Квадрокоптер на солнечной батарее

[FHworld]

Хочу создать квадрокоптер, который бы при солнечной безветренной погоде висел бы в небе, в одной точке, не используя заряд аккумулятора. А даже, в идеале, немного его подзаражая.
Я имею опыт создания легких солнечных панелей на карбоновой основе. Так же под рукой есть профессиональное оборудование для создания таких панелей.
Но вот с дронами никогда не работал и с чего начать не знаю.

Идея такая:
- в центре - карбоновая солнечная панель, она же служит рамой квадрика.
- по углам, с небольшим выносом от панели, крепим движки, 4 шт.

Вес панели получается приблезительно 1,5 кг.
Кто что посоветует? Какие двигатели посоветуете, чтобы тянули общий вес около 3 -4 кг?

Далее в зависимости от выбранных двигателей мы сможем посчитать размер панели. Здесь еще момент, чтобы зависнуть в одной точке квадрик не топит на максимальную мощность, а думаю процентов 30% от нее (может кто знает точнее?). И зная размер панели мы сможем посчитать ее точный вес. А зная вес всего дрона мы поймем правильно ли выбрали движки.

В общем как то так. Помогите выбраться из замкнутого круга, подскажите с чего начать))

 

[Wan-Derer]

@FHworld, с макета, на любой основе. Обвешать его измериловкой и получить те данные, которые нужны.
У большой панели парусность охрененная, любой ветерок будет проблемой.

 

[FHworld]

Да, это мысль. Только макета у меня нет. А купить и потом окажется что купил не то, тоже не очень хочется. Парусность это таки проблема, но нисходящий поток ветра, думаю не такой сильный, а выходящий наоборот будет нам помогать - уменьшать требуемую тягу. А ветер горизонтальный не должен сильно влиять, т.к. парус направлен параллельно земле

 

[Wan-Derer]

@FHworld, Ветер дует не строго горизонтально, а как ему вздумается. Квадр тоже не летает строго горизонтально.

 

[FHworld]

Спасибо кэп, выручили))) я в начале писал что задача зависнуть в одной точке в безветренную солнечную погоду. Так что влияние бокового ветра будет минимально

 

[Wan-Derer]

@FHworld, Что-то мне подсказывает что на высоте метров 40 безветрия не бывает. Впрочем, настаивать не буду.

 

[FHworld]

У меня первоочередной вопрос это выбор движка. С ветром будем решать уже после экспериментальных полетов. Какие движки для квадрика поднимут 4 кг, кто подскажет?

 

[Mozgoklui]

Не торопитесь с движками. Во-первых ветер и парусность однозначно САМАЯ большая проблема в вашей идее. Имею квадр DJI Mavic, он довольно плоский, весь такой продвинутый. Однако, как только малейший порыв ветра (а выше 15м ветер даже в безветрие, поверьте), даже плоский дрон начинает смещаться. В момент смещения мозги основываясь на данных с gps, кренят дрон навстречу потоку воздуха, дабы удержать его в точке. В вашем случае, при таких кренах тем более будет увеличиваться парусность, отсюда почти полная загрузка моторов. Нисходящий и восходящий потоки вообще не имеют значения, они учитываются при скоростях аппарата более 120 км/ч и относятся к аэродинамике летящего горизонтально корпуса/крыла.
Во-вторых, около года назад где-то читал или смотрел про попытку такого проекта (надо гуглить) и все там закончилось плачевно, ввиду кпд панелей.

 

[HolodOff]

Cчитаю, что подобный проект не сможет выжить на базе мультиротора. для поддерживания висения будет достаточно большой ток. Пример: у меня 215 рама на движках 2300кв 4s только на то, чтобы висеть требуется 6.5-7.5 ампер. на полному газу - 60-65 ампер. А в порывах ветра теряется скорость, а ток увеличивается. Считаю более выгодным будет использовать крыло. Посмотрите проект solar impulse. Там вся площадь крыла и фюзеляжа в солнечных панелях. днем он взлетал на высоту и заряжался, а в ночнное время, на запасенной энергии он планировал с высоты вниз. Как писали выше про парусность - согласен. На высоте ветер часто меняет направление, что только увеличит потребление тока.

 

[FHworld]

Спасибо большое за инфу!
Скажите а

чтобы висеть требуется 6.5-7.5 ампер

- это общее потребление или на один движок 6-7А ? Если общее, то чтобы зависнуть достаточно будет модуля 6Х6 семи амперных элемента!

Я сейчас заказал маленькие движки для Syma X5C, они если я правильно понял 1S, попробую сделать на них.

 

[HolodOff]

Спасибо большое за инфу!
Скажите а - это общее потребление или на один движок 6-7А ? Если общее, то чтобы зависнуть достаточно будет модуля 6Х6 семи амперных элемента!

Я сейчас заказал маленькие движки для Syma X5C, они если я правильно понял 1S, попробую сделать на них.

___
это общее потребление. максимально на каждый мотор у меня выходило порядка 15-17 ампер в пиковых нагрузках. Тяга при этом примерно 1кг с винтом 5045.
Коллекторные моторы не советую использовать из-за соотношения потребления к выходной мощности. + они не так долговечны, как БК моторы. У самого была Syma на Коллекторах. Но, в качестве эксперимента подойдет.

вопросы:
1. чем будете управлять? какой полетный контроллер
2. какой кпд имеют солнечные панели? Если возможно характеристики бы увидеть
3. даже если все получится, то необходимо делать солнечный трекер на коптере. Как реализуете?
Спасибо

 

[FHworld]

___

1. чем будете управлять? какой полетный контроллер
2. какой кпд имеют солнечные панели? Если возможно характеристики бы увидеть
3. даже если все получится, то необходимо делать солнечный трекер на коптере. Как реализуете?
Спасибо

1. Я в этом вопросе пока не разбираюсь, буду благодарен за консультацию
2. Солнечный элемент 150Х150 мм выдаст в районе 7А и 0,5В при солнечной активности 1000 Вт на м2. Такая солнечная активность в наших широтах только в жаркий июльский полдень. Плюс наклон к солнцу должен быть строго перпендикулярен. В обычный солнечный летний день при не оптимальном угле наклона я рассчитываю выжимать из элемента около 6А 0,5в. (это когда модуль расположен параллельно земли). Теперь исходя из данных которые Вы предоставили нам надо 4S это 15в. Эти 15В мы набираем из минимум 30 элементов можно и больше, т.к. каждый элемент огранчен по току до7А. Тоесть если мы дадим на движок хоть 100В из модуля состоящего из последовательно включенных элементов то напруга просядет а ток все равно будет 7А (это при солнце в 1000вт на м2, при меньшем солнце - меньше) Поэтому делаем берем квадратный модуль 6Х6 элементов. Получаем с него ток 7А на наши 4 движка. Этого должно хватить чтобы зависнуть и не кушать с аккума.
Но мы можем сделать модуль 14А это будет 64 = 8Х8 элементов соединим по 32шт последовательно и запаралелим их. 14А точно должно хватить.

3. Солнечный трекер - нет, это точно добавит парусность при боковом ветре. Я хочу использовать солн. модуль как каркас для дрона. А его размер при исполнении 6Х6 это 950Х950 а 8Х8 это 1250Х1250. Думаю наклонять к солнцу его не получится

 

[HolodOff]

очень интересно. насчет полетного контроллера выбор велик и этим вопросом заниматься в самую последнюю очередь. Я немного некорректно пример дал. у меня гоночная рама, на которой потребление тока учитывается в самую последнюю очередь( в целях экономии). Т.е, если использовать максимальный данный Вами размер 1250х1250, то моторы указанные мной уже просто будут неэффективны. ток висения будет зашкаливать. Необходимо будет увеличивать размер лопасти винта и уменьшать KV(число оборотов на вольт) Так сможем добиться грузоподъемности и стабильности.
Конкретно сейчас мне в руки досталась рама размером 800мм( фотка будет снизу) там Двигатели 380КV, но длинна лопасти 15 дюймов составляет. расчетный ток висения у него примерно 7-9 ампер, НО грузоподъемность и стабильность это как раз про эту раму. Минус этой конструкции в том, что он питается от 6S аккумулятора, что уже не попадает. хотя, с такой мощностью размер раму уже будет не самой большой проблемой
Насчет наклона под углом:
Вполне можно изготовить раму, которая в профиле будет под 45 градусов. т.е. 2 моторы будут выше 2 других.

п.с. Да, и еще, для того, чтобы уменьшить парусность, возможно ли сделать панели с зазором между друг другом, образуя сетку? так можно добавить немного стабильности

 

[Madcat]

Дирижабля выглядит реальнее. Даже с учетом ветра.

 

[Mozgoklui]

Очень крутая мысль с солнечным трекером. Можно отдать ардуине управление четырьмя сервами, которые будут кренить двигатели относительно плоскости солнечных панелей, чтобы в результате два двигателя были ниже остальных в профиль. Сервы обеспечат правильный крен при разном положении звезды или вообще его отсутствие при солнце в зените

 

[Mozgoklui]

@HolodOff, вопрос про раму 800мм: а для чего такие мастодонты нужны? Сам я нашёл применение своему мавику в фотограмметрии, например сняв за 20 минут 12га свалки я создал её 3D модель и определил объём мусора, отбив этой работой дважды стоимость дрона. А для чего 800мм?

 

[HolodOff]

@HolodOff, вопрос про раму 800мм: а для чего такие мастодонты нужны? Сам я нашёл применение своему мавику в фотограмметрии, например сняв за 20 минут 12га свалки я создал её 3D модель и определил объём мусора, отбив этой работой дважды стоимость дрона. А для чего 800мм?

это долголет. на 17" пропах должен летать около 2 часов. целей много, например, снимать таймлапс с высоты или в магазин его отправлять за пивком)

 

[Intermast]

А с полезным грузом в 3 кг сколько можно на такой раме летать? какова емкость аккумулятора?