Dron podobný semenu mení rozpätie krídel, aby bol obratný a efektívny
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 10. 6. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Multirotorové drony sú síce vychvaľované, ale plne rotujúce „monokoptéry“ sú v skutočnosti oveľa energeticky úspornejšie. Nová monokoptéra sa odlišuje ešte viac, pretože sa dokáže pretlačiť úzkymi priestormi alebo klesať ako sokol tým, že počas letu zmenší rozpätie svojich krídel.
Je všeobecne známe, že drony s pevnými krídlami spotrebujú menej energie z batérií ako ich multirotorové náprotivky. Je to spôsobené najmä tým, že pevné krídla poskytujú oveľa väčšiu vztlakovú plochu ako menšie rotory. Multirotorové drony však majú stále jednu veľkú výhodu, a to, že môžu vzlietnuť a pristáť vertikálne a vznášať sa na mieste.
Niektorí vedci sa preto rozhodli skombinovať najlepšie vlastnosti oboch konštrukcií vytvorením dronov VTOL (vertikálny vzlet a pristátie), ktoré lietajú horizontálnym otáčaním celého tela. Toto telo má pritom podobu jedného veľkého krídla. Všetky tieto experimentálne monokoptéry boli inšpirované „jednokrídlovým” semenom javora druhu „samara“, ktoré sa po uvoľnení zo stromu ladne otáča k zemi.
To nás privádza k novému dronu FROW (Foldable Rotary Origami Wing – Skladacie rotačné origami krídlo), ktorý vytvorili Hitesh Bhardwaj, Xinyu Cai, Luke Soe Thura Win a Shaohui Foong zo Singapurskej univerzity technológie a dizajnu. V skutočnosti existujú dve verzie tohto dronu, FROW-A (A ako aktívne) a FROW-P (P ako pasívne).
Hoci dron FROW-A lieta otáčaním celého tela, v skutočnosti má dve krídla inšpirované samarami, ktoré sú v strede spojené elektronicky vybaveným telom. Každé krídlo sa pritom skladá z panelov z balzového dreva, ktoré sú obalené tenkou polymérovou membránou, spolu s teleskopickou tyčou z uhlíkových vlákien, ktorá vedie po celej dĺžke krídla. Na konci každého krídla je malý motor a vrtuľa.
Pri bežnom letovom režime sú obe krídla ponechané úplne vysunuté, aby sa dosiahol maximálny vztlak. Ak je potrebné zmenšiť rozpätie krídla počas letu v stiesnených priestoroch, dva servá umiestnené v tele sa navíjajú na káble, ktoré sú pripojené k tyči každého krídla.
To spôsobí, že sa každá tyč vtiahne dovnútra a vezme so sebou zvyšok krídla. Balzovo-membránová časť krídla sa pri vťahovaní harmonikovo zloží, čím sa celkové rozpätie krídla dronu FROW-A zmenší až o 39 %. Keď príde čas na opätovné vysunutie krídel, servá uvoľnia káble a odstredivá sila vytiahne krídla späť.
Dve krídla sú potrebné, pretože po zasunutí by sa jedno krídlo muselo otáčať tak rýchlo, že by sa vypálil motor vrtule aj servo na zasúvanie krídel. Model FROW-P však toto obmedzenie tak trochu využíva, pretože je navrhnutý tak, aby sa po skrátení krídla rýchlo spustil k zemi ako sokol.
Na rozdiel od modelu FROW-A obsahuje model FROW-P len jedno krídlo. A namiesto toho, aby bolo pripojené k servopohonu, je lanko krídla pripojené k nenapájanému pružinovému navíjaciemu mechanizmu, ktorý je umiestnený na konci krídla, kde nie je vrtuľa.
Pokiaľ sa FROW-P otáča dostatočne rýchlo na udržanie vztlaku, odstredivá sila prekonáva napätie pružiny a udržiava krídlo vysunuté. Hneď ako sa však motor dronu uvoľní a rýchlosť otáčania klesne, zníženie odstredivej sily umožní pružine stiahnuť krídlo, čím sa celkové rozpätie krídla zmenší o neuveriteľných až 69 %.
Dron sa v dôsledku toho rýchlo automaticky rotuje smerom nadol, ale môže ľahko obnoviť vznášanie jednoduchým opätovným zapnutím motora. Táto funkcia by okrem iného umožnila dronu obísť nebezpečné poveternostné podmienky pri lete vo veľkých výškach alebo sa dokonca vyhnúť prenasledujúcim lietadlám.
Článok o výskume bol nedávno uverejnený v magazíne Bioinspiration & Biomimetics. Obe verzie dronu FROW si môžete pozrieť v akcii vo videu na začiatku článku alebo priamo TU.
