Хамгийн урт нислэгийн хугацаатай дронны цэнэгийн эх үүсвэр аль нь вэ?

Урт хугацаагаар ажиллах цэнэгийн эх үүсвэр: Үр дүнтэй нислэгийн төвийн цахилгааныг идэвхжүүлэх

Нислэгийн хугацаа нь агаарын зураг авах, судалгаа хийх, хөдөө аж ахуй, шалгалт, ложистик эсвэл зугаа цайрдаг нисэх тоноглолын үйл ажиллагааны хувьд хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Урт хугацаагаар ажиллах дронны баттерей нь дроныг илүү удаан нисэх боломж олгох тусам үйл ажиллагааны үр дүнтэй байдлыг сайжруулж, буцаж ирэх замын тоог багасгаж, аюулгүй байдлыг дээшлүүлж, дроныг илүү нарийн төвөгтэй даалгавруудыг гүйцэтгэх боломжийг олгодог. Мэргэжлийн пилотуудад урт хугацаагаар ажиллах баттерей нь үйл ажиллагааны илүү өндөр үр дүнтэй байдлыг, илүү тогтвортой мэдээлэл цуглуулах боломжийг, мөн илүү найдвартай нислэгийн гүйцэтгэлийг хангана. Баттерейн технологийн тасралтгүй хөгжилтэй цуг "аль дронны баттерей хамгийн урт хугацаагаар ажилладаг вэ?" гэдгийг ойлгох нь онцгой чухал болсон.

I. Дронны баттерей: Нислэгийн цахилгаан хангамжийн гол дэмжлэг

Дронны баттерей нь дроны мотор, нислэгийн хяналтын систем, мэдрэгч болон бусад цахилгаан төхөөрөмжүүдийг ажиллуулах зориулалттай дахин цэнэглэгддэг энерги хангамжийн систем юм. Тогтвортой нислэгийг хангахын тулд энэ баттерей нь өндөр энергийн нягтшил, тогтвортой хүчдэлийн гаралт, аюулгүй цэнэгийн гаралт зэрэг шаардлагуудыг хангасан байх ёстой. Одоогоор ихэвчлэн литийн суурьтай баттерейг ашигладаг бөгөөд голлон гурван төрөл байдаг: Литийн полимер баттерей (LiPo) нь өндөр цэнэгийн гарцын хурд (C-rating), хөнгөн жин, хүчтэй цахилгаан хангамжийн чадварын давуу талаархаа аврагч дрон, FPV систем, өндөр үзүүлэлттэй олон эргэлтийн дрон зэрэгт голчлон ашиглагддаг; Литийн ион баттерей (Li-ion) нь илүү өндөр энергийн нягтшлыг боловсруулсан бөгөөд урт хугацааны нислэг, тогтмол дугуйтай дрон, холын зорчих ажиллагаанд тохиромжтой; Литийн төмрийн фосфатын баттерей (LiFePO4) нь илүү тогтвортой, аюулгүй, циклийн амьдарлын хугацаа урт боловч энергийн нягтшил доогуур байдаг бөгөөд ихэвчлэн инженерийн зэрэглэлийн эсвэл тусгай зориулалтын дронд ашиглагддаг.

Батарей нь олон "элемент"-ээс бүрдэнэ. Нэг литийн ионт элементийн нэрлэсэн хүчдэл нь 3.6–3.7V, литийн полимер элементийнх нь 3.7V байдаг. Дроний батерейнуудыг ихэвчлэн цахилгаан эрчим хүчний шаардлагыг хангахын тулд цуваа (S) эсвэл зэрэгцээ (P) холболтоор холбодог, жишээ нь 3S, 4S, 6S эсвэл 12S гэх мэт. Өндөр чанартай дроний батерей нь хүчдэлийн тогтвортой байдал, цэнэгийн гаргалтын багтаамж, жингийн харьцаа, дулааны тогтвортой байдал болон цикл амьдралын хувьд тэнцвэрийг хангасан байх ёстой. Эдгээр хүчин зүйлс нийлж дрон хичнээн удаан нисэх болон нислэгийн үзүүлэлт тогтвортой эсэхийг тодорхойлдог.

II. Хамгийн урт нислэгийн цаг хугацаатай дроний батерейн төрлүүд

Хамгийн урт хугацаагаар ажиллах дронны батарейнууд нь ихэвчлэн урт хугацааны даалгаварт зориулсан, өндөр багтаамж, өндөр энергийн нягттай литий-ион батарейн цуглуулгууд байдаг. Эдгээр батарейн үндсэн онцлог нь "моменталь цэнэгийн гаргалтын чадвар"-аас илүү "цахилгаан эрчим хүчний нөөцийн багтаамж"-д анхаарлыг хандуулдаг бөгөөд ингэснээр дроны 1–3 цагийн турш тасралтгүй нисэх боломжийг олгодог. Одоогоор хамгийн урт нислэгийн цаг хугацаатай батарейн төрлүүдэд: 300–350 Вт/кг хүртэлх энергийн нягттай өндөр энергийн нягттай 18650/21700 литий-ион батарейн цуглуулгууд (ихэвчлэн урт хугацааны зураг авалт хийх дроно, тогтмол давхар шувуу эсвэл VTOL (босоо нисдэг) дроно) дотор ашигладаг), жин ба цэнэгийн гаргалтын хооронд тэнцвэрийг бий болгосон хольсон Li-ion/LiPo модуль батарейнууд, мөн үр дүнтэй цахилгаан хангамжийн системтэй хослуулсан дараачийн үеийн маш өндөр багтаамжтай литий-ион батарейн системүүдийг хамруулан олно, мөн хамгийн урт хугацааны нислэгийг тэмдэглэх боломжийг бий болгодог. Харин LiPo батарейнууд хэдийгээр чадал сайтай ч ихэвчлэн өндөр гүйдэл гаргалтанд ашиглагддаг бөгөөд хамгийн урт нислэгийн хувьд хамгийн тохиромжтой сонголт биш гэдгийг анхаарах хэрэгтэй. Нийт дүнд нь, хамгийн урт хугацаагаар ажиллах дронны батарейнууд бол өндөр энергийн нягттай литий-ион батарейнууд юм.

III. Дрон батерейн "Хоёр дахь амьдралын хугацаа": Нэг удаагийн нислэгийн цаг болон цикл тэвчээр

Дрон батерейн "амьдралын хугацаа"-г хоёр хэсэгт хувааж болно: нэг удаагийн нислэгийн үргэлжлэх хугацаа (цэнэглэсний дараа хичнээн удаан нисэх чадвартай вэ) ба циклын амьдрал (хичнээн удаа цэнэглэж, цэнэгээ гаргаж болох вэ). Ердийн нэг удаагийн нислэгийн үргэлжлэх хугацаа нь дараах байдлаар байна: зугаа цугаа дрон – 5–10 минут, хэрэглээний ангийн агаарын зураг авах дрон – 20–40 минут, мэргэжлийн зураг зурах дрон – 45–60 минут, шидэт далавчтай тэсвэртэй дрон – 90–180 минут, хольцууд систем (газ-цахилгаан хольц) – 2–5 цаг эсвэл түүнээс дээш. Циклын амьдралын хувьд LiPo литийн полимер батерей ойролцоогоор 150–300 цикл, Li-ion литийн ион батерей 300–500 цикл, LiFePO4 литийн төмрийн фосфат батерей 1000-аас дээш циклтэй байдаг. Циклын амьдрал нь цэнэглэх арга, хадгалах хүчдэл, температур зэрэг хүчин зүйлсээс ихэд хамаардаг.

IV. Хамгийн урт нислэгийн цагтай дрон загварууд

Одоогоор зах зээл дээр хамгийн урт нислэгийн цаг хугацаатай дронууд нь ихэвчлэн тогтмол хөлөгт дронууд ба вертикаль нисч гарах, урт хугацаагаар нисэх VTOL дронууд бөгөөд голчлон агаарын зураг авах, хяналт талуурлах, хөдөө аж ахуй зэрэг мэргэжлийн салбарт ашигладаг. Типичный хамгийн их нислэгийн цаг нь дараах байдлаар байна: мэргэжлийн тогтмол хөлөгт дронуудын хувьд 120–180 минут, VTOL урт хугацаагаар нисэх дронуудын хувьд 90–150 минут, холимог дронуудын хувьд 4–6 цаг эсвэл түүнээс дээш. Хэрэглээний зах зээл дээр (жишээ нь, нугаламтаг агаарын зураг авах дронууд) хамгийн их нислэгийн цаг нь ерөнхийдөө 40–50 минут байдаг бөгөөд үүнийг голчлон өндөр энергиийн нягттай Li-ion баттерей ба хөнгөн шилмүүстэй хийцээр олж авдаг.

V. Дроны нислэгийн цаг хугацаанд нөлөөлөх үндсэн хүчин зүйлс

Дроны нислэгийн цаг нь зөвхөн баттерейн багтаамжид тодорхойлогдохгүй, харин олон хүчин зүйлсийн нийлбэр нөлөөгөөр тодорхойлогдоно. Нөлөөлөх зургаан үндсэн хүчин зүйл байдаг:
1. Баттерейн багтаамж (mAh/Wh): Багтаамж их байх тусам онолын нислэгийн цаг уртасна, гэхдээ жин нь мөн ихсэнэ;
2. Дроний жин (ачийн хамт): Онгоцны жин их байх тусам моторын чадал их шаардагдах бөгөөд цахилгаан эрчим хүчний хэрэглээ нэмэгдэнэ;
3. Моторын үйлдвэрлэлийн үр дүнтэй ажиллагаа болон дугуй шургууны тохируулга: Үр дүнтэй цахилгаан хангамжийн систем нь нислэгийн үргэлжлэх хугацааг илүү их сайжруулна;
4. Орчны нөхцөл (салхи, температур): Бага температур нь хүчдэлийг бууруулах ба хүчтэй салхи моторын ачааллыг нэмэгдүүлнэ;
5. Нислэгийн горим болон агаарын хурд: Өндөр хурдтай нисэх эсвэл тогтмол зөрүү хийх нь нислэгийн хугацааг хамгийн ихээр богиносгоно;
6. Онгоцны бүтэц (олон эргэлттэй vs. тогтмол далавчтай): Олон эргэлттэй онгоцнууд нь даацыг бүрэн мотороор олгодог бол тогтмол далавчтай онгоцнууд гулсаж чаддаг тул илүү урт хугацаагаар нисэж чадна.

VI. Дроны нислэгийн хугацааг тооцоолох арга

Нислэгийн хугацааг тооцоолох нь нисэгчдэд даалгаврыг төлөвлөх, батарей хангалттай эсэхийг тодорхойлох, мөн нислэгийн үр ашигийг үнэлэхэд тусалдаг. Энэ нь дөрвөн алхамт тооцооны арга замаар хийгддэг: Эхлээд батарейн багтаамжийг (mAh) шалгана; хоёрт, үүнийг ампер-цагт (Ah) хөрвүүлнэ, жишээ нь, 6000 mAh = 6 Ah; гуравт, нислэгийн үеэр дронгийн дундаж гүйдлийн хэрэглээг (A) тодорхойлно; дөрөвт, "Нислэгийн хугацаа (минут) = (Батарейн багтаамж Ah ÷ Гүйдэл A) × 60 × Үр ашгийн коэффициент" томъёог ашиглан тооцоолно, энд үр ашгийн коэффициент ихэвчлэн 0.85 орчим байдаг. Жишээ нь, хэрэв батарей 6000 mAh (6 Ah) ба нислэгийн үеийн гүйдэл 18 A бол, томъёонд орлуулбал (6 ÷ 18) × 60 × 0.85 ≈ 17 минут гарна. VII. Урт хугацаагаар ажиллах батарей шаардагдах дроны хэрэглээний чиглэлүүд

Дараах зургаан салбар нь даалгаврын үргэлжлэх чадал, өгөгдлийн бүрэн бүтэн байдлыг хангахын тулд урт хугацаагаар ажиллах чадвартай дроныг ихэвчлэн ашигладаг:
1.Газар зүйн судалгаа, гадаргын загварчлал: Томоохон нисэх ажлын даалгаварт урт хугацаагаар дараалан нисэх шаардлага гардаг;
2.Хөдөө аж ахуйн ургамлын хамгаалалт, талын хяналт: Зуун мянган акрын газрыг хянахад цахилгаан солих үед бага хугацаа зарцуулах урт нисдэг хиймэл дагуул шаардлагатай;
3.Хайх, аврах ажиллагаа (SAR): Урт хугацаагаар нисдэг хиймэл дагуул нь дулаан зураглалын хайлтанд илүү их хугацаагаар ашиглагдаж болно;
4.Дэд бүтцийн шалгалт: Цахилгаан шугам, хоолойнууд, төмөр зам, гүүр гэх мэт байнгын хяналт шаардлагатай;
5.Орчны болон дэлгэмэл амьтдын хяналт: Шинжлэх ухааны судалгаанууд ихэвчлэн томоохон хэмжээний, урт хугацааны өгөгдөл цуглуулахыг шаарддаг;
6. Ложистик, хиймэл дагуулаар хүргэлт: Холын зайг даван туулах үр өгөөжтэй энерги, эсвэл хольсон систем шаардлагатай.

Дүгнэлт

Одоогоор хамгийн урт хугацаагаар ажилладаг дронны батарейнууд нь урт нислэгийн цаг, мэргэжлийн даалгавруудыг гүйцэтгэх зориулалттай өндөр энерги нягтшил бүхий литий-ион батарейн системүүд юм. Хэрэглээний дронууд ихдээ 20–40 минут нисдэг бол мэргэжлийн тогтмол хөндийн дрон, вертикал нисдэг нисэх онгоц, гибрид системүүд нь 90 минутаас хэд хоногийн турш эсвэл түүнээс илүү хугацаагаар нисэх чадвартай. Дронны батарейн үзүүлэлт нь зөвхөн химийн бүрдэлд л биш харин багтаамж, жин, цахилгаан хангамжийн системийн үр дүнтэй ажиллагаа, нислэгийн орчин, нислэгийн стратегид ч мөн хамаардаг. Нислэгийн үргэлжлэх хугацаанд нөлөөлөх хүчин зүйлс болон нислэгийн цагийг тооцоолох аргуудыг ойлгох нь нисэх аппаратын удирдагчид илүү тохиромжтой батарейн системийг сонгоход туслах бөгөөд нислэгийн үзүүлэлтийг хүчтэй сайжруулах болно. Батарейн технологи дахин давхар хөгжиж байгаа тул дронууд илүү их зай, өндөр үр дүнтэй даалгавруудыг гүйцэтгэх болно, харин урт хугацаагаар ажилладаг батарейнууд энэ хөгжлийг хөдөлгөж буй гол шалтгаан болно.

Тайлбар

Урт хугацаагаар нисэх дронийн батарей—ялангуяа өндөр энергиийн нягттай лити-ион багцууд—нислэгийн хугацааг илүү их сунгах, үр ашгийг сайжруулах, мөн судалгаа, хөдөө аж ахуй, шалгалт, логистик зэрэг хүнд даалгаврыг дэмждэг. Батарейн төрлүүд, амьдралын хугацаа, нислэгийн цаг хугацааны хүчин зүйлс болон тооцооллын аргачлалыг ойлгох нь нисэгчид зөв цахилгаан хангамжийн системийг сонгоход, илүү урт, аюулгүй, найдвартай дроны ажиллагааг хангахад тусалдаг.