Коптер для чего нужен
Что такое квадрокоптер: для чего он нужен, как устроен и кто его придумал?
Приветствуем всех, кто не безразличен к БПЛА и по этой причине оказались на страницах нашего сайта! Что такое квадрокоптер? Как и кем был разработан? Почему он стал таким популярным сегодня? Как летает, как устроен, и для каких целей предназначен? Зачем и для чего он нужен?
Пожалуй, это основные вопросы, которые интересуют новичков в беспилотном пилотировании. Приобретение первого дрона – дело ответственное, ведь от того, каким он окажется, во многом зависит ваш дальнейший интерес и увлечение коптерами в принципе.
Именно поэтому важно иной раз обратиться к истокам, чтобы иметь общее представление о таких современных гаджетах, знать, чего от них ожидать, понимать принцип работы квадрокоптера и т.п. Все эти и другие аспекты мы постараемся осветить сегодня более подробно.
Что такое и зачем он нужен?
Квадрокоптер – англоязычный термин, дословно переводимый на русский, как «четырехвинтовой вертолет». Но что это означает на практике? По сути, это беспилотник (летательный аппарат на ДПУ), оснащенный четырьмя винтовыми пропеллерами. Управление осуществляется посредством специального RC-пульта с земли.
На большинстве современных моделей дронов установлены миниатюрные видеокамеры, обеспечивающие возможности съемки в фото- и видеоформате с воздуха.
Как только первые квадрики появились на прилавках магазинов беспилотной техники на радиоуправлении, их цена едва ли могла привлечь обывателя. Но со временем стоимость таких гаджетов продолжала стремительно падать (собственно, она продолжает падать со времен своего появления до сих пор, а ценовой диапазон – расширяться до бесконечных пределов). Сегодня они доступны многим людям со средним достатком.
Появились и квады с камерой, которые стали настоящим бумом среди широких масс любителей БПЛА. Таким образом, сфера их применения существенно развернулась по всем фронтам, привлекая внимания людей всех возрастов, от школьников и дошколят, до людей пенсионного возраста, любителей и профи в сфере беспилотных полетов, любителей спортивных состязаний на мультикоптерах, журналистов, блогеров, репортеров и даже представителей военно-разведывательных структур.
Современные технологии дроностроения шагнули далеко вперед в последние годы. Но в большинстве случаев на вопрос о том, что такое коптер и каково его предназначение, люди склонны отвечать – это гаджет для развлечения и захватывающих любительских съемок с высоты.
Кто придумал?
История создания/разработки таких БПЛА уходит корнями в первую половину прошлого века. Первый действующий прототип всех действующих ныне любительских и профессиональных дронов, а также вертолетов появился в 1922 году и получил название «вертолет Ботезата». В рамках первых тестовых полетов ему удалось не только успешно подняться в воздух, но и поднять с собой на высоту до четырех метров груз весом около 450 килограмм.
Георгий Александрович Ботезат – тот, кто придумал квадрон, был гражданином США российского происхождения, изобретателем, естествоиспытателем и профессором Петроградского института высоких технологий.
Разработки первого в мире квадрона под его началом велись при финансовой поддержке армии США. Военным требовался летательный аппарат, который сможет производить вертикальные взлеты и посадки. Со временем проект был прикрыт из-за определенных технических трудностей.
Основная проблема состояла в обязательном наличии попутного ветра для полетов. Ученый так и не успел довести разработку и оптимизацию схемы вращения двигателей до конца.
Почему именно 4 мотора?
Испытания вертолета с 4-мя винтами начались под руководством Ботезета в 22-м году. Устройство квадрокоптера на основе четырехвинтовой конструкции еще в те времена было признано наиболее устойчивым и оптимальным с точки зрения полетных характеристик.
Благодаря многовинтовому принципу работы, аппарат становился легко управляемым. Для поворота достаточно было изменить положение носовой части коптера.
В более поздние времена, когда начальные квады на радиоуправлении обзавелись полноприводной винтовой системой, они получили абсолютный баланс и максимальный полетный контроль, а все недостатки квадрокоптеров были минимизированы за счет внедрения новых технологий и электроники. По сей день 4-моторный коптер — лучший и самый надежный с точки зрения конструкции, летных и технических характеристик.
Мультикоптеры
Мультикоптер – это альтернативный, вариант квадронов, превосходящий их по количеству моторов. Его несущие винты вращаются диагонально и в противоположных по отношению друг к другу направлениях.
Различаются мультикоптеры между собой количеством моторов. В современной практике помимо трех- и четырехвинтовых моделей встречаются гексакоптеры и октокопторы с 6- и 8-ю пропеллерами, соответственно. Количество винтовых элементов по большому счету определяет возможности пиковых нагрузок аппарата по массе, то есть то, сколько веса он сможет взять с собой на борт.
Устройство и принцип работы
Принцип действия современных коптеров предельно прост. Каждый несущий винт приводится в движение электромотором. Одна часть двигателей вращается по часовой стрелке, а вторая – против. Это позволило исключить из конструкции квада хвостовой винт и сложный в плане конструктивной реализации автомат перекоса.
Как правило, каркасная рама любого квадрика имеет X-образную форму. На конце каждого из четырех лучей закреплена винтомоторная конструкция, обеспечивающая аппарату необходимую летную тягу.
Часто для придания оригинальности кваду раму украшают имитацией кабины пилота, различными принтами и светодиодными огнями. К слову LED-подсветка выполняет не только декоративную функцию – зачастую она помогает пилоту ориентироваться в управлении и позиционировании квадрика, а также необходима для пилотирования в темное время суток.
Платы управления и полетный контроллер
Контроллерная плата – мозг любого дрона. Она отвечает за все бортовые программные функции, включая контроль оборотов двигателей, съемку интегрированной камерой, позиционирование в пространстве на основе GPS-координат, работу светодиодов, выполнение виражей, прием различных сигналов с ДПУ и многое другое.
Мотор
Большая часть любительских мультикоптеров оснащена двумя типами электродвигателей – коллекторными и бесколлекторными. Как правило, вторые используются в бюджетных, любительских и наиболее простых вариантах. Их мощности вполне достаточно для поднятия в воздух мало и средне весовых квадронов любительского класса.
Коллекторные двигатели имеют другую, более совершенную конструкцию и несколько иной принцип работы. Они лишены коллекторов и щеток. Магнитные элементы расположены вокруг вала и выполняют непосредственно роторную функцию. Таким образом, двигатель работает с более плавным контролем оборотов у винтов и с большей отдачей, что обеспечивает лучшую тягу, энергорасход и производительность.
Трансмиттер и Пульт управления
Трансмиттер, то есть передатчик сигнала или пульт управления – это основной контрольный элемент любого квадрика. Контроль осуществляется посредством радиоволн, излучаемых аппаратурой на определенной частоте (как правило, это 2,4ГГц для радиосигнала и 5,8 для AV-видеосигнала с большим радиусом покрытия).
Регуляторы оборотов
Регуляторы оборотов или контроллеры скорости полета отвечают за контроль мощности двигателей. Суммарный рабочий ток этих элементов должен превышать по своим показателям максимальный ток электромоторов. Среди основных параметров, о которых нужно знать, подбирая оборотные регуляторы самостоятельно, стоит отметить максимальный рабочий ток и диапазон рабочих напряжений.
В данном контексте аббревиатура FPV подразумевает трансляцию видео с бортовой камеры агрегата на принимающее устройство в режиме реального времени от первого лица. В качестве приемника могут использоваться очки VR, а также пилотный шлем или монитор трансмиттера/смартфона. Иными словами, технология позволяет видеть пилоту то, что «видит» дрон в момент планирования.
Подвес с камерой
Это важная часть любых мультикоптеров с функцией съемки. Подвесное крепление служит для соединения видеокамеры с корпусом аппаратика. Она может иметь несколько осей (обычно две или три), позволяющих вращать камеру для захвата изображения в различных направлениях.
Нередко подвес оснащается специальными демпферными подушками, которые призваны гасить вибрации и обеспечить качественную стабилизацию видео на аппаратном уровне.
Батарея
АКБ – это сердце квадронов, обеспечивающее зарядом винтовые моторы. Они могут иметь моноблочную или многоблочную структуру, от чего во многом зависит их емкость. Аккумуляторные блоки подсоединяются в электроники посредством специальных клемм и устанавливаются на борт в специальных блоках. Для многих моделей предусмотрена возможность замены АКБ на аналогичные или с большей мощностью.
Чтобы понять, можно ли использовать другую батарею, необходимо внимательно почитать описание или инструкцию к агрегату.
Почему так популярен?
Ошеломительную популярность эти устройства получили в последние несколько лет, во многом благодаря параллельному развитию мобильных и видеотехнологий. С появлением высокотехнологичных смартфонов и повсеместными селфи, актуальными стали и так называемые селфи-дроны – миниатюрные беспилотники с камерой, позволяющие делать отменные селфи и видео.
Сложности в управлении
Новичок на этапе обучения может столкнуться с некоторыми трудностями контроля. В основном они связаны с пространственной ориентацией аппаратика и координацией движений стиков, что, надо сказать, по началу действительно очень непривычно.
Однако для таких случаев многие производители (в частности бюджетных модификаций) предусмотрели такую полезную функцию, как Headless Mode. Она меняет ориентацию дрона таким образом, что пилоту не нужно задумываться о том, где у квадрона зад, а где перед.
БПЛА и современное законодательство
В настоящее время на законодательном уровне действуют определенные ограничения в контексте применения и использования квадрокоптеров. Например, каждый дрон весом 0,25 – 30 кг подлежит регистрации на территории РФ и подразумевает наличие у пилота полетной лицензии.
К тому же придется получать разрешение на полеты, для которого потребуется удостоверение летной пригодности, доступ к эксплуатации воздушного пространства и удостоверение правомерности БПЛА-пилотирования. Если планируется ведение съемки в определенных регионах, то потребуется также соответствующе разрешение.
Будущее дронов
На что еще способны и для чего нужны людям коптеры, кроме развлечений?
Уже сегодня довольно успешно применяются такие летательные аппаратики для помощи строительным бригадам при монтаже сложных, композиционных конструкций, в сельском хозяйстве, при съемках документальных фильмов формата BBC, и даже для транспортировки людей.
Последний пункт можно считать особо интересной, революционной перспективой в мире БПЛА. Отдельную статью, посвященную таким крупногабаритным беспилотникам вы можете найти на страницах нашего сайта.
Надеемся, статья оказалась полезной и познавательной для вас. Если так, подпишитесь на наши обзоры и расскажите о них друзьям/знакомым в соцсетях. Удачного освоения ваших первых беспилотников!
А зачем нужен квадрокоптер именно вам?
Беспилотников становится все больше. Из техники военного назначения, эти дистанционно управляемые летательные аппараты успешно перешли в категорию любимых игрушек для взрослых. Сегодня купить квадракоптер может любой желающий – благо рынок предлагает большой выбор моделей.
Зачем нужны дроны? Понятно, что здорово запустить в небо радиоуправляемый вертолет. И еще раз, и еще. А потом дать позапускать его друзьям и наслаждаться завистливыми возгласами. Можно устроить гонки квадрокоптеров. К примеру, радиоуправляемый 350-граммовый дрон Walkera Runner 250 Race Quadcopter RTF разгоняется до максимума практически мгновенно. Модель миникоптера Parrot Minidrone Swing мало того, что носится, как пуля, так еще управляется со смартфона и внешне напоминает миниатюрный корабль пришельцев. А дрон Blade® Nano QX 3D умеет летать пузом к верху и оснащен механизмом выравнивания и стабилизации полета.
Но многим владельцам квадрокоптеров недостаточно просто пилотировать, им нужно больше. И именно эти экспериментаторы-энтузиасты придумывают для коптеров новые применения. А крупные компании, к примеру, Амазон, вплотную рассматривают возможность внедрения инновационных решений по улучшению транспортировки посылок с использованием квадрокоптеров.
Улыбайтесь, вас снимают
Человек, придумавший, закрепить на квадрокоптере видеокамеру, несомненно, был гением. Летающая камера позволила изучать труднодоступные местности, наблюдать за животными в естественной среде обитания, отслеживать состояние озонового слоя, охранять границы и важные объекты. Возможности квадрокоптеров успели оценить рекламщики, папарацци, организаторы свадебных церемоний, экстремалы всех мастей и спортсмены. Но что значат все научные достижения мира на фоне дрон-сэлфи.
Дайте человеку дрон, и вопрос «Зачем нужен квадрокоптер с камерой?» даже не придет ему в голову. Конечно, никто не умаляет заслуг квадрокоптеров в создании уникальных кадров с высоты птичьего полета и великолепных панорамных съемок. Но в первую очередь человек с летающей камерой будет снимать себя любимого. А с учетом того, что современные коптеры умеют четко держать заданную высоту, следуют за своим владельцем, как на привязи, и транслируют видео в режиме онлайн, как Hubsan X4 FPV H501S, снимать видео – одно удовольствие. А с мини-коптером Parrot Minidrone Hydrofoil NewZ можно делать фантастические снимки в море. У этого малыша с катерной конструкцией имеются подводные пропеллеры, удерживающие его над водой.
А зачем нужен квадрокоптер именно вам?
Тысячи владельцев радиоуправляемых дронов ежедневно придумывают новые способы использования летающих машинок. Квадрокоптеры позволяют почувствовать себя настоящим журналистом, дают возможность продемонстрировать роскошную картинку, снятую с точки, недоступной человеку. Легендарные Фантомы (DJI Phantom) относятся к любительскому оборудованию, но осуществляют профессиональную фото и видео съемку, а управлять ими сможет даже ребенок.
Квадрокоптером можно транспортировать мелкие предметы. Крупные и тяжелые вещи дрон не потянет, но баночку пива оттранспортирует без проблем. Французский квадракоптер Parrot Minidrone Mambo оснащен специальным захватом для переноски грузов, а еще вооружен «пушкой», стреляющей шариками. Берегись соседский кот!
Многие модели квадрокоптеров (например, Cheerson CX-20) оснащены функцией автопилота. С ней дрон не потеряется, даже если вылетит из поля зрения и потеряет сигнал с пульта управления. В памяти вертолета заложена команда возврата в точку взлета, причем путь к месту возвращения коптер проложит самостоятельно.
Один американский папочка стал объектом ожесточенных перепалок, позволив своей восьмилетней дочери самостоятельно ходить в школу. Пойдя навстречу самостоятельной малышке, папа подстраховался и всю дорогу контролировал ее с помощью коптера. Его идея не нашла отклика у других родителей, зато воодушевила многих собачников. Благодаря квадрокоптеру, владельцам четвероногих совсем не обязательно маяться под дождем. Можно запустить дрон, например, SYMA X8G, и наблюдать, как псинка сделает свои дела, не выходя из дома.
Зачем нужен квадрокоптер и что с ним делать?
Принцип действия квадрокоптера
Давайте разберемся с принципом действия подробнее. Квадрокоптер – это аэродинамически абсолютно нестабильный аппарат. Стабильным его полет делает бортовой компьютер или полетный контроллер. Для того, чтобы дрон накренился, необходимо, чтобы два двигателя замедлили вращение, а два противоположных – наоборот увеличили.
Например, если аппарат хочет свернуть влево, он ускоряет два двигателя на правой стороне рамы и замедляет два на левой стороне. Точно так же, если он хочет полететь вперед он ускоряет задние два мотора и замедляет два передних.
Коптер может повернуть (так называемое “рыскание”) влево или вправо, ускоряя два двигателя, которые расположены по диагонали друг к другу, одновременно замедляя два других. Для перемещения доступны 3 оси – тангаж (pitch), крен (roll), рыскание (yaw). А также газ (Throttle).
Как перемещается квадрокоптер (принцип работы)
Полезное видео на тему: «Принцип работы квадрокоптера»
Видео
Принцип действия
Принцип действия современного мультикоптера прост. В зависимости от схемы применения (3/4/6/8-несущих винтов) каждый несущий винт приводится во вращение эл.двигателем (эл.мотором). Одна половина моторов осуществляет вращение винтов по часовой стрелки, а вторая против. Благодаря такому подходу для осуществления управления мультикоптером не требуется применение в конструкции дрона хвостового винта и сложного в работе автомата перекоса.
*Порядок направления вращения несущих винтов мультикоптера.
Пример управления полётом:
*Схема управления полётом вращением несущих винтов.
Как устроен и из чего состоит квадрокоптер
Основной частью конструкции квадрокоптера является силовая рама — на ней закреплены все остальные элементы. В центре расположен корпус дрона с электронной начинкой и камерой. От середины отходят фиксированные или поворотные лучи с зафиксированными на них двигателями. Снизу располагаются ноги или полозья, металлические, как у вертолета, или резиновые, представляющие собой простые накладки.
Многие модели дронов оснащены подсветкой для вечернего времени суток Важно! Рама дрона выполняет не только практические, но и декоративные функции. Поэтому судить по ее форме и размерам об электронной начинке коптера нельзя.
Внутри корпуса расположены электронные элементы, отвечающие непосредственно за летательные возможности. Среди них:
Набор сенсоров может меняться в зависимости от модели дрона и его стоимости. Большинство устройств оснащаются гироскопом, он отвечает за стабилизацию коптера в полете и его крен, позволяет удерживать высоту.
Рынок бытовых квадрокоптеров
Несмотря на огромное разнообразие бытовых беспилотников, их можно разделить на три основные группы:
Видеонаблюдение, охрана объектов и охота
Но не только операторы смогли профессионально освоить подобную технику. Съемку ландшафтов с воздуха смогли взять на вооружение охранные предприятия. Особую помощь в этом дает установка на квадрокоптеры специальных систем ночного видения. Они достаточно затраты, поэтому не пользуются столь большим спросом, но на режимных объектах, где охрана периметра стоит на первом месте, подобные технологии активно используются. Ярким примером этого может служить использование беспилотников на благо военных целей.
Лоси в лесу с квадрокоптера
Параллельно с этим некоторые частные лица умудряются использовать аналогичные системы для охоты на особо зверей особо ценных пород.
Службы доставки
Однако развитию квадрокоптеров с технической стороны способствует отнюдь не социальные проекты, а более приземленные коммерческие, такие как доставка. При этом доставка может выражаться как в пересылке ценных грузов, так и в виде сверхбыстрой доставке продуктов питания. Это особенно удобно в мегаполисах, где пробки на дорогах – обычное дело, но в то же время воздушное пространство вполне свободно. Пока подобные сервисы находятся на стадии тестирования и применяются для пересылки документов, но некоторые предприятия, такие как интернет-магазины уже запускают такие системы доставки с применением дронов.
Виды квадрокоптеров
Летающие дроны можно разделить на несколько категорий:
При выборе летающего дрона следует учитывать, для каких именно целей он нужен — для съемки или акробатических трюков.
Области применения квадрокоптеров
Недорогие модели квадрокоптеров (например, мини квадрокоптеры с камерой) зачастую применяются ради развлечения владельцев, в том числе для проведения любительских съемок. Многие люди с детства мечтали увидеть мир с высоты птичьего полета и сейчас воплощают мечты путем эксплуатации беспилотников.
Такие владельцы квадрокоптеров ежедневно совершают своеобразные виртуальные путешествия, снимая окрестности и наслаждаясь незабываемым видом различных красот, находясь в произвольно выбранном месте.
Квадрокоптер с камерой и трансляцией на пульт ДУ позволяет делать все перечисленное практически на интуитивном уровне. К тому же управление беспилотником сложностей не вызывает, а запас энергии в аккумуляторе позволяет устройству находиться в воздухе до 10-40 минут (в зависимости от модели).
Возможны и более практичные применения квадрокоптеров:
Также квадрокоптеры активно применяют в военном деле (в том числе для разведки и охраны объектов). Военные нередко оснащают беспилотники дорогостоящим высокоточным оборудованием, позволяющим получать детальную картинку местности в режиме реального времени. Дополнительно коптеры оборудуют системами распознавания лиц и другими приборами для идентификации личности.
Используют квадрокоптеры и в спасательных миссиях. Периодически жизнь людей и сохранность ценного имущества зависят от точности планирования операции. В таких случаях коптеры позволяют оперативно собрать нужные разведданные и организовать мероприятия с учетом всех особенностей местности. И даже высокая цена квадрокоптеров с камерой (в случае приобретения самых мощных и дорогих моделей) не является помехой. Безопасность людей стоит любых затрат.
Какие бывают?
В настоящее время рынок бытовых беспилотников предлагает огромное количество мультикоптеров (дронов), но в целом их можно разделить на три большие группы: Для Новичков/Любительские/Профессиональные.
Для новичков – подходят как детям, так и взрослым с целью первого ознакомления и обучения. Как правило, оснащены микропроцессором, 6-осевым гироскопом и простейшим барометрическим сенсором для обеспечения удержания высоты.
Любительские – для пилотов уже имеющих опыт владения БПЛА. Больше подходят для конкретного применения. Например для аэросъемки, либо для спортивных состязаний, таких как дрон-рейсинг. Дроны этой группы могут иметь автономные функции полёта и съёмки.
Профессиональные – подходят исключительно для опытных пилотов, которые используют возможности мультикоптеров (дронов) в профессиональной сфере. Например, профессиональная фото и видео съёмка, геодезия, мониторинг угодий, трафика, в спасательных операциях и т.д. В большинстве случаев дроны имеют автономные функции полёта и съёмки. Электронная начинка собирается из высокоточных современных систем обеспечивающих удаление на большие расстояния, а питание позволяет проводить значительно большее времени в полёте. Характерным отличием таких мультикоптеров является их цена.