Det er et spørgsmål, som vi ofte stiller os selv som droneflyvere efter et nært sammenstød eller en ulykke. Kan en dragonfly med tre propeller? Hvis du har haft en ubehagelig hændelse, eller du bare er den nysgerrige slags, har du måske allerede eksperimenteret med dette spørgsmål. I denne artikel vil vi se nærmere på den videnskab og de eksperimenter, der er blevet udført online, og som har forsøgt at besvare netop dette spørgsmål.
Har du travlt? Her er det korte svar:
Ja, en drone er af forskere blevet vist at kunne flyve med tre propeller. Dette kræver dog, at der implementeres særlige algoritmer i dronens genopretningssoftware. En typisk kommerciel drone har ikke disse algoritmer, og den vil derfor ikke kunne flyve med kun tre propeller.
Der er nogle droner, der er designet med kun tre propeller, og forskellen på dette og en drone med fire propeller er, at de er designet på denne måde og er blevet afbalanceret fra starten.
Lad os tage et kig på en af de mest interessante undersøgelser om, hvorvidt en drone kan flyve med tab af én, to eller tre propeller.
Table of Contents
Hvad videnskaben siger
Der blev offentliggjort en undersøgelse i 2014, som undersøgte netop dette spørgsmål. Den blev præsenteret på den internationale konference om robotteknologi og automatisering (ICRA). Artiklen ser på en drone med fire propeller, der opretholder en højde omkring en position i rummet på trods af at have mistet en enkelt, to modsatrettede eller tre propeller.
I hver af situationerne skulle dronen for at kunne kontrollere dronen styre omkring en primær adgang. Det betød, at det er muligt for en drone at flyve med tre propeller, hvis den er blevet specifikt programmeret til derefter at rotere rundt og rundt ved tab af en propel.
Sådan ser det ud, når en drone mister en propel og er blevet programmeret til at dreje rundt om en akse og derefter automatisk blødlande. Det er ret imponerende, at dronen kan reagere på hændelsen så hurtigt:
Denne algoritme bruger i første omgang de resterende propeller til at sætte dronen i et svævende horisontalt spin. Efter at have sikret dronens stabilitet ved selektivt at ændre hver enkelt propellers fremdrift, styrer den quad core ved at vippe rotationsvinklen. Derefter mindsker den langsomt skubbet og lader dronen falde ned til en kontrolleret landing.
Interessant nok fungerer algoritmen også, hvis kun én propel er i drift. Her er videoen af dronen, der også taber til propeller:
De metoder, som forskerne taler om, kunne også være en anvendt til at designe roterende køretøjer, der kunne være designet til at have så få som én propel. Det ville gøre det meget billigere at producere end en drone med fire propeller, men til gengæld ville det ikke være muligt at kontrollere hele køretøjets højde eller stabilitet.
Drone, der kan flyve på én propel
Den samme gruppe af forskere, som vi har omtalt ovenfor, fik deres forskning omtalt på BBC. I denne video demonstrerer de en drone, der er designet til at flyve på én propel. De ønskede virkelig at flytte grænsen for, hvad de kunne gøre med droner, og der er en video i linket ovenfor, som viser, hvor meget dronen skal dreje for at forblive stabil med kun én propel.
Droner kan altså programmeres til at flyve (ja…snurre), når de kun har tre propeller, der fungerer. Hvorfor præcis har droner brug for fire propeller? Lad os tage et kig på det spørgsmål nu.
Hvorfor har droner fire propeller?
Droner er bedragerisk svære at holde i luften. De kræver en enorm mængde teknik og softwarestyring for at holde dem stabile. Grunden til, at vi har fire propeller på en drone, er, at det er en af de mest økonomiske måder at holde dronen i balance og også stabil i hele den række af forhold, som droner møder.
Det er nødvendigt at have et lige antal propeller, der drejer med og mod uret for at forhindre flyet i at dreje ud af kontrol. Ved at have fire separate punkter, der har variabel fremdrift, er dronen også i stand til at overvinde enhver sidelæns, for- og bagudgående eller roterende ustabilitet ved at øge eller sænke hastigheden på hver af de fire motorer.
Dette sker ikke så effektivt med to propeller, og derfor er det næste lige antal propeller fire. Derfor skal droner have fire propeller for at forblive stabile og afbalancerede i hele deres bevægelser.
Hvad med flere propeller?
Droner kan også have seks eller otte propeller, men de følger de samme regler som ovenfor:
- et lige antal propeller
- anbragt symmetrisk rundt om dronens krop
- en lige stor mængde, der drejer med og mod uret
- kan styres individuelt for bevægelser.
Den eneste begrænsning for antallet af propeller, som du har omkring en drone, er den fysiske plads, som du kan give hver propel. Hvis de kommer for tæt på hinanden, vil dronen ikke kunne få en effektiv luftstrøm på tværs af propellernes overflader, og den vil blive betydeligt mere ustabil.
Det hele er en balancegang for at holde dronen i luften med den lavest mulige vægt (motorer og propeller).
På den mindre videnskabelige og af spektret har der været et YouTube-eksperiment med en DJI Phantom til. Lad os nu tage et kig på det eksperiment – selv om det ikke er baseret på videnskab er det stadig meget interessant.
YouTube-eksperiment med en DJI Phantom 4
I denne video var præmissen relativt simpel. Eksperimentatoren tog en DJI Phantom for med fire fulde propeller og huggede langsomt væk i længden af en af propellerne. De tog ca. 1 tomme fra hver side af propellen af, indtil der var meget lidt tilbage.
Fra videoen kan man se, at selvom bladene blev skåret med en sav, og de efterlader en flosset kant, er det først når størstedelen af bladet er fjernet, at der er et problem med stabiliteten.
Den vigtigste pointe er, at dronen snurrer rundt om sin akse på grund af propellernes ubalancerede bevægelser med og mod uret i propellerne. Dette er et signal om, at dronen er på grænsen af sin stabilitet, da det at lette mere vil vende dronen snarere end at dreje den.
Hvad du kan gøre, hvis du ødelægger en propel under en flyvning
Hvis du flyver, og du ved et uheld flækker eller på anden måde beskadiger en propel, er der et par ting, du kan gøre. Du kan dog ikke helt genoprette en DJI-drone, hvis du helt mister en propel. Den har ikke de mekanismer, hvormed den stabiliserer sig selv alle de algoritmer, der gør det muligt for den at lande sikkert og forsvarligt som de droner, vi har nævnt i det videnskabelige eksperiment, ovenfor.
Her vil vi se på, hvad du kan gøre, hvis du ved et uheld flækker eller beskadiger en propel under flyvning:
- Hænderne væk fra styringen – hvis din drone har en automatisk stabiliseringsfunktion, er det bedste, du kan gøre, at give dronen en chance for at hvis du bemærker problemer med dronens stabilitet, eller hvis den er kommet i kontakt med noget, så tag hænderne væk fra styringen, medmindre du skal styre væk fra overhængende fare.
- Se efter snurren – hvis din drone snurrer efter at være kommet i kontakt med noget i de umiddelbare omgivelser, er det en indikator for, at din drone næsten er ved at falde ned fra himlen og ikke kan flyve mere.
- Vend tilbage til landingsstedet, hvis det er sikkert – hvis du flækker eller ødelægger en propel under en flyvning, og dronen stadig er i luften, kan du muligvis manøvrere den sikkert tilbage til landingsstedet. Hvis du ikke er i stand til at gøre dette, lander du straks i det nærmeste sikre område og går hen til dronen for at hente den.
- Udskift bladene – det siger sig selv, at hvis du har beskadigede blade (uanset hvor lidt de er beskadiget), bør du udskifte dem. Ligesom dæk på en bil er en drones propel det eneste, der virkelig holder i luften, og selv bare et lille hårfjerningsbrud kan nemt blive til mere under rotationskræfterne under flyvning. Hvis du er i tvivl, skal du udskifte alle propellerne og bortskaffe de gamle.
- Forsøg ikke at fange dronen – hvis du flyver over dig selv, og dronen falder mod dig, så gå væk og forsøg ikke at fange dronen. Det skyldes, at propellerne drejer rundt med en meget høj hastighed, hvilket betyder, at de let kan forårsage skader på blødt væv. Især hvis de har skarpe kanter på grund af skader.
Hvis dronen er ude af kontrol, kan den være relativt farlig. Se min anden artikel – er dronevinger farlige? [Fuld artikel om sikkerhed ved vinger) – klik her.
Er drone-blade farlige?
En knækket propel er meget skarpere end en typisk dronepropeller, så ethvert råd vil være at sørge for, at du ikke kommer i kontakt med det snurrende droneblad, hvis det er blevet beskadiget eller løsnet. Dronevinger kan være meget farlige, fordi de bruger et meget højt antal omdrejninger, og hvis de er ødelagt, vil de spinde hurtigere end normalt. Bladets skarpe forkant kan let skære og et blødt væv og forårsage en flænge, som de ikke kan forårsage betydelige skader, så f.eks. en finger vil blive taget af.
Hvis du ønsker at beskytte dine vinger kan du bruge propelbeskyttere – de fleste droner leveres med propelbeskyttere, og de vil beskytte dronens vinger såvel som alt andet i omgivelserne. Det bør du gøre, hvis du flyver i et nyt miljø eller i et miljø med overhængende eller tæt påliggende forhindringer.
Slutning
Droner forbliver i luften, fordi de er designet og konstrueret til at forblive perfekt afbalanceret, mens de flyver.
Fire propeller er det minimum, hvor en drone kan forblive stabil nok til at flyve på en kontrollerbar måde. Der findes nogle droner med tre propeller på markedet, men droner med fire propeller er de mest økonomiske med hensyn til vægt og stabilitet.
Hvis en drone mister en propel, kan den forblive stabil, så længe der er særlige genopretningsalgoritmer programmeret ind i dronen. For at forblive i flyvning skal dronen rotere rundt om en primær akse, så den kan forblive stabil og lande sikkert og trygt.