Είτε τα ονομάζουμε drones, UAVs, πολυκόπτερα ή Συστήματα μη Επανδρωμένα Αεροσκάφη (ΣμηΕΑ) έχουν κατακλύσει τον κόσμο. Οι τύποι τους πολλοί όπως και οι ονομασίες τους. Το ίδιο και οι χρήσεις τους: χαρτογράφηση, τηλεπισκόπηση, γεωργία ακριβείας, φωτογράφηση, βιντεοσκόπηση, αποστολές εύρεσης και διάσωσης, ψεκασμοί και στρατιωτικές αποστολές κάποιες από αυτές. Οι περισσότερες ωφέλιμες για την ανθρωπότητα και άλλες όχι και τόσο. Για να δούμε όμως τι είναι τα drones; Ποιοι τύποι υπάρχουν; Πως λειτουργούν;
Τι είναι τα drones;
Τα drones είναι τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα που ελέγχονται είτε από κάποιον απομακρυσμένο χειριστή είτε αυτόνομα ακολουθώντας κάποιο προκαθορισμένο σχέδιο πτήσης. Μπορεί να είναι πολυκόπτερα (τρικόπτερα, τετρακόπτερα, εξακόπτερα κοκ) ή και αεροπλάνα.
Πολλοί αναφέρονται με τον όρο drones και γενικότερα σε οποιοδήποτε μη επανδρωμένο όχημα ελέγχεται από απόσταση ή από κάποιο προκαθορισμένο σχέδιο άσχετα με το που δραστηριοποιείται:
- ξηρά – unmanned ground vehicles (UGVs)
- θάλασσα – unmanned marine vehicles (UMVs) και
- αέρα – unmanned aerial vehicles (UAVs)
Άλλοι πάλι δε χρησιμοποιούν τον όρο drone για τα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα γιατί θεωρούν ότι η ονομασία drone παραπέμπει σε στρατιωτικές αποστολές. Και πριν από κάποια χρόνια έτσι ήταν. Η κατάσταση όμως έχει αλλάξει και τώρα οι περισσότεροι όταν αναφέρονται στα drones έχουν στο μυαλό τους έχουν τα πολυκόπτερα (multicopters, multirotors).
Τι είναι τα πολυκόπτερα;
Τα πολυκόπτερα είναι τηλεχειριζόμενα ιπτάμενα οχήματα των οποίων η κίνηση και ευστάθεια στον αέρα οφείλεται στην ώθηση των κινητήρων τους. Είναι αεροδυναμικά ασταθή και απαιτούν on-board υπολογιστή (flight controller – ελεγκτής πτήσης) για να πετάξουν με σταθερότητα. Ο υπολογιστής αυτός συνδυάζει δεδομένα από τους αισθητήρες που διαθέτει (γυροσκόπιο, επιταχυνσιόμετρο, βαρόμετρο και GPS) για να υπολογίσει την κατάσταση και τη θέση του οχήματος.
Εφόσον τα πολυκόπτερα είναι τηλεχειριζόμενα μη επανδρωμένα ιπτάμενα οχήματα εμπίπτουν στην ευρύτερη κατηγορία των Drones αλλά δεν είναι τα Drones. Είναι μια υποκατηγορία των Drones.
Το τετρακόπτερο είναι η πιο δημοφιλής κατηγορία πολυκοπτέρων. Το τετρακόπτερο έχει 4 κινητήρες, με τον κάθε κινητήρα-προπέλα να λειτουργεί με αντίθετη φόρα από τον διπλανό του. Το τετρακόπτερο ελέγχει την κίνηση του αυξάνοντας και μειώνοντας τις στροφές των κινητήρων του.
Πώς κινούνται τα Drones; Παράδειγμα : Τετρακόπτερο
Το drone (τετρακόπτερο) για να κινηθεί αυξομειώνει ανάλογα με την εντολή που του δίνουμε τις στροφές των κινητήρων του. Για παράδειγμα:
- Για να προχωρήσει μπροστά αυξάνει τις στροφές των 2 κινητήρων που βρίσκονται στην οπίσθια πλευρά (2,4) και μειώνει τις στροφές στους εμπρόσθιους (3,1).
- Για να πετάξει προς τα αριστερά αυξάνει τις στροφές στους 2 κινητήρες στη δεξιά πλευρά (1,4) και μειώνει τις στροφές στους 2 κινητήρες στην αριστερή πλευρά (3,2).
- Αν θέλει να κινηθεί αριστερόστροφα ή δεξιόστροφα γύρω από τον αεροσκάφος αυξάνει τις στροφές στο ένα ζευγάρι των μοτέρ που βρίσκονται διαγώνια (π.χ. 1,2) ρίχνοντας τις στροφές στο άλλο ζευγάρι (π.χ. 3,4) ή αντίστροφα.
- Για να ανέβει ψηλότερα το drone αυξάνει τις στροφές σε όλους τους κινητήρες και για να χαμηλώσει το ύψος του μειώνει τις στροφές.
Περισσότερα για το χειρισμό των πολυκοπτέρων στο παλιότερο άρθρο για το πως πετάμε ένα drone.
Βασικοί Τύποι Drones – Πολυκοπτέρων σύμφωνα με τη διάταξη των κινητήρων τους
1Τρικόπτερο
Τα τρικόπτερα έχουν 3 κινητήρες σε σχήμα “Υ” ή “Τ”. Είναι μια φτηνή αλλά πολύπλοκη λύση και δε προσφέρει τη σταθερότητα των τύπων με περισσότερους κινητήρες.
2Τετρακόπτερο
Το τετρακόπτερο συνήθως έχει σχήμα “Χ” και έχει 4 κινητήρες: οι 2 διαγώνιοι κινούνται αριστερόστροφα και οι άλλοι 2 διαγώνιοι δεξιόστροφα. Έτσι δημιουργούν αντίθετες δυνάμεις και το drone μένει σταθερό. Είναι ο πιο συνηθισμένος και απλός τύπος drone και αυτός που έχουν οι περισσότεροι στο μυαλό τους όταν αναφέρονται στο τι είναι τα drones. Σε περίπτωση βλάβης ενός κινητήρα το τετρακόπτερο χάνει τον έλεγχο και πέφτει αβοήθητο.
3Εξακόπτερο
Το εξακόπτερο έχει 6 κινητήρες και προσφέρει μεγαλύτερη ανυψωτική δύναμη από τα προηγούμενα και επιπλέον την ασφάλεια του ότι αν ένας κινητήρας αντιμετωπίσει πρόβλημα το drone δε θα πέσει αβοήθητο αλλά θα παραμείνει αρκετά σταθερό για να προσγειωθεί με ασφάλεια. Κοστίζουν όμως περισσότερο και είναι ακριβότερα από τους προηγούμενους τύπους.
4Εξακόπτερο – Διαταξη Υ
Το Εξακόπτερο σε Διαταξη Υ συνδυάζει την ανυψωτική δύναμη του εξακόπτερου σε μέγεθος τρικόπτερου.
5Οκτακόπτερο
Όπως και το εξακόπτερο, έτσι και το οκτακόπτερο έχει ακόμη μεγαλύτερη ανυψωτική δύναμη, είναι ακόμη μεγαλύτερο και απαιτεί περισσότερη ενέργεια για να πετάξει. Χρησιμοποιείται καθαρά για επαγγελματικούς λόγους για να σηκώσει ακριβό φωτογραφικό εξοπλισμό.
Σχήματα: http://ardupilot.org/copter/
Σταθερών Πτερύγων
Αυτά τα drones χρησιμοποιούν τις ίδιες αρχές με τα αεροσκάφη – χρησιμοποιούν πτερύγια για να παράγουν την άνωση. Το μόνο που χρειάζονται είναι ενέργεια που να τα κινεί μπροστά και τα πτερύγια με το αεροδυναμικό τους σχήμα παράγουν την άνωση.
Πλεονέκτημα τους είναι ότι με λιγότερη ενέργεια καλύπτουν μεγαλύτερες αποστάσεις. Αρνητικό τους το ότι δεν μπορούν να κάνουν hover σε ένα μέρος το οποίο δυσκολεύει και την απογείωση και προσγείωση τους.
Υβριδικά
Συνδυάζουν τα θεtικά των πολυκόπτερων και των Σταθερών πτερύγων. Απογειώνονται και προσγειώνονται κάθετα αλλά κάνουν πτήση σαν αεροπλάνα εξοικονομώντας ενέργεια.
