# Шаровая защита коптера
 

1. Введение

Наверное, летать в помещениях приходилось каждому, кто брал в руки коптер. Подобные полеты сопряжены с немалым риском повредить коптер о стены и различные предметы. Даже полеты на относительно больших пространствах связаны с рисками удариться о препятствие: на пути коптера может встать ствол дерева или здание — что уж говорить о полетах в замкнутых пространствах. Подобные «краш-тесты» не очень приятный момент, который может оказаться в лучшем случае причиной потери внушительной суммы денег на ремонт, а в худшем — и вовсе утраты коптера. Тем более неприятны такие ситуации для новичка, который не может своевременно увернуться от препятствия и только учится летать.

Это все подвигло нас к поиску решений. К сожалению, перерыв весь интернет, мы не нашли достаточно легкого и простого в изготовлении решения для простых пользователей, а главное — такого, которое будет всем по карману. Например, защита по контуру пропеллеров неплохо предохраняет сами пропеллеры, но при малейшем касании о препятствие коптер переворачивается и падает. В общем, защита либо не оберегала коптер полностью, либо выглядела несуразно и была слишком узко доступна.
 
![safetyball](assets/safetyball.png) 
 
Нами было принято сложное решение: придется делать ее полностью самим и почти с нуля, а также поставлена цель сделать ее простой в изготовлении и максимально легкой.

2. Разработка

В результате поиска решения, удовлетворяющего всем нашим требованиям, мы остановились на нескольких схожих вариантах. Было решено сделать защиту в форме полуправильного многогранника (примерами могут служить фуллерен, молекула углерода, или фигура пентакисдодекаэдр) — его мы и выбрали как самый приятный глазу. Кроме того, такая защита легко масштабируема под нужный размер.

При создании такой фигуры используются два вида ребер (далее — лучей): короткие и длинные, их длины рассчитываются исходя из нужного диаметра вписанной в многогранник сферы. Для лучшего понимания я вставлю все необходимые формулы ниже из «Википедии».

![calculation](assets/calculation.png)

С угловыми соединениями (фитингами), тоже не все просто: их также два вида — с пятью гранями при вершине (пять лучей исходят из вершины) и с шестью гранями (шесть лучей исходят из вершины).

3. Первые модели

Была составлена спецификация для удобства контроля процесса изготовления, и мы приступили к моделированию.

Сделав несложные расчеты под нужные размеры, мы построили модели в Inventor CAD.

В ходе проектирования мы столкнулись с проблемами в моделировании угловых соединений, но они были решены упрощением конструкции, а разность углов компенсируется гибкостью материалов. Таким образом, все соединения сидят в небольшом натяге.

![table](assets/table.png)

![elements](assets/elements.png)

(Элементы крепления защиты к корпусу)
 
![elements1](assets/elements1.png) 
 
4. Материалы

В ходе проектирования встал вопрос, из чего же все-таки сделать такую защиту, чтобы получилось легко и прочно. Ответ пришел, как всегда, совершенно неожиданно. На глаза попались шпажки из бамбука: они достаточно тонкие, чтобы не повлиять на аэродинамику, имеют достаточную гибкость и при этом достаточно прочные. Далее возник вопрос, из чего и как делать фитинги. Конечно же, 3D-печать! 3D-принтер — это вообще незаменимая вещь, тем более для тех, кто любит что-то делать сам. К тому же они из-за не самой высокой цены получили достаточно широкое распространение. На таком принтере можно делать изделия почти любой сложности. То, что надо!

Готовые модели переводим в .stl, закидываем в слайсер (в нашем случае — Cura), вводим настройки под конкретный принтер и пластик и ставим на печать.

Для уменьшения веса был выбран ABC-пластик как один из самых легких и доступных.

![3dmodel](assets/3dmodel.png)

Шпажки были порезаны на расчетные длины и подготовлены к последующей работе.

5. Сборка и установка

После того как все было напечатано и порезано, настало время собирать защиту.
 
![detal](assets/detal.png) 
 
Сборка здесь самый ответственный момент, так как требует специального алгоритма.

Из пятилучевого фитинга выходят только короткие лучи, в то время как из шестилучевого — только каждая вторая длинная.

Сборка:

1. Вначале собираем все пятилучевые вершины. 
2. На каждый луч, исходящий из пятилучевой вершины, надеваем шестилучевую.
3. Соединяем между собой шестилучевые фитинги длинными шпажками.
4. Присоединяем уже собранные пятилучевые вершины к шестилучевым, учитывая, что в шестилучевом фитинге короткие и длинные лучи чередуются.
5. Повторяем процесс для каждой пятилучевой вершины, пока шар не соберется.

После сборки разделяем шар на две полусферы, устанавливаем крепления на коптер, смотрим, что все подходит.
 
![detal1](assets/detal1.png) 
 
![detal2](assets/detal2.png) 
 
(Пример установки креплений)

Теперь полусферы можно проклеивать. Между собой полусферы не склеиваются — это нужно для установки коптера внутрь. Мы в качестве клея использовали растворитель для пластиков «Дихлорэтан», но с тем же успехом можно использовать и любой быстросохнущий клей для полимеров.

После высыхания защита готова к установке и первым пробным полетам!
 
![finalball](assets/finalball.png)
 
(Пока еще без креплений)

![ball](assets/ball.png)

6.	Первые полеты

Мы делали защиту под коптер «Клевер 2», являющийся обучающим пособием по сборке и настройке квадрокоптеров, и на него она устанавливается без доработок. Защита весит на 70 г больше (139 грамм), чем стандартная, и на управляемость и время полета почти не влияет.

Отдельно стоит сказать, что излишние вибрации, если таковые имеются, можно убрать путем более жесткого крепления защиты к коптеру.
 
В итоге получилась необычная защита для коптера с небольшим весом и интересным дизайном, открывающая новые горизонты для полетов в тех местах, где летать для коптера раньше было опасно.
