Файл: Использование беспилотных летательных аппаратов в современном мире.doc
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 898
Скачиваний: 47
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«Российский университет транспорта» (РУТ(МИИТ)
Институт транспортной техники и систем управления
Кафедра «Управление инновациями на транспорте»
Курсовая работа
по дисциплине
«Теоретическая инноватика»
на тему: Использование беспилотных летательных аппаратов в современном мире.
Выполнил: студент гр.ТИУ-311
Щербакова Е.С
Проверил: Шиколенко Е. В
Москва – 2021
Содержание
Введение…………………………………………………………………...…3
-
Общие сведения о БПЛА……………………...……….……………..4 -
История БПЛА…………………………………………………..….....6 -
Перспективы применения в Гражданской сфере………..............….9 -
Анализ современных БПЛА самолетного типа…………………....18
4.1. Предназначение БПЛА………………………………………18
4.2. Разновидности БПЛА…………………………………….…..19
-
Структурная схема современного БПЛА …………………...……..21 -
Тип инновации и ее жизненный цикл…………………………..….22
Заключение…………………………..……………..….….…......................27
Список литературы…………………………………………..….................28
Введение
Целью исследования данной курсовой работы является изучение такой инновации как беспилотные летательные аппаратов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
раскрыть основные понятия; -
рассмотреть историю развития инновации и ее современное положение в авиации; -
рассмотреть перспективы применения беспилотных летательных аппаратов в различных сферах деятельности человека; -
рассмотреть классификацию беспилотных летательных аппаратов и их основные виды; -
рассмотреть принцип работы беспилотных летательных аппаратов; -
разобрать основную структуру беспилотных летательных аппаратов на примере квадрокоптера; -
определить тип инновации и ее жизненный цикл; -
обобщить результат исследования;
Предметом исследования курсовой работы является актуальность инновации и ее возможное применение в различных сферах деятельности.
Объектом исследования курсовой работы является беспилотные летательные аппараты.
Методы исследования: анализ, диагностика и т.д.
1. Общие сведения о БПЛА
Одним из бурно прогрессирующих в последнее время сверх перспективных направлений развития техники является проектирование и производство беспилотных летательных аппаратов (в дальнейшем БПЛА, дронов, беспилотников).
Это обусловлено тем, что применение беспилотников и в военной области, и в различных гражданских сферах эффективно экономически и часто позволяет выполнить задачу лучше и быстрее, чем это было бы сделано с применением традиционной авиации, или других традиционных способов.
Например, перед учебными полётами и в гражданской, и в военной авиации обязательно производится разведка погоды, причем задействуется именно тот тип самолёта, на котором будут производиться полёты, а в военной авиации ещё и учебно - боевой (спарка) самолёт этого типа.
Сгорает огромное количество остродефицитного авиационного керосина, изнашивается дорогостоящая авиационная техника, задействован целый комплекс обслуживания самолёта, только ради того, чтобы узнать метеоусловия в полётной зоне.
Если бы это делал БПЛА, оборудованный видеокамерой, передающей картинку на землю оператору, стоимость которого в разы меньше, то это было бы и надёжно и на порядок дешевле.
Главное достоинство беспилотника, и это признают все эксперты, - отсутствие на борту человека, благодаря чему, независимо от сложности и опасности выполняемой БПЛА задачи, жизни военнослужащих не угрожает опасность. БПЛА способен действовать в зонах радиационного и химического заражения. Ему не нужны сложные системы жизнеобеспечения экипажа.
Благодаря своим преимуществам, беспилотники постепенно осваивают многие функции пилотируемой авиации. Мировой опыт развития беспилотной авиации свидетельствует, что уже через полтора-два десятилетия они смогут выполнять абсолютное большинство задач, решаемых сегодня.
2. История БПЛА
Впервые идею радиоуправляемых объектов воплотил в жизнь известный инженер-изобретатель Никола Тесла, который в 1889 г. продемонстрировал общественности первый радиоуправляемый кораблик. Но в дальнейшем следующими объектами стали не корабли, а беспилотные летательные аппараты, предложенные в 1910 г. английским военным инженером Ч. Кеттерингом. Он сконструировал и начинил взрывчаткой аппарат, которым управлял часовой механизм, и позднее беспилотный самолет-снаряд, который так и остался только опытным (Рисунок 1).
Рисунок 1 – Беспилотный самолет-снаряд (1917 г.) «Жук» Кеттеринга.
Началом разработок и использования БПЛА принято считать 1933 г., когда английские инженеры создали радиоуправляемый БПЛА многократного использования. Он был создан на основе биплана Fairy Queenи, служил до 1943 г. для тренировки военных летчиков в качестве самолета-мишени (Рисунок 2).
Рисунок 2 – Первый БПЛА, управляемый дистанционно H.82B QueenBee (1933–1943 гг.).
Во время Второй мировой войны во многих странах создавали радиоуправляемые снаряды – в Германии ФАУ-1 и ФАУ-2, в СССР был успешно применен тяжелый бомбардировщик ТБ-3 в качестве беспилотного аппарата для подрыва мостов. После войны в США было создано 15000 беспилотников фирмы Radiophone, но широкое применение в военных и гражданских целях началось только с начала нового века. Идея военного дрона дала толчок развитию гражданских БПЛА – коптеров, которые сегодня используются не только для развлечений, но и в качестве помощников во многих сферах жизнедеятельности, таких как журналистика, спорт, курьерская служба, нефтедобывающая промышленность, сельское хозяйство, экологическая служба, спасательная служба, медицина и т.д. С 2000 г. появилось много сообщений о применении гражданских беспилотников, использование которых постепенно становится повседневностью
На рисунке 3 показан российский военный беспилотник, который проходил испытания в г. Кронштадте.
Рисунок – 3 Российский военный беспилотник.
3. Перспективы применения в Гражданской сфере
В последние десять лет беспилотные летательные аппараты приобрели огромную популярность, особенно в наиболее развитых государствах мира. Область применения беспилотников довольно широка. Они могут мониторить дорожную ситуацию, как городскую, так и на отдаленных участках, вести контроль за пожарной обстановкой в лесах или за паводковыми водами в регионах и многое другое. Представляю вашему вниманию области применения БПЛА:
1) Спектрозональная съёмка
Вид фотосъёмки, в процессе которой происходит одновременное получение фотографических изображений объекта в различных участках (зонах) спектра электромагнитных волн. Например, в сельском хозяйстве использование БПЛА позволяет получить модель местности с разрешением до 3 см. Снимки получают в видимом и инфракрасном диапазонах. Такая съемка дает исчерпывающую картину о состоянии почв, а детальность позволяет контролировать посевы с точностью до 5 см. Широкий спектр получаемых данных позволяет оценивать проблемы полей по всходам и выявлять причины самых различных проблем. (Рисунок 4)
Рисунок 4 – Дрон, используемый в спектрозональной съёмке.
2) Аэрофотосъемка местности
Это комплекс работ, включающий различные процессы от фотографирования земной поверхности с летящего самолета до получения аэрофотоснимков, фотосхем или фотопланов снятой местности. Все аэрофотосъемочные материалы используются для решения целого ряда вопросов в области лесного хозяйства и лесной промышленности. При плановой съемке камера направлена вертикально
вниз, под прямым углом к поверхности земли. На снимках мы видим плоскую картину (ортогональная проекция), напоминающую изображение на географических картах. При перспективной (обзорной) съемке камера направлена под углом к горизонту. При перспективной аэрофотосъемке на снимках мы видим объемную картину (аксонометрическая проекция): не только крыши сооружений, но и боковые поверхности (стены). Таким образом, мы можем судить не только о взаиморасположении объектов на плоскости, но и об их форме. (Рисунок 5)
Рисунок 5 – Пример аэрофотосъёмки при помощи беспилотника.
3) Учёт животных с воздуха с помощью БПЛА
При существенном снижении затрачиваемых средств на привлечение пилотируемой авиации стало рентабельным применение беспилотных летательных аппаратов для учета животных. Такой «воздушный учет»
позволяет точно определить численность животных в охотхозяйстве и выявить места их концентрации.
4) Дистанционный контроль состояния нефтепроводов и газопроводов
На сегодняшний день применение беспилотных летательных аппаратов является наиболее эффективным и экономически выгодным методом обследования нефтепроводов и газопроводов. В режиме реального времени получаются качественные изображения, позволяющие обнаруживать нефтяные разливы, выявлять акты несанкционированной деятельности (свалки, врезки, проведение работ в охраняемых зонах и т.д.). Аэрофотоснимки, полученные с борта БПЛА, позволяют анализировать и оценивать техническое состояние трубопроводов и околотрубного пространства.
5) Аэро- и космосъемка местности
Применяется как для непрерывного одновременного контроля над загрязнением природной среды (земной поверхности, водных акваторий и приземной атмосферы), так и для контроля технического состояния объектов на всём протяжении тысячекилометровых водных и наземных нефтяных и газовых трасс. Кроме того, данные дистанционного мониторинга дают возможность оперативно выявлять и точно определять координаты зон опасного проявления стихийных природных процессов, которые могут привести к авариям, а также отслеживать и прогнозировать чреватые разрывами магистральных трубопроводов медленные однонаправленные геодинамические деформации земной поверхности. Среди основных задач, решаемых с помощью аэро- и космосъёмки, можно выделить следующие:
выявление нарушений технического состояния объекта: разрывов, трещин, коррозийных зон, повреждений гидро- и теплоизоляции и др.;
составление карт грунтов, зон подтоплений, обводнённых участков, областей засолений, промерзающих и оттаивающих грунтов и др.;
исследование современных экзогенных процессов (сели, оползни, обвалы и др.).
6) Аэрофотосъемка и геодезия
Предоставляет материалы аэрофотосъемки, которые могут быть применены в следующих сферах деятельности:
ведение государственного кадастра недвижимости и контроль градостроительной деятельности в населенных пунктах;
реагирование на чрезвычайные ситуации;
контроль снегового и ледового покрова, кромки ледостава, прогноз стоков рек и мониторинг мест разливов рек;
обновление топографических карт;
мониторинг различных типов объектов;
мониторинг состояния сельскохозяйственных угодий, в том числе целевого использования земель, оперативная оценка состояния и степени деградации земель, прогноз урожайности;
создание географических информационных систем.
7) Мониторинг и опознание движущихся объектов
Мониторинг проводится в охраняемых зонах в дневное и ночное время.
8) Мониторинг лесных ресурсов
Включает оценку степени вырубки лесного массива, определение пород деревьев, предотвращение возникновения лесных пожаров (высохший лес, тлеющие торфяники, обнаружение малых очагов пожаров), оценку ущерба лесных ресурсов после пожаров или природных катаклизмов, обнаружение несанкционированных свалок, с определением лиц и номеров машин нарушителей. Дроны с инфракрасными датчиками применяют для выявления лесных пожаров на ранней стадии.