domingo, 18 de septiembre de 2011

Ventajas e inconvenintes: Tri, cuad, hexa y octo -cóptero.

       Según el uso que le queramos dar elegiremos el número de motores. En este caso la finalidad es la fotografía/vídeo aérea con cierta calidad. Las propiedades que queremos conseguir son:

  • Simplicidad y bajo peso en la estructura.
  • Capacidad de transportar una cámara de fotos reflex.
  • Fácilmente transportable y manejable.
  • Autonomía de unos 10 min.. 

            Las posiblidades son:     (todas la configuraciones de mikrokopter)
Tricopter: Barato y fácil de construir, menos estable, partes móviles en la estructura (cola móvil por un servo), bajo empuje y menos tiempo de vuelo (porque los motores tienen que girar más rápido para mantenerlo en el aire).

Cuadricopter: Más simple mecánicamente que el tricopter. Posee 1/3 más de empuje pesando casi lo mismo y suelen ser más estables ya que no  tienen partes móviles en la cola accionadas por un servo. Tienen más tiempo en vuelo debido a que pueden llevar baterías más grandes y a que los motores trabajan a menos revoluciones. Todavía no contamos con redundancia: Si un motor falla... cae.


Hexacopter: Todo lo bueno que tienen los cuadricópter pero con más potencia y más capacidad de carga. Posee algo de redundancia: Si pierde un motor todavía puede aterrizar, (perderíamos el control del ángulo 'yaw'). Como desventaja son más caros y más grandes.

Octocopter: Todo lo bueno que tienen los hexacópter más redundancia: Si pierde un motor todavía vuela bien. Se usa para asegurar cuando se ponen equipos fotográficos de alto precio. Son más caros que los hexacopter. Requieren mucha energía para volar.

Configuraciones compuestas:


         Y6: se denomina Y6 a un tricóptero coaxial, es decir 2 motores en cada brazo montados en su mismo eje girando de forma contrapuesta. Funciona  igual que un tricóptero, con cola móvil. Las diferencias con un tricóptero son dos: mayor capacidad de carga y redundancia.



             Octo-coaxial: también denominado X8, es un cuadricóptero coaxial con ocho motores. Se consigue una buena redundancia y mayor capacidad de carga que con un cuadricóptero, pero menor que con un octocóptero radial debido al descenso de rendimiento en las hélices.



             V8: la principal ventaja es la inmejorable panorámica para la fotografía aérea y su redundancia. . Está totalmente diseñado para la fotografía aérea y es un modelo patentado por Asctec, una empresa alemana, la cual comercializa este octocóptero, véase en la ilustración 8, y su precio oscila sobre unos 20 000 euros.
               

                    Monocóptero: caso bastante curioso, variante no válida para el uso que se le va a dar en este proyecto. El monocóptero gira sobre su propio eje, ver en la ilustración 9, y cuenta con un único motor en dirección tangente a la trayectoria. Para despegar necesitan de un soporte durante los primero giros hasta que se estabiliza. Su vuelo se asemeja a las semillas voladoras que producen algunos árboles.

Configuraciones en  X y en +:

La configuración en  o en  se llaman así por la orientación de los motores delanteros con respecto al tren de aterrizaje y la placa de control. La diferencia entre las distintas configuraciones se puede observar en la ilustración.  Para la fotografía es preferible la configuración en X, ya que nos deja la parte frontal más despejada.




        Descartamos la opción de cuadricópter (quadricopter, quad... ) pora conseguir más capacidad de carga. Sobre la opción de elegir un hexacópter (hexacopter, hexa...) o octocóptero (octocopter, octo... ):

    Ventajas de un mayor número de Motores:
  • Mayor capacidad de carga
  • No es necesario unos motores tan potentes o unas hélices tan grandes para la misma capacidad de carga.
  • Redundancia. Muy importante, en caso de rotura de una hélice, choque...
        Como conclusion 6 motores es poco fiable, aunque, probablemente,  sobreviviría a una parada de un motor, hay que irse a 8 motores para tener ambas cualidades: Capacidad de carga y Redundancia.

      A mayor número de motores necesitaremos unas hélices más pequeñas, que dan una respuesta más rápida, resultando más estable. Por eso para conseguir estabilidad los motores/hélices han de poder cambiar de velocidad lo más rápidamente posible.


La configuración de seis motores es poco fiable, aunque, probablemente  sobreviviría a una parada de un motor, habría que poner ocho motores para tener ambas cualidades: capacidad de carga y redundancia.

               A mayor número de motores necesitaremos unas hélices más pequeñas, dan una respuesta más rápida, resultando más estable. Por eso para conseguir estabilidad los motores/hélices han de poder cambiar de velocidad lo más rápidamente posible.

 Aunque con seis motores sea más eficiente  en un 5 o 10%  entre capacidad de carga y peso, elegiremos ocho sólo en el caso de necesitar incrementar la carga o la seguridad, ya que el precio se incrementa en un 30% por un mayor número de motores, ESCs y hélices.

                Las configuraciones coaxiales consisten en colocar dos motores contrapuestos en un mismo eje. Tienen como principal ventaja la redundancia. Podemos usar las configuraciones Y6 o X8 equivalentes a un tricóptero y cuadricóptero respectivamente. Aunque son menos eficientes debido a que el aire que llega a la segunda hélice está ya turbulento.


       Conclusión: si el objetivo es la fotografía tienes que irte a Hexa/octo, si el uso va a ser el pilotar una aeronave o las acrobacias  lo más indicado es un cuadricóptero ligero.



5 comentarios:

  1. Wow!! Pedazo explicación, no conocía los coaxiales, no creo que sea demasiado eficiente tener tantas helices porque debe consumir mucho y si el aire llega girando al revés pierde más eficiencia. Parece una decisión excelente para transportar equipos caros de fotografía para asegurar un fallo, aunqje el tiempo de vuelo debe ser mísero.

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  2. ya he perdido la cuenta de tantos errores que hay en este articulo, te cojo el primer ejemplo, por que un tricopter es menos estable? es menos estable un helicóptero por llevar un solo rotor? por qué menos autonomía? si meto un motor de bajas KV y una helice mucho más grande, sccariamenos autonomia? no has pensado que tienen un motor menos, y por lo tanto, menor peso, y menor consumo? y así una tras otras con cada parte de este articulo....

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    1. Tienes razón. En los últimos años, en concreto 6 o 7 años, desde que se escribió esto ha mejorado los drones muchísimo. Han salido nuevos productos, mejores, más fabricantes, más baratos, etc. Simplemente, muchas de las cosas ya no son como eran

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