программе Mission Planner, в которой отображается работа полётных систем, как навигация, гироскоп и др.

Ключевые слова задачи

  • мчс
  • программирование
  • arduino

Компетенции

  1. сформированность представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач
  2. сформированность умения решать физические задачи
  3. сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни
  4. сформированность системы знаний об общих физических закономерностях, законах, теориях, представлений о действии во Вселенной физических законов, открытых в земных условиях
  5. владение методами самостоятельного планирования и проведения физических экспериментов, описания и анализа полученной измерительной информации, определения достоверности полученного результата
  6. сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека, связанной с физическими процессами, с позиций экологической безопасности.
  7. Сформированность навыков коммуникативной, учебно-исследовательской деятельности, критического мышления
  8. Способность к инновационной, аналитической, творческой, интеллектуальной деятельности
  9. Сформированность навыков проектной деятельности, а также самостоятельного применения приобретённых знаний и способов действий при решении различных задач, используя знания одного или нескольких учебных предметов или предметных областей
  10. Способность постановки цели и формулирования гипотезы исследования, планирования работы, отбора и интерпретации необходимой информации, структурирования аргументации результатов исследования на основе собранных данных, презентации результатов
  11. Выполнять отладку программных модулей с использованием специализированных программных средств
  12. Выполнять тестирование программных модулей
  13. Реализовывать базу данных в конкретной системе управления базами данных (СУБД)
  14. Осуществлять разработку тестовых наборов и тестовых сценариев
Приложенных файлов нет