NÁVRH KONŠTRUKCIE BEZPILOTNÉHO LIETAJÚCEHO ZARIADENIA NA PRINCÍPE QUADROCOPTER

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH LETECKÁ FAKULTA Katedra leteckej technickej prípravy NÁVRH KONŠTRUKCIE BEZPILOTNÉHO LIETAJÚCEHO ZARIADENIA NA PRINCÍPE QUADROCOPTER SÚŤAŽNÁ PRÁCA ŠVOČ 2011 Peter SAMSELY

TECHNICKÁ UNIVERZITA V KOŠICIACH Letecká fakulta NÁVRH KONŠTRUKCIE BEZPILOTNÉHO LIETAJÚCEHO ZARIADENIA NA PRINCÍPE QUADROCOPTER SÚŤAŽNÁ PRÁCA ŠVOČ Študijný odbor Študijný program Konzultant 5.2.4 Motorové vozidlá, koľajové vozidlá, lode a lietadlá Prevádzka lietadiel Ing. Karol Semrád, PhD. Dátum súťaže 20.04.2011 2011 Peter SAMSELY

Analytický list Autor: Peter Samsely Názov práce: Návrh konštrukcie bezpilotného lietajúceho zariadenia na princípe quadrocopter Jazyk práce: slovenský Typ práce: Súťažná práca ŠVOČ Počet strán: 36 Univerzita: Technická univerzita v Košiciach Fakulta: Letecká fakulta (LF) Katedra: Katedra leteckej technickej prípravy () Študijný odbor: Motorové vozidlá, koľajové vozidlá, lode a lietadlá Študijný program: Prevádzka lietadiel Mesto: Košice Konzultanti práce Ing. Karol Semrád, PhD. Dátum odovzdania: 15. apríl 2011 Dátum obhajoby: 20. apríl 2011 Kľúčové slová: quadrocopter, bezpilotný lietajúci prostriedok Citovanie práce: Samsely, Peter: Návrh konštrukcie bezpilotného lietajúceho zariadenia na princípe quadrocopter. Súťažná práca ŠVOČ. Košice: Technická univerzita v Košiciach, Letecká fakulta, 2011. 36 s. Názov práce v AJ: Structure design of an quadrocopter based unmanned aerial vehicle Kľúčové slová v AJ: quadrocopter, unmanned aerial vehicle

Abstrakt v SJ. Hlavnou náplňou tejto práce, určenej na študentskú vedeckú odbornú činnosť je konštrukčný návrh bezpilotného lietajúceho zariadenia (UAV - Unmanned aerial vehicle) na princípe quadrocopter. Okrem samotného návrhu a jeho technickej a obrazovej dokumentácie sa v práci nachádza aj popis systému riadenia a využitia UAV typu quadrocopter. Abstrakt v AJ The main theme of this thesis, determined for student scientific expert activity is design of construction of quadrocopter drone (UAV Unmanned aerial vehicle). Besides the design itself and its technical and picture documentation the part of the thesis is also the description of how the quadrocopter ist controlled and the usage of quadrocopter drone.

Obsah Zoznam obrázkov... 6 Zoznam symbolov a skratiek... 7 Úvod... 8 1 UAV na princípe quadrocopter... 9 1.1 Spôsob riadenia... 9 1.2 Využitie... 11 2 Konkrétny konštrukčný návrh UAV... 13 2.1 Jednotlivé konštrukčné prvky... 14 2.1.1 Nosný rám... 14 2.1.2 Ochranný kryt... 17 2.1.3 Upínacia doska... 19 2.1.4 Konzola držiaku fotoaparátu... 20 2.1.5 Držiak fotoaparátu... 21 2.1.6 Držiak batérie... 23 2.1.7 Ďalšie vybavenie... 25 3 Pevnostná analýza rámu... 29 4 Tuhostná analýza rámu... 32 5 Záver... 34 Zoznam použitej literatúry... 35 Prílohy... 36

Zoznam obrázkov Obr. 1 Rovnaké hodnoty otáčok všetkých rotorov let vo vise... 10 Obr. 2 Nakláňanie okolo priečnej osi a následný pohyb v smere rotora s nižšími otáčkami... 10 Obr. 3 Otáčanie okolo zvislej osi... 11 Obr. 4 UAV v policajných službách... 12 Obr. 5 Konštrukčný celok UAV pri pohľade zhora... 13 Obr. 6 Konštrukčný celok UAV pri pohľade zdola... 14 Obr. 7 Nosný rám pri pohľade zhora... 15 Obr. 8 Nosný rám pri pohľade zdola... 16 Obr. 9 Prechod podvozkovej nohy do základne rámu, závesy upínacej dosky... 16 Obr. 10 Detail úchytu motora s dvoma ramenami... 17 Obr. 11 Ochranný kryt pri pohľade zhora... 18 Obr. 12 Ochranný kryt pri pohľade zdola... 18 Obr. 13 Upínacia doska s univerzálnymi otvormi... 19 Obr. 14 Konzola držiaku fotoaparátu... 20 Obr. 15 Vrchná časť držiaku fotoaparátu... 22 Obr. 16 Spodná časť držiaku fotoaparátu... 23 Obr. 17 Držiak batérie... 24 Obr. 18 Uzáver držiaku batérie... 25 Obr. 19 Uloženie elektroniky vo vnútornom priestore základne rámu... 26 Obr. 20 Detail držiaku fotoaparátu... 26 Obr. 21 Ochranný kryt pri pohľade zhora, anténa systému GPS... 27 Obr. 22 Detail úchytu motora... 27 Obr. 23 Detail držiaku batérie... 28 Obr. 24 Pevnostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení pri pohľade zdola... 30 Obr. 25 Pevnostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení pri pohľade zhora... 30 Obr. 26 Pevnostná analýza rámu pri letovom zaťažení pri pohľade zdola... 31 Obr. 27 Pevnostná analýza rámu pri letovom zaťažení pri pohľade zhora... 31 Obr. 28 Tuhostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení... 32 Obr. 29 Tuhostná analýza rámu pri letovom zaťažení... 33 6

Zoznam symbolov a skratiek UAV Unmanned aerial vehicle (Bezpilotný lietajúci prostriedok) CFRP Carbon fibre reinforced polymer (Polymér vystužený uhlíkovými vláknami) CAD Computer assisted design (Počítačom podporovaný návrh) R m medza pevnosti v ťahu/tlaku (hodnota napätia vznikajúceho v materiáli, pri ktorom materiál stráca pevnosť a nastáva lom) 7

Úvod Letectvo ako najdynamickejšie sa rozvíjajúce odvetvie dopravy a zároveň aj vojenstva musí v dnešnej dobe čeliť stále väčším požiadavkám na ekonomickosť zo strany prevádzkovateľov leteckej techniky ako aj rôznym obmedzeniam v podobe ekologických noriem. V oblasti armádneho letectva je to okrem ekonomickosti aj požiadavka na minimalizáciu ohrozenia života pilota. Je teda potrebné hľadať nové riešenia v podobe lacnejších, čistejších a bezpečnejších lietadiel. Minimálna veľkosť pilotovaných lietadiel je daná tým, že musia na palube uniesť minimálne jedného človeka. Ak sme však schopní vzhľadom na určenie lietadla nahradiť pilota riadiacou elektronikou, v súčasnosti neporovnateľne nižšej hmotnosti, dosiahneme odľahčenie lietadla a zvýšenie jeho prepravnej kapacity. V prípade, že na palube lietadla nie je nutné niesť vysokú užitočnú hmotnosť, sa takouto úpravou otvárajú nové možnosti konštruovania lietajúcich zariadení miniatúrnych veľkostí lacnejších a ekologickejších. Pre niektoré aplikácie bezpilotných prostriedkov je autonómnosť vopred naprogramovaného systému nedostatočná a je ich nutné pilotovať zo zeme. Problémom tejto koncepcie je však relatívne malá vzdialenosť, z ktorej je možné nepilotované lietadlo ovládať. Tieto problémy sú predmetom vývoja dnešných bezpilotných lietajúcich prostriedkov. 8

1 UAV na princípe quadrocopter Bezpilotný lietajúci prostriedok (ďalej len UAV Unmanned aerial vehicle) na princípe quadrocopter predstavuje štvorrotorový vrtuľník ovládaný pilotom zo zeme alebo autonómne podľa prednastaveného programu. Hlavným rozdielom oproti klasickým vrtuľníkom s koncepciou jedného nosného a jedného menšieho vyrovnávacieho rotora je počet rotorov (vrtúľ) a teda aj spôsob ovládania. 1.1 Spôsob riadenia Dôvod, prečo klasický vrtuľník potrebuje vyrovnávací rotor, je potreba kompenzovať reakčný moment hlavného rotora, aby nenastala samovoľná rotácia vrtuľníka okolo osi otáčania hlavného rotora. Quadrocopter tento vyrovnávací rotor nepotrebuje vďaka tomu, že jeho štyri rotory vytvárajú navzájom sa kompenzujúce reakčné momenty, čo je zabezpečené otáčaním jednej dvojice protiľahlých rotorov v smere a druhej dvojice v protismere hodinových ručičiek. Vrtule quadrocopteru sú oproti klasickému vrtuľníku pevné, nenatáčajú sa. Ovládanie pohybu sa realizuje výhradne prostredníctvom regulácie otáčok jednotlivých rotorov, čo si vyžaduje precízne ovládanie otáčok podporované počítačom. Stúpanie a klesanie sa riadi zvýšením resp. znížením otáčok všetkých štyroch rotorov súčasne o rovnakú hodnotu. Natáčanie okolo zvislej osi sa realizuje súčasným zvýšením otáčok jednej z dvojíc súhlasne sa otáčajúcich rotorov za súčasného zníženia otáčok druhej dvojice súhlasne sa otáčajúcich rotorov. Pohyb do strán sa uskutočňuje znížením otáčok rotora, do ktorého strany sa bude quadrocopter pohybovať za súčasného zvýšenia otáčok protiľahlého rotora, čo spôsobí naklonenie quadrocopteru a ťah vrtúľ spôsobí sunutie do požadovaného smeru. Zníženie resp. zvýšenie otáčok rotorov pri tomto manévri musí byť realizované tak, aby nedošlo k nerovnováhe v reakčných momentoch rotorov a tým k nežiaducemu otáčaniu quadrocopteru okolo zvislej osi. Let v smere ramena, ktoré je farebne odlíšené sa považuje za dopredný let. 9

Obr. 1 Rovnaké hodnoty otáčok všetkých rotorov let vo vise Obr. 2 Nakláňanie okolo priečnej osi a následný pohyb v smere rotora s nižšími otáčkami 10

Obr. 3 Otáčanie okolo zvislej osi 1.2 Využitie Hlavnou oblasťou využitia UAV, a teda aj quadrocopterov, sú dnes silové zložky, čiže armáda a polícia. V týchto zložkách sa využívajú hlavne na úlohy prieskumu, získavania informácií o situácii na bojisku v reálnom čase vďaka moderným technológiám bezdrôtového prenosu obrazu a informácií. Hlavnou výhodou UAV je, že na palube nemusí byť pilot, teda nie je ohrozený ľudský život. Ďalej sú to malé rozmery a relatívne tichá prevádzka a teda ťažká zistiteľnosť na bojisku. UAV majú taktiež oproti pilotovaným lietadlám neporovnateľne lacnejšiu prevádzku a rovnako aj obstarávaciu cenu. Špeciálne výhodou quadrocopterov je, že majú veľmi dobrú letovú stabilitu a sú schopné letu vo vise. 11

UAV však môžu nachádzať využitie aj v nespočetnom množstve ďalších oblastí. Môžeme spomenúť letecké snímkovanie či vďaka možnosti vybavenia rôznymi senzormi prieskum v biologicky, chemicky, či radiačne zamorených oblastiach nebezpečných pre človeka. Obr. 4 UAV v policajných službách 12

2 Konkrétny konštrukčný návrh UAV Návrh UAV na princípe quadrocopter pozostáva z: - nosnej časti - rámu, - odnímateľných častí, ktoré v prípade použitia nesú určitú hmotnosť, ale pre samotný let nie sú nevyhnutné - upínacej dosky, konzoly, držiaku fotoaparátu, držiaku batérie, - ochranného krytu, ktorý nie je nevyhnutný pre let a môže byť odobratý - ďalšieho vybavenia, ktoré je pre let nevyhnutné, ale nie je predmetom konštrukčného návrhu ako takého. Ako pohonné jednotky slúžia štyri elektromotory, napájané z batérie, ktoré poháňajú štyri vrtule v tlačnom usporiadaní. Vypočítaná hmotnosť konštrukčného celku UAV bez riadiacej elektroniky je približne 1,8kg. Obr. 5 Konštrukčný celok UAV pri pohľade zhora 13

Obr. 6 Konštrukčný celok UAV pri pohľade zdola 2.1 Jednotlivé konštrukčné prvky Konštrukcia UAV sa skladá z týchto častí: 2.1.1 Nosný rám Nosný rám predstavuje hlavnú nosnú konštrukciu celého UAV. Umiestňujú sa naňho všetky ostatné nosné, či nenosné prvky a zariadenia. Konštrukcia rámu je jednoliata, bez akýchkoľvek rozoberateľných, či nerozoberateľných spojov. Skladá sa zo základne, ramien s úchytmi motorov a podvozkových nôh. Na ráme sa nachádzajú štyri úchyty motorov, každý s dvoma ramenami. Na každý z úchytov sa pomocou štyroch skrutiek upína jeden elektromotor. Na pristátie slúžia štyri podvozkové nohy. Do vnútorného priestoru základne rámu je možné umiestniť elektroniku a senzory. Na základni je taktiež osem závesov so závitmi, na ktoré sa pomocou skrutiek upevňuje upínacia doska. 14

Materiál navrhovaný na jeho výrobu je uhlíkový kompozitný materiál zložený z 50% z tkaniny z uhlíkových vláken (spletených v 90 º uhle) a z 50% z epoxidovej živice, predstavujúcej matricu kompozitného materiálu. Tento materiál je často označovaný skratkou CFRP (carbon fibre reinforced polymer polymér vystužený uhlíkovými vláknami). Vlastnosti 50% CFRP: - Youngov modul pružnosti:... 70 GPa - Poissonovo číslo:... 0,1 - Medza pevnosti v ťahu:... 600 MPa - Medzi pevnosti v tlaku:... 570 MPa Hmotnosť nosného rámu:... 542g Výška rámu:... 233,5 mm Vzdialenosť medzi protiľahlými stredmi úchytov motorov:... 448 mm Obr. 7 Nosný rám pri pohľade zhora 15

Obr. 8 Nosný rám pri pohľade zdola Obr. 9 Prechod podvozkovej nohy do základne rámu, závesy upínacej dosky 16

Obr. 10 Detail úchytu motora s dvoma ramenami 2.1.2 Ochranný kryt Ochranný kryt predstavuje nenosnú súčasť konštrukčného celku UAV. Slúži na ochranu rotujúcich vrtúľ pri bočnom náraze a na ochranu elektroniky uloženej v základni nosného rámu pred poveternostnými vplyvmi. Výrezy v kryte umožňujú jeho umiestnenie na nosný rám. Umiestnenie sa realizuje bez akéhokoľvek spojovacieho materiálu. Pevnosť spojenia, ktorú zabezpečuje trenie medzi krytom a rámom, je dostatočná. Vo vrchnej časti krytu je výrez slúžiaci na umiestnenie antény systému GPS. Materiálom určeným pre výrobu krytu je expandovaný polystyrén, predovšetkým z dôvodu jeho nízkej hmotnosti. Hmotnosť ochranného krytu:... 103g Vzdialenosť stredov protiľahlých otvorov pre vrtule:... 448mm 17

Obr. 11 Ochranný kryt pri pohľade zhora Obr. 12 Ochranný kryt pri pohľade zdola 18

2.1.3 Upínacia doska Upínacia doska predstavuje jednoduchú doskovú konštrukciu, ktorá sa, ako bolo povedané, uchycuje k základni nosného rámu. Na dosku je možné vďaka univerzálnym otvorom pomocou skrutiek uchytiť širokú škálu konzol, držiakov, či iného vybavenia. Keďže ide o konštrukciu z kategórie nosných, materiál použitý na jej výrobu je, rovnako ako u rámu, 50% CFRP. Vzdialenosť protiľahlých dvojíc otvorov uchytenia k základni rámu:... 216 mm Hmotnosť upínacej dosky:... 151g Obr. 13 Upínacia doska s univerzálnymi otvormi 19

2.1.4 Konzola držiaku fotoaparátu Konzola slúži na upevnenie držiaku fotoaparátu na upínaciu dosku. Uchytenie sa realizuje pomocou troch skrutiek, čo zabezpečuje dostatočnú tuhosť spojenia. Súčasťou konzoly je pevný kolík, ktorý slúži ako opora, na ktorú sa otočne upevňuje tiahlo servopohonu držiaku fotoaparátu. Držiak fotoaparátu sa ku konzole otočne upevňuje nitom. Materiál určený pre výrobu je rovnako ako u dvoch predchádzajúcich častí, ktoré budú niesť určitú hmotnosť, 50% CFRP. Vzdialenosť protiľahlých otvorov upevnenia konzoly k upínacej doske:... 62,8mm Vzdialenosť otvorov uchytenia držiaku ku konzole:... 16mm Hmotnosť konzoly... 11,7g Obr. 14 Konzola držiaku fotoaparátu 20

2.1.5 Držiak fotoaparátu Držiak fotoaparátu predstavuje univerzálny nosič vybavenia, na ktorý je možné pevne umiestniť širokú škálu fotoaparátov, kamier či iných optických alebo iných senzorov alebo vybavenia. Skladá sa z vrchnej a zo spodnej časti. 2.1.5.1 Vrchná časť držiaku fotoaparátu Táto časť držiaku sa otočne upevňuje ku konzole pomocou nitu, čo umožňuje natáčaním držiaku okolo osi nitu stabilizáciu snímaného obrazu počas letu, keď je UAV vychýlený z vodorovnej polohy. Natáčanie sa realizuje servopohonom s kľukou a tiahlom. Úchyt servopohonu je v hornej časti držiaku naľavo. Úchyt druhého servopohonu je nižšie vpravo. Druhý servopohon slúži na natáčanie spodnej časti držiaku tak, že je možné obrazovo snímať dianie pod letiacim UAV. Materiálom pre výrobu oboch častí držiaku je 50% CFRP. Hmotnosť vrchnej časti držiaku:... 28,6g Šírka vrchnej časti držiaku:... 162,8mm Hrúbka vrchnej časti držiaku:... 16mm 21

Obr. 15 Vrchná časť držiaku fotoaparátu 2.1.5.2 Spodná časť držiaku fotoaparátu Je druhou časťou konštrukcie držiaku, na ktorú sa upevňuje požadované vybavenie. Vďaka viacerým otvorom v spodnej časti a rozmerom celého držiaku je možné umiestniť rôzne vybavenie. Všetky spoje v rámci držiaku fotoaparátu sa realizujú pomocou skrutiek. Šírka spodnej časti držiaku:... 129mm Hmotnosť spodnej časti držiaku:... 21,9g 22

Obr. 16 Spodná časť držiaku fotoaparátu 2.1.6 Držiak batérie Držiak batérie predstavuje jednoduchú rámovú konštrukciu slúžiacu na uloženie batérie a jej uchytenie k upínacej doske prostredníctvom skrutiek. V prednej časti konštrukcie je sústava otvorov a zrazení na uchytenie uzáveru držiaku batérie. Držiak batérie bude vyrobený z 50% CFRP. Dĺžka držiaku batérie:... 172mm Šírka držiaku batérie:... 52,5mm Výška držiaku batérie:... 49,5mm Hmotnosť držiaku batérie:... 44,7g 23

Obr. 17 Držiak batérie 2.1.6.1 Uzáver držiaku batérie Uzáver je súčasťou držiaku batérie, ktorá zabraňuje vypadnutiu batérie z držiaku počas letu a zároveň vďaka sponovému spôsobu uchytenia umožňuje v prípade potreby jej rýchlu a jednoduchú výmenu. Materiálom pre výrobu je 50% CFRP Hmotnosť uzáveru držiaku batérie:... 13,8g 24

Obr. 18 Uzáver držiaku batérie 2.1.7 Ďalšie vybavenie Ďalšie vybavenie UAV, zahrňujúce riadiacu elektroniku (letový a navigačný počítač, navigačný systém GPS a jeho anténu a regulátory otáčok), vybavenie nesené držiakom fotoaparátu (v tomto prípade fotoaparát z kategórie kompaktov), spojovací materiál (skrutky), elektromotory, batériu, servopohony a vrtule, nie je predmetom konštrukčného návrhu, je komerčne vyrábané a slúži na vizuálne dotvorenie návrhu a výpočet hmotnosti konštrukčného celku UAV. 25

Obr. 19 Uloženie elektroniky vo vnútornom priestore základne rámu Obr. 20 Detail držiaku fotoaparátu 26

Obr. 21 Ochranný kryt pri pohľade zhora, anténa systému GPS Obr. 22 Detail úchytu motora 27

Obr. 23 Detail držiaku batérie 28

3 Pevnostná analýza rámu Nosný rám UAV ako základná časť konštrukcie, na ktorú budú prenášané všetky letové aj neletové zaťaženia, si vyžaduje, aby ešte pred jeho samotnou realizáciou a výrobou bola uskutočnená jeho pevnostná analýza za účelom zistenia, či je konštrukcia schopná tieto zaťaženia spoľahlivo prenášať s dostatočnou pevnostnou rezervou. Vďaka osovej symetrickosti rámu bolo možné pre väčšiu jednoduchosť analýzy z rámu vybrať len jeden segment (štvrtinu). Rám bol zaťažený silou 5 N, čo zodpovedá hmotnosti celého UAV 2kg, teda o 200g viac ako je vypočítaná hmotnosť UAV. Pevnostná analýza pozostáva z pozemnej a letovej časti. Pri pevnostnej analýze pozemného zaťaženia sme skúmali pevnosť podvozkových nôh. Sila v zápornom smere osi z bola zavedená do závesov upínacej dosky, keďže tie nesú väčšinu užitočného zaťaženia. Podvozkovým nohám bol zabránený posuv v smere osi z simulujúc tvrdé podložie pod neletiacim UAV. Pri pevnostnej analýze letového zaťaženia sme skúmali pevnosť ramien úchytov motorov, keďže počas letu nesú hmotnosť UAV. Sila bola zavedená do úchytov motorov v kladnom smere osi z a závesom upínacej dosky bol zabránený posuv v smere osi z simulujúc zavesenie užitočnej hmotnosti na týchto závesoch počas letu. Pevnosť závesov upínacej dosky je možné zistiť z oboch analýz. Analýza preukázala, že pri pozemnom zaťažení vznikajú v podvozkových nohách maximálne napätia 8,345 MPa, čo je pri medzi pevnosti v ťahu 50% CFRP R m = 600 MPa a v tlaku R m =570 MPa hodnota ďaleko pred zaťaženiami, pri ktorých by mohli vzniknúť nebezpečné deformácie alebo nebezpečenstvo porušenia materiálu. Maximálne napätie, ktoré vzniklo v závesoch upínacej dosky je 2,5 MPa, čo je zanedbateľná hodnota. Pri letovom zaťažení vznikli v ramenách úchytov motorov maximálne napätia 7,62 MPa, čo je hodnota porovnateľná s hodnotou napätia v podvozkových nohách. Zaťaženie závesov upínacej dosky je rovnaké ako v prípade pozemného zaťaženia. Pevnostná analýza bola, rovnako ako celý konštrukčný návrh, realizovaná prostredníctvom CAD prostriedku ProENGINEER. 29

Na obrázkoch sú napätia znázornené odtieňmi červenej (najvyššie napätia) až modrej farby (najnižšie napätia). Obr. 24 Pevnostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení pri pohľade zdola Obr. 25 Pevnostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení pri pohľade zhora 30

Obr. 26 Pevnostná analýza rámu pri letovom zaťažení pri pohľade zdola Obr. 27 Pevnostná analýza rámu pri letovom zaťažení pri pohľade zhora 31

4 Tuhostná analýza rámu Ďalšou dôležitou podmienkou schopnosti konštrukcie prenášať dané zaťaženia je okrem jej pevnosti aj jej tuhosť, aby nedochádzalo k deformáciám, ktoré by mohli spôsobiť stret pohybujúcich sa častí alebo inak fatálne ovplyvniť let UAV. Tuhostná analýza bola, rovnako ako pevnostná, realizovaná pre pozemné a letové podmienky s rovnakým zaťažením a rovnakými pôsobiskami síl. Tuhostná analýza pre pozemné podmienky preukázala, že najviac deformujúcou sa časťou sú pri tomto druhu zaťaženia podvozkové nohy, u ktorých maximálna hodnota posunutia dosahuje 0,24mm. Z letovej tuhostnej analýzy sme zistili, že najviac sa za letu deformujú ramená s úchytmi motorov. Tieto úchyty sa za letu posunú maximálne o 0,11mm. Rovnako ako pevnostná, tak aj tuhostná analýza preukázala dobrú schopnosť rámu prenášať požadované zaťaženia, a že nie sú potrebné úpravy za účelom zvýšenia tuhosti alebo pevnosti. Obr. 28 Tuhostná analýza rámu pri pozemnom zaťažení 32

Obr. 29 Tuhostná analýza rámu pri letovom zaťažení 33

5 Záver Tento konštrukčný návrh UAV na princípe quadrocopter a všetkých jeho častí je zatiaľ jednoznačne vo fáze neotestovaného návrhu. Realizáciou návrhu by bolo možné konštrukciu otestovať pre rôzne letové aj neletové situácie. Za záruku perspektívnosti návrhu je možné považovať nosný rám, ktorého pevnostná analýza preukázala, že je schopný zniesť zaťaženie, ktoré naňho bude kladené. Pre lepšie letové výkony by bolo možné vo fáze testovania upravovať konštrukciu jednotlivých časti za účelom zlepšovania letových vlastností UAV a znižovania jeho hmotnosti v prípade súčastí, ktorých pevnosť a zaťaženie to dovoľuje. Predmetom ďalšieho vývoja by taktiež mohli byť súčasti, ktoré nie sú predmetom tohto konštrukčného návrh, a teda vrtule, elektromotory či riadiaca elektronika. 34

Zoznam použitej literatúry [1] http://uavpilot.org [2] http://www.performance-composites.com 35

Prílohy Príloha A: CD médium súťažná práca ŠVOČ v elektronickej podobe, návrh konštrukcie bezpilotného lietajúceho zariadenia na princípe quadrocopter v systéme ProENGINEER 36