A Engenharia Mecânica nos Transportes
Aéreos
Drones - Veículos Aéreos Não Tripulados
Supervisor(es): Professora Ana Reis e Engenheiro João Duarte
Monitor(es): Ana Dulce e Luís Faria
Joana Manuel Polónia Miranda up201403669
João Luís Alves Prata up201403679
João Miguel Paupério up201406438
José Neves das Neves up201406301
José Pedro Pereira up201406302
José Ricardo Neves up201406303
Turma 1M03; Equipa 1M3_03
Ano letivo: 2014/2015
Unidade Curricular: Projeto Feup
Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Conteúdos
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i.
ii.
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Contextualização Histórica
O que é um drone? (dois tipos de drone)
Constituição do drone
Requisitos básicos a cumprir por um drone
Autonomia
Materiais
Compósitos
Processos de fabrico
Sistema de posicionamento e navegação
Sistema de propulsão
Prós e contras
Conclusão
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Contextualização Histórica
Em 1849 (guerra entre a Áustria e Itália), os
balões sem piloto (na imagem) possuíam
bombas que era lançadas no solo italiano.
(1959-1964)
Desenvolvimento do
primeiro drone pelas
forças aéras norte
americanas.
(1917)Governo Americano
cria bombas voadoras.
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O que é um drone?
● Veículo aéreo não tripulado, que tanto pode ser
comandado por pilotos numa estação, como seguir um
programa pré-definido, de forma autónoma.
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Dois tipos de drones:
● Semelhantes
a helicópteros
● Semelhantes
a aviões
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Constituição do drone
1- Controladores de velocidade
eletrónicos (ESC)
2- Hélices
3- Baterias
4- Motores
5- Main board
6- Peças constituintes do frame
7- Placa de distribuição
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Requisitos básicos a cumprir por um drone:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ser leve
Rápido
Silencioso
Baixo custo de manutenção e produção
Possuir bastante autonomia
Resistente a quedas e a condições atmosféricas
desfavoráveis
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Autonomia
Baterias possíveis para Drones
Bateria de Níquel- Cádmio
+Resistentes a variação de
temperatura
+Pouco tempo de recarga
-Possibilidade de viciação
-Muito pesada
-Volume elevado
-Manutenção constante
-Custo elevado
Bateria de iões de Lítio
+Pouco tempo de recarga
+Não se vicia
+Leve
+Baixo custo de Manutenção
+Pouco volume
-Custo elevado (o maior dos três)
Bateria de Chumbo Ácido
+Preço reduzido (menor das três)
-Sensível a variações de
temperatura
-Elevado tempo de recarga
-Muito pesadas
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Materiais
Características dos materiais a ter
em conta:
● Densidade dos materiais
●
●
●
●
Metais
Resistência mecânica
Elasticidade
Custos de produção
Facilidade de manutenção
Compósitos
De:
●
●
Fibra de Carbono
Fibra de Vidro
(Motor)
(Frame)
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O que são compósitos?
• Compósitos são materiais resultantes da
combinação de dois materiais de diferentes
naturezas que se completam e originam
uma material homogéneo onde as
caraterísticas globais superam as dos
constituintes.
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Processo de fabrico dos compósitos
Infusão em vácuo
Pultrusão
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Sistema de propulsão
Drones semelhantes a helicópteros
Drones semelhantes a aviões
As hélices funcionam como um propulsor,
impulsionando o ar para baixo, o que provoca uma
diferença de pressão entre a parte superior e
inferior da hélice, permitindo o drone subir.
O motor origina uma força que impulsiona o drone
para a frente. As asas permitem que o ar passe
com menor pressão no topo da asa, criando uma
força de sustentação ascendente.
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Sistema de Posicionamento e Navegação
Rádio
Posicionamento
Sistema Por
Satélite
GPS;
GALILEO;
GLONASS.
Navegação Inercial
Sistema por
Segmento
terrestre
Sabendo a posição inicial do drone este sistema de
navegação utiliza o conhecimento da aceleração do
drone para calcular a sua velocidade através da
integração matemática.
Além disso, também é necessário saber a direção que
o drone toma. Assim, é possível obter a localização do
veículo.
ADF;
VOR;
DME.
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Prós e contras
Prós
Contras
•
•
•
•
•
•
Mais-valia para o exército
Custo reduzido quer a nível
militar quer a nível de
captações de imagens
aéreas
Enorme mobilidade e
flexibilidade
Facilidade de
manuseamento
Invasão à privacidade
Armas letais
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Papel do engenheiro mecânico
• Intervir na projeção mecânica dos
constituintes dos drones.
• Analisar eventuais erros no protótipo.
• Prever e controlar a produção.
• Adaptar-se às inovações tecnológicas.
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Conclusão
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FIM – Obrigado pela vossa atenção.
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