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Entwicklung einer wasserdichten Drohne zur Unterstützung der Seenotrettung

Marco Krippner, Masterarbeit

 
Elektrotechnik Rettungsdrohne
Start der Drohne „Jacky“ von einem Schiff. Bild: Marco Krippner
01.10.2023 - 08.03.2024

Studiengang

Applied Research (M. Sc.)

Projektbeschreibung

Im Rahmen des Projektes SearchWing wurde die wasserdichte Drohne "Jacky" entwickelt. Bei der Entwicklung wurde besonders darauf geachtet, dass die elektronischen Komponenten der Drohne möglichst wasserdicht im Rumpf untergebracht werden können. Damit der Rumpf wasserdicht ist, besteht dieser aus gekauften Faserverbund Rohren, die insgesamt drei Rumpfsektionen bilden. Zusätzlich wird durch einen Hauptflügel mit V-Winkel die Anzahl an benötigten Servo-Motoren reduziert. Durch die rückstellende Wirkung des Hauptflügels, können Querruder entfallen und es sind lediglich zwei Ruder an den V-Tails nötig.
Die Rohre werden durch einen selbst entwickelten Rumpfsektionsverbinder reversibel miteinander verbunden und mit einem Stopfen abgedichtet. Der Verbinder, sowie der Stopfen basieren beide auf einer Kolbendichtung mit O-Ring. Der Verbinder wird aufgrund von hohen Toleranzanforderungen aus einem Aluminiumrohr gedreht, der Stopfen kann durch einen größeren Toleranzbereich mit dem SLA-Verfahren 3D-gedruckt werden.
Damit die Ruder der V-Tails angesteuert werden können, wird eine Wellendurchführung mit möglichst salzwassergeeigneten Materialien entworfen. Die Ruderansteuerung geschieht durch zwei Servomotoren, die im Inneren des Rumpfes verbaut sind. Über ein Gestänge wird mit einem Servo-Hebel die Ruderwelle angesteuert. Die Ruderwelle wird durch einen Radialwellendichtring und eine hierfür gefertigte Buchse nach außen geführt. Auf der Außenseite des Rumpfes ist ein weiterer Wellenhebel befestigt, der über eine Stift-Langloch-Verbindung das Ruder bewegt.
Damit der Hauptflügel für den Transport abgenommen werden kann, ist dieser durch eine Schraubverbindung mit der Flügelaufnahme verbunden. Die Flügelaufnahme ist so konzipiert, dass diese bei zu hohen Lasten, z.B. bei einem Crash, nachgibt und der Flügel sich vom Rumpf lösen kann. Somit beschädigen sich der Rumpf und der Flügel sich nicht gegenseitig. Damit sich die Flügelaufnahme lockert, ist diese mit Kabelbindern am Rumpf fixiert. Die Flügelaufnahme wurde durch zahlreiche Tests an der Zugprüfmaschine getestet.
Der Motor ist das einzige Teil, das sich weiterhin außerhalb des Rumpfes befindet. Über eine selbst entwickelte Motoraufnahme, die in den Rumpf geschoben und verschraubt werden kann, ist dieser mit der Drohne verbunden. Die elektrische Verbindung des Motors geschieht über den Stopfen, der den Rumpf abdichtet. In diesem Stopfen sind Goldkontaktbuchsen vergossen, an denen im Inneren der ESC angeschlossen ist und außen der Motor angesteckt werden kann. Somit lässt sich der Motor unabhängig von anderen Bauteilen leicht tauschen.

Hier der weiterführende Link zu der Projektarbeit auf dem OPUS-Server der Bibliothek THA

Beteiligte Personen

Professor Dr. Friedrich Beckmann

Rumpfsektionsverbinder (RSV)
Rumpfsektionsverbinder (RSV) zum wasserdichten Verbinden der Rumpfsektionen. Bild: Marco Krippner
Drohne "Jacky"
Drohne "Jacky". Bild: Marco Krippner
Wellenhalterung der Ruderansteuerung
Wellenhalterung der Ruderansteuerung. Bild: Marco Krippner
 

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