Справочник
Привязная станция: питание по кабелю и что его ограничивает
Высота привязного аппарата упирается не в мощность станции, а в массу кабеля, который он должен поднять.
Почему высокое напряжение
Потери в кабеле пропорциональны квадрату тока и сопротивлению. При фиксированной мощности ток обратно пропорционален напряжению, поэтому вдвое более высокое напряжение даёт вчетверо меньшие потери.
Отсюда типовая схема: наземный преобразователь поднимает напряжение до сотен вольт, тонкий лёгкий кабель передаёт мощность наверх, бортовой преобразователь понижает её до бортовых значений.
Массу кабеля это снижает кратно — именно она, а не мощность станции, определяет достижимую высоту.
| Напряжение в кабеле | Ток при 2 кВт | Потери в том же кабеле | Масса меди при той же плотности тока |
|---|---|---|---|
| 48 В | 42 А | базовые | ×1 |
| 150 В | 13 А | ×0,1 | ×0,32 |
| 400 В | 5 А | ×0,014 | ×0,12 |
| 800 В | 2,5 А | ×0,0036 | ×0,06 |
Что ограничивает высоту
Масса кабеля растёт линейно с длиной, а запас тяги аппарата конечен. В какой-то момент вся избыточная тяга уходит на подъём кабеля.
Второй фактор — ветер: натянутый кабель работает как парус и создаёт боковую нагрузку, которая растёт с длиной и со скоростью ветра.
Третий — натяжение. Кабель нельзя ни натягивать сильно (он тянет аппарат вниз и в сторону), ни отпускать свободно (петля попадает в винты). Катушка должна поддерживать заданное натяжение автоматически.
Катушка и кабель
Кабель для привязи несёт силовые жилы и обычно оптоволокно для связи. Тяговую нагрузку принимает арамидная жила, а не проводники.
Число циклов намотки ограничено и указывается в паспорте. Кабель — расходник, и его ресурс планируют так же, как ресурс аккумуляторов.
Катушка должна выдавать длину по потребности и подбирать слабину. Простая ручная катушка на высотах больше нескольких десятков метров не годится.
В каталоге — станции Elistair: Ligh-T 4 с кабелем 70 м и Safe-T 2 со 110 м кабеля и пиковой мощностью 2,5 кВт для аппаратов на 6S, 8S и 12S, а также привязный дронбокс Khronos для дежурства до 24 часов.
Отказоустойчивость
Обрыв кабеля или отказ наземного преобразователя не должны означать падения. На борту всегда есть буферная батарея, рассчитанная на снижение и посадку с рабочей высоты.
Её ёмкость проверяют именно по этому сценарию, а не по времени автономного полёта: нужно ровно столько, чтобы сесть, и это немного.
Наземная часть требует своей защиты: высокое напряжение на катушке, устройство защитного отключения, заземление и порядок обслуживания, который исключает работу с кабелем под напряжением.
Привязные станции в каталоге
Позиции каталога, к которым относится всё сказанное выше.
Разделы каталога по теме
Рядом по теме
- Оптоволокно в линии связи и на привязном аппаратеОптика не глушится и не наводит помеху. Но она не терпит радиуса изгиба меньше паспортного.
- Бортовой DC-DC преобразователь: КПД, пульсации и помехиСтабилизатор не только питает нагрузку. Он ещё и шумит — в питание, в эфир и в датчики.
- Гибридная силовая установка: когда она выгоднее батареиГибрид не даёт большей мощности. Он даёт большую продолжительность при той же мощности.
- Бортовой коммутатор и PoE: питание по Ethernet на БПЛАОдин кабель вместо двух — это минус масса и минус разъём. И плюс требование к бюджету мощности.