تاریخچه و ساختار کواد کوپتر

تاریخچه و ساختار کواد کوپتر

اولین بار برادران مخترع ژاک و لویی برگه در سال 1907 یک کواد کوپتر ساختند و مورد آزمایش قرار دادند و موفق به برخاستن شدند اما ثابت شد که طراحی آن بسیار ناپایدار و غیر کاربردی است.

در سال 1930 یک مهندس فرانسوی به نام etienne oehmichen مدل های متفاوتی از بالگردهای چهارپره را اختراع و آزمایش کرد و در این میان هلیکوپتر شماره 2 او چهار روتور و هشت ملخ داشت که همگی بوسیله ی یک موتور حرکت میکردند ، این دستگاه دارای ثبات خیلی خوبی بود و توانست بیش از هزار پرواز در اواسط دهه1920 انجام دهد و پس از مدتی در سال 1923 چند دقیقه ای پرواز کرد و بالاخره در 14 آوریل 1924 توانست اولین رکورد فاصله 360 متری را از آن خود کند. در همان سال او مسافت یک کیلومتر را در مدت هفت دقیقه و چهل ثانیه پرواز کرد.

در سال‌های گذشته توجه مراکز دانشگاهی به طراحی و ساخت پهپادهای چهارپره جلب شده است و مدل‌های مختلفی در دانشگاه استانفورد و کورنل ساخته شده است و بتدریج رواج یافته است.

از حدود سال ۲۰۰۶ کواد کوپترها شروع به رشد صنعتی به صورت وسایل پرنده بدون سرنشین نمودند.

کاربرد

میتوان گفت مولتی روتور تمام کوادکوپترها، هگزاکوپترها، اوکتاو کوپترها و هر روتور کرافت با بیشتر از 2 روتور را شامل میشود.

در کواد کوپترهای ابتدایی موتور در مرکز بدنه بود و 4 روتور بوسیله ی تسمه یا شفت به حرکت در می آمدند اما چون چهار روتور کوادکوپتر با هم فرق دارند کوادکوپترها بطور طبیعی پایدار نبودند .

با ظهور موتورهای الکتریکی امکان ساخت مولتی روتورهای کارآمد ایجاد شد .این مولتی کوپترها دارای یک موتور الکتریکی است که به هر روتور متصل است و در زیر یا بالای همان روتور قرار دارند.

 امروزه مولتی روتورها به ویژه مدل‌های چهارپره که به کواد کوپتر شهرت دارند یکی از پر کاربردترین وسایل پرنده بدون سرنشین می‌باشند؛ که به عنوان مثال می‌توان به کاربردهای گسترده تصویر برداری هوایی، نقشه‌برداری، جاسوسی، تفریحی و غیره اشاره نمود.

با گسترده‌تر شدن روزافزون جلوه‌های بصری در تبلیغات و فیلم‌های سینمایی و تلویزیونی، استفاده از وسایل پرنده و تصویر برداری هوایی بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است.

پیش از وجود کواد کوپترها به صورت صنعتی از هلیکوپترهای رادیو کنترلی به عنوان وسایلی برای حمل دوربین‌ها و تجهیزات تصویر برداری استفاده می‌شد؛ که این موضوع به سال‌های (۲۰۰۰–۲۰۱۰ میلادی) بر می‌گردد.

با پیشرفت وسایل پرنده و به وجود آمدن مولتی روتورها این وظیفه (تصویر برداری هوائی) به عهده این دستگاه قرار گرفت. کواد کوپترها و هگزا کوپترها به دلیل داشتن تعادل پروازی بسیار بالا برای این کار مناسب هستند.

با موجود شدن فلایت کنترلرها (کنترل کننده‌های پرواز) و تحقیقات صورت گرفته بر روی این کنترلرها پرواز با کواد کوپترها بسیار آسان شده و این وسایل از پرواز هوشمند بهره می‌برند و لذا تصویر برداران می‌توانند با تمرکز بیشتر بر تصویر برداری، تصاویر بهتری را تهیه کنند. همچنین با وجود GPSها پرواز این وسایل به صورت کاملاً امن و هوشمند صورت می‌گیرد.

علاوه بر کاربردهای تصویر برداری؛ کواد کوپترها به تازگی یکی از لوازم سرگرمی و تفریحی به حساب می‌آیند. این تفریح که مخاطب‌های بزرگ‌سال را به خود اختصاص داده است، روز به روز رو به گسترش است؛ و با پدید آمدن عینک‌های واقعیت مجازی و لینک شدن آنها با دوربین‌های کواد کوپترها، یک نوع از فعالیت را به نام مسابقات کوادکوپترهای FPV (نمایش اول شخص) ایجاد کرده است؛ که به نظر در سال‌های آینده به یک رشته ورزشی پر طرفدار تبدیل می‌شود.

ساختار کوادکوپتر

کواد کوپترها همانند انواع دیگر وسایل پرنده از ایجاد اختلاف فشار در اتمسفر پیرامون خود برای بلند شدن و حرکت در هوا استفاده می‌نمایند. همان‌طور که هلیکوپتر‌ها به کمک پره اصلی این اختلاف فشار را ایجاد می‌کنند و نیروی برای خود را تأمین می‌کنند.

در هلیکوپترها به دلیل وجود نیروی عمل و عکس العمل، پس از اینکه پره اصلی شروع به چرخش می‌کند با برخورد مولکول‌های هوا به این پره و وجود عکس العمل، یک نیرویی با جهت مخالف جهت چرخش پره به پره و در ادامه به شفت متصل به پره اعمال می‌شود (نیروی گشتاور) و باعث چرخش هلیکوپتر به دور خود می‌شود.

حالا برای حل این مشکل از پره دم هلیکوپتر استفاده می‌شود تا نیرویی را تولید کند مانع چرخش هلیکوپتر به دور خود شود. حال اگر هلیکوپتر بجای داشتن یک پره اصلی از دو پره اصلی که خلاف جهت یکدیگر بچرخند استفاده می‌نمود، به دلیل خنثی شدن دو نیروی گشتاور توسط یکدیگر، دیگر هلیکوپتر به دور خود نمی‌چرخید! مانند هلیکوپترهای شنوک. حال با توجه به توضیحات داده شده راحت تر می‌توان به ساختار کواد کوپترها اشاره نمود.

کواد کوپترها با بهره‌گیری از چهار موتور و پره مجزا و چرخش دو به دو معکوس این موتورها نیروی گشتاورهای ایجاد شده را خنثی می‌کنند و همچنین اختلاف فشار لازم جهت ایجاد نیروی برآ را تأمین می‌کنند.

کواد کوپترها زیر مجموعه دسته مالتی روتورها هستند که به دلیل کمک گرفتن از چهار پروانه برای نیروی پیشرانش، به عنوان کواد (چهار) کوپتر نامیده می‌شوند.

کواد کوپترها به دلیل داشتن قدرت مانور فوق‌العاده و پروازهایی با تعادل بالا از کاربردهای بسیار گسترده برخوردارند.

در سال‌های اخیر توجه شرکت‌ها، دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی بیش از پیش به این نوع از پهپادها جلب شده است و لذا روزانه پیشرفت چشم گیری در امکانات و پرواز این نوع از پرنده‌ها مشاهده می‌کنیم.

کواد کوپترها در زمینه‌های تحقیقاتی، نظامی، تصویر برداری و تفریحی از کاربرد بالا و روزافزونی برخوردارند.

امروزه یکی از تفریحات پر طرفدار کواد کوپترهای تفریحی و حرفه‌ای تصویر برداری می‌باشند که از جذابیت بسیار بالایی برخوردار بوده و بازار بزرگی از محصولات رادیو کنترلی را در جهان به خود اختصاص داده است.