DRONE (LAR) NASIL ÇALIŞIR ?

Drone kelimesi çok geniş bir anlam taşımaktadır. Çok gelişmiş sensörlere ve silahlara sahip bir askeri insansız hava aracı da bir drone’dur, bir oyuncak mağazasında rahatlıkla bulabileceğiniz uçabilen oyuncaklar da drone’dur. Peki bir drone’u drone yapan en temel özellikleri nelerdir? Bu yazıda bu soruya cevap vermeye çalışırken, drone’un çalışma prensibine de yüzeysel olarak değineceğim.

 

Drone’ların sınıflandırılması sahip oldukları pervanelerin sayısına ve türüne göre olsa da temelde rotor sayısına göre gruplara ayırabiliriz; çok rotorlu drone’lar, tek rotorlu drone’lar ve sabit kanatlı drone’lar. Çok rotorlu drone’lara multicopter denir. Multicopterlerin sözlük tanımı ise şu şekildedir: 1’den fazla motora sahip, dikey iniş kalkış yapabilen ve 3 eksende hareket edebilen, motorlara bağlı pervanelerin ürettiği hava itişi sayesinde uçan ve havada sabit durabilen makinelerdir. Multicopterleri motor sayısına göre adlandırabiliriz; 3 motorlu ise tricopter; 4 motorlu ise quadcopter; 6 motorlu ise hexacopter vs. Bu yazıda en popüler olan Quadcopteri baz alıyor olsam da temel işleyiş hepsinde aynıdır.

Bir drone çok fazla bileşene sahip olabilir. Öncelikle drone’un hangi amaca hizmet edeceği belirlenir, daha sonra bu bileşenler kombine edilir.

Temel bileşenlere kısaca değinelim:

İskelet(Frame):

Bir drone’un en temel parçası iskelettir, çünkü diğer tüm bileşenler iskelet üzerine yerleştirilir. Drone’lar uçarken yerçekimine meydan okuyacaağı için ağırlık önemli bir husustur. Dolayısıyla en büyük bileşen olan iskelet hafif bir malzemeden üretilmelidir. Ancak üzerine yük bineceği için ve hava akımına maruz kalacağı için mukavemeti de önemlidir. Bu yüzden iskelet, genelde hafiflik ve mukavemet bakımından iyi performans gösteren karbon fiberden üretilir. İskelet, drone’un kullanım amacına göre farklı sayılarda kol ve iskelet formu içerebilir. Her kolda bir motor olacağı için kol sayısı aynı zamanda motor sayısını ifade eder. Quadcopterlerde tercih edilen bazı iskelet formları:

 

drone

Motor:

Bir diğer önemli bileşen ise motordur. Motorlar pervanelerin dönmesini sağlarlar. İskeletteki her kolun üzerine bir tane motor bulunur. Motor tercihi de drone’un amacına yöneliktir. Örneğin yüksek yük taşıma kapasiteli drone’larda yüksek tork gücüne sahip motorlar kullanılır, gösteri drone’larında ise yüksek manevra kabiliyeti sağlayabilecek motorlar kullanılır.

 

Pervane:

Motordan aldığı güç sayesinde dönerek aşağı yönlü hava itişi sağlar. Newton’un 3. Hareket yasası ile açıklanabilecek bir etki-tepki olayıyla drone yukarı doğru yükselir. Pervanenin malzemesi ve boyutu büyük önem taşır. Genelde her iskelette maximum ve minimum pervane boyutu bellidir. Malzeme seçiminde ise maddiyat ön plana çıkmaktadır. Bir örnek vermek gerekirse karbon fiber malzemeler pahalı olsa da pervaneler için harika bir seçimdir.

Pil:

Motorlara enerji sağlamak için bir kaynağa ihtiyaç duyulur. Drone’larda bu görevi piller üstlenir. Her ne kadar “ne kadar yüksek kapasiteli pil, o kadar uzun uçuş süresi” gibi bir düşünce akıllara gelse de gözden kaçabilen bir nokta vardır: pil kapasitesi arttıkça drone’un ağırlığı da artacaktır. Bu da daha fazla enerji harcamak anlamına geliyor. Dolayısıyla sık sık vurguladığım gibi drone’un kullanım amacını belirlemek ve tasarımdan önce analiz yapmak kullanıcının yararına olacaktır.

Elektronik Hız Denetleyicisi(ESC):

Drone’un stabil hareket edebilmesi, kontrol edilebilmesi için olmazsa olmaz bir bileşendir. ESC kontrol cihazından aldığı komutları drone’a uygulamak için pilden aldığı akımı gereken şekilde düzenleyerek motora yani pervanelere iletir. Her motorun kendi ESC’si bulunur ve bunlar eşdeğer ESC’lerdir.

Verici-Alıcı:

Drone’u dilediğimiz gibi yönlendirebilmemiz için drone’ ile iletişim sağlamamız gerekmektedir. Bu işlevi verici ve alıcı yerine getirir. Basitçe verici, kullanıcının elindeki kumanda, alıcı ise kumandadan gelen sinyalleri alan drone üzerindeki bir bileşendir.

 

 

 

 

Drone’un hareketini inceleyelim:

 

Bir motor döndüğünde açısal momentum oluşur ve drone’un dönmesine neden olur. Drone’un dönmeden uçması için açısal momentumun 0 olması gerekir. Bu yüzden Quadcopterin çapraz 2 pervanesi saat yönünde dönerken, diğer 2’si saat yönünün tersine döner. Böylece açısal momentum 0 olur.

Eğer drone’da saat yönünde bir açısal momentum oluşursa drone saat yönünün tersine doğru döner. Örneğin şekildeki drone’un saat yönünde dönebilmesi için 2 ve 4 numaralı motorların oluşturduğu açısal momentumun diğer motorlarınkine kıyasla baskın olması gerekir. Bunun için de 2 ve 4 numaralı motorların dönüş hızı ESC aracılığıyla artırılır. Sonuç olarak drone saat yönünde döner.

Eğer drone’un bir tarafını yukarı kaldırmak ya da aşağı indirmek istiyorsak o kenardaki motorların hızıyla oynamamız gerekir. Örneğin şekildeki drone’un 1 ve 2 numaralı motorlarını birbirine bağlayan kenarı havaya kaldırmak istersek 1 ve 2 numaralı motorların hızını artırmamız, aşağı indirmek istersek 1 ve 2 numaralı motorların hızını azaltmamız gerekir. Bu işlem de drone’u ileri-geri, sağa-sola hareket ettirir. Örneğin 1 ve 2 numaralı motorların hızını artırırsak o kenar havalanacağı için drone öne doğru hareketlenir (3 ve 4 numaralı motorların birbirine bağlandığı kenarı drone’un önü kabul edersek.).

 

Video linki için;

https://www.youtube.com/watch?v=_fTpOkCMWHM

Diğer yazılar için;

https://blog.egesavtek.com/author/mehmetcanleblebicioglu

Mesajını ilet!


Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun?
  • Fascinated
  • Happy
  • Sad
  • Angry
  • Bored
  • Afraid