БАС

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) — это устройство, которое выполняет полёт без пилота на борту. Человек управляет им с земли при помощи заранее заданной программы или ручного механизма. Такие аппараты также называют дронами, квадрокоптерами или беспилотными воздушными судами (БВС).

Мультироторные БПЛА — это беспилотники, которые для создания подъемной силы используют более двух роторов с вращающимися лопастями с фиксированным шагом. Угол наклона лопасти фиксирован, а не изменяется, как в вертолете. Изменяя скорость вращения разных роторов, можно изменять крутящий момент движущей силы, чтобы управлять траекторией полета летательного аппарата.

Мультироторный дрон прост в управлении и может взлетать и садиться вертикально без взлетно-посадочной полосы. Надежность мультироторного беспилотника в основном зависит от бесщеточных двигателей, поэтому двигатели отличаются повышенной надежностью.
Принцип работы бесколлекторного двигателя (или по-другому бесщеточного двигателя) заключается в том, что электроника управления переключает ток в обмотках статора таким образом, чтобы создавать вращательное магнитное поле в этом статоре. Именно поле взаимодействует с магнитами на роторе, вызывая его вращение. В таком двигателе отсутствует коллектор, что повышает его надежность.

В то же время мультироторные БПЛА с простым управлением и высокой стабильностью широко используются во многих промышленных и сельскохозяйственных областях.

Применение БПЛА

В сельскохозяйственной сфере фермеры могут быстро научиться управлять мультироторными беспилотниками, а также нести различные виды полезной нагрузки, например, жидкие пестициды или семена. Таким образом, они очень эффективны для опрыскивания и посева.

Процесс управления большим фермерским хозяйством всегда считался непростым видом деятельности. Имея в своем распоряжении необъятные поля, фермеры зачастую просто физически не имеют возможности отследить все изменения, которые происходят с их сельхозугодиями.

Актуальность проблемы контроля за сельскохозяйственными посадками в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений. Такие дефекты при посеве, как:

• проплешины;
• гибель урожая после засухи или затопления;
• запыление;
• отсутствие своевременного орошения и удобрения и другие факторы, требуют оперативного контроля.

В первую очередь беспилотники используют компании, которые применяют точное земледелие, оно позволяет более эффективно распоряжаться ресурсами, в частности водой и удобрениями, получать актуальную и точную информацию о площади, рельефе, специфике грунта полей, состояние растений и почв, что в свою очередь повышает продуктивность в животноводстве и урожайность на полях. Прошли те времена, когда для аэрофотосъемки достаточно было просто поднять фотоаппарат в воздух. Современные задачи диктуют достаточно жесткие требования как к качеству получаемого фотоматериала, так и к скорости его обработки.

Полученные данные с БПЛА предоставляют возможность:

• создавать электронные карт полей;
• проводить инвентаризацию сельхозугодий;
• оценивать объем работ и контролировать их выполнение;
• вести оперативный мониторинг состояния посевов (БПЛА позволяет быстро и эффективно строить карты по всходам);
• определять индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index — нормализованный вегетационный индекс);
• оценивать всхожести сельскохозяйственных культур;
• прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур;
• вести экологический мониторинг сельскохозяйственных земель.

Полученные данные загружаются в специальное программное обеспечение для фотограмметрической обработки данных с последующей визуализацией, анализом и экспортом.

В промышленности БПЛА используются для картографирования в горнодобывающей промышленности и наблюдения.

БАС в промышленности берут на себя работы, которые несут риск для жизни и здоровья людей, например, съемку с высоты птичьего полета или в условиях сложного ландшафта.

Беспилотники оптимизируют процессы добычи, улучшают безопасность на производстве и контроль производственных процессов.

Так, применение беспилотников позволяет на 70% сократить длительность работ по обследованию магистральных газопроводов, следует из данных «Газпрома», приведенных в отчете «Аэронекста». Удельная стоимость работ обходится в три раза дешевле, а время обнаружения нарушений на трубопроводах компании благодаря БПЛА сократилось с нескольких дней до нескольких часов.

В логистике мультироторные дроны используются для доставки грузов, почты и прочих транспортных перемещений. Так, например, одним из направлений в логистике является внутрипроизводственное применение дронов, которые способны кардинальным способом его изменить. Под внутрипроизводственным применением в первую очередь необходимо рассматривать инвентаризацию складских помещений - достаточно трудоемкий, занимающий продолжительное время и имеющий ограничение по точности процесс, но ценная деловая деятельность теперь может выполнятся воздушно, интеллектуально и автономно.

Строительная сфера активно применяет новые технологии и инструменты. Беспилотные летательный аппараты не стали исключением, а наоборот стали одним из высокоэффективных коммерческих инструментов, который при мониторинге не нарушает технологические процессы на площадке, управляется дистанционно и способен менять точки обзора, обеспечивает легкий доступ к сложным и высоким структурным элементам, труднодоступным местам. Результаты традиционных наземных наблюдений по многим параметрам уступают данным аэрофотосъемки, полученным с беспилотника: скорость получения, точность, стоимость.

Данные аэрофотосъемки с БПЛА способны предоставлять, картографическую информацию и снимки, которые могут быть использованы для:

• межевания (определение границ) земельных участков;
• инспектирования строений;
• предоставления визуальных материалов для клиентов и сотрудников (фото и видеороликов);
• мониторинга качества выполняемых работ на строительной площадке;
• контроля безопасности;
• картографирования.

С появлением беспилотников на рынке экономики, один из ее важнейших сегментов не отказался от внедрения в него беспилотных технологий - электроэнергетика. Несмотря на всю свою прочность и надежность, объектам энергетической инфраструктуры необходимо постоянное внимание и обслуживание. Их эффективная эксплуатация напрямую зависит от актуальности и полноты информации о состоянии электростанций, линий электропередач (ЛЭП) и теплотрасс. Использование традиционных наземных методов обследования инженерных сетей на сегодняшний день уже не самый дешевый и эффективный способ сбора такой информации.

Применение БПЛА дает бесспорное преимущество:

• визуальный осмотр ЛЭП и оперативный поиск отказов;
• тепловизионная съемка контактов и мониторинг теплосетей;
• программный мониторинг и электронная карта ЛЭП;
• планирование маршрутов для прокладки ЛЭП.

Точкой отсчета использования беспилотников в нефтегазовом секторе многие эксперты называют 2006 год, когда Федеральное управление гражданской авиации США выдало компании BP разрешение на использование дронов при работе на нефтяных месторождениях Аляски. За ней последовали Shell, которая начала применять беспилотники для мониторинга оборудования газового терминала в Бактоне (Великобритания), и ExxonMobil, возложившая на беспилотные технологии задачу по проверке резервуаров нефтеперерабатывающего завода в Фоули на юге Англии.

Нефтегазовая отрасль – отдельная сфера гражданского применения беспилотников и российская отрасль не исключение. Как и во многих других видах деятельности, в нефтяной промышленности беспилотные технологии стали незаменимым инструментом для решений широкого спектра задач:

• предварительная геологическая разведка местности;
• контроль строительных и ремонтных работ;
• обследования нефтяной инфраструктуры;
• проведение дистанционного контроля трубопроводов.

Деятельность человека оказывает ощутимое воздействие на окружающую среду. Для обеспечения экологической безопасности необходим своевременный контроль её состояния. В условиях обширных и труднодоступных территорий, а также в сложных климатических условиях, важно иметь источник объективной и подробной информации о состоянии природной среды, а применение беспилотных летательных аппаратов становится эффективным способом контролировать состояние окружающей среды.
Беспилотники, используемые в экологических целях, принято называть «эко-дронами». От обычных они ничем не отличаются, приставка призвана подчеркнуть их сугубо мирное научное назначение.

Последние находят все большее применение во многих направлениях экосистемы:

• борьба с браконьерами;
• мониторинг состояния атмосферы;
• картографирование и контроль состояния лесного фонда;
• мониторинг таяния ледников;
• отслеживание популяции дичи и дикий зверей.

Уровень безопасности сотрудников правоохранительных органов во многих странах существенно возрос с применением на службе беспилотников.

За рубежом (в США, Франции, Великобритании, Японии, Китае, других странах), а сейчас и в России, создаются специальные подразделения, работающие с дронами.
Эффективное использование дронов особенно целесообразно в следующих случаях:

• анализ дорожно-транспортных происшествий. Снимки с камеры беспилотника фиксируют все детали аварий, срочность вызова медицинских служб, пути проезда к месту происшествия;
• мониторинг толпы. Крупные мероприятия, концерты, спортивные состязания, парады обычно сопровождаются наличием огромного количества людей. Дроны дают возможность оценить угрозу, регулировать проход толпы по путям, не допускающим давки, увидеть посторонние предметы;
• выслеживание преступников. Оснащение БПЛА тепловизионными камерами для ночной съемки, а снятые ими изображения пропускаются через систему распознавания лиц для идентификации преступников;
• доступ в труднодоступные места и розыск пропавших людей
• охрана границ.
  
  

Дроны в настоящее время используются уже в огромном количестве областей и кинематограф — одна из них. Воздушная съемка в кинематографе была популярна и раньше, но стоила огромных денег. Кадры общего плана с высоты птичьего полета в фильмах, снятых с 70-х до начала 2000-х, снимались с вертолетов, но сегодня с быстроразвивающимися беспилотными технологиями почти все наиболее яркие сцены в фильмах от погонь до взрывающихся высотных зданий снимаются с помощью беспилотников.

Использование беспилотников в киноиндустрии, это перспективная технология, открывающая новые возможности. Начать можно с того, что дроны, в отличие от вертолетов, способны летать на более низкой высоте и в то же время выше, чем громоздкие съемочные краны, а небольшой размер и высокая маневренность позволяет им вести запись с таких ракурсов, которые невозможны для любой другой техники. И самое главное безопасность, дроны безопасней вертолетов, ведь в случае чрезвычайной ситуации, разобьется только беспилотник, а если потерпит катастрофу вертолет, — а такое происходило не раз, то речь будет идти о человеческой жизни.

Типы мультироторных БПЛА

Различные конфигурации подходят для разных областей применения, при этом они отличаются по времени полета, маневренности, устойчивости и грузоподъемности.

Распространенные конфигурации мультироторных дронов включают «Т»-образную форму, «Y»-образную форму, «плюс»-образную форму, «X»-образную форму и т. д. Выбор типа и формы мультиротора зависит от того, что вам больше подходит.

 

1. Трикоптер

Трикоптер, как следует из названия, состоит из трех роторов для создания устойчивости и используется для движения и управления. Расстояние между роторами обычно составляет 120 градусов, при этом они обычно имеют форму буквы «Y», а иногда и форму буквы «T». Преимуществами трикоптера являются его малый размер, низкая стоимость и гибкость, так как для него требуется всего три ротора, что является относительно недорогой конфигурацией. В то же время он обладает меньшей подъемной силой из-за количества двигателей.

 

2. Квадрокоптер

              

Квадрокоптеры — распространенный тип мультикоптеров, наиболее популярные из которых имеют форму «X» и «H». Четыре двигателя установлены на симметричной раме, и каждый луч обычно расположен под углом 90 градусов в конфигурации X4. Два мотора вращаются по часовой стрелке, а два других — против часовой стрелки, создавая противоположные силы для поддержания баланса. Это позволяет достичь идеальных характеристик по цене, стабильности и продолжительности полета.

 

3. Гексакоптер

Гексакоптер установлен на симметричной раме, и каждый луч обычно имеет угол 60 градусов. По сравнению с квадрокоптером, гексакоптер имеет больше двигателей для увеличения мощности и стабильности. В то же время, в нем также повышена надежность системы резервирования, так что даже если двигатель откажет во время полета, он все равно сможет нормально работать в воздухе и благополучно приземлиться. Однако моторы потребляют больше энергии, поэтому время полета сокращается. Это также похоже на квадрокоптер: три мотора вращаются по часовой стрелке, а три других — против часовой стрелки, создавая противоположные силы для поддержания баланса.

                                                                                                        

4. Октокоптер

У октокоптера обычно восемь роторов, поэтому он обладает высокой устойчивостью и мощностью, способен брать большую полезную нагрузку и сильнее сопротивляется ветру. Он больше похож на модернизированный квадрокоптер и гексакоптер. Октокоптеры часто используются для съемок фильмов или профессиональных целей, на них можно устанавливать более тяжелые камеры и объективы. Но из-за увеличения количества двигателей он быстро расходует энергию, а размер рамы дрона получается большим.

В настоящее время мультироторные БПЛА очень распространены и широко используются для развлекательных и профессиональных промышленных целей. Широкое распространение они получили благодаря преимуществам нескольких роторов:

• Простота управления и эксплуатации. Мультироторные беспилотники имеют простую конструкцию. Он прост в управлении и подходит для новичков.
• Подходит для различных мероприятий. Сильно маневренный мультироторный дрон способен зависать в воздухе, взлетать и садиться вертикально. Он обеспечивает узкое пространство для взлета и посадки. Он идеально подходит для фото- и видеосъемки.
• Низкая стоимость. Мультироторный БПЛА не имеет множества сложных аксессуаров, поэтому его стоимость производства и обслуживания ниже, чем у других дронов.
• Удобство для пилотов беспилотников. Мультироторные БПЛА обычно имеют небольшой размер, они гибкие и портативные, что обеспечивает неограниченное удобство для пилотов беспилотников.