EN
Drone'i tehnoloogia areng on tihedalt seotud akukeemia edusammudega. Energiaallikas on lennukite juhtimata lennukitel (UAV) tuumiks, mis määrab lendamise kestuse, toimemaa ja üldised võimalused. Hobbistidest kuni professionaalideeni peavad piloodid mõistma peamiste aku tüüpide omadusi, eeliseid ja piiranguid, et valida sobivad tööriistad ning kasutada neid ohutult ja tõhusalt. Artikkel tutvustab kolme peamist drone'i aku tüüpi: liitium polümeer (LiPo), liitiumioon (Li-ion) ja nikkelkadmium (NiCd).
Liitium polümeer (LiPo) akud: kõrge jõudlusega toiteallikas
LiPo akud on saanud tavakasutajate ja jõudlusele orienteeritud drone'ide standardiks, eriti sõidukites, trikkide tegemisel ja kõrgklassi filmifotograafias. Nende populaarsus tuleneb omadustest, mis vastavad kaasaegsete drone'ide kõrgetele nõuetele.
● Keemia ja struktuur: Erinevalt vedeliku elektrolüüte kasutavatest liitiumioonakudest kasutavad LiPo-akud poolvedelat või geeljat polümeeri elektrolüüti. Need pakitakse tavaliselt pehmesse alumiinium-plastkile kotti pigem kui kõvetesse metalltorudesse. See paindlik disain võimaldab tootjatel luua kergeid akusid erinevates vormides, mis sobivad kompaktsete ja aerodünaamiliste droonide kehadesse.
● Toimetus eelised: LiPo-akud pakuvad kõrget energiatihedust (tavaliselt 150–250 Wh/kg) ja kõrgeid laadimiskiiruseid. See tähendab pikemaid lendamisaegu ning võimekust anda kiireid võimsussüste, kiirenduse, manööverdusvõime ja kõrge tõukejõuga mootorite jaoks. Nende madal enesevahelelaadimise määr aitab ka säilitada salvestatud energiat, kui neid ei kasutata.
● Tehnilised andmed ja märgistus: Mahtu mõõdetakse milliamper-tundides (mAh) või amper-tundides (Ah). Pinge sõltub jadamisi ühendatud elementide arvust (S), kus iga element annab 3,7 V. Näiteks annab 3S pakett 11,1 V, samas kui 6S pakett annab 22,2 V. C-kiirus näitab ohutut pidevat väljaladumisvõimet; 30C ja 5000 mAh aku suudab pidevalt tarnida 150 A.
● Ettevaatusabinõud ja ohutus: LiPo akud on tundlikud ebaõigeks kasutamiseks. Ülelaadimine üle 4,2 V elemendi kohta või väljaladumine alla 3,2 V võib põhjustada alaliselt kahjustusi, paisumist või isegi tule. Neile on vajalikud eraldiseisvad laadijad tasakaalustusfunktsiooniga ning hoolikas jälgimine. Nende tsükliiga on tavaliselt 150–300 tsüklit, mis on lühem kui liitiumioonakkude omad. Eluiga pikendamiseks tuleb neid hoida umbes 50% laadimisel külmases ja kuivas keskkonnas.
Liitiumioon (Li-ion) akud: vastupidavuse meister
Li-ioonakud on veel üks levinud liitium-põhine keemia, mida valitakse siis, kui rakendus nõuab pikemat lendamisaega ja pikemat tööiga pigem kui maksimaalset võimsust.
● Keemia ja struktuur: Li-ioonakud kasutavad vedelikulektrolüüte ja paigutatakse tavaliselt kõvades silindrilistes (nt 18650 elemendid) või prismaatilistes pakkidesse, mis teeb neist tugevad ja vastupidavad.
● Toimetus eelised: Need pakuvad kõrget energiatihedust, sageli võrreldavalt või isegi ületades LiPo akude omad. See muudab need ideaalseks dronest, mida kasutatakse kaardistamiseks, kontrollimiseks, jälitamiseks ja fotograafias, kus oluline on vastupidavus. Li-ioonakud kestavad tavaliselt 300–500 tsüklit, täpsemate valemitega saavutatakse kuni 500–1000 tsüklit. Need on stabiilsemad, vähem kalduvad paisuma ja ohutumad tavakasutuses.
● Kompromissid: Li-ioon akud on tavaliselt madalamate maksimaalsete tühjenemiskiirustega kui LiPo akupakid, mistõttu sobivad need vähem raseerimiseks või stuntsidroonideks. Need võivad olla ka veidi raskemad sama mahuga. Siiski tõstavad innovatsioonid, nagu kõrge energiatihedusega liitiumakud (kuni 400 Wh/kg), piire, võimaldades pikemaid lendusid ja stabiilset tööd laias temperatuurivahemikus (-40°C kuni 60°C).
Nikkel-kadmium (NiCd) akud: kõvad ja vastupidavad veteraniakud
NiCd akud on vanema põlvkonna tehnoloogia, mida tarbijadroonides on suures osas asendanud liitiumiained, kuid nende vastupidavuse tõttu on neid endiselt kasutusel teatud rakendustes.
● Keemia ja ajalugu: NiCd akud kasutavad kadmiumi- ja niklihüdroksiidelektroode aluselise elektrolüüdiga. Nende energiatihedus on palju väiksem (40–60 Wh/kg), mistõttu on need raskemad ja mahukamad võrreldes liitiumakkudega.
● Eelised: NiCd akud säraselt hästi äärmustes tingimustes, töötades usaldusväärselt vahemikus -20°C kuni 60°C (mõnikord -30°C kuni 50°C). Need taluvad paremini füüsilist kahjustust, värinat, ülelaadimist ja sügavat tühjendamist kui liitiumakud. Lisaks tagavad need kõrged tühjenemismäärad ja on üldiselt odavamad.
● Puudused ja hooldus: NiCd akud kannatavad „mälu efekti“ all, kus korduvad osalised laadimis-/tühjenemistsüklid vähendavad mahukust. Jõudluse säilitamiseks on vajalikud regulaarsed täielikud tühjenemised. Nende iseenda tühjenemismäär on kõrge ja need sisaldavad mürgist kadmiumi, mis tekitab keskkonnaküsimusi. Laadimine on aeglasem (10–16 tundi pigemlaadimisega), kuigi kiirlaadimine 1C juures on võimalik umbes tunni jooksul.
Järeldus: Õige toiteallika valimine
● LiPo akud on parim valik kõrge jõudlusega dronide jaoks, mida kasutatakse võidusõidudes, trikkide tegemisel või kohandatud ehitustes, kuna need pakuvad lõhkesevaid võimsusi ja kerge konstruktsiooni, kuid nõuavad ettevaatlikku käsitsemist.
● Li-ioon akud on ideaalsed kaubanduslike, fotograafiamuude ja vastupidavusele orienteeritud droonide jaoks, kuna need võimaldavad tasakaalu energia tiheduse, ohutuse ja pika tsüklielu vahel.
● NiCd akud sobivad ainult teatud tööstuslikeks, sõjaliseks või vanemate süsteemide kasutamiseks, kus äärmuslik kulumiskindlus ja temperatuurikindlus ületavad nende puudused.
Kuna aku tehnoloogia jätkuvalt areneb, ilmnevad kõrgemad energiatihedused, paranev ohutus ja parem temperatuuri kohastumine. Võimsuse, vastupidavuse ja kulumiskindluse vaheline kompromiss jääb edasi droonide lennunduse keskseks teemaks. Nende põhiaututüüpide mõistmine võimaldab pilootidel ja operaatoritel teha pädevaid otsuseid, tagades, et nende droonidel oleks missioonile sobiv „süda“.
