Innowacyjny, ultralekki dron CoulombFly, zasilany energią słoneczną, może autonomicznie unosić się w powietrzu dzięki unikalnej konstrukcji silnika elektrostatycznego i wydajnym ogniwom słonecznym.
Minidron słoneczny
Rewolucyjny rozwój
Grupa naukowców wprowadził na rynek innowacyjny dron CoulombFly, zdolny do utrzymania autonomicznego lotu w obecności światła słonecznego. Wyjątkowość urządzenia polega na jego konstrukcji, która łączy fotokomórki, przetwornicę napięcia i silnik elektrostatyczny napędzający śmigło niczym helikopter. Wszystkie elementy zostały wybrane pod kątem optymalnej równowagi wydajności, wagi i efektywności wykorzystania energii słonecznej.
Ograniczenia i funkcje
Na tym etapie CoulombFly jest próbką eksperymentalną z wieloma ograniczeniami. Brak pokładowego systemu sterowania pozwala mu poruszać się jedynie pasywnie przez prądy powietrza. Elementy drona są delikatne i cienkie. CoulombFly można uznać za jeden z najlżejszych dronów na świecie – jego waga to zaledwie 4,21 grama. Szczegóły badania opublikowano w czasopiśmie Nature.
Silnik innowacji
W przeciwieństwie do większości dronów wykorzystujących silniki elektromagnetyczne z cewkami z metali ciężkich, twórcy CoulombFly skupili się na opracowaniu lekkiego silnika elektrostatycznego. Zasada działania opiera się na przyciąganiu i odpychaniu ładunków elektrycznych. Konstrukcja obejmuje pierścień wewnętrzny składający się ze stacjonarnych naładowanych płytek (stojana) wykonanych z cienkiego włókna węglowego pokrytego aluminium. Podczas pracy sąsiednie płyty mają przeciwne ładunki. Wokół stojana znajduje się pierścień składający się z 64 ruchomych płytek.
Zasada działania
Silnik zostaje uruchomiony po naładowaniu płytek pierścienia zewnętrznego. Ponieważ na pewno jedna z najbliższych płytek stojana ma przeciwny ładunek, rozpoczyna się obrót. Gdy płytki stojana i wirnika zostaną zbliżone tak blisko, jak to możliwe, cienkie przewodniki zapewniają kontakt, umożliwiając redystrybucję ładunków. Zapewnia to, że płytki stojana i wirnika otrzymają ten sam ładunek, zamieniając przyciąganie w odpychanie. Taki system wymaga minimalnego prądu, ale wymaga wysokiego napięcia między płytami.
Dane techniczne
Śmigło o średnicy 10 cm z 8 łopatkami wytwarza siłę nośną 5,8 g, co determinuje parametry konstrukcyjne pozostałych elementów. Ogniwa słoneczne wykonane są z cienkiej warstwy arsenku galu, który zapewnia wysoką sprawność konwersji energii wynoszącą 30%, co jest lepsze od innych materiałów fotowoltaicznych. Baterie generują stosunkowo duży prąd przy niskim napięciu, co wymaga zastosowania transformatora.
Efektywność energetyczna i konstrukcja
Projektanci poświęcili wydajność na rzecz zmniejszenia masy. Stworzona seria przetwornic napięcia o masie zaledwie 1,13 g zwiększa napięcie z 4,5 V do 9,0 kV, ale sprawność konwersji wynosi tylko 24%. Powstała konstrukcja CoulombFly to cylindryczny silnik ze śmigłem na górze i platformą ogniw słonecznych na dole, równoważony przez konwerter mocy.
Testy i wyniki
Dron został przetestowany w słoneczny dzień poprzez wystrzelenie go z okna. Dron wystartował i wisiał w powietrzu przez ponad godzinę, demonstrując zdolność do kontynuowania lotu przy wystarczającej ilości światła słonecznego. Do utrzymania lotu potrzebna była moc 0,568 W. Biorąc pod uwagę masę całkowitą 4,21 g, daje to wydajność na poziomie 7,6 g/W. Jednak znaczna część energii jest tracona podczas konwersji napięcia. Silnik pobiera zaledwie 0,14 W, co daje mu wydajność ponad 30 g/W. Dostępny stan magazynowy pozwala na dodanie dodatkowych komponentów, np. układu sterowania.
Wersja miniaturowa
Powstała również miniaturowa wersja projektu o wysokości zaledwie 8 mm i masie 9 mg, zdolny do wygenerowania mocy 1 mW i obracania ślimaka z prędkością ponad 15 000 obrotów na minutę.
Słowniczek
- CoulombFly to innowacyjny ultralekki dron zdolny do samodzielnego unoszenia się w powietrzu powietrze, zasilane energią słoneczną.
- Nature to prestiżowe czasopismo naukowe, które opublikowało badanie CoulombFly.
- Arsenek galu to materiał półprzewodnikowy używany do tworzenia wysoce wydajnych ogniw słonecznych.
- Silnik elektrostatyczny to rodzaj silnika, który działa na zasadzie przyciągania i odpychania ładunków elektrycznych.
- Stojan to nieruchoma część silnika elektrycznego, składająca się z naładowanych płytek.
Linki
Odpowiedzi na pytania
Czym jest CoulombFly i co czyni go wyjątkowym?
Jak działa silnik elektrostatyczny CoulombFly?
Z jakich źródeł energii korzysta dron?
Jaka jest wydajność CoulombFly?
Jakie są perspektywy rozwoju technologii CoulombFly?
Hashtagi
Zapisz link do tego artykulu
Dyskusja na ten temat – Rewolucyjny dron CoulombFly: nieskończony lot słoneczny
Naukowcy opracowali innowacyjny ultralekki dron CoulombFly, który może działać autonomicznie, wykorzystując energię słoneczną. Unikalna konstrukcja drona łączy panele słoneczne, przetwornik napięcia i silnik elektrostatyczny, dzięki czemu może unosić się w powietrzu przez czas nieokreślony w obecności światła słonecznego.
Nie ma recenzji dla tego produktu.
Napisz komentarz
Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są zaznaczone *