کوادکوپتر چیست؟

کواد کوپتر چیست ؟

کوادکوپتر نام یکی از پرمخاطب ترین محصولات پروازی این روز های بازار است که در میان پرواز دوستان جا افتاده و علاقه مندان زیادی پیدا کرده است . کوادکوپتر (Quadcopter) یک مدل پروازی ۴ موتوره متشکل از ۴ ملخ است که به واسطه ی یک رادیوکنترل تا محدوده برد رادیویی مجاز می تواند پرواز کند . کاربری کوادکوپتر از بسیاری از محصولات پروازی دیگر از جمله هلی کوپتر ها و هواپیماهای کنترلی آسان تر است . به باند فرود نیازی نیست و کوادکوپتر به صورت عمود از نقطه ی تیکاف بلند می شود و می توانید پرواز را به دست بگیرید .

کوادکوپتر و یا کوادروتور نامی یکسان و مشابه برای نامیدن مولتی روتور های ۴ موتوره ی عمود پرواز است که خب امروزه نام کوادکوپتر دارای جایگاه بسیار آشناتری می باشد . با تحقیق و بررسی در اینترنت و مطالعه ویکی پدیا پیرامون این موضوع به اطلاعات مفید و بسیار کاربردی برخوردم که بازگو کردن آن ها برای شما خالی از لطف نیست . خانواده ی بزرگ مولتی روتور ها شامل محصولات پروازی و پهپاد های بدون سرنشینی می شوند که اپراتور می تواند به کمک رادیوکنترل آن را از راه دور هدایت و کنترل کند .
البته این خانواده بسیار بزرگ و گسترده است و به شاخه و طبقه های مختلفی طبقه بندی می شود . دسته بندی زیر شاخه های مولتی روتور ها بدین شرح است : تری کوپتر ها ( ۳ موتوره ) ، کوادکوپتر ها ( ۴ موتوره ) ، هگزاکوپتر ها ( ۶ موتوره ) ، اکتاکوپتر ( ۸ موتوره ) و یا به طور کلی تر مولتی روتور ها . در این میان معروف ترین این مدل ها کوادکوپتر ها با کاربری بسیار آسان و هزینه های معقول و منطقی می باشد . در واقع کاربری این طبقه برای انسان ها و کاربران معمولی تر بسیار راحت تر است و برای مصارف متعدد می توان از آن ها بهره برد .

شاید دسته های دیگر بیشتر برای مصارف صنعتی و یا نظامی کاربردی باشد . هواپیمای کنترلی و هلیکوپتر ها دارای سابقه ی قدیمی تری نسبت به کوادکوپتر ها هستند اما باید بدانید از زمان ظهور کوادکوپتر ها در بازار تعداد مخاطبان و علاقه مندان این محصول پروازی روند رو به رشدی را طی کرده است . شاید بهتر است که بگوییم کوادروتور ها سهم بازار خیلی بیشتری را به خود اختصاص داده اند .

طراحی کوادکوپتر

در طراحی کوادکوپتر ملخ ها دو به دو و به صورت ضربدری از یک خانواده هستند . لذا در هنگان تعویض و نصب ملخ ها باید به جایگاه آن ها بسیار دقت کنید چرا که اگر ملخ ها را به صورت اشتباهی ببنیدید پرنده از جای خودش بلند نخواهد شد .

امروزه بسیاری از مراکز دانشگاهی ، تحقیقاتی ، صنعتی و نظامی برای اجرای پروژه های خودشان از این مدل پروازی بهره میگیرند . مخصوصا اگر کوادکوپتر مذکور مجهز به یک دوربین جهت فیلم برداری و عکاسی هوایی نیز باشد . به خروجی حاصله هلی شات می گویند . بدانید و آگاه باشید که هیچ چیزی از زاویه دید آسمان مخفی نخواهد ماند و تمامی خفایا و زوایای محیط و لوکیشن مدنظرتان در تصویر خواهد آمد . به همین دلیل است که بسیاری از مراکز نگهبانی و حراستی از کوادکوپتر ها برای حراست و نگهبانی استفاده می کنند .

کوادکوپتر ها همانند بسیاری دیگر از محصولات پروازی از ایجاد اختلاف فشار در اتمسفر پیرامون خود برای بلند شدن و حرکت در هوا استفاده می کنند . در هلیکوپتر ها این وظیفه بر عهده ی ملخ اصلی است اما در کوادکوپتر ها ۴ ملخی که دارای زوایای متفاوتی نسبت به یکدیگر هستند شرایط را برای بلند شدن دستگاه فراهم می کنند . کوادروتور با بهره گیری از ۴ موتور و ملخ مجزا و چرخش دو به دو معکوس این موتور ها نیروی گشتاور های ایجاد شده را خنثی می کنند و همین اختلاف فشار نیروی لازم جهت برخواستن دستگاه را فراهم می کند . در واقع طراحی مهندسی محصول و قرارگیری صحیح ملخ ها باعث می شود تا این مدل پروازی این چنین نرم و استیبل پرواز کند .

• نحوه ی هدایت و کنترل یک کوادکوپتر بسیار جالب توجه است بدین صورت که به عنوان مثال برای تغییر ارتفاع از کم یا زیاد کردن سرعت چرخش همه موتورها استفاده می‌شود و باعث کمتر یا زیاد تر شدن اختلاف فشار به وجود آمده می‌شود .
• برای چرخش کواد کوپتر به دور خود و به صورت درجا ، دو پره هم جهت با سرعت کمتر و دو پره هم جهت دیگر با سرعت بیشتر می‌چرخند و نیروی گشتاور به یک سمت ایجاد می‌شود و اختلاف فشار همانند قبل است ( زیرا دو پره با سرعت کمتر و دو پره دیگر به همان نسبت با سرعت بیشتر می‌چرخند ) لذا کواد کوپتر در ارتفاع ثابت به دور خود می‌چرخد .
• برای حرکت کواد کوپترها در جهت‌های مختلف (عقب ، جلو، چپ و راست) توسط کم و زیاد کردن سرعت موتورها کواد کوپتر را از حالت افقی خارج کرده و باعث حرکت آن می‌شوند .

تاریخچه کواد کوپتر ها

1. اولین مدل آزمایشی مولتی روتور بر می گردد به سال ۱۹۰۷ که دو برادر فرانسوی به نام های Jacques and Louis Breguet در پروژه ای یک کوادکوپتر را ساخته و آن را مورد آزمایش قرار داده اند . هرچند این پروژه شکست خورد و آن ها نتوانستند پرنده را در آسمان ثابت نگاه دارند اما مهم موفقیت آن ها در طراحی و شروع این قضیه بود .
2. در سال ۱۹۲۰ یک مهندس فرانسوی دیگر به نام Etienne Oehmichen اولین بالگرد چهارپره را اختراع نمود و مسافت ۳۶۰ متر را با کوادکوپتر خود پرواز کرد و در همان سال او توانست با کوادکوپتر خود مسافت ۱ کیلومتر را در مدت ۷ دقیقه و چهل ثانیه پرواز کند .
3. در سال ۱۹۲۲ دکتر eorge de Btheza موفق به طراحی و تست چند کوادکوپتر شد .
4. در سال ۱۹۵۶ نیز مدل پروازی دیگری توسط Convertewings مورد آزمایش قرار گرفت و در سال ۱۹۵۸ نیز مدل Curtis-Wright VZ-7 توسط کمپانی Curtis- Wright طراحی شد .

جالب است که با بررسی تاریخ متوجه می شویم این محصول و این زمینه دارای تاریخچه بلند و بالایی است و محصول یکی دو روز آزمایش سطحی و زودگذر نبوده است . سالیان سال تحقیق و بررسی بر روی نمونه های طراحی شده و آزمایشگاهی کمک کرده تا امروز نتیجه نهایی بسیار شگفت انگیز و قابل قبول باشد .

در اواخر سال ۲۰۰۰ میلادی پیشرفت در الکترونیک باعث ساخت کنترلرهای سبک پرواز ارزان ، شتاب سنج (IMU) ، سیستم موقعیت یابی جهانی و دوربین ها شد . این باعث شد که پیکربندی کوادکوپتر برای وسایل نقلیه کوچک هواپیماهای بدون سرنشین محبوب شود و این دستگاه ها به سرعت فراگیر شوند .

• طبقه بندی کوادروتور ها

کوادکوپتر ها در دسته بندی های مختلفی به مردم دنیا شناسانده شده اند که می توان به چند مورد از معروف ترین آن ها اشاره کرد . کوادکوپتر ها از نظر سایز و ابعاد به نانوکوادکوپتر ها ، مینی کوادکوپتر ها و کوادکوپتر ها طبقه بندی می شوند . نانوکوادکوپتر ها دارای ابعاد و سایز نسبتا کوچکی هستند که معمولا در یک کف دست قرار می گیرند و بسیار کم صدا هستند و برای پرواز در محیط های داخلی مورد استفاده قرار میگیرند . مدل های بسیار محدودی از این سری دارای دوربین هستند .
بعد از این گروه مینی کوادکوپتر ها دارای سایز بزرگ تری هستند مثلا به طور میانگین ۱۵×۱۵ سانتی متر ابعاد دارند و می توانند مجهز به یک دوربین نیز باشند . بعد از این گروه دیگر کوادکوپتر ها دارای سایز های استاندارد هستند که حداقل از ۳۰×۳۰ سانتی متر شروع میشوند به بالا . استفاده از Drone ها در محیط های مختلفی امکان پذیر است اما باید به شرایط فیزیکی و محیطی نیز دقت کنید .

یکی دیگر از طبقه بندی های مهم این محصولات دسته بندی به سه گروهی هابی ، نیمه حرفه ای و حرفه ای است . معمولا مدل های بسیار زیادی طراحی و تولید می شوند که دارای آپشن ها و قابلیت ها و کیفیت دوربین متوسطی برای مصارف شخصی و تفریحی سرگرمی هستند . دسته ی بعدی از آنجایی که دارای چند ویژگی تخصصی است در رده ی نیمه حرفه ای جای میگرد و دسته آخر نیز به دلیل دارا بودن ویژگی هایی من جمله GPS ، قابلیت بازگشت به خانه دقیق ، دوربین های بسیار باکیفیت ، برد رادیویی طولانی ، مدت زمان پروازی قابل قبول حدود ۳۰ دقیقه و بالاتر در رده ی کوادکوپتر های تخصصی و یا هلی شات جای می گیرند .

کاربرد کوادکوپتر ها

امروزه مولتی روتور ها و به خصوص کوادکوپتر های ۴ پره به شهرت بسیار زیادی رسیده اند به گونه ای که در بسیاری از مصارف و اهداف از آن ها بهره برداری می شود . به عنوان مثال می‌توان به کاربردهای گسترده تصویر برداری هوایی ، نقشه‌ برداری ، امور نظامی ، تفریحی ، پایش خطوط انرژی ، امداد و نجات و … اشاره نمود .

امروزه کمتر فیلم سینمایی و یا تلویزیونی را می توان مشاهده کرد که در آن از تصاویر هوایی ( هلی شات ) استفاده نشده باشد . این تصاویر برای مخاطبان بسیار لذت بخش است . قبل از ظهور این محصولات بواسطه ی هلی کوپتر از بالا با یک دوربین عکاسی و فیلم برداری می شده که مشقت های بسیار زیادی نیز داشته است . اواخر سال ۲۰۱۰ میلادی .
امروزه برای بسیاری از مصارف از جمله پایش ، حراست و نگهبانی ، مرزبانی ، نقشه برداری ، ساخت تیزر و فیلم ، عکاسی هوایی و … از کوادکوپتر های دوربین دار استفاده می شود . جالب است که امروزه نظریه های مختلفی دال بر جابه جایی غذا ، وسایل و انسان ها توسط کوادکوپتر ها نیز مطرح شده که در دست آزمایش و بررسی است . از جمله کاربرد های کوادکوپتر می توان به موارد ذیل به صورت گسترده اشاره کرد :

• موارد نظامی و اجرای قانون 

از کوادکوپتر ها برای برای نظارت و شناسایی توسط سازمان های نظامی و انتظامی ، و همچنین مأموریت های جستجو و نجات در محیط های شهری استفاده می شود . به عنوان مثال Aeryon Scout که توسط یک شرکت کانادایی ساخته شده است یک هواپیمای بدون سرنشین کوچک است که می تواند بدون صدا در محیط دلخواه قرار بگیرد و بواسطه ی دوربینی که دارد عکس و فیلم تهیه کند .
این شرکت مدعی است این وسیله توانسته کمک بسیار خوبی برای پلیس ها در جهت شناسایی گروه و سازمان های حمل موادمخدر باشد . البته از این مدل های پروازی و مشابه آن برای جاسوسی از انسان های سیاسی نیز بهره گرفته می شود . در اوایل صبح روز ۲۶ ژانویه ۲۰۱۵ یک کوادکوپتر تفریحی در کاخ سفید سقوط کرد که ظاهرا برای جاسوسی به آنجا پرواز کرده بود .

• عکاسی