A Engenharia Mecânica nos Transportes Aéreos Drones - Veículos Aéreos Não Tripulados

Transcrição

1 A Engenharia Mecânica nos Transportes Aéreos Drones - Veículos Aéreos Não Tripulados Supervisor(es): Professora Ana Reis e Engenheiro João Duarte Monitor(es): Ana Dulce e Luís Faria Joana Manuel Polónia Miranda up João Luís Alves Prata up João Miguel Paupério up José Neves das Neves up José Pedro Pereira up José Ricardo Neves up Turma 1M03; Equipa 1M3_03 Ano letivo: 2014/2015 Unidade Curricular: Projeto Feup Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

2 Conteúdos Contextualização Histórica O que é um drone? (dois tipos de drone) Constituição do drone Requisitos básicos a cumprir por um drone Autonomia Materiais i. Compósitos ii. Processos de fabrico Sistema de posicionamento e navegação Sistema de propulsão Prós e contras Conclusão 2

3 Contextualização Histórica Em 1849 (guerra entre a Áustria e Itália), os balões sem piloto (na imagem) possuíam bombas que era lançadas no solo italiano. ( ) Desenvolvimento do primeiro drone pelas forças aéras norte americanas. (1917)Governo Americano cria bombas voadoras. 3

4 O que é um drone? Veículo aéreo não tripulado, que tanto pode ser comandado por pilotos numa estação, como seguir um programa pré-definido, de forma autónoma. 4

5 5 Dois tipos de drones: Semelhantes a helicópteros Semelhantes a aviões

6 Constituição do drone 1- Controladores de velocidade eletrónicos (ESC) 2- Hélices 3- Baterias 4- Motores 5- Main board 6- Peças constituintes do frame 7- Placa de distribuição 6

7 Requisitos básicos a cumprir por um drone: 1. Ser leve 2. Rápido 3. Silencioso 4. Baixo custo de manutenção e produção 5. Possuir bastante autonomia 6. Resistente a quedas e a condições atmosféricas desfavoráveis 7

8 Autonomia Baterias possíveis para Drones Bateria de Níquel- Cádmio Bateria de iões de Lítio Bateria de Chumbo Ácido +Resistentes a variação de temperatura +Pouco tempo de recarga -Possibilidade de viciação -Muito pesada -Volume elevado -Manutenção constante -Custo elevado +Pouco tempo de recarga +Não se vicia +Leve +Baixo custo de Manutenção +Pouco volume -Custo elevado (o maior dos três) +Preço reduzido (menor das três) -Sensível a variações de temperatura -Elevado tempo de recarga -Muito pesadas 8

9 Materiais Metais Características dos materiais a ter em conta: Densidade dos materiais Resistência mecânica Elasticidade Custos de produção Facilidade de manutenção Compósitos De: Fibra de Carbono Fibra de Vidro (Motor) (Frame) 9

10 O que são compósitos? Compósitos são materiais resultantes da combinação de dois materiais de diferentes naturezas que se completam e originam uma material homogéneo onde as caraterísticas globais superam as dos constituintes. 10

11 Processo de fabrico dos compósitos Infusão em vácuo Pultrusão 11

12 Sistema de propulsão Drones semelhantes a helicópteros Drones semelhantes a aviões As hélices funcionam como um propulsor, impulsionando o ar para baixo, o que provoca uma diferença de pressão entre a parte superior e inferior da hélice, permitindo o drone subir. O motor origina uma força que impulsiona o drone para a frente. As asas permitem que o ar passe com menor pressão no topo da asa, criando uma força de sustentação ascendente. 12

13 13 Sistema de Posicionamento e Navegação Rádio Posicionamento Navegação Inercial Sistema Por Satélite Sistema por Segmento terrestre Sabendo a posição inicial do drone este sistema de navegação utiliza o conhecimento da aceleração do drone para calcular a sua velocidade através da integração matemática. Além disso, também é necessário saber a direção que o drone toma. Assim, é possível obter a localização do veículo. GPS; GALILEO; GLONASS. ADF; VOR; DME.

14 Prós e contras Prós Mais-valia para o exército Custo reduzido quer a nível militar quer a nível de captações de imagens aéreas Enorme mobilidade e flexibilidade Facilidade de manuseamento Contras Invasão à privacidade Armas letais 14

15 Papel do engenheiro mecânico Intervir na projeção mecânica dos constituintes dos drones. Analisar eventuais erros no protótipo. Prever e controlar a produção. Adaptar-se às inovações tecnológicas. 15

16 Conclusão 16

17 FIM Obrigado pela vossa atenção. 17