Проекты

Бионический квадрокоптер "nonopus"

Работа призера открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Моделирование, Прототипирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1411
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Идея создать квадрокоптер для мониторинга параметров окружающей среды возникла у автора после анализа экологической обстановки в районе. В нашем районе располагаются два спецзавода по сортировке и переработке мусора. Жители близлежащих домов регулярно оставляют жалобы на правительственных сайтах и бесчисленные посты в соцсетях о невыносимом запахе, исходящем от этих предприятий. Также на территории района находится снегоплавильный комбинат, и его сточные воды могут попасть в протекающую неподалёку реку Лихоборка, которая впадает в Яузу, а та, в свою очередь, в Москву-реку.

Цель

Разработать квадрокоптер для забора проб воздуха, проб воды на разных глубинах и мониторинга изменения температуры окружающей среды.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Компьютер

  • ПО Autodesk Fusion 360, Cura, Poligon

  • 3D-принтеры 3dQ-One и Picaso Designer

Описание

В ходе работы был построен дрон на Х-образной раме. Каждый луч прикручивается через нижнюю пластину к основанию тремя винтами М3. Лучи имеют изогнутую форму для уменьшения размеров беспилотника, что напрямую влияет на характеристики его плавучести. Геометрия лучей подбиралась таким образом, чтобы на дрон можно было установить винты диаметром 130–160 мм. К особенностям лучей стоит отнести два ребра жёсткости, которые повторяют форму луча. Герметичный купол, имеющий форму полусферы с небольшой цилиндрической частью, крепится к нижней пластине четырьмя винтами.

Для забора проб воды и воздуха был спроектирован механизм на основе револьверной головки. В качестве контейнеров для хранения проб рассматривались шприцы и вакуумные пробирки. Револьверная головка вмещает 6 контейнеров для проб воздуха и 3 контейнера для проб воды. Она состоит из двух частей: корпуса, в который устанавливаются пробирки, и крышки с шайбой.

Для забора проб воздуха в шайбу вкручиваются иглы для прокалывания резиновой пробки пробирки и устанавливаются пружины, осуществляющие снятие пробирки с иглы. Прокалывание пробирок происходит при вращении барабана за счёт наезда пробирок на «зуб», напечатанный вместе с основанием коптера. При погружении в воду образцы забираются при помощи шприцев. На шток шприца надевается специальная каретка, которая скользит по винтовым направляющим. При движении каретки шток поднимается.

Конструкция крепления предусматривает возможность замены типа контейнеров для сбора проб без разборки коптера.

За основу механизма перемещения под водой был взят способ передвижения медузы: сокращение купола. Легкие «щупальца» располагаются по периметру корпуса и крепятся к подвижному кольцу, которое приводится в движение электродвигателем.

Результаты работы/выводы

Создана модель квадрокоптера, способного при вращении сменного барабана забирать пробы воды в шприцы и пробы воздуха в пробирки, а также передвигаться под водой, используя механизм «щупалец».

Перспективы использования результатов работы

Увеличение грузоподъёмности и дальности полета. Смена типа привода барабанной головки на червячный.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Московский Авиационный Университет

Награды/достижения

1. 3D БУМ (4 место)

Мнение автора

«Мы рады быть участниками проекта «Инженерный класс в московской школе», ведь он помогает школьникам раскрыть себя, даёт возможность ещё на школьной скамье познакомиться с инженерной специализацией».