Беспилотники для специальных задач

Продолжаем тему беспилотников на марафоне «Знание» о науке будущего»! Чем еще занимаются беспилотные летательные аппараты помимо науки и развлечения? Об этом рассказал директор Добровольного студенческого спасательного отряда ВоГУ, спасатель 3 класса, старший преподаватель кафедры Теплогазоводоснабжения ВоГУ!

NaNК

Комментарии

Поделитесь своими мыслями, используя поле для комментариев выше.

Конспект

Даниил Осипов, старший преподаватель Вологодского государственного университета, рассказывает, что такое беспилотный летательный аппарат, как работает дрон, разбирает устройство беспилотника, который задействуется для решения специальных задач, а также приводит примеры, в каких сферах могут применяться подобные устройства.

Сферы применения беспилотника

Беспилотники сегодня стали весьма распространены даже на территории нашей страны. Их для личного использования покупают фотографы, путешественники и просто заинтересованные люди, а родители даже дарят дроны своим детям. Но есть и дроны специального назначения. Даниил рассказывает об одном из таких:

Промышленный дрон служит для выполнения специальных целей, для специальных задач. Например, его используют в спасательных отрядах как устройство, которое помога

ет находить и спасать людей. Такой летательный аппарат эффективно помогает в поиске людей как на природе, так и в условиях городской среды.

Такой беспилотник будет разительно отличаться от любительского. Дрон, который демонстрирует Даниил, способен отлетать от оператора на расстояние 6 км. То есть на расстоянии 6 км человек может получать информацию, снимки и видео, которые записывает аппарат в режиме реального времени. Качество видео в современных БПЛА очень высокое. Некоторые модели способны записывать видео вплоть до качества 4к. Это позволяет разглядеть на местности даже мельчайшие детали, что может очень пригодиться при поиске людей в лесу, в поле, оперативно направлять группу спасения, которая найдет пострадавшего человека.

Тепловизионная камера

Промышленные БПЛА часто оснащаются тепловизионными камерами. Тепловизионная камера позволяет отслеживать любые тепловые следы, которые оставляет человек. Этот режим съемки можно совместить с обычным, чтобы тепловизионная съемка накладывалась на визуальную съёмку. Тогда группа сможет более точно отслеживать ориентиры и все детали, которые могут спасти чью-то жизнь во время реальной поисково-спасательной операции. БПЛА используются как волонтерами в поисковых операциях, так и в официальных ведомствах, например, в МЧС России.

Как работает тепловизионная камера? Если мы наведём ее на любого человека, мы увидим силуэт этого человека и полностью всю его тепловую картинку. Эксперт рассказывает, как тепловизор на дронах помогает в поиске людей:

Мы можем выставить температуру диапазона от 15 до 20 градусов. При пролете мимо этой точки оператору поступит сигнал на пульт, что в этой конкретной точке зарегистрирован какой-то тепловой триггер. Возможно, это человек. Это особенно четко прослеживается при разнице температуры с окружающей средой.

У современных БПЛА есть и недостатки. Например, подобные технические устройства не работают в плохих погодных условиях. В дождь дрон использовать нельзя. Он просто перестанет работать. Однако технологии постоянно совершенствуются. Вероятно, в обозримом будущем мы увидим коптеры, способные летать в любую погоду.

Автономность беспилотников

Постоянно улучшаются и показатели автономности подобных устройств. Даниил говорит о времени работы дронов, которые они используют в поисково-спасательной работе:

Автономность батареи квадрокоптера составляет около 30 минут. То есть одна батарея на полном заряде способна летать до 30 минут. Если мы подвешиваем дополнительные аксессуары: фонарь, проблесковый маячок, динамик — летное время сокращается. Проблесковый маячок забирает примерно 3-4 минуты от возможного времени полета, а прожектор заберет все 10 минут. Но он незаменим для спасения людей в тёмное время суток.

Перспективы развития беспилотников

Сегодня в нашей стране в самых разных ее уголках растет популярность дронов как для личного, так и для промышленного использования. Соответственно, спрос будет способствовать дальнейшему развитию технологий. Сейчас в Китае с помощью таких дронов доставляют продукты на дом, а в США в некоторых городах отправляют курьерские посылки. Использование беспилотников не только повысит качество жизни людей, но и поможет спасти многие жизни, в том числе благодаря использованию таких устройств в поисковых операциях.

В дополнение к теме

Что такое дрон

Дрон — это беспилотный летательный аппарат, который может выполнять полет в одиночку в автономном режиме или управляться оператором дистанционно, находясь в пределах видимости.

На английском языке дроны обозначаются аббревиатурой «UAV», что означает «беспилотный летательный аппарат». Однако термин «беспилотный летательный аппарат» слишком длинный и в обиходе заменен на «дрон». Термин «дрон» существует уже долгое время и первый раз был использован в 1920-х годах для обозначения самолетов, которые запускались с корабля в рамках учений. Сегодня дроны используются для военных, коммерческих и развлекательных целей. Они участвуют в спасении людей, в вооруженных конфликтах.

Виды дронов

Дрон ― обширное понятие, которое подразумевает беспилотный летательный аппарат (БПЛА), к которым относятся как маленькие любительские квадрокоптеры, весом менее полукилограмма, так и огромные военные беспилотники массой около полутонны.

Беспилотники можно разделить на два вида:

  1. Винтовые.
  2. С фиксированным крылом.

В разговорной речи под винтовым БПЛА подразумевается обычно квадрокоптер, то есть аппарат с четырьмя пропеллерами, но это не единственный вариант. Всего различают 5 типов винтовых беспилотников:

  1. Однороторный. Это наименее распространенный вариант среди других дронов, который представляет собой миниатюрный аналог вертолета, то есть имеет один пропеллер, расположенный по центру конструкции. Регулирование положения в воздухе, развороты и повороты выполняются за счет хвостового винта.
  2. Трикоптер. Модели этого типа оснащены тремя роторами с пропеллерами, тремя контроллерами и одним сервоприводом. Роторы расположены на крайних точках лучей конструкции устройства и направлены строго вниз, что позволяет аппарату вертикально взлетать и садиться. За изменение направления полета отвечают гироскопические датчики. Для наклона дрона оператор наклоняет рычаг управления в одну из четырех сторон, после чего гироскопический датчик получает сигнал и передает его контроллеру, который в зависимости от заданных параметров движения регулирует скорость вращения лопастей одного из пропеллеров.
  3. Квадрокоптер (quadrocopter). Квадрокоптеры оснащены мультиротором, управляющим четырьмя пропеллерами. Роторы пропеллеров двух лучей вращаются по часовой, а двух других ― против часовой стрелки, что позволяет точно корректировать движение аппарата, быстро менять угол наклона или совершать резкие развороты в воздухе. В качестве источника энергии обычно используется хороший литий-полимерный аккумулятор, заряда которого хватает на 10-50 км или более в зависимости емкости.
  4. Гексакоптер. Гексакоптер имеет шестимоторный механизм, где три мотора вращают лопасти с одной стороны по часовой стрелки, а три других двигателя на другой стороне — против часовой стрелки. Это обеспечивает высокую подъемную силу и позволяет точно управлять БПЛА: наклонять и поворачивать его в полете, сажать на землю с точностью до сантиметров.
  5. Октокоптер. Летательный аппарат этой конструкции имеет 8 лучей с пропеллерами, занимающими весь радиус дрона и практически создающими кольцо. Это создает огромную подъемную силу, благодаря чему октокоптеры активно используются для переноса грузов по воздуху, а также ведения воздушной фото- и видеосъемки камерами.

Если винтовые дроны похожи на вертолеты, то крылатые — на самолеты. В отличие от коптеров, они редко используются любителями и чаще применяются для профессиональной фото- и видеосъемки наземных объектов с большой высоты. Активно применяются в МЧС (MCHS) России для спасательных работ в чрезвычайных ситуациях, помощи людям, тушения пожаров в Москве и регионах, в военной сфере для ведения воздушной разведки, могут нести управляемые и неуправляемые ракеты и бомбы на большую дальность. Есть также небольшие БПЛА, которые в военной сфере решают разведывательные задачи в российской армии, а в гражданской ― коммерческие.

Преимущества использования беспилотников

Новые беспилотные летательные аппараты выступают заменой пилотируемой авиации, в ситуациях, где не важен человек за штурвалом. Преимущества работы с дронами:

  • низкая стоимость эксплуатации в сравнении с пилотируемыми самолетами и вертолетами;
  • высокая мобильность, часто без необходимости оборудования посадочных площадок и взлетных полос;
  • возможность решать широкий спектр задач;
  • быстрое обучение операторов.

Беспилотники с каждым годом становятся все более популярными в гражданской и военной сфере, получают более совершенное программное обеспечение и конструкционные решения и системы.