Drone-Mongolfiera

D

deleted_355513

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Guardavo la pioggia dalla finestra, appoggiato al davanzale e, sentendo l'aria calda del termosifone salire da sotto, mi è venuta un'idea: perché non costruire un drone-mongolfiera?
Ormai possiamo dire che l'era dei droni è una grande realtà.
Si stanno diffondendo sempre di più e stanno uscendo sempre nuovi droni con feature interessanti (ad esempio, il sensore di movimento che fa sì che il drone segua il soggetto).
Ma perché limitarsi ai semplici quadcopter? Stavo pensando ad una mongolfiera che invece di avere un sistema di combustione, avrebbe un sistema formato da una resistenza, simile a quello delle sigarette elettroniche.
Come vi sembrerebbe? Sarebbe fattibile? A mio avviso, si potrebbe avere anche un'autonomia maggiore, con il cestello che sarebbe totalmente occupato da una batteria.
 

filoippo97

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Guardavo la pioggia dalla finestra, appoggiato al davanzale e, sentendo l'aria calda del termosifone salire da sotto, mi è venuta un'idea: perché non costruire un drone-mongolfiera?
Ormai possiamo dire che l'era dei droni è una grande realtà.
Si stanno diffondendo sempre di più e stanno uscendo sempre nuovi droni con feature interessanti (ad esempio, il sensore di movimento che fa sì che il drone segua il soggetto).
Ma perché limitarsi ai semplici quadcopter? Stavo pensando ad una mongolfiera che invece di avere un sistema di combustione, avrebbe un sistema formato da una resistenza, simile a quello delle sigarette elettroniche.
Come vi sembrerebbe? Sarebbe fattibile? A mio avviso, si potrebbe avere anche un'autonomia maggiore, con il cestello che sarebbe totalmente occupato da una batteria.
ma cos...
hai idea del calore che serve per scaldare una sacca d'aria? Serve una resistenza da almeno 1500W. Scaldare per effetto joule é una tra le cose che richiede piú energia in assoluto, difficilmente una batteria lipo durerá per piú di un minuto.
 

Fea

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Il problema e' che una mongolfiera ha una sola variabile di controllo: "su/giu'".
Tutto il resto e' fatto dal vento, e quello non lo puoi controllare; o ti procuri una corda bella lunga, o chissa' se mai recupererai qualcosa...

ma cos...
hai idea del calore che serve per scaldare una sacca d'aria? Serve una resistenza da almeno 1500W. Scaldare per effetto joule é una tra le cose che richiede piú energia in assoluto, difficilmente una batteria lipo durerá per piú di un minuto.
La risposta generale e' corretta, ma ogni singola affermazione e' una castroneria che ti bacchetterebbero le mani gia' in terza media.

Per scaldare qualcosa ti serve energia, la potenza a cui lavori e' -a meno di dispersione con il passare del tempo- totalmente irrilevante.

In genere l'energia elettrica viene trasformata in qualcos'altro (ad es. meccanica o radiofrequenza) ma hai delle perdite sotto forma di calore; se pero' il tuo obiettivo era proprio generare calore allora la trasformazione e' molto efficiente.


Ora, nel caso specifico:
Una mongolfiera in condizioni tipiche richiede circa 3 metri cubi di pallone (cioe' il volume di aria calda) per ogni Kg di peso da sollevare; un drone gia' grossino tipo http://uk.pcmag.com/dji-phantom-4/76036/review/dji-phantom-4 ha una massa di circa 750 grammi, quindi sono 2.3 m3 di aria.

L'energia richiesta per scaldare questa massa da 15 gradi (ambiente) a 120 gradi (tipico) e' di ~173 KJ
Un cellulare grossino come l'iphone 7 Plus immagazzina nella sua batteria un'energia di ~52 KJ
Contando le perdite ti servirebbero circa 4 iphone 7 plus.

Il drone riportato nel link ha invece una batteria da ~160KJ che in modalita' "mongolfiera" non sarebbero sufficienti al decollo* e l'autonomia realistica in uso e' di ~25 minuti, e durante quel tempo lui fa riprese video 4k, si guida da solo via gps e sistemi di rilevamento ostacoli, riceve comandi da terra.


Morale della favola, per il volo elettrico e' molto meglio un motore che un riscaldatore.

*ad essere proprio pignoli la massa del drone scenderebbe un pochino perche' non avresti piu' i motori per definizione di mongolfiera.
 

filoippo97

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Il problem a e' che una mongolfiera ha una sola variabile di controllo: "su/giu'".
Tutto il resto e' fatto dal vento, e quello non lo puoi controllare; o ti procuri una corda bella lunga, o chissa' se mai recupererai qualcosa...



La risposta generale e' corretta, ma ogni singola affermazione e' una castroneria che ti bacchetterebbero le mani gia' in terza media.

Per scaldare qualcosa ti serve energia, la potenza a cui lavori e' -a meno di dispersione con il passare del tempo- totalmente irrilevante.

In genere l'energia elettrica viene trasformata in qualcos'altro (ad es. meccanica o radiofrequenza) ma hai delle perdite sotto forma di calore; se pero' il tuo obiettivo era proprio generare calore allora la trasformazione e' molto efficiente.


Ora, nel caso specifico:
Una mongolfiera in condizioni tipiche richiede circa 3 metri cubi di pallone (cioe' il volume di aria calda) per ogni Kg di peso da sollevare; un drone gia' grossino tipo http://uk.pcmag.com/dji-phantom-4/76036/review/dji-phantom-4 ha una massa di circa 750 grammi, quindi sono 2.3 m3 di aria.

L'energia richiesta per scaldare questa massa da 15 gradi (ambiente) a 120 gradi (tipico) e' di ~173 KJ
Un cellulare grossino come l'iphone 7 Plus immagazzina nella sua batteria un'energia di ~52 KJ
Contando le perdite ti servirebbero circa 4 iphone 7 plus.

Il drone riportato nel link ha invece una batteria da ~160KJ che in modalita' "mongolfiera" non sarebbero sufficienti al decollo* e l'autonomia realistica in uso e' di ~25 minuti, e durante quel tempo lui fa riprese video 4k, si guida da solo via gps e sistemi di rilevamento ostacoli, riceve comandi da terra.


Morale della favola, per il volo elettrico e' molto meglio un motore che un riscaldatore.

*ad essere proprio pignoli la massa del drone scenderebbe un pochino perche' non avresti piu' i motori per definizione di mongolfiera.
Posso chiederti cosí per curiositá personale che corso di laurea/scuola segui?
La potenza é energia per unitá di tempo, mi spieghi per quale motivo arcano dovrebbe essere irrilevante? Se non scaldo l'aria piú velocemente di quanto non si raffreddi a causa dell'ambiente circostante, non vado da nessuna parte, e piú potenza ho a disposizione, piú velocemente il pallone si alza nell'aria.
É inutile sapere che servono 173kJ se questi 173kJ glieli fornisco in 6 anni, e nel frattempo si sono giá dissipati a causa dell'ambiente.

E poi che calcoli hai fatto? Prendendo per buono i 2.3m3, equivalenti a 2.97kg di aria secca... il calore specifico dell'aria (secca) é di 1005 J/kgK, ció significa che per passare da 15 a 120 gradi (con un delta di 105 quindi) non servono 173kJ, ma ben 313,4kJ, piú del doppio di quanto hai calcolato tu. Con una resistenza da 1500W servono A MENO delle perdite di calore dovute all'aria circostante circa 3 minuti e mezzo, che diventeranno piú o meno 4 contando le perdite. Una batteria non é in grado di fornire una tale potenza per cosí tanto tempo solo per far alzare una mongolfiera, ed é per quello che ad oggi, nonostante tecnologicamente siamo parecchio avanti, si usino ancora i buoni vecchi bruciatori a propano liquido in quelle reali.
 
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Fea

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La laurea in ing. aerospaziale l'ho presa qualche annetto fa, perche'? Siamo gia' alla guerra dei titoli?


Il concetto che non so se non ti e' chiaro o se lo stai solo spiegando molto male (speriamo la seconda), e' che "e' fattibile fare X" e' in generale una domanda energetica.
La potenza va considerata solo nel momento in cui la quantita' iniziale di energia risulta essere sufficiente. Sapere che hai potenza a sufficienza da compensare le perdite ma poi non hai energia per fare nulla e' un esercizio poco utile...


Poi, se il tuo scopo e' "scaldare qualcosa su un veicolo piccolo", un sistema a combustione e' -come dici anche tu- piu' efficiente in termini di massa (molto piu' efficiente) rispetto ad uno elettrico, ma in apertura si diceva esattamente "invece di avere un sistema di combustione".

Riguardo i conti, premesso che ci sono diverse approssimazioni, ma io ho considerato una cosa molto semplificata e "ottimistica", quindi calore a volume costante (700) e con una massa d'aria inferiore (quella che a 120 gradi riempira' il pallone, non quella che lo riempie a 15) e non a pressione costante come te; a pensarci meglio, usare cp e' piu' realistico* che usare cv, ma tu devi correggere la massa.
E per inciso, il doppio di 173 e' 346 :D :D

Detto questo, vale quanto detto sopra: sapere che ci metti un minuto o un'ora a scaldare questa massa d'aria e' irrilevante nel momento in cui sai gia' che non hai in partenza l'energia per arrivare ad una temperatura (o volume) di decollo.


*realistico: per quanto possa esserlo questo esperimento mentale
 
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Il concetto che non so se non ti e' chiaro o se lo stai solo spiegando molto male (speriamo la seconda), e' che "e' fattibile fare X" e' in generale una domanda energetica.
La potenza va considerata solo nel momento in cui la quantita' iniziale di energia risulta essere sufficiente. Sapere che hai potenza a sufficienza da compensare le perdite ma poi non hai energia per fare nulla e' un esercizio poco utile...


Poi, se il tuo scopo e' "scaldare qualcosa su un veicolo piccolo", un sistema a combustione e' -come dici anche tu- piu' efficiente in termini di massa (molto piu' efficiente) rispetto ad uno elettrico, ma in apertura si diceva esattamente "invece di avere un sistema di combustione".

Riguardo i conti, premesso che ci sono diverse approssimazioni, ma io ho considerato una cosa molto semplificata e "ottimistica", quindi calore a volume costante (700) e con una massa d'aria inferiore (quella che a 120 gradi riempira' il pallone, non quella che lo riempie a 15) e non a pressione costante come te; a pensarci meglio, usare cp e' piu' realistico* che usare cv, ma tu devi correggere la massa.
E per inciso, il doppio di 173 e' 346 :D :D

Detto questo, vale quanto detto sopra: sapere che ci metti un minuto o un'ora a scaldare questa massa d'aria e' irrilevante nel momento in cui sai gia' che non hai in partenza l'energia per arrivare ad una temperatura (o volume) di decollo.


*realistico: per quanto possa esserlo questo esperimento mentale
Certo ma se per il solo decollo devo utilizzare due batterie normali di un drone, l'esperimento non ne vale la candela o almeno, non la vale utilizzando un sistema elettrico per riscaldare l'aria, che poi alla fine era lo scopo iniziale dell'utente che ha aperto questa discussione.
Se devo fare un modellino deve essere fedele alla realtá quindi posso predisporre un piccolo bruciatore a fiamma pilota controllato elettronicamente, allora puó avere un senso, altrimenti scaldare per effetto joule a mio parere richiede troppa energia per essere realistico, senza contare che nei 750 grammi che hai calcolato tu ci va aggiunto ulteriore peso per le batterie in piú che nel drone da cui hai preso i dati non ci sono.

Peso batterie/energia trasportata é una cosa da tenere in seria considerazione perché non puoi mettere una batteria al piombo per ovvie ragioni, le lipo sono costose e comunque il loro peso lo hanno anche loro se ti servono belle capienti.
 
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Al di la' del discorso batterie -mi sa che ho preso massa e autonomia di un altro drone alla fine-, che serviva solo per avere un'idea dei numeri coinvolti, stiamo dicendo la stessa cosa.
 

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Per inciso, ricordo che aumentando la capacità delle batterie aumenta peso, servono quindi batterie più grosse, serve quindi più potenza perchè aumenta il peso, servono quindi batterie più grosse ecc ecc

Al di la' del discorso batterie -mi sa che ho preso massa e autonomia di un altro drone alla fine-, che serviva solo per avere un'idea dei numeri coinvolti, stiamo dicendo la stessa cosa.
Inoltre prendere i dati da un drone che deve alimentare 4 motori per nemmeno 100w capisci che non è proprio il paragone più adatto
 

Fea

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Per inciso, ricordo che aumentando la capacità delle batterie aumenta peso, servono quindi batterie più grosse, serve quindi più potenza perchè aumenta il peso, servono quindi batterie più grosse ecc ecc



Inoltre prendere i dati da un drone che deve alimentare 4 motori per nemmeno 100w capisci che non è proprio il paragone più adatto
Mi servivano i valori di massa, batteria ed autonomia per un singolo drone; che poi sia il drone modello "x15" o "f41" è irrilevante, l'importante è non prendere la massa di un giocattolo e l'autonomia di una cosa più grande. il fatto che tu mi risponda parlando di potenza fa pensare che questa spiegazione è per te inutile tanto quanto le precedenti.
 
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SammyAlex

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Buonasera a tutti.
ho gia postato la domanda in radiocomandi ma mi hanno detto di chiedere qui a voi quindi eccomi qua

sto progettando una mongolfiera, e avrei bisogno dei seguenti componenti, ovviamente io vi posto cio che vorrei, ma non so se esiste qualcosa di simile, quindi consigliatemi con cio che cè sul mercato o con soluzioni che vi sembrano dei buoni sostituti.

Una centralina che sia programmabile, in questo modo posso avere la certezza che la mongolfiera esegua determitate operazioni in caso di perdita del segnale, cosi che non cada se passando lontano da me non riesco piu a comandarla (senza quindi la mia influenza, devo poter fare in pratica un piano di volo o simile, quindi sarebbe da collegare al pc se possibile)

Devo poterci collegare anche un altimetro non barmetrico ma laser o simile, perchè è la distanza dal suolo che conta non l altitudine fine a se stessa.

Nel caso sapete anche se e dove posso prendere delle microvalvole che possano portare gas in pressione e azionabili con un servo?
Grazie a tutti, Dweller
 

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