Самолет на солнечных батареях.

NMV

Сделал вот такой самолетик.
Летит и при этом заряжает свой аккумулятор.
На видео перед стартом напряжение аккумулятора 7,6В. После 16 минут полета и посадки - напряжение 7,7В.
И это при легкой полупрозрачной облачности и весеннем солнце.

Фюзеляж взят от мотоварианта планера AVA.
Крыло самодельное из материала аналогичного потолочке.
Каркас крыла из бальзы и немного угля.
Солнечные элементы 3х6 дюйма поликристаллические кпд около 13%.

Важные цифры на видео внизу экрана:
V - напряжение бортовой сети
Va - напряжение аккумулятора
Wat - потребляемая мощность
Amp - потребляемый ток
На прикрепленном рисунке схема электрических соединений. Изображен только “плюс”. “Отрицательный” провод не стал рисовать, т.к. там там просто соединены все блоки в одну точку.
Солнечные элементы состоят из трех параллельных групп ( 3 части крыла) по 16 последовательных элементов в каждой.
Рабочее напряжение группы 8 вольт. Диоды необходимы для предотвращения обратного тока, когда нет света. Резистор ограничивает ток заряда аккумулятора. Конденсатор необходим для сглаживания импульсного потребления электродвигателя. Аккумулятор 2S 4400мач
По разнице между Va и V можно судить о работе аккумулятора.
Если V больше чем Va, то солнечные элементы вырабатывают энергии больше, чем потребляет самолет и аккумулятор заряжается током, равным разнице этих напряжений.
Если V меньше, то аккумулятор разряжается и помогает солнечным батареям.
К балансирному разъему аккумулятора подключен самодельный балансир.
Схема балансира взята отсюда: www.zajic.cz/omezovac/omezovac.htm
Это устройство предотвращает повышение напряжения на каждой банке выше 4,16 вольта.

baychi

Очень интересно! Спасибо.
А можно еще подробностей?

  1. Основные характеристики модели: общий вес, вес СБ, площадь и размах крыльев.
  2. Что за элементы 3х6 дюйма и где Вы их берете? На вид - они гибкие, то есть должны быть из аморфного кремния, но тогда КПД 13% нереален.
  3. Характеристики мотоустановки.
  4. Сколько весит дополнительная электроника: (FPV оборудование)?
  5. Вы меряли основные ТТХ характеристики полета: аэродинамическое качество, скорость сваливания, минимальная мощность для горизонтального полета.

ответьте поподробнее, если не затруднит.

serj

Здорово! А можно узнать площадь, размеры и полетный вес самолета?
Ток в начале ролика он равен 1.1 А при выключенном моторе. Это борт столько жрет, или неверная калибровка датчика тока?

NMV

Площадь крыла с законцовками 90 дм2. Размах 2,5 метра.
Взлетный вес около 1,5 кг.
Вес панелей с соединительными проводами 400 грамм.
Панели вот такого типа:
shop.ebay.com/?_from=R40&_nkw=solar cells 3x6&_sac….
Они не гибкие в общем понимании. Это очень прочный и хрупкий кристалл. Но за счет очень маленькой толщины 0,2мм, их незначительно можно согнуть. По этой причине был выбран профиль с небольшой относительной толщиной и плавным изгибом поверхности.
Двигатель Dualsky XM2834CA-10. Винт складной 12х8,5.
Вес FPV оборудования около 100 грамм.
Минимальная мощность для горизонтального полета около 32 на мой взгляд.
Из которых 8 Вт потребляет бортовая электроника, телеметрия и FPV.
Соответственно двигателю нужно что-то около 24вт.
Но, по моему, тут есть еще возможности снижения потребной мощности.
Скорость сваливания с включенным двигателем очень низкая, измерить сложно.
Висит почти на месте за счет обдува крыла от двигателя.
В режиме планера свалится, думаю, на скорости около 15 км/ч.
Аэродинамическое качество, думаю, около 10-15.
Ток 1,1 А с выключенным двигателем реальный.
Это потребляет телеметрия в режиме автопилота(правда он еще не настроен), видеопередатчик,камера и т.д.

TPEHAK

Круто. Выглядит не очень большим, не скажешь, что 2.5м.

SAN
NMV:

Если V больше чем Va, то солнечные элементы вырабатывают энергии больше, чем потребляет самолет и аккумулятор заряжается

Ваши батареи генерируют более 5 А?
Но почему тогда напряжение борта падает при уменьшении тока потребления?

NMV

Вы перепутали причину и следствие.
Наоборот, по закону Ома падает ток потребления при снижении напряжения борта.
А напряжение скачет потому, что при эволюциях самолета угол падения лучей на крыло постоянно меняется и меняется вырабатываемая энергия.
И 5А это далеко не предел, бывает и побольше.

SAN
NMV:

А напряжение скачет потому, что при эволюциях самолета угол падения лучей на крыло постоянно меняется

Наверно так. Собственно, это на земле легко проверяется.

И 5А это далеко не предел, бывает и побольше

Хорошие батарейки нынче делают…

baychi
NMV:

Они не гибкие в общем понимании. Это очень прочный и хрупкий кристалл. Но за счет очень маленькой толщины 0,2мм, их незначительно можно согнуть. По этой причине был выбран профиль с небольшой относительной толщиной и плавным изгибом поверхности.

Странно. У меня есть похожие пластинки (отечественные): 62х62х0.19 мм. Они из монокристалического кремния. КПД - до 15%. Очень хрупкие. Допускают небольшой изгиб (до 1 мм по краям), но и ломаются на раз.
Как Вы крепили элементы? Защищали ли чем сверху (мои в голом виде весьма подверженны загрязнению и коррозии)? И насколько они живучи при “жестких” посадках, нет опыта?

NMV

Элементы клеил прямо на пенопласт клеем для потолочной плитки.
Сверху ничем не защищал, любая защита значительно снижает КПД.
Опыт жесткой посадки, к сожалению, есть.
Первый полет состоялся 3 недели назад, сразу после взлета понял, что центровка слишком задняя и решил сажать. Но на посадке самолет взмыл, потерял скорость и ткнулся носом в землю. Удар был совсем небольшой, но несколько панелек лопнули, пришлось менять.
Вот этот полет:

А панельки очень хрупкие, могут лопнуть в руке при неосторожном обращении.
По поводу загрязнения и коррозии у этих пока проблем не обнаружил.

baychi
NMV:

любая защита значительно снижает КПД

Тонкий прозрачный скотч снижает КПД на 10%. Учитывая повышение прочности, плата допустимая. 😃

NMV:

Удар был совсем небольшой, но несколько панелек лопнули, пришлось менять.

У меня 3-4 шт лопнули на следующий день после крепления. Лепил на EPP-шный пенопласт, видимо не очень хорошо выровнял посадочное место. 😦 С тех всю зиму думаю, как их безопасно закрепить? 😃

7 months later
NMV

Дык ить вопросов нет, новостей нет, вот и тишина.

Lёlik

Вообще как прикладное направление - интересно! Но есть вопрос - а какой смысл в авиамоделировании применять такие батареи? Если мы летаем вокруг себя в R= ок.1 км и время полета относительно небольшое, зачем солнечные батареи применять? Li-Po аккумуляторы эффективнее и проще (если интересует парение). Все же это давно известно и есть научные экземпляры больших мотопланеров, сутками летающие через спутники и GPS в Канаде и штатах. Вот если бы кто-то из нас изобрел панели с КПД намного больше, чем 15% - это был бы прорыв, премии там всякие, научные звания…

NMV

Конечно, есть немало летающих аппаратов на энергии солнца.
Ими занимаются команды профессионалов и используется серьезное оборудование.
У меня была задача дома, в одиночку, без особых приспособлений сделать такой самолет.
Больше никакого смысла, потому после успешных испытаний он больше и не летал.

delfin000
Lёlik:

а какой смысл в авиамоделировании применять такие батареи?

Для полетов на дистанцию под ФПВ в сочетании с автопилотами и стабилизаторами - это мощная вещь не только в хобби , но и в народном хозяйстве. Так что такие проекты дело перспективное, правда пока очень накладное. Элементы солн.бат. хрупкие и т.д. Отдача у таких батарей…Так что эксперементов здесь полно и затрат не меньше

faa-air
Lёlik:

Все же это давно известно и есть научные экземпляры больших мотопланеров, сутками летающие через спутники и GPS в Канаде и штатах. Вот если бы кто-то из нас изобрел панели с КПД намного больше, чем 15% - это был бы прорыв, премии там всякие, научные звания…

В Росии есть человек, который изобрел и сделал реальную батарею с кпд54%. Подложка сапфир.

delfin000

Если эликтричка сможет висеть пару часов и при этом еще быть нагружена аппой (пусть видео Тх) . это уже огого

faa-air:

Подложка сапфир.

Даже искусственный сапфир - дорого (я так понимаю это о камне)

Висеть и стоить дешево. Изюменка только в этом

Lёlik

Должен поправить свое предыдущее сообщение. Действительно, есть информация о создании 44% - 54% КПД СБ. Но я сомневаюсь, что она правдоподобна, так же как создание прививки от ВИЧ-инфекции. Если на самом деле КПД у СБ стал бы такой высокий, шуму было бы много, а так пока все помалкивают. Либо кристаллы получаются безумно дорогие. Но поживем - увидим.

yopsemyon

А почему такая разница в цене панелей?
Я правильно все посчитал?
вот здесь cgi.ebay.com/…/200546320587
Панелька стоит 2,5 доллара при покупке 40 шт, 0,5В, 1,8 Вт, площадь панельки 112,5 см2.
Чтобы собрать панель 40Вт нужно 22 маленькие - 55$, площадь получается 2475 см2 (0,24м2)
А здесь, у нас www.solbat.ru/tovar.php?nmb=21
40 Вт панель стоит 250$ при площади 3600 см2 (0,36 м2)
То-есть можно купить в 5 раз дешевле чем у нас, да еще и площадью на треть меньше?

Ясон

во первых из за бугра предлагают только элементы, а у нас уже готовая батарея с корпусом и защитным стеклом, возможно разница по площади обусловлена не только КПД но и наличием этого стекла. Опять же наша накрутка, вот и получается в 4.5 раза дороже за ту же мощность.

baychi
yopsemyon:

То-есть можно купить в 5 раз дешевле чем у нас, да еще и площадью на треть меньше?

Год назад отечественные пластинки 62.5х62.5 мм с КПД 15% стоили примерно по 100 руб. Но тогда вариантов с ebay я не видел. Вообще цены на СБ в последнее время существенно падают. Говорят, после 2$ за Ватт готовой панели, начнется бумм, так как СБ станут рентабельней ветро/гидро и прочих источников.