Die innovative solarbetriebene ultraleichte Drohne von CoulombFly ist dank ihres einzigartigen elektrostatischen Motordesigns und effizienten Solarzellen in der Lage, autonom in der Luft zu schweben.
Solar-Minidrohne
Revolutionäre Entwicklung
Gruppe von Wissenschaftlern stellte die innovative CoulombFly-Drohne vor, die in der Lage ist, auch bei Sonnenlicht einen autonomen Flug aufrechtzuerhalten. Die Einzigartigkeit des Geräts liegt in seinem Design, das Fotozellen, einen Spannungswandler und einen elektrostatischen Motor kombiniert, der den Propeller wie ein Hubschrauber antreibt. Alle Elemente werden im Hinblick auf die optimale Balance aus Leistung, Gewicht und Solarenergieeffizienz ausgewählt.
Einschränkungen und Funktionen
Zum jetzigen Zeitpunkt handelt es sich bei CoulombFly um ein experimentelles Beispiel mit einer Reihe von Einschränkungen. Das Fehlen eines Bordsteuerungssystems ermöglicht eine passive Bewegung durch Luftströmungen. Drohnenkomponenten sind zerbrechlich und dünn. CoulombFly gilt als eine der leichtesten Drohnen der Welt – ihr Gewicht beträgt nur 4,21 Gramm. Details der Studie wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.
Innovationsmotor
Im Gegensatz zu den meisten Drohnen, die elektromagnetische Motoren mit schweren Metallspulen verwenden, konzentrierten sich die Entwickler von CoulombFly auf die Entwicklung eines leichten elektrostatischen Motors. Sein Funktionsprinzip basiert auf der Anziehung und Abstoßung elektrischer Ladungen. Das Design umfasst einen Innenring aus stationären geladenen Platten (Stator) aus dünner, mit Aluminium beschichteter Kohlefaser. Im Betrieb sind benachbarte Platten entgegengesetzt geladen. Um den Stator herum befindet sich ein Ring aus 64 beweglichen Platten.
Funktionsprinzip
Der Motor wird aktiviert, wenn die äußeren Ringplatten aufgeladen werden. Da eine der nächstgelegenen Statorplatten garantiert die entgegengesetzte Ladung hat, beginnt die Rotation. Wenn die Stator- und Rotorplatten möglichst nahe zusammengebracht werden, stellen dünne Leiter den Kontakt her und ermöglichen eine Umverteilung der Ladungen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Stator- und Rotorplatten die gleiche Ladung erhalten, wodurch Anziehung in Abstoßung umgewandelt wird. Ein solches System benötigt nur minimalen Strom, benötigt aber eine hohe Spannung zwischen den Platten.
Spezifikationen
Der Propeller mit 10 cm Durchmesser und 8 Blättern erzeugt einen Auftrieb von 5,8 g, der die Konstruktionsparameter für die übrigen Komponenten bestimmt. Die Solarzellen bestehen aus Dünnschicht-Galliumarsenid, das einen hohen Energieumwandlungswirkungsgrad von 30 % bietet und damit anderen Photovoltaikmaterialien überlegen ist. Batterien erzeugen bei niedriger Spannung einen relativ hohen Strom, sodass ein Transformator erforderlich ist.
Energieeffizienz und Design
Die Designer haben Effizienz zugunsten einer Gewichtsreduzierung geopfert. Die erstellte Spannungswandlerserie mit einem Gewicht von nur 1,13 g erhöht die Spannung von 4,5 V auf 9,0 kV, der Umwandlungswirkungsgrad beträgt jedoch nur 24 %. Das resultierende CoulombFly-Design ist ein zylindrischer Motor mit einem Propeller oben und einer Solarzellenplattform unten, der durch einen Stromwandler ausgeglichen wird.
Tests und Ergebnisse
Die Drohne wurde an einem sonnigen Tag getestet, indem sie aus einem Fenster gestartet wurde. Die Drohne startete und schwebte mehr als eine Stunde lang und demonstrierte damit ihre Fähigkeit, bei ausreichend Sonnenlicht weiterzufliegen. Um den Flug aufrechtzuerhalten, waren 0,568 W Leistung erforderlich. Unter Berücksichtigung der Gesamtmasse von 4,21 g ergibt sich ein Wirkungsgrad von 7,6 g/W. Allerdings geht bei der Spannungsumwandlung ein erheblicher Teil der Energie verloren. Der Motor benötigt nur 0,14 W und erreicht damit einen Wirkungsgrad von über 30 g/W. Der verfügbare Lagerbestand ermöglicht das Hinzufügen zusätzlicher Komponenten, beispielsweise eines Steuerungssystems.
Miniaturversion
Es wurde auch eine Miniaturversion des Designs mit einer Höhe von nur 8 mm und einer Masse von erstellt 9 mg, kann eine Leistung von 1 mW erzeugen und die Schnecke mit einer Geschwindigkeit von mehr als 15.000 Umdrehungen pro Minute drehen.
Glossar
- CoulombFly ist eine innovative ultraleichte Drohne, die autonom in der Luft schweben kann Luft, angetrieben durch Solarenergie.
- Nature ist eine renommierte wissenschaftliche Zeitschrift, die die CoulombFly-Studie veröffentlicht hat.
- Galliumarsenid ist ein Halbleitermaterial, das zur Herstellung hocheffizienter Solarzellen verwendet wird.
- Ein elektrostatischer Motor ist ein Motortyp, der nach dem Prinzip der Anziehung und Abstoßung elektrischer Ladungen arbeitet.
- Der Stator ist der stationäre Teil eines Elektromotors, bestehend aus geladenen Platten.
Links
Antworten auf Fragen
Was ist CoulombFly und was macht es einzigartig?
Wie funktioniert der elektrostatische CoulombFly-Motor?
Welche Energiequellen nutzt die Drohne?
Was ist die Leistung von CoulombFly?
Welche Entwicklungsperspektiven gibt es für die CoulombFly-Technologie?
Hashtags
Den Link zu diesem Artikel speichern
Diskussion über das Thema – Revolutionäre Drohne CoulombFly: Unendlicher Sonnenflug
Forscher haben mit CoulombFly eine innovative ultraleichte Drohne entwickelt, die mithilfe von Solarenergie autonom arbeiten kann. Das einzigartige Design der Drohne kombiniert Sonnenkollektoren, einen Spannungswandler und einen elektrostatischen Motor und ermöglicht es ihr, bei Sonnenlicht unbegrenzt in der Luft zu schweben.
Für dieses Produkt gibt es noch keine Bewertungen
Kommentar schreiben
Ihre E-Mail Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind angekreuzt *