C-UAS Counter Drone Equipment since 2014

Rigidità e resistenza dei telai multicotteri

Una funzione di supporto

Il telaio è la struttura portante del multirotore, che dovrebbe essere il più leggero possibile, ma comunque stabile, pratico e con buone caratteristiche di volo. La scelta del materiale e la geometria della struttura del telaio hanno un impatto significativo su queste proprietà. Quando si tratta del materiale del telaio utilizzato, il peso, la rigidità e la resistenza sono decisivi. La forza descrive, tra le altre cose, quanto il materiale può essere sollecitato prima che si rompa. La forza deve essere scelta in modo che il telaio possa sopportare le forze in uso con un margine di sicurezza. Il sottodimensionamento porta a rotture premature, il sovradimensionamento porta a una zavorra non necessaria. La rigidità, invece, descrive la resistenza alla deformazione, che dipende dal materiale e dalla geometria. Le deformazioni hanno effetti negativi sul comportamento in volo e devono quindi essere mantenute il più piccole possibile, altrimenti un’elevata rigidità del telaio è un vantaggio.

Abb.: Leichter und zugleich steifer und fester Multicopter Rahmen von Tarot. Bild: Tarot
Fig .: Telaio multirotore leggero e allo stesso tempo rigido e resistente dei Tarocchi. Immagine: Tarocchi

Carbonio: il materiale preferito

Materiali come la plastica rinforzata con fibra di carbonio, comunemente nota come carbonio, soddisfano molto bene questi requisiti perché sono leggeri, resistenti e rigidi allo stesso tempo. L’alluminio è molto adatto per raccordi come distanziatori e parti di collegamento.

La folla deve essere al centro

Anche la posizione degli elementi di massa rispetto al punto di articolazione del multirotore è determinante per un buon comportamento di volo. Il punto di rotazione è all’incirca all’intersezione delle eliche. La struttura stessa, ma anche gli accessori come i motori e soprattutto le batterie sono masse inerti. Più lontani dal fulcro sono posizionati questi elementi di massa, più lento diventa il multicottero. Anche il baricentro di tutte le masse dovrebbe trovarsi sull’asse di rotazione Y (asse dell’altezza) il più vicino possibile al punto di articolazione. I bracci a sbalzo curvi possono spostare il punto di articolazione più vicino al centro di gravità.

IMG_0004
Fig .: Collegamento o forcella sul braccio di prolunga curvo. Immagine: Gryphon Dynamics

Punti di rottura predeterminati impediscono che accadano cose peggiori

È inoltre necessario assicurarsi che il telaio non si rompa in aree critiche, cioè difficili da riparare, se sovraccarico. Se un braccio a sbalzo tocca violentemente il suolo, un punto di rottura predeterminato, ad esempio la parte di collegamento tra il telaio centrale e il braccio, dovrebbe rompersi e non il telaio centrale stesso.

Vibrazioni – meglio di no

Di solito le vibrazioni provengono da eliche bilanciate in modo errato. Lo squilibrio viene assorbito dai cuscinetti del motore, la cui durata diminuisce con l’aumentare del carico. Le vibrazioni vengono trasmesse tramite il motore alla struttura del telaio e successivamente a sensori e telecamere. Con l’accelerazione e i sensori giroscopici, le vibrazioni portano a forti deflessioni, che hanno un effetto negativo sul comportamento di volo e sul consumo di energia.

Ancora una parola sulla trasportabilità: i bracci estensibili pieghevoli si sono dimostrati molto pratici nella pratica. È necessario assicurarsi che i collegamenti elettrici siano effettuati con cablaggio il più possibile continuo. Se ciò non è possibile, è necessario garantire contatti di alta qualità.

Abb.: Faltbare Arme mit durchgehenden Kabeln. Bild: Tarot
Fig .: Bracci pieghevoli con cavi continui e cuscinetti motore ammortizzati. Immagine: Tarocchi