Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 28
Вся автономная электроника сейчас упёрлась в литий. Ничего принципиально нового не вышло в массы со времён никель-металлгидрида и прочих кадмиев. Каждый год нам обещают революцию в батареях, но увы. Одна надежда на какой-нибудь графен или подобные технологии. Водородные элементы пока не обещают стать доступными.
Но тут другая проблема: много джоулей в компактном устройстве — опасная штука. Литий и то горит так, что мало не покажется. Что будет при повреждении гораздо более мощного аккумулятора, представлять не хочется.
Упаковать очень много энергии в малые габариты, сделать эту технологию доступной и хотя бы относительно безопасной — это вызов всему научному сообществу. Но если это свершится — будет настоящая революция во всяких летающих штуковинах, от крошечных игрушек до персонального рюкзака с моторчиком. Ждём-с!
Но тут другая проблема: много джоулей в компактном устройстве — опасная штука. Литий и то горит так, что мало не покажется. Что будет при повреждении гораздо более мощного аккумулятора, представлять не хочется.
Упаковать очень много энергии в малые габариты, сделать эту технологию доступной и хотя бы относительно безопасной — это вызов всему научному сообществу. Но если это свершится — будет настоящая революция во всяких летающих штуковинах, от крошечных игрушек до персонального рюкзака с моторчиком. Ждём-с!
Водородная энергетика может дать до 1.3 киловат/час на килограмм (это то что я нашел в реальных прайсах на топливные элементы и баллоны, теоретическая емкость само собой на порядки выше), против 0.3 у лития, но начальный минимальный размер ограничен техническими возможностями при использовании баллонов высокого давления. Конечно, можно использовать хранение в металлах но там получается сравнимая с литием емкость на килограмм.
p.s. не одним водородом
p.s. не одним водородом
Энергоемкость сжиженного пропана или пропан-бутана (около 16 атм при нормальной температуре) без учета веса баллона составляет до 12,8 кВт*ч/кг, или с учетом веса баллона и, принимая во внимание электрический КПД топливных элементов (50%), позволит получить 2,2-2,8 кВт*ч/кг,
Существует множество более-менее успешных экспериментальных топливных элементов, но по той или иной причине они так и не получили широкого применения, хотя потребность в них немаленькая. Они остаются уделом лабораторий или военных.
Опять же, всё упирается либо в материалы или технологию изготовления (редкие, дорогие компоненты, хайтек-катализаторы), либо в проблемы с хранением (высокие давления, агрессивные среды), либо в опасный процесс выработки энергии (высокие температуры, токсичные продукты реакции и сложный контроль за ней).
При этом вопрос ресурса (отравления) тех же катализаторов в сравнении с циклами заряда/разряда нашего родного лития тоже остаётся открытым.
Опять же, всё упирается либо в материалы или технологию изготовления (редкие, дорогие компоненты, хайтек-катализаторы), либо в проблемы с хранением (высокие давления, агрессивные среды), либо в опасный процесс выработки энергии (высокие температуры, токсичные продукты реакции и сложный контроль за ней).
При этом вопрос ресурса (отравления) тех же катализаторов в сравнении с циклами заряда/разряда нашего родного лития тоже остаётся открытым.
Может так получиться что простые и безопасные способы кончились.
Про ресурс катализатора, даже на воздухе речь идет о десятикратном увеличении ресурса (6000 для водородных ячеек) а если таскать с собой еще и чистый кислород… но да, тогда станет не так весело.
Про водород — мне хватило статьи на хабре, где какраз был показан квадрокоптер (балон с водородом конструктивно был рамой жесткости), который при равной массе с тем же на литии летал кажется в два раза дальше. При этом давление водорода там было значительно ниже предельных 300-700 (всего десятки). Оно летает, а остальное уже тонкости.
Про катализаторы, чуть ли не лет десять назад читал про использование углеродных нановолокон в замен дорогих катализаторов в топливных элементах. Выглядит так будто либо это была прямая ложь либо изобретение сложили в ящик ибо надо углеводороды жечь, что вероятнее.
Про ресурс катализатора, даже на воздухе речь идет о десятикратном увеличении ресурса (6000 для водородных ячеек) а если таскать с собой еще и чистый кислород… но да, тогда станет не так весело.
Про водород — мне хватило статьи на хабре, где какраз был показан квадрокоптер (балон с водородом конструктивно был рамой жесткости), который при равной массе с тем же на литии летал кажется в два раза дальше. При этом давление водорода там было значительно ниже предельных 300-700 (всего десятки). Оно летает, а остальное уже тонкости.
Про катализаторы, чуть ли не лет десять назад читал про использование углеродных нановолокон в замен дорогих катализаторов в топливных элементах. Выглядит так будто либо это была прямая ложь либо изобретение сложили в ящик ибо надо углеводороды жечь, что вероятнее.
Недавно на хабре цикл публикаций был «цивилизация пружин», аккумуляторы в тот же «пружинный предел» вписываются, который перепрыгнуть проблематично.
Я когда-то слышал что у водорода все очень плохо с объемом: либо у тебя килограмм водорода занимает пол комнаты (фигурально выражаясь), либо к килограмму водорода в комплекте еще 3-5-10 кило баллона.
Но за точность этих даных ручаться не буду.
Но за точность этих даных ручаться не буду.
Почему не могут сделать небольшой, тихий и надежный электрический бензогенератор с мощностью около 100 ватт? У него запас энергии будет в разы больше, чем у аккумулятора.
Если бы крупная компания взялась бы за реализацию, то, имхо, что-нибудь должно было получиться.
Если бы крупная компания взялась бы за реализацию, то, имхо, что-нибудь должно было получиться.
кпд будет грустным
p.s. liquidpiston.com считается миниатюрным и эффективным, но даже в этом варианте не бесшумный (хотя используется очень эффективная конструкция), приделываете к электрогенератору, инвертору и пользуетесь
p.s. liquidpiston.com считается миниатюрным и эффективным, но даже в этом варианте не бесшумный (хотя используется очень эффективная конструкция), приделываете к электрогенератору, инвертору и пользуетесь
Важен не КПД, а количество энергии, которое можно извлечь из килограмма топлива. Даже при КПД 40% (стандартный КПД для поршневых двигателей) бензин даст больше энергии, чем литиевый аккумулятор. Это видно по электромобилям: у Теслы аккумулятор весит 500 кг и даёт запас хода 400 км, что меньше, чем могут дать 40 килограммов бензина в бензобаке обычного авто.
Эта разница и зависит от КПД двигателя и генератора, если вы попытаетесь объединить их в формфактор аккумулятор, и будете плюсовать их массу с массой топлива при расчете эффективности, то в результате получите не такие хорошие цифры, и побеждать они начнут когда минимальная масса устройства будет сотни килограмм-тонны.
Двигатель и генератор с массой в считанные килограммы будет иметь очень низкий суммарный КПД (все будет уходить в тепло и шум), поэтому этот вариант не используют для квадрокоптеров (хотя надо считать, возможно с 40-100 килограммовыми что то и получится).
p.s. мне кажется в области ДВС квадрокоптеров еще не все сказано, нужно поискать подходящие вариаторы для гибкой подстройки скорости вращения винта либо лопасти с переменным профилем (что-нибудь на основе гидравлики или металлов с тепловой памятью).
И да, так и получается, что самый эффективный формат автомобиля — гибрид с высокой емкостью аккумулятора. Именно они показывают наилучшую экономию топлива (денег) особенно в городе (режим старт/стоп и переменная скорость). Низкая их популярность вводит меня в удивление и порождает в голове мысли о теориях заговора.
Двигатель и генератор с массой в считанные килограммы будет иметь очень низкий суммарный КПД (все будет уходить в тепло и шум), поэтому этот вариант не используют для квадрокоптеров (хотя надо считать, возможно с 40-100 килограммовыми что то и получится).
p.s. мне кажется в области ДВС квадрокоптеров еще не все сказано, нужно поискать подходящие вариаторы для гибкой подстройки скорости вращения винта либо лопасти с переменным профилем (что-нибудь на основе гидравлики или металлов с тепловой памятью).
И да, так и получается, что самый эффективный формат автомобиля — гибрид с высокой емкостью аккумулятора. Именно они показывают наилучшую экономию топлива (денег) особенно в городе (режим старт/стоп и переменная скорость). Низкая их популярность вводит меня в удивление и порождает в голове мысли о теориях заговора.
Есть даже прототип коптера с ДВС:
Шайтан-машина
Не сомневаюсь что это возможно, вопрос в эффективности результата.
Вы по звуку не слышите что ли неравномерности в скорости вращения? Это одна из проблем коптеров на ДВС, и необходимо очень точно держать разницу в скорости вращения лопастей, именно этим определяется ее поворот, т.е. достаточно секунду разницу в долях процента подержать как коптер перевернется. Для автоматического управления необходима возможность регулировать скорость вращения с очень большой скоростью реакции, сомневаюсь что это возможно (эффективно) делать, меняя режимы работы и подачу топлива.
Вы по звуку не слышите что ли неравномерности в скорости вращения? Это одна из проблем коптеров на ДВС, и необходимо очень точно держать разницу в скорости вращения лопастей, именно этим определяется ее поворот, т.е. достаточно секунду разницу в долях процента подержать как коптер перевернется. Для автоматического управления необходима возможность регулировать скорость вращения с очень большой скоростью реакции, сомневаюсь что это возможно (эффективно) делать, меняя режимы работы и подачу топлива.
Там, скорее всего, управляемый автомат перекоса на каждом пропеллере. Что допускает существенную разницу в скоростях вращения без риска потери управления. Этакий гибрид вертолёта и коптера, управление шагом винта при постоянных оборотах. Да, это сложнее фиксированных винтов и управления только электродвигателями, но таково техническое решение при установке ДВС.
Автомат по перекосу не подходит при наличии ременной передачи, точнее подходит но с ограничением, но усложнение понижает итоговый КПД, все ближе пододвигая бессмысленность всей этой возни
Можно конечно установить по двигателю на каждый пропеллер, но вес дрона тогда станет порядка 100кг, не совсем то что хочется.
Можно конечно установить по двигателю на каждый пропеллер, но вес дрона тогда станет порядка 100кг, не совсем то что хочется.
Зато электромотор(ы) и трансмиссия теслы весят в разы меньше бензиновых сородичей. 40кг бензина дадут 400км только без учета пробок.
Электромотор в пробках потребляет меньше за счет максимального крутящего момента от нуля и рекурперации двигателем.
Электромотор в пробках потребляет меньше за счет максимального крутящего момента от нуля и рекурперации двигателем.
Уже сейчас есть долголетающие мультикоптеры на ДВС и гибридных установках. Ещё частенько совмещают ДВС и электродвигатели (ДВС — тяговые, электро — для манёвренности).
Моё мнение что самолёт / планер пока эффективнее квадрокоптера. Там где не нужна манёвренность можно использовать их. Есть любительские проекты (как минимум несколько) планеров с электроприводом на аккумуляторах и солнечных батареях (днём — зарядка, ночью летают на аккумуляторах). Некоторые висят сутками в воздухе.
А еще есть вполне профессиональные. Zephyr от Airbus, например, рассматривается в качестве замены спутникам. И литиевых аккумуляторов им хватает.
Если интересно — есть подборка видео любительских проектов. У меня в далёких планах разработать подобный. Я даже начал закупать тонкоплёночные солнечные панели. Они сейчас в дефиците — многие фирмы их производившие испытывают не лучшие времена и найти можно только остатки.
Моё мнение что самолёт / планер пока эффективнее квадрокоптера. Там где не нужна манёвренность можно использовать их. Есть любительские проекты (как минимум несколько) планеров с электроприводом на аккумуляторах и солнечных батареях (днём — зарядка, ночью летают на аккумуляторах). Некоторые висят сутками в воздухе.
А еще есть вполне профессиональные. Zephyr от Airbus, например, рассматривается в качестве замены спутникам. И литиевых аккумуляторов им хватает.
Если интересно — есть подборка видео любительских проектов. У меня в далёких планах разработать подобный. Я даже начал закупать тонкоплёночные солнечные панели. Они сейчас в дефиците — многие фирмы их производившие испытывают не лучшие времена и найти можно только остатки.
Сейчас эти устройства находятся на пике популярности.
Думаю до пика популярности им еще жить и жить. А уж если изобретатели разродятся на в 2-3 раза (хотя-бы) более емкие аккумуляторы, то их количество в очередной раз начнет ускоренно расти.
Аккумуляторы нужны не ёмкие, а с улучшенной удельной энегоотдачей на килограмм.
oxisenergy.com 400вт/кг li-s жизнь 50-100 циклов вас устроит?
Нет. Мощность в киловатт для квадрокоптера выедается на раз плюнуть, а килограмм веса это совсем не мало. Что уж говорить о расходах на замену подобных «скоропортящихся» батарей.
Для меня кварокоптеры похожи на ранние автомобили. Ездить понемногу уже можно, но знания и умения специфические, с обилием танцев с бубнами вокруг аппарата.
Для меня кварокоптеры похожи на ранние автомобили. Ездить понемногу уже можно, но знания и умения специфические, с обилием танцев с бубнами вокруг аппарата.
Специалисты считают, что эпоха современных невоенных дронов началась в 2006 году
…
Распространение получили все же не бытовые дроны для развлечения, а летательные аппараты для научных задач и промышленности.
Так, правительственные организации отслеживали при помощи таких систем распространение пожаров, изучали ситуацию в эпицентре катастроф (землетрясения, наводнения и т.п.). Коммерческие компании изучали состояние нефтепроводов, посевов и морских угодий (наблюдение за перемещениями косяков рыбы). Использовались (и используются) дроны на стройке, в геодезии и других сферах.
С течением времени все большую популярность стали получать пользовательские дроны, которые служат развлечением для любителей полетов.
Мне вот представляется, что эта часть истории не корректно отображена, с точностью до наоборот.
Изначально именно любительские дроны появились, которые энтузиасты RC modelling'а проектировали и строили, потом они начили искать пути коммерциализировать свои наработки в хобби, как итог этой коммерциализации появились те самые «первые» дроны «для научных задач и промышленности», ну а потом уже серийной производство для широких масс в виде готовых изделий формата купил-запустил.
Без это картинки статья кажется не полной.
ух, дикий дрон на первой фотке — у меня был такой. Был, потому что стоимость моторчика к нему равняется примерно стоимости половины коптера, а лопасти к нему, которые идут в комплекте, нужно центровать самому
Вопрос — чем дрон отличается от ракеты вроде П-800 или П-1000? Последняя сама обнаруживает цели своим радаром, распределяет цели в рамках своего звена, при необходимости прикрываются помехами от встроенных генераторов и простраивают заход на цели так чтобы подойти всей группой с учетом класса и количества кораблей в ордере.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как все начиналось: история летающих дронов