Гибридный мультикоптер (ДВС-электро)
Доброго дня всем!
Появилась задача собрать долголёт для видео-съёмки и, возможно, патрулирования, поиска. Желаемое время полёта - более 2 часов.
По форуму нашёл несколько тем по ДВС-мультикоптерам, но там авторы нацелены на прямой привод винтов от двигателя. Такой вариант, имхо, убивает всю суть мультикоптеров. Поэтому рассматриваю вариант гибрида.
Предполагаемая концепция: гексакоптер с гибридной силовой установкой. Бензиновый ДВС+ генератор+ буфер из ионисторов+ небольшой АКБ для аппарутуры.
ДВС предполагается от мотокосы/пилы на 3-3,5л.с (2-2,6кВт). Основной плюс - сравнительно небольшой вес для бытовой техники- около 2-3кг, а также приличный ресурс и ремонтопригодность.
Основной вопрос заключается в преобразователе энергии. На что смотреть в качестве генератора? Мне видится оптимальным вариантом - БК мотор от того же самолёта/вертолёта типа Turnigy CA80-80, после него установить трёх-фазный диодный мост и группу ионисторов/конденсаторов.
Или лучше генератор от легкового/грузового транспорта. Там токи 70-150А, напряжения 14 и 28В, соответственно. Но масса у них немалая.
Сразу появляются ещё вопросы.
Какое напряжение будет на выходе этого авиа-двигателя в режиме генератора?
Какое напряжение нужно моторам коптера с общим весом примерно 5-8кг?
Хватит ли вообще такого ДВС, чтобы поднять всю конструкцию или преимущества бензина раскрываются при бОльших размерах?
Где подтянуть мат.часть по расчету грузоподъёмности и энерговооруженности?
имхо, убивает всю суть мультикоптеров
суть мультироторов это наклон аппарата и\или ВМГ для изменения вектора тяги. чем плох этот?
чем плох этот?
Судя по комментариям на ютубе полётное время всего 15-30 минут. Также гибридный вариант видится более компактным.
Судя по комментариям на ютубе полётное время всего 15-30 минут. Также гибридный вариант видится более компактным.
на преобразовании вы потеряете кучу энергии и добавите вес. видео того же автора
есть мнение что пропеллеры, которые он использует, ужасно не эффективные. заменой можно поднять время в 2 раза, а то и выше, особенно если конструкцию клеить из карбона
полностью электро долголеты сейчас делают на водородных ячейках вида
написано больше 4ч. реальный рекорд от забугорных коллег пока 3ч 43 мин
покупается тут www.hes.sg
Водород-красиво. Но не для хобби-варианта. Давайте по теме.
давайте считать …
если с двигателя снимать 2600 ватт , то с генератьра уже не больше 2000 ватт …
значит нужно делать так чтобы оно висело на ~1000 ватт …
при хороших моторах/пропах висение будет где то 10 грамм на ватт , те общая масса на более 10 кг …
бензомотор 2-3 кг , генератор будет столько же , + буферный аккумулятор LiFePo (про конденсаторы/ионисторы можно сразу забыть) + рама/моторы/пропы + горючего на 2 часа работы … и на полезную нагрузку уже просто ничего не остается …
если с двигателя снимать 2600 ватт , то с генератьра уже не больше 2000 ватт …
значит нужно делать так чтобы оно висело на ~1000 ватт …
при хороших моторах/пропах висение будет где то 10 грамм на ватт , те общая масса на более 10 кг …
бензомотор 2-3 кг , генератор будет столько же , + буферный аккумулятор LiFePo (про конденсаторы/ионисторы можно сразу забыть) + рама/моторы/пропы + горючего на 2 часа работы … и на полезную нагрузку уже просто ничего не остается …
Согласен. Нужно увеличивать мощность ДВС и/или снижать его массу.
Почему именно LiFePo? Не поплохеет ему разве от быстрых и частых зарядов/разрядов очень большими токами?
Также остаётся открытым вопрос по генератору.
правильные LiFePo обеспечивают как очень большие токи разряда , так и заряда (порядка 10С) … это для отбора лишней мощности с генератора … особенно с неуправляемого генератора (такого как электромотор) … можно конечно поискать и LiPo с большими зарядными токами , но они тоже стоят недешево …
кстати у LiFePo есть еще один плюс (и одновременно минус) , при разряде напряжение на банках практически сразу падает до 3,3 вольт (номинал) и держится почти не падая почти до самого разряда . это с одной стороны минимизирует колебания бортовой сети , с другой не даст возможности контролировать остаток заряда по просадке напряжения под нагрузкой . придется ставить датчик тока и считать миллиамперчасы залитые/слитые в батарею за время полета .
представЪте , у вас какойто маневр с подЪёмом вверх, соответственно повышенное потребление , в первый момент отбор энергии идет с аккумулятора , дальше раскручивается генератор и берет всю или почти всю нагрузку на себя … следом идет маневр спуском вниз , потребление сильно падает , а генератор раскручен и напряжение на генераторе сильно подскакивает . если у нас именно генератор , то мы можем сбросить ток в обмотке возбуждения и быстро снизить выходную мощность , в случае же с бесколлекторником нам придется сбрасывать газ и ждать пока упадут обороты , а в это время избыток энергии нужно кудато сливать … боюсь что даже при использовании LiFePo придется городит балласт в виде галогенок для сброса мощности …
в идеале нужен легкий бензиновый двигатель с генератором на одном валу , чтобы избавиться от лишних ссоединений … но такое найти оч трудно …
с бесколлекторного мотора вы снимите где то треть той мощности на которую он рассчитан в качестве мотора … также не забывайте что модельные бесколлекторники рассчитаны на охлаждение набегающим потоком воздуха , те генератор еще нужно будет как то охлаждать …
krohpit.ru/…/hybrid-car-power-station-rus.html Нелетающее воплощение задумки.
в идеале нужен легкий бензиновый двигатель с генератором на одном валу
Я тут давече баловался:
В пике снимал около 600Вт. Общий вес железа около 700г.
Я тут давече баловался
Картинка не отображается
Я тут давече баловался:
В пике снимал около 600Вт. Общий вес железа около 700г.
а что за моторы ???
ну и если можно хотябы несколько замеров обороты/напряжение/ток …
www.krohpit.ru/2013/11/hybrid...ation-rus.html Нелетающее воплощение задумки.
аж прочитал …
было интересно , но …
не получил самой главной информации , сколько удалось в конце концов выжать из генератора ??? хотябы на аквастаре …
Мне видится оптимальным вариантом - БК мотор от того же самолёта/вертолёта типа Turnigy CA80-80, после него установить трёх-фазный диодный мост
Думаю это наиболее оптимальный вариант, в паре с буферными аккумуляторами. Донорский мотор для генератора по моим приблизительным прикидкам можно выбирать из расчета 200-250г массы мотора на 1кВт пиковой мощности. Тоесть на 2кВт пиковой мощности на мой взгляд вполне подойдет мотор массой грамм 500.
Какое напряжение будет на выходе этого авиа-двигателя в режиме генератора?
Напряжение будет исходя из рабочих оборотов и КВ генератора. Но при нагрузке на буферные аккумуляторы максимальное напряжение будет не намного больше, чем напряжение полностью заряженых буферных аккумуляторов.
Какое напряжение нужно моторам коптера с общим весом примерно 5-8кг?
Зависит от того, какие моторы вы поставите на него. Соответственно под это нужно будет подбирать и генератор.
Хватит ли вообще такого ДВС, чтобы поднять всю конструкцию
Если все верно подобрать, то должно хватить. Видео рабочих конструкций уже есть в сети.
Правда вся идея эта весьма специфичная… Шум, вибрациии… Очень все нужно продумать хорошо, чтобы оно вообще летало, не говоря уже о выигрыше, по сравнению с чистым электричеством.
а что за моторы ???
ну и если можно хотябы несколько замеров обороты/напряжение/ток …
Мотор Evolution 10GX, генератор - перемотаный Foxtech 5010.
Точных замеров не проводил, обкатывал мотор, пробовал настройки иглы, пока не переехал. Теперь шуметь негде. Но в общем и целом цеплял 7S аккумуляторы, на оборотах 12-14тыщ получал до 20-25А тока отдачи.
а нелетающий товарищ похоже всетаки не остановился в своих изысканиях
www.krohpit.ru/2015/05/load-test-rus.html
он уже сделал еще 2 важных компонента для набортной энергоустановки -
- нагрузочные модули , он ими собрался тестировать генератор , но они также пригодятся для сброса излишней мощности генератора при резком уменьшении потребления , чтобы не гробить аккумуляторы.
- синхронный трехфазный выпрямитель , поможет сильно уменьшить потери …
из полезной для меня информации в предыдущей статье было то что для пуска нужно использовать автомобильный , а не самолетно/вертолетный регулятор … ну и на всякий случай с большим запасом по напряжению … регулятор не выходит из строя когда двигатель переходит в режим генератора …
также понравилось крепление генератороа к мотору … я бы пытался использовать штатные крепления , ято было-бы намного хуже …
Донорский мотор для генератора по моим приблизительным прикидкам можно выбирать из расчета 200-250г массы мотора на 1кВт пиковой мощности. Тоесть на 2кВт пиковой мощности на мой взгляд вполне подойдет мотор массой грамм 500.
те из SK3-6374 как у автора статьи , массой 850 грамм можно выжать в пике ту же мощность что он способен отдавать как мотор , 2700 ватт ???
перемотаный Foxtech 5010.
те из мотора реально выжать в пике его максимальную мощность …
а все кричали что только порядка 1/3 …
а нелетающий товарищ похоже всетаки не остановился в своих изысканиях
Мне тоже понравилось, толково подходит к теме. Вы случайно не знакомы с этим автором?
те из SK3-6374 как у автора статьи , массой 850 грамм можно выжать в пике ту же мощность что он способен отдавать как мотор , 2700 ватт ???
Мне кажется вполне, при достаточной мощности приводного мотора. Греться будет конечно как кипятильник, но это все же пиковые мощности, на них и не нужно постоянно крутить.
нет , с автором к сожалению не знаком …
это все же пиковые мощности, на них и не нужно постоянно крутить.
в коптеростроении оптимальным считается когда висим на ~50% …
похоже для генераторной установки придется сохранять тот-же принцип …
буферный аккум только сглаживает резкие скачки мощности и позволяет сесть при отказе генератора …
в коптеростроении оптимальным считается когда висим на ~50% …
похоже для генераторной установки придется сохранять тот-же принцип …
Минимально возможная нагрузка на приводной мотор очень важна, во первых с точки зрения приемлемого расхода топлива. Если система будет жрать не в себя, то и смысла никакого от перехода на бензин не будет. Во вторых нагрузка влияет на ресурс - после двух полетов менять/перебирать мотор тоже смысла нет.
итого , если брать за основу генератор на SK3 - 6374-192kv то получаем 2750/2 = 1375 ватт … поскольку у нас бензин который расходуется и потребление энергии уменьшается то вполне можно закладывать 1500 ватт в начале полета , соответственно 15 кг взлетный вес .
остается подобрать двигатель который без ущерба для своего ресурса может выдавать 1500ват …
вот теперь какой двигатель под него брать ???
максимальные обороты 8500 и более , пиковая мощность ~3000 вт
естественно бензин , только вот 2х или 4 тактный ???
вот теперь какой двигатель под него брать ???
максимальные обороты 8500 и более , пиковая мощность ~3000 вт
естественно бензин , только вот 2х или 4 тактный ???
На том же хоббикинге есть несколько подходящих моторов. Масса в районе 1,5-2 кило.
посмотрел по + - 2 и 4 тактных …
поскольку планируется долголет , то из за экономичности придется ставить 4х тактный …
ну из того что на ХК вобщем и выбирать особо нечего -
hobbyking.com/…/__46082__NGH_GF38_38cc_Gas_4_Strok…
из плюсов - более удобная для нашего случая система крепления …
3,8 лс = 2.8 киловат на максимуме …
по генератору можно будет сократиться до SK3 - 6364-245kv , заодно напряжение бортсети будет поменьше …
если перематывать то лучше оставить 6374 …
из за экономичности придется ставить 4х тактный …
Интересный кстати вопрос… например этот 55 кубовый при том же весе имеет заметно большую макс мощность, в среднем работать должен вообще как налегке. Я вот не уверен, который будет потреблять меньше при этом. По ресурсу так он думаю точно выиграет.
посмотрел по + - 2 и 4 тактных …
поскольку планируется долголет , то из за экономичности придется ставить 4х тактный …
ну из того что на ХК вобщем и выбирать особо нечего -
www.hobbyking.com/hobbyking/s...ke_Engine.html
из плюсов - более удобная для нашего случая система крепления …
3,8 лс = 2.8 киловат на максимуме …
по генератору можно будет сократиться до SK3 - 6364-245kv , заодно напряжение бортсети будет поменьше …
если перематывать то лучше оставить 6374 …
Какой примерный ресурс у модельных ДВС? Тут же на форуме встречал данные о десятках часов.
Считаю, что генерат должен быть равным и большим по мощности относительно ДВС. Иначе будет постоянно работать в предельных режимах.
Для совместной работы с ДВС от бензокосы должен подойти SK3 - 6374-192kv
генератор должен просто не перегреваться … если перегреть , поплывут магниты и можно выкидывать … а так его ресурс практически ограничен ресурсом подшипников …
с двигателем все сложнее … там ресурс зависит от очень многих факторов …
гибрид делается ради увеличения времени беспосадочного полета …
чем больший запас по мощности двигателя , тем больше он весит и тем больше энергии будет уходить на то чтобы его таскать , соответственно нужно больше топлива … но , чем больший запас мы закладываем ( в разумных пределах) тем в более экономичном режиме он будет работать …
сколько ваша коса сможет проработать выдавая в среднем 1,5 кВт мощности ??? какие при этом обороты и какие максимальные обороты ??? сколько она будет потреблять топлива ??? без этого трудно что то даже примерно посчитать …
Какой примерный ресурс у модельных ДВС?
Часто обкатку моторов оценивают в литрах полтребленного топлива - а это уже многие часы работы. Думаю бензиновые 30-50кубовые модельные моторы не сильно уступят (если уступят вообще) по ресурсу тем же бытовым.
Считаю, что генерат должен быть равным и большим по мощности относительно ДВС.
Думаю это лишнее. Как уже тут сказали, важно лишь чтобы он не перегревался.
Для совместной работы с ДВС от бензокосы должен подойти SK3 - 6374-192kv
А вот тут не все так просто. Очень важно в данном случае чтобы оптимальные обороты двигателя совпадали с оптимальной мощностью на выходе генератора. Отсюда важен подбор КВ генератора. Вполне возможно что в данном случае более моментные 4хтактники будут более универсальны, предъявляя меньше требований к точному подбору генератора. Но поскольку вся система всеравно будет работать в весьма узком диапазоне оборотов, то подобрав генератор к двухтактнику на оптимальных оборотах можно получить ту же мощность при заметно меньшем весе. Кроме того, есть еще другие вопосы, как сильные шум и вибрации, которые нужно будет серьезно демпфировать. А это опять дополнительный вес. Вобщем, как я уже и сказал, все нужно очень хорошо продумывать, чтобы оно вообще полетело. Просто так, взяв мотокосу из гаража скорее всего получится примерно так:
www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=1806453&p…
Полететь то он полетел, но низенько низенько и очень не долго.
тут либо перематывать генератор под то что нужно , и возможно придется не один раз , либо подгонять бортсеть под готовый генератор …
сначала делаем силовую установку , смотрим что у нас получается по питанию подбираем буферный акк и только потом выбираем пары мотор/проп для коптера …
сразу могу сказать что без перемотки SK3 - 6374-192kv будет не менее 8S ,