SLY_G Sep 30 2018 at 09:00

Насколько большим может быть дрон на солнечных батареях?

4 min

17K

Entertaining tasksMulticoptersPhysics

Translation

+13

Comments 33

artskep Sep 30 2018 at 09:17

Ну, если вопрос только чтобы висеть над землей на солнечной энергии, есть решения проще :)
https://youtu.be/h89ksLRxtIc
Хотя, конечно, не так технологично

Firz Sep 30 2018 at 13:28

А главное экономично, пакет для мусора есть в каждом доме.

UFO landed and left these words here

Firz Sep 30 2018 at 19:26

Именно такой длины не скажу, но любой тонкий и большой мешок для мусора подойдет.

UFO landed and left these words here

hardegor Sep 30 2018 at 14:52

Так не надо брать первую попавшуюся батарею — они все имеют толстый защитный слой сверху и толстую основу, т.е. никак не оптимизированы по весу.
На видео батарея примерно 2х2 метра.

UFO landed and left these words here

Zmiy666 Sep 30 2018 at 15:01

Хм а если дополнить дрон наполненными гелием/водородом элементами? Он станет легче и вполне сможет утянуть солнечную панель, особенно если надувные элементы будут крупными — их можно покрыть солнечными панелями… впрочем выйдет дирижабль на солнечных батареях, что тоже весьма неплохо…

clawham Sep 30 2018 at 15:32

ну так дирижопли давно летают и без солнечных панелей только вот они не квадрокоптеры…
на текущий момент вес/токоотдача солнечных панелей недотягивает раза в полтора до минимального требования к мощности висения. винты большие есть очень легкие(чем больше винт тем он больше тяги создаст за меньшее кол-во электричества) моторы весом с грамм и выдающие 40 ватт тоже есть. электроника тоже всего 20 грам весит — мизер. но без буферной батареи и без увеличения раза в два мощности батареи(или уменьшении их веса раза в три) летать на батареях оно не будет — как аэростат с управлением — вполне — но так не чесно.

Zmiy666 Sep 30 2018 at 20:51

Ну предположим у емкости с газом будет фиксированный объем неизменяемый, компенсирующий 90-95% веса и 4 винта вокруг емкости, для движения и взлета. При этом емкость покрыта солнечной панелью. В таком виде квадрик вполне сможет существовать и эффективно выполнять поставленные задачи. Вопрос в том, хватит ли мощности солнечной батареи чтоб скомпенсировать возросшую массу и сильную парусность при полете.

Garbus Sep 30 2018 at 15:41

Было бы интересно глянуть на дирижабль, который не требует посадки очень долго. Солнечные панели, электролизер и конденсация влаги из воздуха. Разных вариантов пленочных батарей, пусть с низким КПД но легких, воде бы немало обещали.
Пусть грузовым ему не быть, но связь и съемка, почему бы и нет.

rPman Sep 30 2018 at 15:42

Я один ожидал конструкцию, реализованную в виде огромного плоского винта, который ракручивают маленькие двигатели на концах/середине (расположенные под углом)?

Ведь парусность конструкции просто запредельная, и это просто обязательно нужно использовать.

vzhicharra Sep 30 2018 at 20:22

Тогда это будет не коптер а самолет.
И такой уже есть

dron_k Sep 30 2018 at 22:15

Похоже rPman имел в виду чтото типа реактивного винта

vzhicharra Sep 30 2018 at 22:30

Да, я понял что такое реактивные двигатели на концах лопастей.
Я имел в виду ответ на второй вопрос — что как-то надо использовать парусность солнечных батарей.

Gryphon88 Oct 1 2018 at 10:43

И через простую логическую цепочку в итоге придём к самолёту на солнечных батареях, вопрос только с какой конструкцией, классической, или «летающее крыло».

vasimv Oct 1 2018 at 11:47

Прочность нужна будет очень высокая, а это — вес. И стабилизировать непонятно как, делать вертолетный механизм — это, опять же, еще больше механики и требования по прочности… Вы посмотрите как оно себя в воздухе ведет — батареи там едва не рассыпаются. А вы хотите к ним еще и центробежную силу приложить и вес всей конструкции.

biomassa Oct 1 2018 at 14:36

Ведь парусность конструкции просто запредельная, и это просто обязательно нужно использовать.

Хорошо подмечено.
Все мы видели как ветер поднимает и кружит в воздухе листы бумаги, куски картона или фанеры…
… а что если не делать тяговых винтов, которые жрут 95% энергии, от слова совсем, а использовать только маломощные-рулевые винты.
Поясню: Нам не надо тянуть конструкцию вверх, это сделает ветер. Достаточно просто наклонять коптер под самый оптимальный угол по отношению к потоку воздуха и все остальное сделает природа. Ставим на коптере, помимо всего прочего, датчики направления и скорости отекающего воздушного потока, путем нехитрых вычислений получаем мощность которую нужно подать на каждый двигатель, чтобы поддерживать ориентацию. При хорошей скорости реакции, остается только слегка корректировать положение летательного аппарата и воздушный поток поднимет наш коптер на нужную высоту.
Самые большие сложности у поверхности земли, из-за порывов или отсутствия ветра, а на средней и большой высоте он есть всегда и достаточно стабилен, так что расходы на балансировку аппарата будут еще меньше.
Так что главное взлететь, а там уже может "плавать" до заката.
Вторая проблема: горизонтальное перемещение. Ветер будет основательно сносить коптер по горизонтали, а ехать за ним за тридевять земель или потерять его нам не улыбается, посему надо сделать то что делали предки — ходить против ветра. Только предки могли вилять в одной плоскости по горизонтали, а мы можем использовать полный 3Д.
Дело за реализацией, но это не ко мне, я простой диванный аналитик.
"Скоро сказка сказывается, да нескоро дело делается". Ждем-с :)

dron_k Oct 1 2018 at 20:30

Поздравляю, вы изобрели планер использующий восходящие потоки.

biomassa Oct 8 2018 at 00:24

Ерунда. Это только половина — планер, вторая экономичный вертолет, который позволяет не только с горки катиться, но держать и набирать высоту при любом ветре, а не только в "детсадовских условиях" необходимых планеру.

pavel_kudinov Sep 30 2018 at 19:27

Так и каков же ответ в итоге?

Насколько большим может быть дрон на солнечных батареях?

alan008 Oct 1 2018 at 07:00

Лишь бы солнце за тучу не зашло, а то начнётся дронопад :)

qwert65 Oct 1 2018 at 14:36

летать над тучами, очевидно же)

litvinenkow Oct 1 2018 at 14:36

тут надо уже резервировать, чтобы хоть сесть такое чудо могло

dron_k Oct 1 2018 at 20:33

При достаточном размере солнечных батарей можно их использовать как парашют,
или как планер.
При достаточном размере и механизации лопастей можно использовать авторотацию.

safari2012 Oct 1 2018 at 14:10

А если сделать большие лопасти, обклеенные солнечными панелями?

sergey831 Oct 1 2018 at 14:35

У такого дрона должна быть большая парусность.

Daleko Oct 1 2018 at 14:35

я буду считать, что тяга вертолёта появляется благодаря изменению импульса движущегося вниз воздуха

Физики, объясните, пожалуйста: что, вертолёт летает по принципу «реактивной тяги»? Или в данном случае это не важно?

Nubus Oct 2 2018 at 04:05

Именно по такому принципу он и летает. Как и винтовой самолет. Забираем воздух спереди\верх, выдаем назад\вниз

Daleko Oct 2 2018 at 06:12

Если бы винтовой самолет летал по реактивному принципу (как ракета), зачем бы ему были нужны крылья? :) Вы точно физик?

playermet Oct 2 2018 at 09:09

Вы оба неправы. Винт конечно не реализует реактивную тягу. Но из вашего утверждения выходит что реактивным самолетам крылья тоже не нужны, что как бы неверно. Тяга придающая самолету ускорение и подъемная тяга — не одно и то же.

Alex_ME Oct 10 2018 at 20:21

Разве лопасть не работает как крыло самолета? Закон Бернулли, повышенное, пониженное давление, подъемная сила и все дела?

Bedal Oct 3 2018 at 13:33

В следующей, чрезвычайно упрощённой физической модели, я буду считать, что тяга вертолёта появляется благодаря изменению импульса движущегося вниз воздуха. Чтобы достичь достаточной тяги для полёта вертолёта, у нас есть два способа. Можно взять небольшой винт и очень быстро толкать воздух вниз, или взять большой винт и толкать воздух медленнее.

Почему же упрощённая? Модель совершенно верная. Ну, не учитываются потери на завихрения, это да. Но в целом висение обеспечивается именно так.
И выводы Ваши тоже в целом верны.
В идеале сопротивления полёту не будет, если за аппаратом воздух остаётся невозмущённым. Соответственно, наиболее экономичный полёт обеспечивается при отбрасывании струи со скоростью, лишь немного превышающей скорость полёта (превышающей, поскольку мы не в идеальном газе, нужно компенсировать потери). Потребную же тягу обеспечивать сечением струи.
Именно потому для высоких скоростей нужен прямоточный двигатель, ниже 3000км/час — турбореактивный одноконтурный экономичнее всех. Ещё ниже — лучше двухконтурный, у него скорость струи ниже.
На скоростях 500км/час уже экономичнее всего винтовой движитель.
…
На висении скорость полёта, ессно, ноль. Потому экономичность требует минимальной скорости отбрасываемой струи. И большого её, струи, сечения, соответственно. Потому-то вертолёты так и выглядят, отсюда и огромные их винты. И потому же все виды красивых аэротакси с вертикальным взлётом за счёт махоньких красивых винтов — экономический провал. Ну и потому же самолёты с вертикальным взлётом — вообще «зажигалки» с гигантским расходом топлива.