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研究生:曾平佑
論文名稱:輻射偵測型無人飛機研究
論文名稱(外文):A Study of Unmanned Aerial Vehicles with Radiation
指導教授:王紀瑞
學位類別:碩士
校院名稱:建國科技大學
系所名稱:自動化工程系暨機電光系統研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:67
中文關鍵詞:無人飛行載具UAV輻射偵測複合材料
相關次數:
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摘要
本研究設計一架具有輻射偵測功能之無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)來進行立體(Three-Dimensional, 3D)輻射偵測之任務。現有的無人飛行載具所搭配的系統不外乎有高解析度的監視攝影機鏡頭(Charge Coupled Device, CCD),且具有自動飛行之功能(Automatic Flight),但是如何把輻射偵測的儀器和無人飛行載具加以搭配,則是本文所要探討的重點。
研究過程中設計一架全新的無人飛行載具,並結合3D繪圖軟體繪製全機尺寸,接著用碳纖維布也就是俗稱的複合材料設計出無人飛行載具;其次以不影響無人飛機的酬載、重心及飛行性能為前提,安置輻射偵測器在機身內部,且與機身內的電子零件整合,達到有效傳輸正確的輻射值數據。
最後進行功能測試,以測試結果來驗證本飛行載具在製作過程的正確性以及是否可達到穩定之功能,且能有效的傳送輻射值數據;本論文所設計之輻射偵測型無人飛機,這將對於輻射外洩災後的危機處理及重建作業會有很大的幫助。

This study designs a UAV with radiation detection function to carry
out three-dimensional radiation detection task. Existing UAV system with
nothing more than a charge coupled device, and has the function of
automatic flight, But how radiation detection instruments and unmanned
aerial vehicles to be with, is the focus of the paper is to explore.
The course of the study design of a new UAV, combined with 3D
CAD software and drawed the size of the whole machine, and then use
carbon fiber sheet also known as composite design unmanned aerial
vehicles; secondly, the premise does not affect the UAV payload center of
gravity and flight performance, placement of radiation detectors inside
the fuselage, and integration with the electronic components within the
body, achieve the effective transmission of radiation-value data.
Finally, functional tests, test results to verify the correctness of this
flight vehicle in the production process and whether it can reach a stable
functional, can effectively transmit radiation value data; in this paper, the
design of radiation detection unmanned aircraft, the post-disaster crisis
management and reconstruction operations for the release of radioactivity
will be of great help.
目錄
頁次
誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻探討 3
1-3 研究動機 8
1-4 研究目的 10
第二章 輻射偵測原理及應用 12
2-1 輻射偵測原理 12
2-2 輻射偵測方法 13
2-3 輻射偵測儀器 14
2-3-1 充氣式偵測器 15
2-3-2 閃爍偵測器 20
2-3-3 半導體偵測器 21
2-4 輻射偵測器的選擇 22
第三章 無人飛機的設計 31
3-1升力係數說明 31
3-2機翼結構設計要求及方法 39
3-3機翼彎力矩計算 40
3-4 無人飛機機體設計 43
3-4-1 機翼 43
3-4-2 機身 48
3-4-3 尾翼 48
3-4-4 起落裝置 49
3-4-5 動力裝置 49
3-5 無人機八大系統 50
第四章 輻射偵測型無人飛機設計 51
4-1機體結構 51
4-2航電系統 53
4-2-1主飛行控制系統 53
4-2-2光學酬載 55
4-2-3無線資料傳輸接收通訊系統 57
4-2-4電力控制管理模組系統 58
4-2-5伺服驅動舵機系統 58
4-3動力系統 59
4-4起降系統 61
第五章 結論 63
參考文獻 64


圖目錄
頁次
圖1-1 天隼二型實體圖 7
圖1-2 中翔二號實體圖 8
圖1-3 福島核一廠廠區事故發生前 9
圖1-4 福島核一廠廠區事故發生後 9
圖1-5 輻射偵測型無人飛機系統示意圖 10
圖2-1 輻射偵測器運作流程 13
圖2-2 充氣式偵測器簡圖 16
圖2-3 充氣式偵測器之特性曲線 16
圖2-4 游離腔工作原理 17
圖2-5 比例計數器工作原理 18
圖2-6 蓋革計數器工作原理 19
圖2-7 閃爍偵測器工作原理 21
圖2-8 人員劑量佩章 24
圖2-9 警報劑量計 25
圖2-10 劑量筆 25
圖2-11 長桿式偵測器 26
圖2-12 手提式偵測器 26
圖2-13 地板污染偵測器 27
圖2-14 表面污染偵測器 27
圖2-15 手足偵測器 28
圖2-16 全身污染偵測器 28
圖2-17 RADEYE-PRD輻射偵測器 30
圖3-1 機翼截面標註之意義 32
圖3-2 厚度比為15%的機翼截面攻角對流動型態及理論壓力分布之 影響 33

圖3-3 厚度比為15%的對稱層流機翼其攻角對流動形態及理論壓力分布之影響 34
圖3-4 兩種厚度為15%的機翼截面之升-阻極線 35
圖3-5 有限翼的拖曳尾流 37
圖3-6 機翼有限縱橫比對升級阻力係數之影響 38
圖3-7 副翼對NACA23012機翼截面之空氣動力特徵的影響 39
圖3-8 飛機機翼負載計算簡圖 40
圖3-9 單邊機翼不同站位(STATION)彎力矩 41
圖3-10 單邊機翼不同站位(STATION)剪力矩分布 42
圖3-11 翼切面種類 44
圖3-12 翼切面各部位名詞介紹 45
圖3-13 翼面各部位名稱 46
圖3-14 三種常見機翼外形 46
圖3-15克拉克Y型翼修改後之內凹翼手繪草圖 47
圖3-16電動載重內凹翼機翼 47
圖3-17電動載重組無人飛機 48
圖4-1 主機身結構五大部分示意圖 52
圖4-2 導控系統方塊示意圖 54
圖4-3 航電系統方塊示意圖 55
圖4-4 光學籌載示意圖 56
圖4-5 動力系統 60
圖4-6 彈射架 62
圖4-7 降落傘 62


表目錄
頁次
表2-1 三種充氣式偵檢器特性比較 20
表2-2 半導體的材料特性 22
表3-1 機翼彎力矩計算結果 41
表3-2 機翼剪力計算 42
表4-1 輻射偵測型無人飛機之規格尺寸 53
表4-2 光學酬載相關規格 57

參考文獻
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