https://www.youtube.com/watch?v=G7vmpfzryak

क्या होता है जब इंजीनियरिंग के छात्र तय करते हैं कि हवा और पानी के बीच चयन पूरी तरह से अनावश्यक है? Aalborg विश्वविद्यालय के छात्रों ने एक ड्रोन प्रोटोटाइप बनाया जो चिकनी संक्रमण के लिए चर पिच प्रोपेलर का उपयोग करके उड़ान भरने और तैरने दोनों कर सकता है। यह हाइब्रिड ड्रोन मल्टी-एनवायरनमेंट रोबोटिक्स के लिए एक आकर्षक दृष्टिकोण का प्रतिनिधित्व करता है, जहां एक एकल डिवाइस दो पूरी तरह से अलग-अलग माध्यमों में प्रभावी रूप से काम कर सकता है। सफलता वैरिएबल पिच प्रोपेलर की चतुर इंजीनियरिंग में निहित है जो अपने ब्लेड कोणों को अनुकूलित करती है, जो इस बात पर निर्भर करती है कि वे हवा के माध्यम से काट रहे हैं या पानी के माध्यम से धक्का दे रहे हैं। अलग -अलग मिशनों के लिए अलग -अलग हवाई ड्रोन और पानी के नीचे के वाहनों की आवश्यकता के बजाय, यह प्रोटोटाइप एक भविष्य का सुझाव देता है जहां एक बहुमुखी मशीन प्रभावशाली दक्षता के साथ दोनों डोमेन को संभालती है।

डिजाइनर: Aalborg विश्वविद्यालय के छात्र

यह परियोजना आंद्रेई कोपसी के बैचलर थीसिस वर्क से अलबोर्ग विश्वविद्यालय में उभरी, यह दर्शाता है कि कैसे छात्र नवाचार ड्रोन प्रौद्योगिकी में सीमाओं को आगे बढ़ाता है। 3 डी-प्रिंटेड हाइब्रिड ड्रोन चर पिच प्रोपेलर के लिए हवा और पानी के बीच जल्दी से संक्रमण कर सकता है। पारंपरिक ड्रोन के विपरीत जो एक वातावरण में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं, यह डिज़ाइन अनुकूलनशीलता और निर्बाध संक्रमणों को प्राथमिकता देता है। इंजीनियरिंग चुनौती ऐसे प्रोपेलर बनाने पर केंद्रित थी जो उड़ान के लिए पर्याप्त जोर दे सकती है, जबकि प्रभावी प्रणोदन पानी के नीचे भी प्रदान करती है, जहां आंदोलन की भौतिकी नाटकीय रूप से बदलती है। समाधान में प्रोपेलर ब्लेड विकसित करने में शामिल थे जो उनके द्वारा सामना किए जाने वाले माध्यम के आधार पर अपने पिच कोण को स्वचालित रूप से समायोजित करते हैं।

Table of Contents

चर पिच प्रोपेलर के पीछे इंजीनियरिंग

वैरिएबल पिच प्रोपेलर इस हाइब्रिड ड्रोन की अद्वितीय क्षमताओं के दिल के रूप में काम करते हैं, समायोज्य पंखों की तरह काम करते हैं जो विभिन्न वातावरणों के लिए प्रदर्शन का अनुकूलन करते हैं। इस ड्रोन की अद्वितीय क्षमता के दिल में इसकी चर पिच प्रोपेलर सिस्टम है। मानक प्रोपेलरों के विपरीत, ये समायोज्य ब्लेड इस बात पर निर्भर करता है कि ड्रोन उड़ रहा है या तैराकी है। हवा में काम करते समय, प्रोपेलर ब्लेड एयरफ्लो उत्पन्न करने के लिए एक स्टेटर पिच कोण को अपनाते हैं और निरंतर उड़ान के लिए आवश्यक जोर देते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन हवा के अणुओं के साथ ब्लेड की बातचीत को अधिकतम करता है, जिससे हवाई युद्धाभ्यास के लिए आवश्यक लिफ्ट और आगे की गति पैदा होती है।

हालांकि, पानी इसके घनत्व और प्रतिरोध गुणों के कारण पूरी तरह से अलग चुनौतियों को प्रस्तुत करता है। एक बार पानी के नीचे, ब्लेड एक निचले कोण पर समायोजित हो जाते हैं। यह ड्रैग को कम करता है और ड्रोन को तरल के माध्यम से कुशलता से पैंतरेबाज़ी करने की अनुमति देता है। संक्रमण स्वचालित रूप से होता है क्योंकि ड्रोन वातावरण के बीच चलता है, मैनुअल समायोजन या जटिल नियंत्रण प्रणालियों की आवश्यकता को समाप्त करता है। यह स्वचालित अनुकूलन एक महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग उपलब्धि का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि इसमें सटीक यांत्रिक डिजाइन और उत्तरदायी नियंत्रण एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है।

प्रोपेलर सिस्टम को हवा और पानी के बीच विशाल अलग तरल गतिशीलता के लिए जिम्मेदार होना चाहिए। हवा न्यूनतम प्रतिरोध प्रदान करती है, लेकिन लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए उच्च ब्लेड गति और विशिष्ट कोणों की आवश्यकता होती है। पानी अधिक प्रतिरोध प्रदान करता है, लेकिन समायोजित ब्लेड कोणों के साथ कम गति पर अधिक कुशल जोर पीढ़ी के लिए अनुमति देता है। चर पिच तंत्र यांत्रिक सरलता के माध्यम से इन विरोधी आवश्यकताओं को पाटता है।

प्रोपेलरों का 3 डी-प्रिंटेड निर्माण डिजाइन दृष्टिकोण में नवाचार की एक और परत जोड़ता है। वैरिएबल पिच प्रोपेलर, 3 डी प्रिंटेड प्रोपेलर ब्लेड और कस्टम फ्लाइट कंट्रोल सॉफ्टवेयर का उपयोग करते हुए, यह ड्रोन सुचारू रूप से वातावरण के बीच अनुवाद करता है। यह विनिर्माण विधि ब्लेड प्रोफाइल के तेजी से प्रोटोटाइपिंग और सटीक अनुकूलन के लिए अनुमति देती है, जिससे टीम को विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन का परीक्षण करने और हवा और पानी के संचालन दोनों के लिए प्रदर्शन का अनुकूलन करने में सक्षम बनाता है।

निर्बाध पर्यावरणीय संक्रमण

हवा और पानी के बीच संक्रमण उभयचर ड्रोन डिजाइन के सबसे चुनौतीपूर्ण पहलुओं में से एक का प्रतिनिधित्व करता है, जिसमें प्रवेश कोण, गति प्रबंधन और प्रणोदन समायोजन पर सावधानीपूर्वक विचार करने की आवश्यकता होती है। अधिकांश हाइब्रिड वाहन इस महत्वपूर्ण क्षण के साथ संघर्ष करते हैं जब वे एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाते हैं, अक्सर प्रदर्शन में गिरावट या नियंत्रण कठिनाइयों का अनुभव करते हैं। हालांकि, यह AALBORG विश्वविद्यालय प्रोटोटाइप चिकनी पर्यावरणीय संक्रमणों को प्रदर्शित करता है जो बदलाव की प्रक्रिया में परिचालन प्रभावशीलता बनाए रखते हैं।

हवा से पानी के संक्रमण के दौरान, ड्रोन को एक साथ कई जटिल कारकों का प्रबंधन करना चाहिए। पानी में प्रवेश कोण छप पीढ़ी और प्रारंभिक पानी के नीचे स्थिरता को प्रभावित करता है। एक कोण बहुत खड़ी हो सकती है, जो ड्रोन को अनियंत्रित रूप से गोता लगा सकता है, जबकि बहुत उथले दृष्टिकोण के परिणामस्वरूप सतह पर लंघन हो सकता है। चर पिच प्रोपेलर स्वचालित रूप से समायोजित करते हैं क्योंकि वे पानी के प्रतिरोध का सामना करते हैं, उच्च गति, कम-कोण वायु विन्यास से कम गति, उच्च-कोण अंडरवाटर सेटअप में स्थानांतरित होते हैं।

इन संक्रमण क्षणों के दौरान प्रोपल्शन सिस्टम की अनुकूलनशीलता महत्वपूर्ण हो जाती है। Aalborg टीम का काम चर पिच प्रोपेलर और चिकनी पर्यावरणीय संक्रमणों के प्रभावी उपयोग के लिए खड़ा है, जो परिचालन दक्षता के लिए महत्वपूर्ण हैं। फिक्स्ड-पिच प्रोपेलरों के विपरीत, जो दोनों माध्यमों में प्रभावशीलता बनाए रखने के लिए संघर्ष करेंगे, चर प्रणाली प्रत्येक वातावरण के लिए थ्रस्ट पीढ़ी का अनुकूलन करती है। यह अनुकूलन बिजली के नुकसान और नियंत्रण अस्थिरताओं को रोकता है जो आमतौर पर बहु-पर्यावरण वाहनों को प्लेग करते हैं।

वाटर-टू-एयर संक्रमण अपनी स्वयं की अनूठी चुनौतियां पेश करते हैं, विशेष रूप से पानी के प्रतिधारण से अतिरिक्त वजन और टेकऑफ़ के लिए पर्याप्त लिफ्ट उत्पन्न करने की आवश्यकता के बारे में। ड्रोन को हवाई संचालन के लिए अपने प्रोपेलरों को फिर से संगठित करते हुए पानी की सतह के तनाव को पार करना चाहिए। इन संक्रमणों की निर्बाध प्रकृति परिष्कृत नियंत्रण एल्गोरिदम का सुझाव देती है जो पावर प्रबंधन और उड़ान नियंत्रण समायोजन के साथ प्रोपेलर पिच परिवर्तन को समन्वित करती हैं।

अनुप्रयोग और भविष्य की क्षमता

यह हाइब्रिड ड्रोन तकनीक उद्योगों में कई व्यावहारिक अनुप्रयोगों को खोलती है जिन्हें वर्तमान में अलग -अलग हवाई और पानी के नीचे वाहनों की आवश्यकता होती है। खोज और बचाव संचालन पानी के नीचे के स्थानों की जांच करने के लिए गोताखोरी से पहले हवा से बड़े क्षेत्रों को स्कैन करने में सक्षम एकल उपकरण से काफी लाभान्वित हो सकता है। एक डिवाइस का उपयोग करके दो अलग -अलग वातावरणों में संचालित करने की क्षमता अलग -अलग हवाई ड्रोन और पानी के नीचे वाहनों की आवश्यकता को बदल सकती है। यह लागत को कम कर सकता है और मिशन बहुमुखी प्रतिभा का विस्तार कर सकता है।

समुद्री अनुसंधान एक अन्य होनहार अनुप्रयोग क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है जहां हाइब्रिड ड्रोन डेटा संग्रह प्रक्रियाओं को सुव्यवस्थित कर सकते हैं। तटीय पारिस्थितिक तंत्र, प्रवाल भित्तियों, या पानी के नीचे भूवैज्ञानिक संरचनाओं का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों को वर्तमान में व्यापक डेटा एकत्र करने के लिए कई विशेष वाहनों की आवश्यकता है। एक हाइब्रिड ड्रोन बड़े क्षेत्रों को मैप करने के लिए हवाई सर्वेक्षण कर सकता है, फिर विस्तृत पानी के नीचे की जांच के लिए ब्याज के विशिष्ट बिंदुओं पर गोता लगा सकता है, सभी एक ही मिशन प्रोफाइल के भीतर।

पर्यावरण निगरानी अनुप्रयोग व्यापक पारिस्थितिकी तंत्र मूल्यांकन के लिए ड्रोन की दोहरी क्षमताओं का लाभ उठा सकते हैं। तटीय प्रदूषण ट्रैकिंग, समुद्री जीवन अवलोकन, और पानी की गुणवत्ता की निगरानी उन उपकरणों से लाभान्वित होगी जो सतह और उपसतह वातावरण के बीच मूल रूप से आगे बढ़ सकते हैं। कई विशेष इकाइयों के बजाय एक बहुमुखी वाहन का उपयोग करने से लागत में कमी इस तरह के निगरानी कार्यक्रमों को छोटे अनुसंधान संगठनों और पर्यावरणीय एजेंसियों के लिए अधिक सुलभ बनाती है।

इन्फ्रास्ट्रक्चर निरीक्षण एक और सम्मोहक उपयोग मामला प्रस्तुत करता है, विशेष रूप से पुल, अपतटीय प्लेटफार्मों और तटीय प्रतिष्ठानों के लिए। समान वायु-पानी ड्रोन बनाने के पिछले प्रयास मौजूद हैं, जिसमें संयुक्त राज्य अमेरिका और चीन में विकसित प्रोटोटाइप भी शामिल हैं। हालांकि, Aalborg दृष्टिकोण संक्रमण चिकनाई और प्रोपेलर दक्षता में व्यावहारिक सुधार को प्रदर्शित करता है जो इस तरह के अनुप्रयोगों को वाणिज्यिक तैनाती के लिए अधिक व्यवहार्य बना सकता है।

प्रोटोटाइप की वर्तमान सीमाएं भविष्य के विकास के लिए क्षेत्रों का सुझाव देती हैं, जिसमें विस्तारित बैटरी जीवन, बेहतर वॉटरप्रूफिंग और बढ़ाया पेलोड क्षमता शामिल है। जैसा कि इन तकनीकी चुनौतियों को संबोधित किया जाता है, हाइब्रिड ड्रोन बहु-पर्यावरण क्षमताओं की आवश्यकता वाले उद्योगों के लिए मानक उपकरण बन सकते हैं।

ड्रोन डिजाइन दर्शन पर प्रभाव

इस हाइब्रिड ड्रोन की सफलता मानव रहित वाहन डिजाइन में विशेषज्ञता बनाम बहुमुखी प्रतिभा के बारे में पारंपरिक सोच को चुनौती देती है। पारंपरिक इंजीनियरिंग ज्ञान अक्सर विशिष्ट वातावरण के लिए अनुकूलित विशेष उपकरणों का पक्षधर होता है, यह तर्क देते हुए कि जैक-ऑफ-ऑल-ट्रेड डिवाइस प्रत्येक डोमेन में प्रदर्शन से समझौता करते हैं। हालांकि, यह परियोजना दर्शाती है कि विचारशील इंजीनियरिंग ऑपरेटिंग वातावरण में महत्वपूर्ण प्रदर्शन दंड के बिना बहुमुखी सिस्टम बना सकती है।

चर पिच प्रोपेलर अवधारणा हाइब्रिड अनुप्रयोगों से परे व्यापक ड्रोन डिजाइन दृष्टिकोण को प्रभावित कर सकती है। परंपरागत हवाई ड्रोन प्रोपेलर सिस्टम से लाभान्वित हो सकते हैं जो विभिन्न उड़ान स्थितियों, मौसम के पैटर्न, या पेलोड कॉन्फ़िगरेशन को समायोजित करते हैं। इस हाइब्रिड सिस्टम के लिए विकसित स्वचालित अनुकूलन तंत्र विभिन्न एकल-पर्यावरण अनुप्रयोगों में भी दक्षता और प्रदर्शन को बढ़ा सकता है।

जबकि वर्तमान परियोजना प्रोटोटाइप चरण में है, यह बहुउद्देशीय ड्रोन में भविष्य के विकास के लिए मार्ग प्रशस्त करता है जो हवा और पानी के बीच आसानी से आगे बढ़ सकते हैं। इस तरह के नवाचार मानव रहित वाहनों की क्षमताओं का विस्तार करने और जटिल संचालन क्षेत्रों में डेटा और प्रदर्शन के संग्रह में सुधार करने का वादा करते हैं।