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Lautes Denken. Vier ist besser als eins ... Oder das Konzept eines Transportquadrocopters

Der Artikel hebt die grundlegenden Mängel eines solchen Flugzeugs wie eines Hubschraubers hervor, und ihre Lösung wird vorgeschlagen. Die mögliche Anwendung dieses Konzepts in Robotersystemen und -komplexen wird in Betracht gezogen. Der beschriebene Ansatz erhebt keinen Anspruch auf Eindeutigkeit und Genauigkeit, und der Artikel zielt darauf ab, eine technische Idee mit GT-Lesern zu teilen.


STELLUNGNAHME DES PROBLEMS


Flugzeuge (LA) sind Maschinen oder Geräte zum Fliegen in der Atmosphäre oder im Weltraum. Im Moment hat die Klassifizierung von Flugzeugen eine große Vielfalt von Flugzeugtypen und Flugzeugtypen, unter diesen kann man einen der am häufigsten verwendeten Flugzeugtypen unterscheiden - einen Hubschrauber.

Lassen Sie uns die Hauptmängel des Hubschraubers als Klasse herausgreifen:
  1. die Schwierigkeit, Waren und Ausrüstungen mit großen Abmessungen aufgrund des engen Laderaums zu laden,
  2. - , .
Um die Mängel 3 und 4 zu veranschaulichen, betrachten wir einen Transporthubschrauber Mi-26 (Abb. 1).


Abbildung 1 - Mi-26-Hubschrauber in drei Vorsprüngen

Die Breite des Frachtraums des Hubschraubers beträgt 320 cm. Zum Vergleich beträgt die Breite des gepanzerten Personenträgers BTR-70 280 cm. Zwischen jeder Seite des Förderers und der Wand des Frachtraums des Hubschraubers befindet sich ein Abstand von 20 cm, was ein negativer Faktor ist beim Laden von Geräten mit solchen Abmessungen (Abb. 2, rechts). Abbildung 2 (links) zeigt die Komplexität des Ladevorgangs mit einem Gabelstapler.

Das Vorhandensein dieses Faktors führt zu Unannehmlichkeiten bei der Verwendung von Hubschraubern im zivilen Frachttransport und ist bei der Verwendung solcher Flugzeuge in Notfällen und bei militärischen Operationen von entscheidender Bedeutung.


Abbildung 2 - Der Vorgang des Ladens mit einem Gabelstapler (links), Laden des BTR-70 (rechts)

DAS PROBLEM LÖSEN


Ein Quadcopter ist ein Flugzeug mit vier Rotoren, die sich diagonal in entgegengesetzte Richtungen drehen. Diese Anordnung von Rotoren ermöglicht es Ihnen, ein Flugzeug mit einem Rumpf zu implementieren, der breiter als in Hubschraubern ist (Abb. 3), und das Vorhandensein von vier Rotoren bietet vier überstrichene Zonen, die das Landen und Starten mit seitlichem Rollen ermöglichen.


Abbildung 3 - Blockdiagramm der Konstruktionen von Quadrocopter und Hubschrauber

Bei Verwendung dieses Schemas befinden sich Einheiten wie das Kraftstoffsystem, das Steuerungssystem, das Radarsystem und die Elektrik im oberen Teil des Rumpfes in einer speziellen gepanzerten Kapsel (Abb. 4). Mit dieser Anordnung von Knoten können Sie die Laderaumluken und Laderampen auf einer der 5 Seiten des Rumpfes platzieren (Abb. 5): von den vier Seiten und von unten (vertikale Ladeklappe).


Abbildung 4 - Position der Panzerkapsel


Abbildung 5 - Platzierung der Ladeluken

NACHTEILE DER ENTSCHEIDUNG


Der betrachtete Ansatz hat die folgenden Nachteile:
  1. Verwundbarkeit des Rotormotors,
  2. kleines Kraftstofftankvolumen aufgrund der Platzierung oben am Rumpf.

Mögliche Lösungen:
  1. Platzierung von Rotoren in speziellen Gondeln und Panzerplatten, die die Motoren abdecken (Abb. 7)
  2. Platzierung von Kraftstofftanks an der Außenseite des Flugzeugrumpfs.



Abbildung 7 - Platzierung der Rotoren

ANWENDUNG DES KONZEPTS IN ROBOTERSYSTEMEN
UND KOMPLEXEN


Unbemanntes Luftfahrzeug (UAV) - ein Flugzeug ohne Besatzung an Bord, das mithilfe von Robotik implementiert wird. Die Implementierung des Frachtquadrocopters als UAV ist ratsam:
  • in Roboterkomplexen zum Beispiel als Teil eines Robotertransport- und Logistiksystems (vollautomatischer Prozess der Lagerung und des Transports von Waren);
  • als unabhängiges System zur Verwendung unter Bedingungen erhöhter Lebensgefahr des Piloten (Notfall, militärische Operationen);
  • als unabhängiges System zur Lösung von Aufgaben, die eine große Anzahl von Flugzeugen und ein hohes Maß an Effizienz erfordern (militärische Operationen, Frachttransport, medizinische Notfallversorgung).
Basierend auf der obigen Anwendung eines Fracht-UAV betrachten wir die möglichen Implementierungen von Flugzeugsteuerungssystemen unter Verwendung klassischer Ansätze.

Zentrales Management mit einem menschlichen Bediener (Eins-zu-Eins-Kommunikation). Struktur des Managementsystems:
  • menschlicher Bediener
  • Remote-Terminal
  • Flugzeuge mit einem intelligenten Informationsverarbeitungssystem an Bord.
Der gesamte Flugzeugsteuerungsprozess wird vom Bediener über das Terminal implementiert, das integrierte Informationsverarbeitungssystem analysiert die Informationen von den Sensoren und gibt dem Bediener Warnungen, wenn die Parameter von der Norm abweichen, sagt mögliche Notfallsituationen voraus, d. H. Es ist ein dynamisches Expertensystem.

Zentrales Management mit Kontrollraum (Eins-zu-Viele-Kommunikation). Managementsystemstruktur:
  • menschlicher Bediener
  • Remote-Terminal
  • ein oder eine Gruppe von Flugzeugen mit einem integrierten intelligenten Steuerungssystem.
Der menschliche Bediener implementiert über das Terminal die Routenplanung, richtet Ziele ein, überwacht die Richtigkeit der Aufgaben, den Zustand des Flugzeugs, d.h. führt die Funktionen eines Dispatchers aus. Das Bordsteuersystem steuert das Flugzeug im automatischen Modus. Mit diesem Ansatz können viele Flugzeuge vom Bediener gesteuert werden.

Dezentrales Management (Viele-zu-Viele-Beziehung). Managementsystemstruktur:
  • Anforderungsquellen (Person, technisches System),
  • LA-Gruppe mit integriertem intelligentem Steuerungssystem.
Quellen der Anforderung generieren Dienstanforderungen. Die Flugzeuggruppe verarbeitet die Anwendungsdaten und führt einen Service basierend auf den Prioritäten der Anwendungen und dem relativen Standort des Flugzeugs und den Anforderungsquellen durch. Bei diesem Ansatz werden die Prinzipien der Gruppensteuerung von Robotern verwendet: Abfrage (mit der Definition des Hauptknotens oder der Basisstation), ein Ringnetzwerk mit Tokenzugriff oder ein Sonderfall eines Ringnetzwerks - ein Busnetzwerk.

Source: https://habr.com/ru/post/de391105/

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