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Masse maximale embarquable
Louis LECUELLE
Cette étape a été consacrée à l'étude de la masse maximale pouvant être embarquée par le drone du lycée dans la perspective de définir la masse du système qui sera fixé dessus.
Cette partie de documentation à été centrée sur la comparaison du drone du laboratoire du lycée Niepce avec un drone professionnel et plus particulièrement sur leurs caractéristiques techniques, leur vitesse, leur autonomie, leurs dimensions et enfin la clé de cette partie leurs masses théoriquement embarquable.
Deux tableaux ont été réalisés. Le premier met en relief les caractéristiques du drone du lycée et le second celles du drone professionnel:
- Drone du lycée (PARROT AR DRONE):
Dimensions de l'appareil (avec carène extérieur) | 520 mm x 520 mm x 111mm |
Poids (avec carène extérieur) | 420g |
Poids maximum au décollage | Inconnue (reste à déterminer) |
Autonomie | 1000 mAh (soit environ 10 min) |
Vitesse rotation des hélices | 35 000 tr/min |
Puissance des moteurs | 15 W |
- Drone professionnel (DJI MATRIX):
Dimensions de l’appareil | 1668 mm x 1518 mm x 759 mm |
Quantité de batteries | 6 |
Poids (avec six batteries TB48S) | 9.6 kg |
Poids maximum au décollage | 15.1 kg |
Autonomie | 5700 mAh (soit environ 40 min) |
Vitesse de rotation des hélices | Inconnue |
On possède beaucoup plus d’informations sur le drone professionnel que sur le drone du lycée, le drone professionnel est beaucoup plus grand et plus autonome. D'une manière générale, le drone professionnel est plus performant que notre drone. On sait que la charge maximale embarquable est de 5.5 kg (15.1 - 9.6 = 5.5 kg). La charge maximale embarquable de l’AR Drone reste à calculer.
Lors de l'expérimentation, la masse maximale embarquable à été calculée de deux manières différentes afin que les résultats soient les plus précis possibles.
Hypothèse sur l’issue de l’expérience : La masse embarquable risque d’être relativement faible.
Expérience numéro 1 :
Quatre élastiques (qui ont été doublés pour obtenir une plus grande longueur) ont été accrochés aux quatres « branches moteur ». Un poids a ensuite été suspendu à ces élastiques.
1ère essai de décollage (50g) : le drone est déséquilibré au décollage et part vers le mur.
Suite à cela nous avons décidé de mettre le drone en hauteur afin de laisser le poids en suspension.
2ème essai de décollage (50g) : Le drone réussit à faire un vol stationnaire sans difficulté.
3ème essai de décollage (100g) : Le drone réussit à faire un vol stationnaire avec plus de difficultés.
4ème essai de décollage (200g) : Le drone décolle de quelques centimètres avant de tomber doucement.
La charge maximale embarquable est à l'issue de cette expérience d'environ 200g.
Afin que les calculs soient les plus précis possibles, une seconde expérience a été réalisée.
Expérience numéro 2 :
L'axe de roulis et de tangage ont été bloqués à l’aide de tiges métalliques, le drone était accroché avec des élastiques à une masse de 1kg qui elle-même était sur une balance. La masse était importante afin que le drone ne parte pas dans le plafond a grande vitesse. Une mesure de masse a été effectuée avant le décollage puis pendant le décollage
1ère essai : Masse de départ - 946g (soit environ 1000g) ; Masse en vol - 709g => 946-709=237 Donc le drone peut soulever une masse de 237g. La batterie est de 100%.
2ème essai : Masse de départ - 946g (soit environ 1000g) ; Masse en vol - 702g => 946-702=244 Donc le drone peut soulever une masse de 244g. La batterie est de 34%.
3ème essai : Masse de départ - 946g (soit environ 1000g) ; Masse en vol - 730g => 946-730=216 Donc le drone peut soulever une masse de 237g. La batterie est de 16%.
4ème essai : La batterie n’est pas assez chargée et le drone ne peut pas décoller.
5ème essai : Masse de départ - 946g (soit environ 1000g) ; Masse en vol - 722 g => 946-722=224 Donc le drone peut soulever une masse de 224g. La batterie est de 100%.
6ème essai : Masse de départ - 946g (soit environ 1000g) ; Masse en vol - 710 g => 946-710=236g Donc le drone peut soulever une masse de 236 g. La batterie est de 31%.
Une moyenne de toutes ces valeurs a ensuite été réalisée pour trouver une valeur la plus précise possible.
La moyenne est de 239.6g.
Si tous les poids avaient été les mêmes alors ils seraient de 239.6g.
Cette étape a permis de voir que le drone du lycée était en capacité de supporter le système, en effet ce dernier a une masse de 170g et une charge maximale embarquable de 239.6 g .
Ce système peut bien évidemment être embarqué sur un drone plus performant, en effet certains d'entre eux ont une charge maximale embarquable de 5.5 kg ce qui laisse beaucoup de marge pour perfectionner le système. Une modification de la structure même du drone pourrait être envisagée en remplaçant certains composants PVC par des composants en carbone.
La contrainte budgétaire représente cependant une réelle limite dans l'approfondissement et le perfectionnement du projet.
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