Fattibilità mezzo aereo perennemente in volo, comandato a distanza, con link dati

[sirisiri]

Vorrei costruire (o almeno sognare di costruire) un qualcosa con queste caratteristiche:

-possa volare per almeno un mese senza "soste a terra" di alcun genere
-possa essere comandato da terra
-possa essere comandato dall'altro lato della terra (es lo mando in australia lo seguo dall'italia)
-abbia un carico utile di un paio di chilogrammi

Inizialmente avevo pensato ad un quadrato del lato di un metro e mezzo stile elicottero e coperto di pannelli solari ad alta efficenza (35%). Una cosa del genere, dati alla mano in condizioni di luce eccellenti è effettivamente in grado di volare, ma dubito possa resistere alla notte e al sole in tramonto/alba, come nelle zone al di fuori dei due tropici. Idea scartata.

Ho pensato quindi ad una sorta di base in legno di balsa (con 2 eliche che garantiscono una spinta omnidirezionale, 1-2 metri quadrati di pannelli solari, batteria ed altre cose non indispensabili al volo) con collegato un pallone aereostatico di elio del volume di circa 5mc (il volume deve essere scelto con cura: vorrei che il sistema sia in equilibrio con l'ambiente esterno e che solo le eliche possano spostare verso l'alto o verso il basso l'aggeggio, non che il pallone spinga tutto perennemente verso l'alto, ad esempio)

Domande:

-in un pallone d'elio, ipoteticamente di materiale perfettamente elastico, la spinta varia con l'altitudine? O rimane costante? Intendo a 10km d'altezza la densità dell'aria è minore, il pallone si espande e la spinta di archimede rimane invariata giusto?

-pensate sia possibile per dei motori ad energia solare affrontare i venti d'alta quota? (picchi di 20m/s)?

-la rete 3g/edge dei cellulari fino a che altitudine è utilizzabile?

-ci sono sistemi radio che permettono di trasmettere da terra al gingillo a distanze considerevoli?


4 domande per ora son anche troppe =)

Grazie mille a tutto il forum! :)

[Charonte]

ma credi di poter far scorazzare questo coso nei cieli, pure dall'altra parte del mondo, e nessuno ti dica niente? :asd:

[sirisiri]

ma credi di poter far scorazzare questo coso nei cieli, pure dall'altra parte del mondo, e nessuno ti dica niente? :asd:

Ehm... che problemi ci sarebbero? Arrivano i caccia israeliani e me lo abbattono?
:mc:

Comunque non è questo che vorrei discutere! :)

[!fazz]

arrivi tardi

http://en.wikipedia.org/wiki/Helios_Prototype

[Nik4sil]

Probabilmente è solo una mia sensazione, ma credo tu non abbia idea dei problemi tecnici ed economici che un tale progetto comporta :fagiano:

[sirisiri]

arrivi tardi

http://en.wikipedia.org/wiki/Helios_Prototype

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Pages_from_64317main_helios-2.jpg
:Prrr:

Il mio scopo non è creare una tecnologia e venderla, è solo hobby :)
Comunque se hai il libretto di costruzione per materiali presenti ad un comune mortale di una roba simile ma di dimensioni ridotte mi cimento subito! :)
Grazie comunque ;)

Probabilmente è solo una mia sensazione, ma credo tu non abbia idea dei problemi tecnici ed economici che un tale progetto comporta :fagiano:
Problemi economici per me non sussistono (è da quando ho 18 anni che sono titolare della mia società, i dindi non mi mancano per fortuna [e per ora]). Certo non per replicare i prototipi della NASA!
Problemi tecnici: sono consapevole che sia un progetto davvero molto complesso che richiede un enorme quantità di tempo e conoscenze. E' per questo che mi interessa. Adoro le cose complesse. :fagiano:

Giustamente si può dubitare delle mie capacità tecniche (ne dubito pure io) ma lo scopo sarebbe anche imparare :) Le mie skill in informatica ad esempio sono ottime, mentre so poco o niente di elettronica.
Poi si può sempre lasciare tutto a metà, non è che firmo un contratto con me stesso per portare il progetto a termine :)

Se a qualcuno interessa ho trovato una tesi di laurea interessantissima: http://www.sky-sailor.ethz.ch/docs/Thesis_Noth_2008.pdf

[pindol]

mi sfugge una cosa,

che utilità ha questo oggetto?

cmq quello della nasa è vero che è caduto, ma faceva proprio quello che dicevi tu...

Pindol

[killercode]

la soluzione si chiama dirigibile, ma è ben oltre la tua portata economica e tecnica (a meno che la tua società non produca aerei ovviamente :D)

[sirisiri]

E' un hobby. L'utilità di un hobby è praticamente fine a se stessa.
Un dirigibile è praticamente quello a cui avevo pensato, nella descrizione ;)

[killercode]

E' un hobby. L'utilità di un hobby è praticamente fine a se stessa.
Un dirigibile è praticamente quello a cui avevo pensato, nella descrizione ;)

Si, ma un dirigibile vero intendo, che sollevi almeno 100 kg, tra carburante/batterie, motori ed elettronica siamo li come peso, quindi diciamo alla buona più di 100 metri cubi di pallone

[sirisiri]

Si, ma un dirigibile vero intendo, che sollevi almeno 100 kg, tra carburante/batterie, motori ed elettronica siamo li come peso, quindi diciamo alla buona più di 100 metri cubi di pallone

Dici che non sia possibile fare qualcosa di piccolo, con pannelli solari e motori elettrici (100-200W di picco in tutto)?

[killercode]

Dici che non sia possibile fare qualcosa di piccolo, con pannelli solari e motori elettrici (100-200W di picco in tutto)?

i pannelli solari comunque pesano, le batterie pesano, i pesi pesano (ovvio :D).
100 watt sarà si e no come il motore di un frullatore e l'australia è piuttosto lontana

[sirisiri]

i pannelli solari comunque pesano, le batterie pesano, i pesi pesano (ovvio :D).
100 watt sarà si e no come il motore di un frullatore e l'australia è piuttosto lontana

I pesi vengono supportati dal pallone, del tempo che ci impiega a raggiungere una destinazione non mi interessa, mi interessa che la possa effettivamente raggiungere battendo i venti di quota =)
(non pensavo di utilizzare i pesi comunque) :)

Quindi la prima domanda penso debba essere: quanta potenza mi serve per battere questi venti considerando che l'attrito maggiore lo fornisce il pallone? (e che quindi la potenza è direttamente proporzionale alla dimensione del pallone)?

[jumpjack]

ma quando dici "volare" intendi che deve spostarsi dove gli pare, o restare fermo a volo fisso sempre sullo stesso posto, a mo' di satellite?
Perche' si tratterebbe di due questioni tecniche totalmente differenti!
Fondamentale poi anche la quota operativa richiesta: 10 metri? 100? 1000? 10.000? :mbe:

Intanto suggerisco di iniziare a fare i calcoli sul volume che deve avere un aerostato per sostenere pannelli e batterie in grado di generare almeno 100 Wh, ipotizzando che elettronica e meccanica di bordo consumino al massimo 4A (ma è una cifra inventata: non so quanto dovrebbero essere potenti i motori).
Le batterie saranno di sicuro un enorme problema.
Le piu' leggere che conosco sono le LiFePo4: con 10 Kg puoi accumulare 5000 Wh.Quindi in teoria con 200 g avresti quei 100 Wh.

[sirisiri]

ma quando dici "volare" intendi che deve spostarsi dove gli pare, o restare fermo a volo fisso sempre sullo stesso posto, a mo' di satellite?
Perche' si tratterebbe di due questioni tecniche totalmente differenti!
Fondamentale poi anche la quota operativa richiesta: 10 metri? 100? 1000? 10.000? :mbe:
Dovrebbe fare entrambe, poter spostarsi da un punto ad un altro dove se ne resta

Dovrebbe fare entrambe, muoversi da un punto ad un altro e poter stazionare (e poter ritornare a terra in un punto definito).
Direi indicativamente mille metri, ma portarlo a 20000 dove le correnti d'aria sono prossime a zero non sarebbe male :)


Intanto suggerisco di iniziare a fare i calcoli sul volume che deve avere un aerostato per sostenere pannelli e batterie in grado di generare almeno 100 Wh, ipotizzando che elettronica e meccanica di bordo consumino al massimo 4A (ma è una cifra inventata: non so quanto dovrebbero essere potenti i motori).
Le batterie saranno di sicuro un enorme problema.
Le piu' leggere che conosco sono le LiFePo4: con 10 Kg puoi accumulare 5000 Wh.Quindi in teoria con 200 g avresti quei 100 Wh.
100W indicativamente li ricavi da un metro quadro di pannelli fotovoltaici a basso rendimento considerando anche l'inclinazione del sole... io pensavo di utilizzare anche due-tre metri quadri a forma circolare :)
Interessanti le batterie citate :)

(appena faccio i conti rispondo) :)


Edit: wikipedia è sbagliata giusto? "wattora = Energia fornita dalla potenza di 1 kilowatt per un periodo di 1 ora"

[Nik4sil]

ma quando dici "volare" intendi che deve spostarsi dove gli pare, o restare fermo a volo fisso sempre sullo stesso posto, a mo' di satellite?
Perche' si tratterebbe di due questioni tecniche totalmente differenti!
Fondamentale poi anche la quota operativa richiesta: 10 metri? 100? 1000? 10.000? :mbe:

Io ho capito che dovrebbe svolazzare intorno alla terra, ad esempio arrivare in Australia.
Il tutto in volo praticamente perenne, con un apparecchio piccolo e comandato dall'Italia.
Per come la vedo io è assolutamente impossibile da realizzare (e men che meno con budget diversi da quelli "statali").


Edit (l'autore del thread ha risposto mentre scrivevo): vorresti arrivare a 20.000 metri con un pallone di elio e trasportarvi dei carichi? :eek:

[Quetzal]

Ho pensato quindi ad una sorta di base in legno di balsa (con 2 eliche che garantiscono una spinta omnidirezionale, 1-2 metri quadrati di pannelli solari, batteria ed altre cose non indispensabili al volo) con collegato un pallone aereostatico di elio del volume di circa 5mc (il volume deve essere scelto con cura: vorrei che il sistema sia in equilibrio con l'ambiente esterno e che solo le eliche possano spostare verso l'alto o verso il basso l'aggeggio, non che il pallone spinga tutto perennemente verso l'alto, ad esempio)

Funzionerebbe solo nel salotto di casa, posto di aver chiuso la finestra e spento ventilatori e condizionatori vari. In aria calma, il peso della "base" abbassa il baricentro del sistema, ma, al primo buffo d' aria, la resistenza del pallone ribalterebbe tutto l' ambaradan.


Domande:

-in un pallone d'elio, ipoteticamente di materiale perfettamente elastico, la spinta varia con l'altitudine? O rimane costante? Intendo a 10km d'altezza la densità dell'aria è minore, il pallone si espande e la spinta di archimede rimane invariata giusto?
Passo


-pensate sia possibile per dei motori ad energia solare affrontare i venti d'alta quota? (picchi di 20m/s)?
Eh ?
Le correnti a getto superano i 400 km/h. E se vuoi arrivare in Australia, le devi attraversare per forza.


-la rete 3g/edge dei cellulari fino a che altitudine è utilizzabile?
Non lo so, ma è irrilevante. Per motivi di temporizzazione, GSM e 3G possono comunicare al massimo a 35 km dalla BTS. Quindi, a prescindere dalla massima quota a cui è utilizzabile il sistema, hai il 100 % di probabilità di perdere la macchina durante la traversata dell' Adriatico o dell Egeo.


-ci sono sistemi radio che permettono di trasmettere da terra al gingillo a distanze considerevoli?

Si, ma dubito che riuscirai a convincere l' USAF a venderti il sistema di pilotaggio remoto di un Predator. :D


4 domande per ora son anche troppe =)


Te ne faccio una io: cominciare con una macchina volante che si accontenti di fare qualche centinaio di metri ?
Il progetto che hai in mente, forse, non è impossibile, ma è un GROSSO lavoro per un team di ingegneri aerospaziali.

EDIT: leggo ora che si parla di motori da 100 W. Ma un motore da 100 W è meno del rutto di una formica.
Primo link che ho trovato:
http://www.mymodelmarket.com/product.php~idx~~~933~~Ventola+EDF+55mm+_+Motore+DH300_5350~.html
Succhia 370 W e fornisce "ben" 710 grammi di spinta.
Vero che è una ventola intubata, più adatta a modelli veloci, ma anche fosse un motore ad hoc per volo lento, non riuscirai ad a arrivare ad un solo kg di spinta a parità di consumo.

[mixkey]

Dovrebbe fare entrambe, muoversi da un punto ad un altro e poter stazionare (e poter ritornare a terra in un punto definito).
Direi indicativamente mille metri, ma portarlo a 20000 dove le correnti d'aria sono prossime a zero non sarebbe male :)


100W indicativamente li ricavi da un metro quadro di pannelli fotovoltaici a basso rendimento considerando anche l'inclinazione del sole... io pensavo di utilizzare anche due-tre metri quadri a forma circolare :)
Interessanti le batterie citate :)

(appena faccio i conti rispondo) :)


Edit: wikipedia è sbagliata giusto? "wattora = Energia fornita dalla potenza di 1 kilowatt per un periodo di 1 ora"

Vero, adesso e' corretto.

[jumpjack]

scusate, ma lui non ha detto che questo coso deve SPOSTARSI fino in australia, ma che deve essere CONTROLLABILE fino in australia, e credo fosse solo per fare un esempio.
Di quanto deve potersi spostare non l'ha ancora specificato.

La quota di 1000 metri preclude la possibilità di usare un pallone vincolato, quindi complica moltissimo le cose, perche' bisogna davvero dimensionare i DUE motori per resistere a venti che non so a quanto possano arrivare.

Comunque andare a quella quota immagino comporti complicazioni burocratiche oltre che scientifiche. Quelle scientifiche si superano coi soldi, quelle burocratiche... beh, in teoria i soldi non dovrebbero essere sufficienti.. :stordita:

Visto che mi sono sempre chiesto quanto costerebbe creare un "satellite geostazionario aereo" che cioe' sta nell'atmosfera invece che fuori, resto sintonizzato sul thread in ascolto :) , perche' altri contributi non so darne. :(

Quacuno sa quanto pesa al massimo al metro quadro un pannello solare SENZA STRUTTURA, cioe' solo lo strato che produce corrente? :confused:

edit:
ah, no, ha proprio detto "lo mando in australia, lo controllo dall'italia"!!!

[sirisiri]

edit:
ah, no, ha proprio detto "lo mando in australia, lo controllo dall'italia"!!!

Hehe

Lo so che è utopia tranquillo :Prrr:

[sirisiri]

Quacuno sa quanto pesa al massimo al metro quadro un pannello solare SENZA STRUTTURA, cioe' solo lo strato che produce corrente? :confused:

Celle con rendimento del 30%:

http://www.spectrolab.com/DataSheets/cells/PV%20XTJ%20Cell%205-20-10.pdf

84 mg/ cm2 (Bare) @ 140 μm (5.5 mil) Ge wafer thickness

Fanno 0,84kg al mq. Penso che ci sia di più leggero comunque.

[jumpjack]

Hehe

Lo so che è utopia tranquillo :Prrr:

no, secondo me è tecnicamente fattibile, è solo questione di soldi...

Celle con rendimento del 30%:

http://www.spectrolab.com/DataSheets/cells/PV%20XTJ%20Cell%205-20-10.pdf

84 mg/ cm2 (Bare) @ 140 μm (5.5 mil) Ge wafer thickness

Fanno 0,84kg al mq. Penso che ci sia di più leggero comunque.

MOLTO interessante. :)


Facciamo 1 kg/m^2 per semplificare i calcoli.

Calcolo produzione pannelli:
http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radmonth.php?lang=it&map=europe

A Roma si ha un minimo di 60 kWh/mese per kWp installato.
6000 Wh/mese per 1000 Wp
1000 Wp mi pare siano 10 m^2, cioe' con 10kg di pannelli produci 6000 Wh in un mese

Poi c'e' da fare il resto dei calcoli...

[sirisiri]

Ora magari sbaglio ma penso che si parta dal considerare l'irraggiamento solare 1000W al mq, poi calcolando un eff. del 30% la potenza installata di quei pannelli sarebbe di 300w al mq.
Quindi con tre metri quadri di pannelli (qualcosa dal raggio di un metro e qualcosa) hai una potenza installata di 1000w...

[Nik4sil]

no, secondo me è tecnicamente fattibile, è solo questione di soldi...

Con le dimensioni preventivate (roba di 1-2-3 metri) sono di parere esattamente opposto: impossibile.

[sirisiri]

Con le dimensioni preventivate (roba di 1-2-3 metri) sono di parere esattamente opposto: impossibile.

Che sistema potrebbe venire usato in linea puramente teorica ad ogni modo?
Sento tanto parlare delle trasmissioni radio ad onde corte, di persone che ci fanno un quarto di mondo con attrezzatura da amatore e una buona giornata di cielo limpido, verrebbe utilizzata una cosa simile?

[jumpjack]

Che sistema potrebbe venire usato in linea puramente teorica ad ogni modo?
Sento tanto parlare delle trasmissioni radio ad onde corte, di persone che ci fanno un quarto di mondo con attrezzatura da amatore e una buona giornata di cielo limpido, verrebbe utilizzata una cosa simile?
per trasmettere le onde corte, se non sbaglio, non c'e' bisogno di "qualcosa" in aria che le ritrasmette, rimbalzano da sole sulla ionosfera.

Ma "persone che ci fanno un quarto di mondo" a fare cosa?!? :confused:

[Zappz]

ma tipo se il pallone esplode e il tuo oggetto nel cadere ammazza una persona?
potrebbe essere un problema...

[Nik4sil]

Che sistema potrebbe venire usato in linea puramente teorica ad ogni modo?
Sento tanto parlare delle trasmissioni radio ad onde corte, di persone che ci fanno un quarto di mondo con attrezzatura da amatore e una buona giornata di cielo limpido, verrebbe utilizzata una cosa simile?

Attrezzatura da amatore che comunque non potrebbe essere trasportata da un trabiccolo del genere.

[sirisiri]

per trasmettere le onde corte, se non sbaglio, non c'e' bisogno di "qualcosa" in aria che le ritrasmette, rimbalzano da sole sulla ionosfera.

Ma "persone che ci fanno un quarto di mondo" a fare cosa?!? :confused:
Persone che trasmettono per un quarto della circonferenza terrestre (10'000km giusto?) utilizzando radio ad onde corte.
Non mi sembra di aver parlato di qualcosa in aria che le ritrasmette, al massimo servono condizioni atmosferiche favorevoli. Penso.

ma tipo se il pallone esplode e il tuo oggetto nel cadere ammazza una persona?
potrebbe essere un problema...
Sinceramente non ci avevo pensato, non l'avevo neppure presa in considerazione la cosa. Avevo supposto fosse possibile uno scontro con un aereo ad esempio, ma quando l'avevo pensato il progetto era talmente piccolo che si poteva paragonare ad un aquila, quindi visto che gli aerei li fanno apposta mi son detto, non ci dovrebbero essere problemi.

Si, questo indubbiamente è un grande problema.

Attrezzatura da amatore che comunque non potrebbe essere trasportata da un trabiccolo del genere.

:muro:

[+Benito+]

devi calcolare l'assetto del velivolo rispetto al sole per sapere quanta energia puoi captare al giorno.

[sirisiri]

devi calcolare l'assetto del velivolo rispetto al sole per sapere quanta energia puoi captare al giorno.

Si, verissimo.

Qualcuno sa quanta potenza serve per affrontare questi stramaledetti venti di quota?

un vento di 20m/s calcolando una densità dell'aria di 0,8kg/m^3 quanta spinta esercita su un pallone del diametro di 5 metri ad esempio?

[sirisiri]

Aggiungo in merito al rapporto potenza prodotta/peso: mi sono appena arrivati 60 pannelli solari della dimensione di 6pollicix9 e dello spessore di 0,2millimetri. Rendimento del 15%.

Lascio immaginare a voi quanto non pesino :)

[jumpjack]

ma tipo se il pallone esplode e il tuo oggetto nel cadere ammazza una persona?
potrebbe essere un problema...


è per questo che dicevo che i problemi burocratici saranno molto piu' gravi di quelli tecnici!
Mica chiunque puo' prendere e piazzare un oggetto volante a 1000 metri di quota! :O

[|alby|]

guardati questo http://www.natrium42.com/halo/flight2/

[sirisiri]

guardati questo http://www.natrium42.com/halo/flight2/

Davvero molto interessante! Bello bello bello!

Parte legale:

Q:Isn't it a danger for manned aircraft?
A:Even though the chance of collision is very small, there was an aluminium foil inside the capsule for radar reflection. Control towers should have been able to track it. As for legality, as far as I can tell, it's permitted for that weight without requirements to notify any authority.

Chissa dalle nostre parti però.

[Charonte]

ma devi farlo per forza sto giro del mondo? :asd:
ma che ci devi portare, la droga? :asd:
piacerebbe pure a me comunque avere un baracchino volante.

[killercode]

ma devi farlo per forza sto giro del mondo? :asd:
ma che ci devi portare, la droga? :asd:
piacerebbe pure a me comunque avere un baracchino volante.

beh, se ti basta un baracchino volante con meno di 100 euro ti compri questo drone (che ovviamente non va in australia e neanche fuori casa)

http://diydrones.com/profiles/blog/show?id=705844%3ABlogPost%3A44817

[sirisiri]

ma che ci devi portare, la droga? :asd:
Hhahahhaha mi hai dato una fantastica idea :P

[sirisiri]

beh, se ti basta un baracchino volante con meno di 100 euro ti compri questo drone (che ovviamente non va in australia e neanche fuori casa)

http://diydrones.com/profiles/blog/show?id=705844%3ABlogPost%3A44817
Devo dire che ha dell'incredibile nella sua semplicità..

[Quetzal]

Che sistema potrebbe venire usato in linea puramente teorica ad ogni modo?
Sento tanto parlare delle trasmissioni radio ad onde corte, di persone che ci fanno un quarto di mondo con attrezzatura da amatore e una buona giornata di cielo limpido, verrebbe utilizzata una cosa simile?

Le onde corte consentono di arrivare dall' altra parte del mondo, ma sono influenzate dalla propagazione, che a sua volta dipende dall' ora del giorno, dalle stagioni e dall' attività solare.
In onde corte non è possibile avere un collegamento continuo h24 tra due generici punti del globo, nelle migliorissime condizioni potrai avere fino a 12 ore consecutive di propagazione aperta, per poi passare a 12 ore di chiusura totale.
Inoltre ci vogliono antenne molto più grandi del tuo intero trabiccolo e potenze considerevoli (centinaia di watt, per avere una buona probabilità di arrivare agli antipodi). Come non bastasse, un link dati automatico potrà avere, se tutto va bene, una banda di 200 bit/s. Sufficiente per trasmettere dati e comandi, insufficente per un video real time.

L' unica maniera fattibile per un link dati globale è, IMHO, un telefono satellitare usato come modem dati.

[sirisiri]

Le onde corte consentono di arrivare dall' altra parte del mondo, ma sono influenzate dalla propagazione, che a sua volta dipende dall' ora del giorno, dalle stagioni e dall' attività solare.
In onde corte non è possibile avere un collegamento continuo h24 tra due generici punti del globo, nelle migliorissime condizioni potrai avere fino a 12 ore consecutive di propagazione aperta, per poi passare a 12 ore di chiusura totale.
Inoltre ci vogliono antenne molto più grandi del tuo intero trabiccolo e potenze considerevoli (centinaia di watt, per avere una buona probabilità di arrivare agli antipodi). Come non bastasse, un link dati automatico potrà avere, se tutto va bene, una banda di 200 bit/s. Sufficiente per trasmettere dati e comandi, insufficente per un video real time.

L' unica maniera fattibile per un link dati globale è, IMHO, un telefono satellitare usato come modem dati.

Molto interessante, grazie mille per il post.

A titolo di curiosità provo a cercare informazioni su tariffe dati tramite satellite, la cosa mi interessa anche come conoscenza personale :)

Ho trovato questo:

http://eu.globalstar.com/en/index.php?cid=1470

Per 35€ al mese sembrano offrire (solo tramite i loro apparati) una connessione flat. Avrebbero velocità da far pena e limiti al traffico suppongo, ma a quel prezzo fa tanta gola :)