Kabelgebundene Stromversorgung

[olfried]

Hallo,
ich habe hier einen Anwendungsfall, bei dem es darum geht, einen Copter länger als die übliche Flugzeit
im Schwebezustand zu halten.

Konkret geht es um eine Funkverbindung mit Hilfe eines Senders, bei dem die Höhe eine entscheidenden Rolle spielt.
Der Sender soll mit Hilfe eines Copters in einer möglichst großen Höhe gehalten werden. Und das nicht nur für ein
paar Minuten sondern evtl. über Stunden oder sogar Tage.

Es kam dabei die Frage auf, ob man nicht den Copter mit Hilfe eines Kabels auf - sagen wir auf 50m Höhe - halten könnte.

Die Faktoren, die dabei eine Rolle spielen sind meiner Meinung nach:
- Das Gewicht des Kabels
- Der Stromverbrauch im Schwebeflug
- Die Lebensdauer der Motoren
- Rechtliche Aspekte

Das Ganze ist hochgradig akademisch, ich wollte aber einfach mal fragen, ob sich schon mal jemand damit auseinandergesetzt hat oder von Projekten weiß, die damit zu tun haben.

Gruß
Olaf

 

[radla]

Warum muss es unbedingt ein Kopter sein? Der ist im Vergleich zu anderen Flugkörpern ja recht energiehungrig.
Mit Lasern wird da ja schon länger mit experimentiert, ob er bezweifle das die genügend Energie erzeugen.
Mit Kabel könnte sein, allerdings habe ich sowas nur bei Rettungsversuchen mit leichter Schnur gesehen, ein Kupferkabel ist das schon ne andere Hausnummer.

upd: mit den neuen Infos von OnkelHo und deadcat findet man auch einfach Lösungen wie z.B.: https://valofly.com/de/applications/communication
spannend!

 

[Onkel Ho]

Auskennen nicht aber ich weiß dass die bei Liveübertragungen wie Fussballspielen solche Dronen eingesetzt werden, die kabelgebunden sind. Also ganz generell geht das schon und wird auch in bestimmten Anwendungsbereichen gemacht. Aber wie das konkret gemacht wird weiß ich leider auch nicht.

Stichwort ist glaube "tethered drones"

Edit gibt anscheinend sogar einen Anbieter in DE: https://www.copting.de/en/products/tethering-fesselung-4s-and-6s/

 

[deadcat]

Prinzipiell geht das und es gibt auch kommerzielle Anbieter für die Hardware, google mal "tethered drone".

Für eine Betriebsdauer von vielen Stunden oder gar Tagen wird's natürlich juristisch kritisch, weil ja eigentlich die ganze Zeit jemand den Copter im Blick haben muss.

 

[Michael-Mo]

.., weil ja eigentlich die ganze Zeit jemand den Copter im Blick haben muss.

Warum? Ist das im Sinne der gesetzlichen Regeln noch ein autonomes Fluggerät - wegfliegen wird an der Schnur ja "etwas" schwierig ;-)

Eher denke ich, das die HF auf der Antenne dem FC Kopfschmerz bereitet..

 

[Jo_Nopp]

-- --

Klick

 

[franco]

wieso nicht einfach einen ballon nehmen? braucht ihr aktive positionsveränderung? ggf wäre eine art zeppelin für euch die bessere variante?

ansonsten gibts noch die quad-geometrie, bei der der 4. propeller der quad selber ist. diese technik soll gerade fürs schweben extreme laufzeiten garantieren. aber ob das dann kabelgebunden realisierbar ist, wüsst ich jetzt nicht.

 

[Bussard]

Ein Ballon dreht sich voll mit dem Wind. Auf dem Acker vielleicht akzeptabel, in bebautem Gebiet eher nicht.

 

[toto73]

Alleine das Gewicht eines 50m langen Kabels wird die Tragkapazität des Kopters an seiner Grenzen bringen.
Ich kann mir das nicht vorstellen.
Und die Gefahr dass das Kabel durch die Propeller beschädigt bzw. dadurch abstürzt.

 

[deadcat]

Warum? Ist das im Sinne der gesetzlichen Regeln noch ein autonomes Fluggerät - wegfliegen wird an der Schnur ja "etwas" schwierig ;-)

Die einzigen Ausnahmeregelungen, die in der EU-Verordnung für kabelgebundene UAS vorgesehen sind (und das auch nur unter ganz bestimmten Umständen), beziehen sich auf ein Unterschreiten der sonst nötigen Mindestabstände.

Dass das Kabel stabil genug ist, um den Copter unter allen Umständen an Ort und Stelle zu halten, müsstest du (auch für o.g. Ausnahmen) erstmal nachweisen und das löst ja auch immer noch nicht das Problem, dass du bei Bedarf - bspw. wegen eines Rettungshubschraubers - zwischendurch landen musst.

Ohne anwesenden Pilot ist das juristisch gesehen ein autonomer BVLOS Flug und das ist rechtlich nochmal ne ganz andere Hausnummer als das, was wir sonst so machen.

 

[Onkel Ho]

Alleine das Gewicht eines 50m langen Kabels wird die Tragkapazität des Kopters an seiner Grenzen bringen.
Ich kann mir das nicht vorstellen.
Und die Gefahr dass das Kabel durch die Propeller beschädigt bzw. dadurch abstürzt.

Da es da schon Kommerzielle Lösungen bis 120m Höhe + zusätzlichlichem Datenkabel mit 200mbit/s gibt, scheint das Problem schon gelöst zu sein.

Ich denke Mal die ganze kabelschose wird je nach dicke irgendwas um die 5-10kg wiegen bei 50m.

Rechtlich und auch Sicherheitstechnisch gesehen kann ich mir vorstellen, dass diese Kopter auch einen zusätzlichen Akku an Bord haben, um eine sichere Landung im Falle des Kabeldefekts zu garantieren. Damit wäre die Sache des Nachweises erledigt.

Bleibt noch das Problem mit dem Spotter. Vorstellbar ist das da tatsächlich jemand 24/7 das Teil überwacht. Wird dann sicher in Schichten eingeteilt. Dass der Kopter tatsächlich 7 Tage lang durchgehend in der Luft sein wird, wird mit ziemlicher Sicherheit auch nicht passieren - in bestimmten Intervallen sind mit Sicherheit Landungen allein für Sicherheitschecks notwendig. Ich vermute Mal dass man einfach zwei kopter nimmt und die abwechselnd schweben lässt.

 

[Stefan_73]

Ich habe bisher nur etwas von Lösungen mit Verbrennungsmotor und Fläche gehört, wenn man so lange in die Luft will. Z.B.
https://www.golem.de/news/verbrennu...enf-tage-in-der-luft-bleiben-1706-128622.html

Bei Kabel bin ich hoch skeptisch. Damit das Kabel nicht zu schwer wird, muss man eine hohe Spannung nehmen und das auf dem Kopter wieder heruntersetzen. Sonst braucht man zu hohe Kabelquerschnitte. 100m Kabel (rauf und runter) mit 1mm^2 Querschnitt wiegen grob mal 1kg. Und über Windlasten reden wir noch nicht. Wenn man das mal grob überschlägt und mal 500W als Dauerleistung ansetzt, dann muss man schon auf >>1000V Volt hochtransformieren, um den Querschnitt runter zu bekommen.

 

[catdog79]

Ihr habt aber schon den Link von Jo_Nopp (Post 6) gesehen?

Das Ganze gibt es schon mit 120m incl. Datenleitung.
Also eine Grundsatzdiskussion ob sowas geht oder nicht ist damit wohl hinfällig.

 

[tchleb]

Ich vermute das die Spannung in der Groundstation hoch transformiert wird und oben im Copter wieder herunter transformiert wird.
Vielleicht wird auch eine Alu Leitung anstatt Kupfer verwendet. Alu hat eine Dichte von 2,7g/cm³, Kupfer hat 8,9cm³.
Alu hat aber auch den Nachteil das der Widerstand ~60% höher ist im Vergleich zu Kupfer und es schneller bricht bei Bewegungen.

Der ein oder andere Automotive OEM verbaut auch Alu Kabel in seinen E-Autos um sich Gewicht einzusparen.

 

[Stefan_73]

Klar hab ich den gesehen. Und ich glaube, dass sie auf eine massive Hochspannungslösung setzen. Deshalb habe ich das geschrieben. Ob man das noch akademisch und sicherheitstechnisch hinbekommen kann, mag der Threadersteller dann für sich beurteilen.

 

[der-Frickler]

Foxtech hat da auch einiges im Angebot:
https://www.foxtechfpv.com/industrial-drone/tethered-power-system.html

Wenn du glück hast umgehst du damit auch einige Probleme mit Aufstiegenehmigung etc... da das ganze dann eben Bodengebunden ist.

 

[tchleb]

Foxtech hat da auch einiges im Angebot:
https://www.foxtechfpv.com/industrial-drone/tethered-power-system.html

Wenn du glück hast umgehst du damit auch einige Probleme mit Aufstiegenehmigung etc... da das ganze dann eben Bodengebunden ist.

Auf der Seite wird erklärt wie es funktioniert.
Die Spannung wird auf 400VDC hoch transformiert. Das System schafft max. 3500W das sind dann 8.75A@400VDC.
Das sollte dann wenn es Kupfer ist mit 0.5mm² möglich sein. Bei Alu dann 1mm²++.

 

[olfried]

Vielen Dank an alle Diskutanten!
Ihr habt mir sehr geholfen. Ich werde das mal in unserer Arbeitsgruppe besprechen und berichten!
Gruß
Olaf

 

[der wildflieger]

Ein spannendes Projekt. Bin neugierig, ob und wie es weitergeht...
Was wiegt denn der zu transportierende Sender?

 

[Mayday]

Wir haben damals für Forschungszwecke auch einen kabelgebundenen Copter gebaut.
Überhöhung aber nur ca 50m, Stromversorgung bei etwa 30V (ich meine, wir hatten „oben“ auf 6S gerechnet) und mit Sensorik max 18kg. Genehmigungen waren kein Problem. Aber wie es aktuell aussieht… keine Ahnung.
Da es quasi Laborequipment war, mussten ohnehin viele Parameter nicht eingehalten werden, die dem LBA auch gal waren (nicht relevant). Plus Betrieb im abgesicherten Umkreis.
Besonderheit: Copter hatte kleinen Pufferakku, Payload hing am Kabel und konnte mit diesem abgeworfen werden.
Jedenfalls waren die Behörden überzeugt, dass eben außerhalb der Reichweite der Stromversorgung, plus Aufschlag von 1/3 oder so (weiß nicht mehr) nicht viel passieren könnte.
Also: Abgucken/ nachfragen, Forschung und Amt Lösung präsentieren, sollte wohl immer noch klappen.