لا يقتصر استخدام الطائرات من دون طيار على مجالات المراقبة العسكرية، بل من الممكن استخدامها لأغراض مدنية أخرى، تخدم بعض الهيئات والمؤسسات، وهذا ما حاول إثباته ثلاثة طلاب 1 تخرجوا حديثاً في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة الإمارات العربية المتحدة، حيث توصلوا في مشروع تخرجهم إلى تطوير عمل طائرة من دون طيار لتؤدي أغراض ومهمات جديدة، متمثلة في المراقبة الساحلية لبقع الزيت والمد الأحمر وبعض حالات الطوارئ الأخرى لمحطات توليد الطاقة في الشواطئ.
تمكن علي الشمري ونديم الحكيمي وحسن عبدالله من تطوير طائرة من دون طيار للقيام بمهام مدنية من قبيل مراقبة السواحل تعمل بالطاقة الشمسية، في إطار مشروع تخرج تقدموا به لنيل درجة البكالوريوس من جامعة الإمارات العربية والمتحدة. ويؤكد المهندسون المبتكرون أن الطائرة ستوفر جهوداً ووقتاً للعاملين في مجالي توليد الكهرباء وتحلية المياه في مراقبة السواحل من حيث انتشار بقع الزيت والمد الأحمر وبعض حالات الطوارئ لمحطات توليد الطاقة في الشواطئ، إذ إنهم لن يضطروا للذهاب في جولات استكشافية باستخدام القوارب، وستقوم الطائرة بهذه المهمة عبر التحكم بالطائرة لا سلكياً.
فكرة المشروع
عن سبب اختيار هذا المشروع وفكرته، يقول المهندس علي الشمري «قمت باقتراح فكرة مشروع التخرج على الدكتورة هند القمزي، رئيسة وحدة التدريب العملي ومشاريع التخرج، حيث أخبرتها بأنني أفكر بأن يكون مشروع تخرجي تطوير طائرة من دون طيار تعمل بالطاقة الشمسية بدلاً من الاعتماد الكامل على الطاقة الكهربائية، وقبل أن توافقني على الفكرة بحثت عن الغرض من هذا النوع من الطائرات والجهة المستفيدة منه، وبحثت عن ممول للمشروع فهو مكلف جداً ومخصصات مشاريع التخرج التي تمنحها الجامعة لكل مشروع لا يمكن أن تغطيه».
ويضيف «اصطحبتني القمزي وزميلاي نديم وحسن اللذين رغبا في مشاركتي بالمشروع بزيارة إلى هيئة كهرباء ومياه أبوظبي، وقابلنا مديرته الدكتورة حمدة آل ثاني، وسألناها عن مدى استفادة الهيئة من هذا النوع من الطائرات فأجابت بأنه من الممكن استخدامها في المراقبة الساحلية لبقع الزيت والمد الأحمر وبعض حالات الطوارئ لمحطات توليد الطاقة في الشواطئ، وبينت أن ذلك سيوفر الكثير من جهد ووقت العاملين في مجالي توليد الكهرباء وتحلية المياه، حيث إنهم لن يضطروا للذهاب في جولات استكشافية باستخدام القوارب، للكشف عن وجود أي بقع للزيت أو المد الأحمر، التي تهدد سلامة أجهزة التحلية ومولدات الطاقة، وستقوم الطائرة بهذه المهمة مختصرة الجهد والوقت، عبر التحكم بها لاسلكياً». ويتابع «بعد ما سمعناه تحمسنا أكثر لتنفيذ المشروع خصوصاً بعد أن ساعدتنا آل ثاني في اختيار نوع الخلايا الشمسية المناسبة للطائرة دون طيار، حيث لا بد من نوع معين رفيع جداً ووزنه خفيف وذات كفاءة عالية في تخزين الطاقة الشمسية لئلا تؤثر تلك الخلايا على حركة الطائرة وتوازنها أثناء الطيران في الجو وأداء المهمة المطلوبة».
الدراسة النظرية
عما احتوت عليه الدراسة النظرية للمشروع، يقول المهندس نديم الحكيمي: «بعد أن حددنا فكرة المشروع والهدف منه ووجدت لنا الدكتورة القمزي المشرفة على مشروعنا الدعم المالي من شركة بوينج للطيران التي تعنى بصناعة الطائرات، وتقدم دعم لمشاريع طلبة الجامعة ومنح لطلبة الماجستير، وحصلت على موافقة القسم، بدأنا بمرحلة الدراسة النظرية التي استغرقت فصلاً دراسياً كاملاً، حيث حددنا خلالها متطلبات المشروع ومواصفاته أما المتطلبات فهي أن تعمل الطائرة بالتحكم الآلي، وأن تكون مزودة بكاميرا مراقبة، ولا بد أن يحتوي جسم الطائرة على أجنحة كبيرة مغطاة بالخلايا الشمسية، ويكون وزن الطائرة خفيفا حتى نستطيع تركيب الكاميرا والأجزاء الأخرى، وأن يتم التحكم بالطائرة عن بعد لتغطي عبرها مسافات كبيرة تذهب خلالها إلى عمق الشاطئ وتعود إلى نقطة الانطلاق دون انقطاع الإرسال، وتكون درجة وضوح الكاميرا عالية؛ لأنها ستنقل تصوير فيديو على مسافات مرتفعة، وأن يتحمل موتور الطائرة الأحمال (جسم الطائرة والخلايا الشمسية والشاحن وجهاز التحكم عن بعد)، ويجب أن يغطي مسار الطائرة المساحة المحيطة بمحطة التحلية، ويكون قادراً على عمل عدة دورات فوق المنطقة المغطاة ببقع الزيت، وأن تطير لمدة زمنية طويلة نسبيا تقارب الساعة».
وعن مواصفات الطائرة التي تم تحديدها خلال الدراسة النظرية، يوضح الحكيمي أن «يكون الطيران الآلي يعمل على مسافة 2 كم، والتردد المستخدم في التحكم بالطائرة 2,4 و 5,8 جيجا هيرتز، وهما التردد المتاح للجميع لا يحتاج إلى موافقات خاصة من هيئة تنظيم الاتصالات، وبما أن الخلايا الشمسية ستركب على الأجنحة فلا بد أن يكون وزنها خفيف جداً، أن تطير الطائرة على ارتفاع 100 متر، وأن يغطي درجة وضوح الكاميرا هذا الارتفاع، ويجب أن يكون التردد المستخدم للفيديو الذي ينقل البث الحي للموقع وتردد جهاز توجيه الطائرة مختلفان لمنع تداخل الترددات ما يعرض الطائرة للسقوط، وأن تكون جميع المكونات وأجزاء الطائرة متوافقة مع بعضها بعضاً، وتعمل بصورة متكاملة».
التطبيق العملي
حول خطوات التطبيق العملي للمشروع، يوضح المهندس حسن عبدالله»اشترينا الأجزاء الرئيسة للطائرة، وهي الكاميرا وجسم الطائرة المفرغ من الداخل والموتور والخلايا الشمسية وجهاز التحكم من أميركا والصين والسوق المحلي، وبسبب وصول جسم الطائرة مفككاً استعنا بأحد العاملين في نادي العين للهواة لتركيبه، ومن ثم قمنا بتركيب الكاميرا على مقدمة الطائرة واختبرناها لنتأكد من دقة ووضوح البث الذي تنقله والذي تمكنا من رؤيته عبر جهاز على هيئة حقيبة نقالة تحمل شاشة».
ويوضح «كان التحدي في اختيار الموقع المناسب الذي ستوضع الكاميرا فيه على جسم الطائرة، بحيث لا يؤثر على توازنها وفي توصيلها بالشكل الصحيح، ومن ثم أخذنا نحدد عدد الخلايا الشمسية التي ستغطي الأجنحة وقبل أن نركبها عليها قمنا بتوصيلها على الطاولة معاً، وهي على هيئة أشرطة رفيعة جداً وخفيفة وحساسة، ومن الممكن أن تتلف بسرعة في حال تم توصيلها بالشكل الخاطئ، ومن شدة الحرص قمنا بتوصيل خليتين فقط، وبعد التأكد من فعاليتها ومن الطاقة التي تنتجها تابعنا توصيل الخلايا الأخرى بها والتحدي هنا كان في عملية التوصيل نفسه التي لا يوجد لنا أية خبرة سابقة فيها، كما لا يوجد مختصين يمكننا الاستعانة بهم في هذا المجال حيث إن هذا النوع من الخلايا يستخدم لأول مرة في الدولة، ومن حسن حظنا أننا وجدنا فيديو على الإنترنت يقوم فيه مختصون في أميركا بتوصيل هذا النوع من الخلايا فاستفدنا منه كثيراً».
يشير حسن إلى أنه وبعد إتمام عملية توصيل الخلايا الشمسية وقعوا في حيرة حول آلية تركيبها على أجنحة الطائرة، واستخدموا لذلك لاصقاً اشتروه من الصين لم ينجح في المهمة، وتزامن ذلك مع زيارة الدكتورة حمدة آل ثاني والدكتور فلاح حسون مستشار أول في مركز أبحاث المياه والطاقة في هيئة كهرباء ومياه أبوظبي لرؤية عمل الطلبة والمرحلة التي وصلوا إليها فرأوا توصيلات الخلايا الشمسية معاً خارج جسم الطائرة وأثنوا عليها وأكد لهم دكتور فلاح أنه في المختبرات العالمية التي زارها يوجد مختصون لذلك، وأن ما قاموا به جهد رائع كونهم لا يزالون طلبة على مقاعد الدراسة. ويضيف حسن: «بما أننا كنا نواجه معضلة تركيب الخلايا الشمسية التي وصلناها على هيئة ألواح على أجنحة الطائرة وفشل اللاصق الذي اشتريناه في ذلك، فقد اقترح علينا الدكتور فلاح لاصق آخر، وقمنا بشرائه وأجرينا له اختبارات عدة للتأكد من قوته وثبات الجسم الذي يلصقه، ومن ثم استخدمناه في ضوء نجاح تلك الاختبارات».
الأجزاء الداخلية
يذكر علي الشمري أنهم بعد أن نجحوا في تركيب كاميرا المراقبة في مقدمة الطائرة، وتوصيل وتثبيت ألواح الخلايا الشمسية على أجنحة الطائرة اتجهوا إلى تركيب الأجزاء الداخلية في جسم الطائرة المفرغ، والتي تضم الموتور وشاحن البطارية الذي يربط بين الخلايا الشمسية والبطارية من أجل نقل الطاقة وتخزينها، بالإضافة إلى تركيب أجهزة الاتصال اللاسلكي التي تضم متحكم الاتصال اللاسلكي وناقل الصورة والمتحكم في توجيه الطائرة، وربطها بمحطة تحكم أرضية لرؤية المشهد الذي يتم التقاطه بالكاميرا، وبعد إنهاء ذلك كله بنجاح تمت عملية اختبار الطائرة، حيث تم إطلاقها بحسب الشمري في نادي العين للهواة، لكنها في أول محاولة طيران فشلت حيث سقطت وتهشمت الكاميرا الخلفية الإضافية التي تم تركيبها لزيادة كفاءة عملية المراقبة، أما الكاميرا الأساسية الأمامية لم تتعرض لشيء، فبحثوا عن سبب ذلك وتبين لهم أن متحكم السرعة الذي اختاروه يعطي تياراً كهربائياً أقل من المطلوب فتم استبداله، ومن ثم إعادة عملية تطييرها بالاعتماد على طاقة الخلايا الشمسية ومشاهدة البث الجوي الذي تنقله فأثبتت نجاحها الباهر.
إضافة إلى التحديات السابقة التي تمت الإشارة إليها يلخص المهندسون علي ونديم وحسن التحديات الأخرى التي واجهوها في مشروعهم بالقول «واجهنا صعوبات بسبب نقص الخبرة الميكانيكية لدينا فنحن طلبة هندسة كهربائية ، وصعوبات في التعامل مع بعض الأجهزة التي نراها أو نتعامل معها للمرة الأولى، وصعوبات في نقل الطائرة إلى نادي العين للهواة لاختبارها وتطييرها، حيث بسبب حجمها كان لا بد من تفكيكها وإعادة تركيبها ثانية، وصعوبة أخرى في إيجاد شخص متخصص في تطييرها».
ثلاثة أنظمة
يوضح المبتكرون الثلاثة أن مشروع الطائرة من دون طيار يتكون من ثلاثة أنظمة هي جسم الطائرة والأجزاء الكهروميكانيكية ونظام الاتصال، وسيتم تركيب الألواح الشمسية على أجنحة الطائرة لاستخدامها كمصدر للطاقة. أما الكاميرا، فسوف تستعمل لالتقاط صور وفيديو مباشر لسطح المياه الإقليمية للخليج العربي لعرض أي بقع زيت محتملة، أو أثر للمد الأحمر عبر شاشة جهاز الكمبيوتر النقال، أو عبر حقيبة نقالة تحمل شاشة.
عدد اليوم
