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Das Tankvolumen ist uninteressant

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  1. Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: M.P. 06.06.19 - 10:14

    Interessant ist, wie viel Kilogramm Wasserstoff er fasst.
    400 Liter Wasserstoff bei Außendruck werden bestimmt nicht für 600 km Reichweite passen...

    bei vielleicht 30 kWh aus dem kg Wasserstoff muss man für den Betrieb der sechs Motoren mit jeweils 100 kW bei 70 % Last über vier Stunden 1680 kWh aufbringen, das wären 56 kg Wasserstoff ...

    Nach dieser Grafik



    EDIT (Tankvolumen 400 Liter statt 800 Liter)

    kann man 40 kg Wasserstoff in einem Kubikmeter bei 700 Bar und 20 °C speichern.
    Also 16 kg in 400 Litern.

    Wahrscheinlich habe ich mich bei der Motorlast im Normalflug verschätzt.
    16 kg wäre 480 kWh oder über vier Stunden 120 kW durchschnittliche abgerufene Motorleistung.
    Das wäre mit 20% der verfügbaren Motorleistung gleichfalls gerade noch plausibel ....
    Vielleicht ist ansonsten der Ausfall eines Motors nicht zu kompensieren ...
    Wenn man ihn mit 120 kW Leistungsaufnahme in der Luft halten kann, wäre ggfs sogar eine Notlandung alleine mit 2 Motoren möglich, solange diese genau gegenüberliegend sind



    7 mal bearbeitet, zuletzt am 06.06.19 10:33 durch M.P..

  2. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: Ach 06.06.19 - 11:08

    >16 kg wäre 480 kWh oder über vier Stunden 120 kW durchschnittliche abgerufene Motorleistung.
    >Das wäre mit 20% der verfügbaren Motorleistung gleichfalls gerade noch plausibel ....
    >Vielleicht ist ansonsten der Ausfall eines Motors nicht zu kompensieren ...
    >Wenn man ihn mit 120 kW Leistungsaufnahme in der Luft halten kann, wäre ggfs sogar eine >Notlandung alleine mit 2 Motoren möglich, solange diese genau gegenüberliegend sind

    Schöne Rechnung, übersichtliche Tabelle :]. Sofern ich das richtig verstehe, klingt die 700 Bar Kurve nach einer guten Annahme, aber die 120 kW klingen tatsächlich ziemlich knapp. Wenn der Tank auf -120° herunter gekühlt würde, könnte man bereits 24Kg in den 400L unterbringen, die Dauerleistung würde sich auf 180kW erhöhen, wobei die Kühlung aber natürlich den Wirkungsgrad weiter einbrechen lassen würde. Naheliegend wäre noch, dass sie die maximale Reichweite nur für die minimale Zuladung abgenommen haben.

    Für den Fall des Versagens von ein oder auch zwei Motoren, wäre noch zu bedenken, dass diese Motoren ja im Stillstand keine Energie mehr verbrauchen und dieses Energieplus dann den restlichen Motoren zur Verfügung steht.

  3. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: M.P. 06.06.19 - 11:45

    Ein wenig ist die Thermodynamik da "freundlich". Das Entspannen des Wasserstoffes vor den Zuführen in die Brennstoffzelle "erzeugt Kälte", die man nutzen kann, um den verbleibenden Wasserstoff im Tank gekühlt zu halten ...

  4. Motorversagen

    Autor: M.P. 06.06.19 - 12:37

    Die Motoren haben 100 kW pro Stück.
    Mit zwei Motoren kann man also nicht mehr als 200 kW Trag-Leistung erzeugen.
    Wenn aber 120 kW zum Tragen reichen, wäre das ausreichend zum schweben (wenn die beiden gegeüberliegend sind) und Landen.
    Nur mit dem Manöverieren würde es schwierig ...
    Genau in der Richtungsachse, in der die Motoren liegen kann man manöverieren. Wenn ein dritter Motor noch funktioniert, kann man in alle Richtungen fliegen ...

  5. Re: Motorversagen

    Autor: Blade 06.06.19 - 13:27

    Soweit ich weiß lässt sich ein Hexacopter mit 4 beliebigen oder den 3 jeweils korrekt verteilten Rotoren (also wenn alle geraden oder alle ungeraden Rotoren gleichzeitig ausfallen) noch fliegen.

    Mit nur 2 Rotoren wird das nichts. Aber wie wahrscheinlich ist es bitte, dass von 6 Rotoren mehr als 2 gleichzeitig ausfallen?

    Elektromotoren kann man kurzzeitig übrigens stark überlassten. D.h. wenn wirklich alle geraden bzw. ungeraden Rotoren gleichzeitig ausfallen, würde ich mal davon ausgehen dass dann an den verbleibenden 3 Rotoren bei maximaler Zuladung mehr als 100 kw Leistung anliegen, bis die Kiste sauber gelandet ist. Notfalls sind nach der Landung alle 6 E-Motorren Reif für eine Überholung, aber wichtig ist doch nur, dass die Kiste sauber landet.

  6. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: mainframe 06.06.19 - 14:08

    Dachte ich auch gerade. Wenn ich mich nicht irre, kommt die Mercedes B-Klasse mit 2kg Wasserstoff 400km weit.

    Aber das zeigt immernoch nicht, wieviel Wasserstoff die mitbringen.

    Aber interessante Technik...

  7. Re: Motorversagen

    Autor: M.P. 06.06.19 - 14:27

    Mit nur 2 Rotoren (aber den "richtigen", be denen der Schwerpunkt genau irgendwo unter der Verbindungslinie der Rotoren liegt) sollte man noch die Flughöhe abbauen können ohne abzustürzen. Alleine mit den Rotoren könnte man aber die Flugrichtung nicht mehr beeinflussen. Und wenn ungleich verteilte Ladung den Schwerpunkt aus der Verbindungsachse verschiebt, kippt das Ganze um die Verbindungsachse, und schiebt seitlich weg ...

  8. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: M.P. 06.06.19 - 14:28

    2 kg Wasserstoff wären ungefähr 60 kWh ... wäre realistisch, wenn man entsprechend fährt, und Rekuperation genutzt wird ...

  9. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: Ach 06.06.19 - 18:28

    M.P. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Ein wenig ist die Thermodynamik da "freundlich". Das Entspannen des
    > Wasserstoffes vor den Zuführen in die Brennstoffzelle "erzeugt Kälte", die
    > man nutzen kann, um den verbleibenden Wasserstoff im Tank gekühlt zu halten
    > ...

    Beim Durchstöbern der => H2-Speicherungs-Wiki fallen verschiedene Kombinationen auf, bei denen dieser Effekt auftritt. So könnte der Aufwand zum Nachführen der Kälte zumindest verringert werden, die Drohne bleibt ja auch nicht ewig in der Luft.

    ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    Zur benötigten Energie, also die Schwebegleichung ist mir so auf die Schnelle viel zu kompliziert, deswegen habe ich es mal mit diesem Ansatz probiert: Die Drohne fällt ohne Antrieb und wenn man den Luftwiderstand ignoriert, aus dem Schwebezustand in einer Sekunde 9,81m in die Tiefe. Um den selben Energiebetrag muss man sie ständig anheben damit sie schwebt.

    Ein Watt hebt 100g genau einen Meter in einer Sekunde in die Höhe, für ein Kilogramm benötigte man folglich 10 Watt und um dieses Kg 9,81m statt einem m/s anzuheben wären 98,1 Watt oder ca. 0,1 kW nötig. Wenn die Drohne leer 500kg wiegt, dann brächte man einen 0,1kW x 500 also 50 kW starken nach unten gerichtete Rückstoß, um die Drohne in der Schwebe zu halten. Nimmt man den Wirkungsgrad der Rotoren mit 65% an, dann müssten die Motoren 50kW x 100/65 => ca. 75kW liefern, wenn die Motoren selber zusammen mit der Steuerung einem Wirkungsgrad von 85% hätten, würden daraus 75 x 85/100 = ca. 90kW, mit denen man die leere Drohne ständig versorgen müsste, um den Schwebezustand zu halten. 500Kg halte ich für den technischen Aufwand aber für sehr knapp, deshalb:

    Mit 750Kg Leergewicht würden aus den 90kW 90 x 750/500 => 135kW,
    und voll beladen, also mit zusätzlichen 400Kg 90 x 1150/500 => 207kW.

    Für den gerichteten Flug bräuchte die Drohne ja nach Geschwindigkeit natürlich wieder mehr Energie, und wenn sie knapp über den Boden schwebt, dann würde sich die benötigte Energie wegen des Abstüzungseffekts der Luftsäule am Boden wiederum verringern. Das ist schon eine verzwickt komplexe Angelegenheit mit diesen Hubschraubern.

  10. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: M.P. 06.06.19 - 19:13

    Nach Internet-Recherche verbraucht der EC135 zwischen 160 und 180 kg Kerosin pro Flugstunde ... bei 12 kWh/kg und einem Turbinenwirkungsgrad von 30 % wären das 648 kWh Wellenarbeit...

    Der hat ein Startgewicht von max knapp 3 Tonnen ... Kommt also in Etwa hin ....

    Sind vielleicht geschönte Zahlen um Investoren zu beeindrucken.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 06.06.19 19:15 durch M.P..

  11. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: Ach 06.06.19 - 19:49

    M.P. schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Nach Internet-Recherche verbraucht der EC135 zwischen 160 und 180 kg
    > Kerosin pro Flugstunde ... bei 12 kWh/kg und einem Turbinenwirkungsgrad von
    > 30 % wären das 648 kWh Wellenarbeit...
    >
    > Der hat ein Startgewicht von max knapp 3 Tonnen ... Kommt also in Etwa hin
    > ....
    >
    > Sind vielleicht geschönte Zahlen um Investoren zu beeindrucken.

    Und dann ist die Maschine tatsächlich noch ziemlich klein. Wenn, dann haben wir die Verbrauchs- und die Gewichtswerte eher unterschätzt. Hubschrauber sind schon ganz schönen Verbrauchssäue. in der => Wiki wird der Verbrauch der schwereren Maschinen (Startgewicht max : 2910Kg) mit 225l/h angegeben. Bei 230 km/h Reisegeschwindigkeit wären das knappe 100l/100km, und für mehr als fünf Personen wird in der EC 135 kaum Platz sein. Da braucht sich die Skai nicht wirklich anstrengen um das zu unterbieten.

    Man lernt wirklich nie aus :].



    2 mal bearbeitet, zuletzt am 06.06.19 19:53 durch Ach.

  12. Re: Das Tankvolumen ist uninteressant

    Autor: mainframe 07.06.19 - 11:42

    Jepp, es ist auch noch ein kleiner (ich meine es ware 6kWh) Akku drin, um zu rekurpieren und die Brennstoffzelle zu entlasten. Die Brennstoffzelle kann nämlich nicht von 20 auf eben mal 60 kw hochgefahren werden. Die Energie zum beschleunigen kommt aus dem Akku. Die Brennstiffzelle wird wenn möglich immer auf gleichem Output geregelt. Nur so ist der Verschleiss gering. Eine Brennstoffzelle reagiert im Vergleich zum akku sehr träge.

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