Log ind  |  Ny bruger  |  Glemt adgangskode
   
Forsiden  /  Nyheder  /  Elektronik  /  Se hvordan robot holder styrbar drage i luften
 

Hvad mener du?

 
Hvad skal navnet være på en laseragtig enhed, der udsender lyd i stedet for lys?





Deltag i debatten

Se hvordan robot holder styrbar drage i luften

En række ingeniørprojekter verden over arbejder med at bruge drager til blandt andet at trække fragtskibe eller høste vindenergi. Et tysk firma viser her, hvordan deres aktuatorer kan håndtere en drage.

Af Torben R. Simonsen,  tirsdag 15. dec 2009 kl. 14:31

Det tyske aktuatorfirma Festo har i samarbejde med Aeroix udviklet en dragerobot, der overtager styringen.

Dragen er først og fremmest tænkt som en demonstrator for moderne robotteknologi, men på sigt kan man forestille sig, at styrbare drager kan bruges til energiudvinding, som det tidligere er påvist med undervandsdrager.

Robotdragen er da også i stand til at opsamle energi fra dragens bevægelser, og på sigt er det planen at udvikle drager, der kan flyve uden ekstern strømforsyning.

Målsætningen for ingeniørerne har været at udvikle en styrbar drage, der ville være i stand til at håndtere pludselige skift i vind og træk og som kunne holde dragen i luften, så længe det var ønskeligt.

Festo Cyberkite har selskaberne kaldt projektet, der består af en 24 kvadratmeter stor specialdesignet drage, der gør det muligt at holde dragen i luften selv ved meget lave vindhastigheder.

Desuden er der den jordbaserede styringsmekanisme, der består af en række taljer og motorer, der søger for at styrelinerne konstant korrigeres for den lige så konstante skiften i vindretning og vindhastighed.

Dragetrukket skib har været på jomfrutur
Indenfor skibsfart har drager allerede vist sig at spare brændstof. Sidste år afsluttede fragtskibet MS Beluga Skysails sin jomfrutur efter i to måneder at være blevet trukket af en drage fra det nordlige Tyskland tværs over Atlanten til Venezuela, USA og til Norge.

Dragesejlet på 160 kvadratmeter var oppe hver dag i alt fra 5 minutter til 8 timer, og sammenlagt brugte MS Beluga Skysails 20 procent mindre brændsel end forventet på rejsen, der begyndte tirsdag 23.januar. Besparelsen på 2.5 tons brændstof dagligt svarer til 5.000 kroner om dagen i driftsomkostninger.

Dragen opererer i en højde på 100-300 meter over havoverfladen, hvor vindene er kraftigere og mere stabile. Dragen kan bruges ved vindhastigheder på mellem 12 og 74 kilometer i timen (7-40 knob).

RSS Kommentarer (9)
Jeg tror, at det alle arbejder hen mod er et offshore anlæg. Der er masser af plads og dragen har tre fordele ifht. vindmøllen
1. Den behøver kun et anker og ikke et fundament. Det er både billigere og det stiller ikke de samme krav til havdybden.
2. Den kan syes af nylon i Asien -- ingen dyre og besværlige kompositter.
3. Såfremt flytrafikken tillader det, kan dragen udnytte, at vinden er stærkere i højere luftlag.

En af udfordringen er naturligvis at lave et anlæg til automatisk op- og nedtagning af dragen; men skulle det fejle en gang i mellem, er nyere mølleparker jo alligevel bemandede.
Jeg tror, at man kan negligere udgiften til både anker og drage i en kost-analyse. I den forbindelse kunne det være interessante at få et overslag over hvor stor en del af prisen for en havvindmøllepark går til kabel og generatorer. Så vidt jeg husker mener KiteGen forskerne, at de kan reducere prisen for vindkraft med en faktor 100. Skulle det holde i virkeligheden, betyder det jo stort set gratis energi -- når det blæser (lagringsproblematik etc).

Foruden det svenske projekt der linkes til i artiklen eksisterer projekterne:
Holland: Laddermill
Italien: KiteGen (har allerede lavet en robotstyring svarende til det, der nævnes i artiklen)
Modsat MS Beluga og undervandsdragen styrer de dragen fra jorden ved at ændre længden af linerne (flerlinet drage som i artiklen) og ikke ved en kontrolenhed på selve dragen.
Som jeg ser det, giver de ekstra liner mere gnidning med luften, men det er til gengæld enklere og nok ikke vigtigt for succesen af et eventuelt demonstrationsprojekt.

Både laddermill og kitegen har generatoren på jorden, mens undervandsdragen har den på selve dragen.
Når generatoren sidder på dragen, kræves der mindre plads, fordi linelængden er konstant og man får tilmed en forholdsvis konstant effekt ud. Til gengæld skal dragen bære generatoren, som nok er større og tungere, hvis den skal arbejde i luft -- luft har tilmed en ringe opdrift i forhold til vand :)

Anvendelsen indenfor skibsfart vil forblive en niche pga. langt de fleste skibe sejler i kronisk modvind (fartvind). De sejler for hurtigt (jeg mener at huske 20 knob?).
MS Beluga opererer i et særligt marked. Det gør, at de sejler ret langsomt og dragen giver derfor mening; men det er altså et særtilfælde.
Hvis olieprisen stiger og containerskibene begynder at sejle markant langsommere, vil det selvfølgelig ændre noget; men det bliver nok ikke lige foreløbig.

Smid mølletårnet væk, og lad vinden bære dragen op i luften.
Mit forslag er som sagt, at man lader vinden trække dragen op, mens snoren trækker en generator på jorden.
Når linen er strukket ud lader man et styreaggregat trække i styrelinerne så dragen delvist klapper sammen, og mister sin bærekraft.
Herefter kan dragen trækkes ned med en meget mindre kraft, end da den blev trukket op af vinden.
For at der ikke skal stå drager overalt i landskabet til fare for flytrafikken, kan man sætte f.eks 10 drager som perler på en snor.
Og for at have en konstant energiproduktion, laver man blot to alternerende dragekæder, så når den ene går op, så går den anden ned.
600 800m op i luften, så syner det ikke i landskabet, og larmer heller ikke.
Der er der som regel også godt med vind.
I stormvejr og tordenvejr ( og vindstille vejr) trækker man blot lortet ned i sikkerhed.
Det kræver måske noget bemanding, men hvad skal vi ellers lave i denne fuldautomatiserede verden.
Hvis du selv har prøvet at flyve lidt med drager (jeg kitesurfer selv) eller har læst et par af KiteGens artikler, vil du vide at langt det mest effektive er at køre dragen i et 8-tals lignende mønster i "læ-retningen". I den situation vil dragen flyve med en hastighed der er proportional med vindhastigheden og glide-tallet. Det vil derfor give problemer med mange drager på en line, fordi de øverste drager ikke kan følge med de nederste.

Jeg tror ikke, at der nogen problemer med at skalere drager op i meget stor skala, så man kan nøjes med en enkelt.
avatar Af Bjarke Mønnike, 16.12.2009 kl 09:40
.....at forsyne skibene med ganske almindelige sejl. de klarede det meste af søtransporten i denne verden op til og lige efter WW1.

På et sletrigget skib(bermuda sejl) kan man manøvre sejlene maskinelt uden problemer.

Jo men dragen skal jo kunne sættes op.
Derfor kan størrelsen være et problem.
Med flere drager på snoren kan de sættes op succesivt.
Iøvrigt havde jeg snarere tænkt på den type drager, som man ser folk hænge i trukket efter en motorbåd.
Jeg kan ikke huske hvad de hedder men det virker som om de har en indbygget stabilitet så de stakkels turister ikke bliver kastet hid og did.
Den stabilitet kunne så yderligere forbedres ved computerstyring af styrelinerne bl.a. m.h.t. kastevinde
Sammenligningen med kitesurfing er heller ikke helt korrekt.
I kitesurfing har man en fast linelængde, og surferen bliver så trukket hen ad vandet.
I mit forslag står generatoren på et fast sted med linen viklet rundt om en spole.
Linen bliver så trukket ud af dragernes trækkraft, og drejer spolen og generatoren rundt, så linen bliver længere og længere.
Jeg tror ikke på et design, hvor mennesker skal håndtere flyveklare drager manuelt. Det er alt for farligt.

Det du beskriver med flere drager er præcis, hvad laddermill projektet oprindeligt gik ud på.
Hvis du selv havde prøvet at flyve med en drage, ville du vide, at den kraft den trækker med når den bare står stille i ligevægt er glidetallet i anden potens gange mindre end, hvis den flyver foran dig i læ-retningen -- såfremt du kan stå fast:)
KiteGen har lavet en demonstration på en pickup, som du kan se på youtube!

Det du og artiklen skriver om at forbedre opførslen i kastevinde virker noget diffust. Man sætter selvfølgelig ikke et anlæg op nær ting der kan give turbulens. Skulle der komme et lille men kraftigt vejrsystem, der får vindretningen til at ændres drastisk, vil resultatet under alle omstændigheder være slappe liner: Det vil sige ingen kontrol. Det er en indbygget svaghed i designet, og det kommer man ikke uden om med elektronik. Den eneste løsning er at have elmotorer/generatorer, der kan hive linen ind hurtigere end vinden blæser, således man igen får stramme liner og dermed kontrol.
Jeg mener ikke at mennesker skal håndtere dragen manuelt.
Jeg hentydede blot til hvilken type drage jeg havde tænkt på altså dem man ser efter en motorbåd.
Som erstatning for mennesket skulle der sidde et computerstyret styreaggregat under dragen.
Hvad angår elmotor/generator så er dette netop kernen i energiproduktionen.
En spole der monteret på elmotor/generator skiftevis ruller linen ud og ind.
Hvis man står fast og linen har en fast længde får man ikke noget arbejde ud af systemet lige meget hvor meget vinden trækker.
Som sagt fra gymnasiefysikken
Arbejde = Kraft x vej
Og hvis vejen er 0 er arbejdet også 0
Fidusen skulle være, at det arbejde, der fås på spolen, ved at rulle linen ud, er større end det arbejde, der er ved at rulle den ind igen.
Fordi styreaggregatet har trukket i styrelinerne, så den klapper delvist sammen, og mister det meste af sin bærekraft under indrulningen.
Til Bjarke:
En af fordelene ved en drage er, at du ikke behøver en kontravægt til at modvirke momentet fra sejlet. Dragen kan forankres til skibet i en højde, så den ikke giver noget moment.

Til Benny:

Du skriver:
"Jo men dragen skal jo kunne sættes op"
Det kan jeg kun tolke som en begrænsning ifht. hvad mennesker kan håndtere.
Pointen med disse projekter (inkl. nærværende artikel) er jo netop udvikling af "et computerstyret styreaggregat". MS Beluga Skysails benytter jo netop en kontrolboks under dragen!?

Selvfølgelig skal linelængden ændres. Det arbejder både Laddermill og KiteGen med.
Det jeg prøver at sige er bare, at
1. De ting du foreslår arbejdes der allerede med.
2. At lade dragen stå højt på himlen, er det absolut dårligste man kan gøre, hvis man vil have dragen til at trække. Lige meget hvad andet du gør, vil det være bedre! Det kunne således være fint at have dragen til at stå højt på himlen, når spolen vindes ind i stedet for en ukontrolleret situation, hvor dragen er "klappet sammen".
Derudover er det slet ikke sikkert, at man vil vælge et "paraglider" design. For selvom det -- rent aerodynamisk -- er et overlegent design, er
oppustelige drager (som man ser det med kitesurfing) simplere at fremstille. Det faktum at de ikke klapper sammen, når det er vindstille, kan nok også udnyttes til at lave et simplere system til op- og nedtagning.

Både dragen i artiklen og MS Beluga benytter en "paraglider" konstruktion. Det kan måske tyde på, at en mange-dobling af længden af syninger er prisen værd ved store drager, fordi prisen på materialer udgør en relativt større del af de samlede omkostninger.
Tak for din reference til laddermill projektet.
Som sædvanlig er der nogen der har været der før mig.
Mht opsætning tænker jeg blot på den fase hvor dragen ligger nede på jorden og skal foldes ud og op i luften.
Men evt kan man stille et par lifts eller lign. hvis dragen er 20m bred og 50m lang

Gratis nyhedsbrev om elektronik

 

Få Ingeniørens nyhedsbrev med nyheder, blogs og internationale historier om elektronik. Udsendes hver mandag


E-mail-adresse:
 
Rank 2009
Se Nyhedsmagasinet Ingeniørens årlige benchmark af danske ingeniørvirksomheders styrke.






Interaktivt kort med brancher og topliste »




Alle 800 virksomheder sorteret »