Резервуар на БПЛА для обработки сельскохозяйственных угодий жидкими агрохимикатами

Для обработки сельскохозяйственных посевов используются беспилотные летательные аппараты, несущие резервуары с жидкими химическими веществами. Отметили, что по прочности, термостабильности, устойчивости к ультрафиолетовым лучам, сроку эксплуатации емкости из полипропилена и полиэтилена уступают резервуарам из стеклопластика. (Цель исследования) Спроектировать конструкцию и изготовить резервуар из композиционного стеклопластикового материала с системой гашения гидравлического удара. (Материалы и методы) Для резервуара выбраны S-стекло и эпоксивинилэфирная смола, которые наиболее устойчивы к химическим воздействиям. Для выполнения элементов резервуара использованы методы напыления, пропитки стекловолокнистого наполнителя в замкнутой форме, намотки. (Результаты и обсуждение) Провели сравнительный анализ моделей резервуаров с системой гашения гидравлического удара и без такой системы. Эффективность предлагаемого решения подтверждена в программном обеспечении KOMPAS-3D в приложении KompasFlow, где гидравлический удар будет распространяться внутри резервуара, отражаясь от стенок и постепенно затухая. Проведены расчеты нагрузок и прочности стеклопластикового резервуара, основанные на параметрах стекловолокна, в приложении APM FEM. (Выводы) Разработали модель резервуара для жидких химических веществ для опрыскивания посадок с беспилотных летательных аппаратов. Применили инновационные методы при изготовлении элементов резервуара. Кроме того, рассмотрели возможность сервисного обслуживания и ремонтопригодности. Объем резервуара (экспериментального образца) 0,0158 метра кубического, длина 480 миллиметров, ширина 216 миллиметров, толщина 3,6 миллиметра, масса около 4 килограммов. Конструкция крепления резервуара из композиционного материала к беспилотному летательному аппарату смоделирована таким образом, что вес беспилотного летательного аппарата не оказывает влияния на резервуар.

1. Подтелкина О.А. Применение композиционных материалов при конструировании беспилотных летательных аппаратов // Современные научные исследования и инновации. 2018. N11(91). C. 21-22. EDN: YRXJNR.

2. Зубарев Ю.Н., Фомин Д.С., Чащин А.Н., Заболотов М.В. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. N2. C. 47-51. DOI: 10.7242/2658-705X/2019.2.5. EDN: TITLEP.

3. Almtteri N., Birch R., Guan Zh. Manufacturing process of S-glass fiber reinforced PEKK prepregs: World Academy of Science, Engineering and Technology International. Journal of Aerospace and Mechanical Engineering. 2018. Vol. 12. N10. 943-947.

4. Мухаметов Р.Р., Петрова А.П. Термореактивные связующие для полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. 2019. N3 (56). C. 48-58. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-3-48-58.

5. Terekhov I.V., Chistyakov E.M. Binders used for the manufacturing of composite materials by liquid composite molding. Polymers. 2021. N14(1). 87. 1-30. DOI: 10.3390/polym14010087.

6. Uday M., Kiran Kumar P. Heat transfer studies for infrared radiation assisted curing in polymer composites. Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1473. DOI: 10.1088/1742-6596/1473/1/012027.

7. Shaheen W.H.A., Kanapathipillai S., Mathew Ph., Prusty G. Optimization of compound die piercing punches and double cutting process parameters using finite element analysis. Journal of Engineering Manufacture. 2020. Vol. 234(1-2). 3-13. DOI: 10.1177/0954405419855507.

8. Klosterman D., Browning C., Hakim I., Lach K. Investigation of various techniques for controlled void formation in fiberglass/epoxy composites. Journal of Composite Materials. 2020. N55(4). DOI:10.1177/0021998320952517.

9. Уразбахтин Ф.А., Харинова Ю.Ю., Болонкин В.А. Предельные состояния в процессе отверждения волокнистых стеклопластиков // Известия вузов. Авиационная техника. 2015. N3. С. 79-85. EDN: VCORXH.

10. Негматов С.С., Тухлиев Г.А., Негматова К.С., Бабаханова М.Г. Исследование эксплуатационных свойств композиционных полимерных клеев // Universum: технические науки. 2021. N8(89). C. 73-75.

11. Galimov M., Fedorenko R., Klimchik A. UAV Positioning mechanisms in landing stations: classification and engineering design review. Sensors. 2020. Vol. N234(1-2). C. 3-13. DOI:10.3390/s20133648. EDN: KPJBFC.

12. Мельников Д.А., Ильичев А.В., Вавилова М.И. Сравнение стандартов для проведения механических испытаний стеклопластиков на сжатие // Труды ВИАМ. 2017. N3(51). C. 55-64. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-3-6-6.

13. Бородулин А.С. Свойства и особенности структур стеклянных волокон, используемых для изготовления стеклопластиков // Материаловедение. 2012. N7. C. 34 37.