Авторка — Лорен Нейґел
Зменшення шуму — пріоритет для багатьох розробників і операторів дронів. Придбання малошумних пропелерів або дрона — один зі способів, але майже завжди є можливість подальшого поліпшення.
Що ще ви можете зробити для зменшення шуму свого дрона?
У статті розглянемо внесок пропелерів у шум і відмінності між збалансованими й незбалансованими моделями. Наприкінці наведемо практичну рекомендацію щодо того, як зменшити шум пропелерів вашого дрона.
Зміст
Пошкодження пропелерів і шум
Характеристики малошумних пропелерів
Як зменшити шум дрона
Рисунок 1. Квадрокоптер у польоті
1. Пошкодження пропелерів і шум
Інтуїтивно здається, що незбалансовані пропелери мають бути гучнішими. Проте для малих дисбалансів, які не суттєво заважають польоту, результати неоднозначні.
Наприклад, Pechan (2015) спостерігав протилежне. Пропелери з виступами, вирізами й дисбалансом маси випробували на шум за частот від 3 000 до 5 500 об/хв.
У більшості дослідів пропелери з виступами або вирізами мали в середньому такий самий або вищий максимальний рівень шуму LZmax, ніж неушкоджений.
Рисунок 2. Найвищий виявлений рівень шуму LZmax пошкоджених (B1–B5), незбалансованого (B6) і гладкого пропелерів (Pechan, 2015)
Для незбалансованого пропелера, з однієї лопаті якого зняли матеріал шліфуванням, за 5 000 об/хв збалансований пропелер фактично створював більше високочастотного шуму.
Рисунок 3. Спектри шуму гладкого й незбалансованого пропелерів за 3 000 (ліворуч) і 5 000 об/хв (праворуч) (Pechan, 2015)
Рекомендуємо: Як побудувати карту характеристик двигуна
Автори не вказали кількість знятого матеріалу, тому інтерпретувати результати складно. Пропелери, пошкоджені додаванням або зняттям матеріалу, також не охарактеризовано докладно, і вони, ймовірно, самі мали дисбаланс.
Автори розрізняють тональний і широкосмуговий шум: «Тональний шум пов’язаний з аеродинамікою та кінематикою лопаті в однорідному потоці, [...] шумом товщини, навантаження та квадрупольним шумом. Широкосмуговий шум складніший і виникає через взаємодію потоку з різними елементами лопаті».
Тональний шум становить основну частину загального, а широкосмуговий — лише невелику. Значний внесок у тональний шум має шум товщини, який визначається товщиною лопаті.
Можна припустити, що шліфування зменшило товщину лопаті, а з нею — шум товщини й загальний тональний шум.
Якщо потрібно додати або зняти масу з пропелерів для балансування чи інших цілей, існують безпечні способи це зробити.
2. Характеристики малошумних пропелерів
У дослідженні Semke (2021) оцінювали вплив пошкоджень на прискорення, шум і льотні характеристики. DJI Phantom 4 Pro випробували з чотирма наборами пропелерів: двома малошумними й двома стандартними. Для порівняння пошкодженого та незміненого станів з кінця одного пропелера зняли сантиметр матеріалу, створивши дисбаланс.
Для двох стандартних лопатей незбалансовані пропелери показали зростання шуму на 4 дБ порівняно з незміненими. Малошумні пропелери натомість показали мінімальну різницю або її відсутність.
Рисунок 4. Рівень звукового тиску БПЛА в дБ із неушкодженими й пошкодженими пропелерами (Semke, 2021)
Вібрацію також вимірювали бортовим акселерометром. Результати відповідали акустиці: усі апарати з пошкодженнями вібрували сильніше, але приріст був меншим із малошумними пропелерами.
Рисунок 5. Збільшення прискорення для БПЛА з пошкодженими пропелерами порівняно з неушкодженими (Semke, 2021)
Обидва дослідження припускають, що до експериментів двигуни й пропелери були добре збалансовані. Цікаво було б повторити їх із такими доповненнями: 1) відомою масою пропелера, 2) відомою масою або величиною дисбалансу, 3) оцінкою балансування за усталеним стандартом.
Висновок: малий дисбаланс може підвищувати шум пропелера. Значний дисбаланс, імовірно, спричинить ще більше шуму, особливо для великих пропелерів або дуже високих обертів.
Читайте також: Як збалансувати трилопатевий пропелер
3. Як зменшити шум дрона
Ці дослідження порушують кілька запитань про зв’язок балансування й шуму. Загалом можна сказати, що добре збалансовані пропелери допомагають зменшити шум дрона.
На ринку є багато статичних балансирів для базового балансування. Але для вищої точності й усунення останніх кількох децибелів потрібне динамічне балансування.
Tyto Robotics створила систему динамічного балансування, яка визначає й усуває дисбаланс лише за кілька запусків.
За основу взято ISO 21940-11, тому ви можете швидко збалансувати пропелери за міжнародно визнаними вимогами.
Система працює разом із датчиком звуку для вимірювання шуму пропелера за різних станів дисбалансу.
Натисніть тут , щоб дізнатися більше й почати балансування.
Рисунок 6. Додавання вантажів до лопатей для рівномірного розподілу маси
Висновок
Сподіваємося, стаття допомогла зрозуміти зв’язок балансування й шуму дрона. Якщо маєте ідеї або запитання, напишіть у коментарях.
Щоб дізнатися більше про те, як дисбаланс пропелерів впливає на характеристики дрона, завантажте наш технічний матеріал «Наслідки дисбалансу пропелерів для характеристик БПЛА».
Завантажити технічний матеріал
