Проектирование автоматической заправочной станции для летательного аппарата аграрного назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Проектирование автоматической заправочной станции для летательного аппарата аграрного назначения

Николаенков А.А.

Автоматизация процессов - это одна из главных задач, которая актуальна во многих отраслях промышленности. Актуальной задачей в аграрной промышленности является автоматизация процесса внесения удобрений в почву. Распыление жидких удобрений при помощи беспилотного летательного аппарата в автоматическом режиме - один из перспективных методов внесения удобрений в почву . Одно из условий автоматизации распыления удобрений - создание заправочной станции, которая смогла бы обеспечивать необходимую дозаправку топливом и жидкими удобрениями в автоматическом режиме. Данная технология позволит уменьшить время на подготовку аппарата к распылению и сократит общее время обработки территории.

При достижении минимального уровня топлива, датчик, установленный в топливном баке, даст сигнал о том, что топливо заканчивается и квадрокоптер по запрограммированному маршруту переместится к автоматической заправочной станции и приземлится в контрольной точке, которая предварительно будет загружена в базу данных квадрокоптера. Перед приземлением включается, сенсор, сканирующий метку на площадке, для того, чтобы аппарат смог повернуться в пространстве относительно заправочной станции нужным образом. Сигнал о приземлении в правильном положении и в правильном месте передается на заправочную станцию и начинается процесс заправки.

Процесс заправки начинается с выпуска из ниши станции передвижной заправочной штанги, имеющей на конце датчик, который предназначен для определения соосности топливоприемника [1] с заправочной штангой. После достижения соосности происходит сцепка заправочной штанги и топливоприемника посредством соединительного устройства (электромагнита). Подается сигнал к выдаче топлива в необходимом количестве. Также имеется возможность во время заправки бака с топливом дозаправить бак с жидкими удобрениями. Заправка бака с жидкими удобрениями происходит аналогичным образом. По окончанию заправки оператору на панель управления передаются данные о количестве залитого топлива удобрений и дальнейший маршрут беспилотного летательного аппарата. При работе приемника топлива возникает необходимость определения числа контактов приемника топлива с конусом-датчиком топлива. Это необходимо для того, чтобы отслеживать ресурс работы (определенное число контактов), который определяет надежность работы приемника топлива. При вхождении головки 1 в приемник гнезда конуса фиксатор топливного клапана утапливается в корпус головки, освобождая топливный клапан 3 и включая концевой выключатель 4.Топливный клапан герметизируется в приемном гнезде, а корпус головки, разжимая замки конуса, перемещается до закрытия замков. В момент постановки головки на замки происходит соударение корпуса головки с внутренней поверхностью приемного гнезда. Конструкция топливоприемника представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Конструкция топливоприемника.

1-приемник топлива, 2 - фиксатор, 3 - топливный клапан, 4- концевой выключатель, 5 - пьезоэлектрический акселерометр, 6 - емкостной накопитель напряжения, 7 - счетчик электрических импульсов

Топливоприемник снабжен автономным регистратором числа контактов.

Компоновка автоматической заправочной станции

Автоматическая заправочная станция состоит из: подземного резервуара хранения топлива, технологического отсека приема топлива, резервуара для хранения жидких удобрений, топливораздаточной колонки, колонки для выдачи жидких удобрений, заправочных трубок, аппаратуры приемника команд, аппаратуры излучения управляющих сигналов, процессора, обрабатывающего команды, датчика уровня топлива, датчика уровня удобрений, дозирующих устройств, насоса для перекачки топлива, дыхательного устройства, предназначенного для нормализации давления внутри резервуара, приемного клапана, который не дает сливаться топливу с трубопроводов и всего оборудования обратно в резервуар, что позволяет уменьшить расход электроэнергии и времени, топливного фильтра, электромагнитного клапана, контролирующего подачу топлива, источника энергии. удобрение беспилотный летательный топливо

Размещение резервуара для хранения топлива под землей целесообразно для обеспечения безопасности процесса заправки и требует наличие насоса, а резервуар с жидкими удобрениями выгоднее всего расположить выше бака с удобрениями, что позволит заполнять бак для жидких удобрений самотеком без задействования дополнительной энергии. Кроме всего перечисленного автоматическая станция должна иметь достаточную пожаробезопасность. Датчики системы автоматического пожаротушения должны быть установлены на станции. Резервуар, в котором хранится топливо, должен иметь заземление, для предотвращения накапливания статического электричества.

Бортовой компьютер квадрокоптера имеет программное обеспечение, которое можно разделить на:

- модуль управления параметрами полета;

- модуль предоставления графической информации;

- модуль управления параметрами распыления;

- модуль навигации квадрокоптера.

Модуль управления параметрами полета ведет учет расхода топлива и отвечает за регулирование:

- высоты полета относительно опыляемой поверхности;

- скорости перемещения квадрокоптера;

- угла наклона относительно горизонтальной плоскости.

Регулирование скорости и высоты полета происходит за счет специального модуля, отвечающего за регулирование подачи топлива дроссельной заслонкой в камеру сгорания двигателя [2]. Когда на пульте управления нажимается курок или поворачивается рулевое колесо, приемник внутри модели тут же принимает посланный с пульта сигнал. Сигнал обрабатывается в приемнике, и соответствующее устройство в конструкции квадрокоптера приводится в действие. При нажатии на кнопку газа, регулятор скорости получит сигнал к изменению оборотов двигателя, и через передачу винты квадрокоптера начнут вращаться быстрее или медленнее. Мотор, как и электроника приемника с регулятором скорости, питается от батареи. При нажатии на газ, сервомотор станет двигать заслонку карбюратора, и топливно-воздушная смесь будет подана в цилиндр потоком определенного объема и скорость движения квадрокоптера изменится. Для питания сервомоторов используется батарея.

Передатчик представляет собой в простейшем виде высокочастотный генератор и низкочастотный модулятор [3]. Модулятор включает высокочастотный генератор с частотой команды. Излучаемый антенной пульта, модулированный высокочастотный сигнал принимается приемником, установленным на квадрокоптере. Приемник содержит усилитель низкой частоты, высокочастотный каскад и электронное реле. Высокочастотный каскад усиливает и детектирует принятый сигнал, затем сигнал фильтруется, и отфильтрованный сигнал поступает на вход усилителя низкой частоты. Ток низкой частоты сигнала команды действует на эмиттерный повторитель, который приводит к срабатыванию реле в цепи питания соответствующего двигателя.

Модуль предоставления графической информации отвечает за передачу обработку и преобразование поступающих электрических сигналов от датчиков систем в графическую информацию, которая передается оператору на пульт управления.

Модуль управления параметрами распыления отвечает за регулирование:

- расхода жидкого удобрения;

- давления, создаваемого насосом опрыскивателя.

Управление давлением в опрыскивателе позволяет регулировать угол распыла и дисперсию капель, настроить нужный режим распыления удобрения.

Модуль навигации квадрокоптера выполняет следующие функции:

- прокладывает маршрут перемещений квадрокоптера по обрабатываемой территории;

- ведет учет пройденного маршрута;

- запоминает последние точки распыления;

- при низком уровне топлива прокладывает маршрут от текущего месторасположения до заправочной станции и обратно.

Размещено на Allbest.ru