МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ И МОНИТОРИНГА ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА

ВВЕДЕНИЕ 6
1 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БПЛА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
8
1.1 Анализ производимых работ на объектах энергетического
комплекса
8
1.2 Классификация БПЛА по типам и конструкционным
особенностям
12
1.3 Перспективы применения БПЛА в сфере агропромышленного
комлекса
15
2 СИСТЕМА ПИТАНИЯ БЕСПИЛОТНОГО ЛЕТАТЕЛЬНОГО
АППАРАТА
18
2.1 Альтернативный источник питания для БПЛА 18
2.2 Методы получения водорода 22
2.2.1 Паровая конверсия метана 24
2.2.2 Газификация твердых топлив
2.2.3 Электролиз воды 25
26
2.3 Расчет электролизной установки для получения водорода 32
3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БПЛА 40
3.1 Бесколлекторный двигатель постоянного тока
3.1.1 Принцип работы и устройство бесколлекторного двигателя
постоянного тока
3.1.2 Варианты конструкции двигателя
3.1.3 Сферы применения
3.2 Электромагнитные клапаны 46
3.2.1 Принцип работы и устройство электромагнитного клапана 46
3.2.2 Классификация электромагнитных клапанов 47
3.2.3 Области применения 50
3.3 Расчет электромагнитного клапана постоянного тока 50
3.4 Апаратная часть управления устройством БПЛА
3.4.1 Выбор контроллера Arduino 54
54
3.4.2 Выбор модулей Arduino системы управления 60
3.5 Аварийность БПЛА 65
3.6 Разработка схемы автоматизации 66
4 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ВКР 69
4.1 Организация безопасности труда на производстве 69
4.2 Опасные и вредные производственные факторы, методы и
средства защиты
71
4.3 Обеспечение безопасной эксплуатации рассматриваемых в
ВКР электроустановок и электрооборудования на
производстве с учетом нормативных требований

74
4.4 Экологичность ВКР 75
5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВНЕДРЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КЛАПАНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

78
5.1 Расчет капитальных и текущих затрат
5.2 Обоснование сравнительной экономической эффективности
и годового экономического эффекта
5.3 Расчет показателей абсолютной эффективности 78


80
81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84

Весь текст будет доступен после покупки

Внедрение Беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) , в частности, для энергетического комплекса и АПК позволит достичь высоких показателей по оперативности, объективности, качеству, безопасности и экономичности проводимых операций. Здесь проявляются перспективы применения БПЛА при оптическом и тепловизионном исследовании, своевременном выявлении аварийных состояний и перегрева электрических машин и аппаратов; определения и контроля состояния опор и конструкций, подлежащих замене; обнаружения дефектов на бетоне, коррозий деталей опор и арматуры, механических повреждений изоляторов и их загрязненности; составлении цифрового плана моделей объектов для конкретного рельефа местности и т.д. Так же БПЛА применяют в сфере агропромышленного комплекса. Здесь проявляются перспективы использовании при обработке посевов пестицидами, создании электронных карт полей, мониторинге состояния посевов.
БПЛА различают по видам источника питания а именно есть модели на двигателе постоянного тока, на двигателе внутреннего сгорания, но у них есть как достоинства так и недостатки и совсем недавно началось проектирование БПЛА на водородных топливных элементах.
БПЛА на водородных топливных элементах имеет преимущества по сравнеинию с БПЛА на аккумуляторах постоянного тока в увеличенном времени полета,и с ДВС в экологически чистом выхлопе и в отсутствии шума и вибраций. Но у БПЛА на водородных топливных элементах имеется несовершенства в системе управления.
Система управления БПЛА на водородных топливных ячейках состоит из приводных бесколлекторных двигателей аппаратной части управления включающая в себя микроконтроллер и датчиковую систему управления БПЛА работающую при определенном алгоритме управления. Но данная система управления БПЛА имеет несовершенства а именно не учитываются такие параметры как нет диагностики до запуска имеется взрывоопасность водорода при несчастном случае так же данная система не учитывает вес дополнительного оборудования что необходимо для безопасной посадки БПЛА на землю,так же отсутствует система предотвращения падений с учетом остаточного количества топлива в водородных баллонах, что так же нобходимо для безопасного использования водорода в топливных ячейках.
Использование БПЛА на водородных топливных элементах позволяет ре-шить вопросы с малым временем полета БПЛА, с невозможностью эксплуатировать при низких температурах, а так же с экологичностью выхлопа. Но у данного аппарата имеются несовершенства которые нужно устранить.
Цель ВКР заключается в модернизации системы управления БПЛА на во-дородных топливных элементах на основе электромагнитного клапана постоянного тока для устранения несовершенств системы управления
Актуальностью темы является повышение энергетической эффективности работы отказа от некоторых механических связей, повышении надежности, практичности в эксплуатации, универсальности разрабатываемого электропривода и его экономичности, повыщение безопасности эксплуатации водорода в топливных ячейках
Объект исследования: система управления беспилотного летательного аппарата
Предмет исследования: Исследование энергетических показателей работы беспилотного летательного аппарата при модернизации системы управления
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при проектировании аналогичного оборудования.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА


1.1 Анализ производимых работ на объектах энергетического
комплекса

БПЛА являются особенно ценным инструментом в энергетическом комплексе, поскольку их визуальные и тепловые датчики позволяют быстро и эффективно проводить проверки. Начиная от проверки солнечных панелей до обнаружения утечек метана в трубопроводах, дроны могут помочь инспекторам провести точный и подробный осмотр на безопасном расстоянии. Вместо того, чтобы тратить время и силы на ручные проверки, более эффективно и быстро привлечь беспилотник.
В возобновляемой энергетике БПЛА могут быть использованы для сбора данных при изучения картины ветра и количества солнечных дней в предполагаемом месте размещения ветрогенераторов и солнечных панелей.
Солнечные панели являются основным источником возобновляемой энергии во всем мире, но, как и большинство энергетических систем, они требуют частых проверок для контроля их работы. Со временем у солнечных панелей могут возникнуть проблемы, которые трудно обнаружить вручную из-за размера солнечной фермы или из-за того, что какие-либо панели находятся в труднодоступных местах. Вместо того, чтобы использовать ручную тепловую камеру для проверки каждой панели, что может занять несколько дней, дрон, оборудованный тепловой камерой, может выполнить проверку радикально быстрее, сохраняя при этом точность и качество данных.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Атрощенко, В.И. Методы расчетов по технологии связанного азота / Атрощенко, В.И.[и др.] // Издательство Харьковского Ордена Трудового Красного Знамени Государственного Университета имени А. М. Горького, 1960. 304 стр.
2. Бесколлекторные двигатели на БПЛА.[Электронный ресурс]-Режим доступа: https://profpv.ru/kak-vybrat-dvigateli-dlya-kvadrokoptera/ 30.05.2022
3. Водород в энергетике : учеб. пособие / Р.В. Радченко, А.С. Мокрушин, В.В. Тюльпа. — Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. — 229, [3] с.
4. Гамбург, Д.Ю. Водород свой-ства,получение,хранение,транспортирование,применение: справочное пособие / Д.Ю. Гамбург, В.П.Семенов, Н.Ф. Дубовкин, Л.Н. Смирнова - Москва.:-Химия, 1989.- 672 с.
5. Материалы для биполярных пластин топливных элементов на основе протонопроводящих мембран : / Добровольский , Ю.А. [ и др.] // Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева.- 2006.- №6.- С.83-94.
6. Догерти, М. Дроны. Первый иллюстрированный путеводитель по БПЛА : учебник / М. Догерти ; Под общей редакцией Ильина В. Н. - Москва: ГрандМастер, 2018. – 224 с.
7. Занько,Н.Г. Безопасность жизнедеятельности на производ-стве:учебник / Н.Г.Занько , К.Р. Малаян , О.Н.Русак; под ред.О.Н. Русака. – 12-е изд., перераб и доп. – Санкт-Петербург: Издательство Лань, 2007. – 672 с.
8. Как дроны преобразовывают сельское хозяйство // Независимое издание RUSBASE. [Электронный ресурс]- Режим доступа: URL: http://rb.ru/list/agriculture-drones/-15.05.22
9. Квадрокоптер на водороде может летать несколько часов без подза-рядки. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://habr.com/ru/post/379749/ - 18.06.2022
10. Классификация БПЛА по лётным характеристикам. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://docs.geoscan.aero/ru/master/database/const-module/classification/classification.html – 18.06.2022
11. Конарев, Ф.М. Охрана труда: учебное пособие / Ф.М. Конарев, М.А. Пережогин. – Москва.: Колос, 1996. -351 с.
12. Коровин, Н.В Топливные элементы и электрохимические энергоустановки : учебник / Н.В.Коровин.- Москва: МЭИ, 2005.-160 c.
13. НЕЛК-В8: Беспилотник на водороде. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://colonelcassad.livejournal.com/3343661.html – 18.06.2022
14. Паланкер,В.Ш Холодное горение : учебник / В.Ш. Паланкер.- Москва: Наука, 1972.- 106 с
15. Патент №2523023 Российская Федерация, МПК H01M 8/06, H01M 8/04. Способ получения электроэнергии из водорода с использованием топливных элементов и система энергопитания для его реализации / Челяев В. Ф.; заявитель и патентообладатель: В.Ф. Челяев (RU) Открытое акционерное общество «Ракетно- космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева» (RU) - 2012153465/07 ; заявлен 11.12.2012 ; опубликован 20.07.2014 , Бюл . № 20 . – 12 с.
16. Петин , В.А. Проекты с использованием контроллера Arduino: учеб-ник / В.А. Петин – Санкт-Петербург.: - БХВ – Петербург , 2014 – 400 с.
17. Полтавский, А.В. Информационные процессы в технике. Моделиро-вание систем и объектов многофункциональных робототехнических комплексов беспилотной авиации : учебник / :А.В. Полтавский [и др.]. – Москва: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук , 2019. – 404 с.
18. Попов, О.Е. Водород: Параметры горения и взрыва: учебник/ О.Е.Попов, Б.Е.Гельфанд, Б.Б.Чайванов-Москва.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2007.-283 с.
19. Cухотин, А.М Справочник по электрохимии : справочник / А.М. Су-хотин.- Ленинград: Химия, 1981.- 129 с.
20. Электромагнитные клапаны.[Электронный ресурс]-Режим доступа: https://valvesale.ru/elektromagnitnyy-klapan-solenoidnyy/ - 13.06.2022
21. Энергетика и беспилотники. [Электронный ресурс] - Режим досту-па:https://robotrends.ru/robopedia/energetika-i-bespilotniki - 18.06.2022

Весь текст будет доступен после покупки