15.0 Failsave und Rescue Systeme

Es ist ja so, das ein durch die Gegend fliegender Multicopter ein sehr gefährdetes und gefährdendes Gerät ist. Wenn er runterfällt wird er und seine kostbare Fracht einerseits selber schwer beschädigt oder zerstört, und er kann selbst Schaden an Mensch / Natur und fremder Leute Gegenstände verursachen.

Gefahrenquellen

Abstürze und Kontrollverlust durch technisches oder menschliches Versagen…

  • Abstürze durch sich lösende und wegfliegende Propeller.
  • Verletzungen durch drehende Luftschrauben.
  • Lose und durchgescheuerte Leitungen.
  • Gebrochene Kabel oder Lötstellen (Kalte Lötstellen), gelöste oder oxydierte Steckverbinder.
  • Der Akku ist plötzlich leer (natürliche Entladung, oder auch Kurzschlüsse im System).
  • Störungen durch elektromagnetische Felder, und Überspannungen – zB.
  • Versagen elektronischer Bauteile. ZB. wenn Bauteile ausserhalb ihrer Spezifikationen betrieben werden weil sie falsch dimensioniert sind, oder man ne zu große Spannung anlegt, oder man dran rumgelötet hat, oder sie einfach so ausfallen.
  • Plötzlich auftretende Winde oder Regen.
  • Unerwartet auftretende Hindernisse in der Flugbahn
  • Unkontrollierbare Fluglage
  • Wirbelringstadium / Vortex Ring State
  • Die Reichweite der Fernsteuerung wird überschritten
  • GPS wird gestört und zeigt falsch an (versetzt die Position mal eben um ein paar Kilometer bei aktiviertem Autopiloten)… allgemein Störungen in der Sensorik.
  • Pilotenfehler
  • . . .

Am schlimmsten sind aber die Dinge die einem nicht einfallen… die unerwarteten Zwischenfälle. Das erste und wichtigste Rescue-System ist eine Flugversicherung! Das zweitwichtigste Rescue-System ist: Das Gerät perfekt manuell fliegen können!

Lösungen

Sorgfältiger, möglichst einfacher und übersichtlicher Aufbau. Möglichst wenige Komponenten verbauen… was nicht eingebaut wird kann auch nicht kaputt gehen. Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen beim Bau, und beim Flug, Flugversicherung abschließen, erforderliche Genehmigungen einholen (Flugamt, Eigentümer der Grundstücke etc.), Checklisten für die Inbetriebnahme abarbeiten. Alles  drei mal und mit mindestens vier Augen prüfen beim Bau, beim Setup und bei der täglichen Inbetriebnahmen (Kabel schützen, Schrauben sichern), keine Billigbauteile verwenden, das Fluggerät kennen und beherrschen – (also fliegen lernen)! Immer zu zweit oder sogar dritt fliegen und Sichtkontakt halten, wachsam und aufmerksam sein. Sich nicht durch Zuschauer ablenken lassen… Fragen kann ja evtl. der Begleiter beantworten, etc…

  • AP-Manager für Redundanz des Flightcontrollers Pixhawk !!

Fallschirme

Zu Fallschirmen habe ich ein gespaltenes Verhältnis. Einerseits finde ich sie sehr geil – was gibt es besseres wenn mein teueres und wertvolles Fluggerät vom Himmel fällt, aber bei genauem Nachdenken entdecke ich auch einige Schwächen. Fallschirme entfalten ihre Wirkung nur in großen Höhen. Sie brauchen Zeit zum öffnen. Ein kleiner Fallschirm öffnet sich zwar schneller, senkt aber unter Umständen die Fallgeschwindigkeit nicht ausreichend  sodass der Aufprall immer noch heftig ist. Ein großer Fallschirm öffnet sich langsamer, ist daher nur für große Flughöhen geeignet. Das System erhöht das Gewicht. Der Schirm öffnet sich zu spät oder gar nicht. Der Schirm kann sich in den Auslegern und drehenden Propellern verfangen.  Durch die unkontrollierte Ladung kann der Multicopter im Baum hängen bleiben, oder an Masten bzw. Gebäuden , oder er landet unkontrolliert im Wasser. Alles irgendwie nicht gut. Auf den Werbevideos sieht man immer nur das  der Fallschirm sofort – während des stabilen Fluges  ausgelöst wird. Das halte ich aber für unrealistisch. Der Copter fällt beschleunigt mit ca. 10 Metern pro Sekunde.  Das bedeutet das auch der Mensch als Faktor eine Rolle spielt, denn wenn er nach Realisierung der Notfallsituation und anfallender Schrecksekunde den Auslöser für den Fallschirm drückt  kann es schon zu spät sein. Ich denke ein Fallschirm sollte nicht (nur) manuell ausgelöst werden, sondern automatisch ab einer bestimmten Flughöhe, wenn die Motoren abgestellt (ausgefallen) sind oder der Copter eine bestimmte Schräglage überschreitet (zb. 75 Grad). Mir fallen bestimmt noch mehr Kriterien ein 🙂

Sollbruchstellen

Hatte ich schon an anderer Stelle erwähnt. Beim Entwurf und der Konstruktion berücksichtigte Sollbruchstellen können bei einem Crash Schaden an wertvolleren Komponenten vermeiden.

Redundante Systeme

Darunter versteht man ein Zweitsystem das den Ausfall des Hauptsystems kompensiert. Das fängt bei den Antrieben an – was ab 8 Antrieben wunderbar gelöst ist – darunter nur mit Einschränkung, und geht über Akkus, die Verkabelung, den Bordrechner, die Sensoren und den Empfänger (zB. der Empfänger GR-32 Dual HoTT ). Bordrechner und Sensoren sind leider nicht redundant ausgelegt. Als erste System dieser Art das mir vor kurzem der GEMINI – Flightcontroller über den Weg gelaufen. Das 3DR Pixhawk Board zeigt auch erste Ansätze in der Richtung (siehe Artikel Das Multicopter Flightboard). Hier darf man gespannt sein wo die Entwicklung für Consumer-Produkte hingeht. Das Problem bei der Redundanz ist, das man die Komplexität des Systems erhöht. Es ist schwer den „single point of failture“ / SPOF weg zu bekommen.

Telemetrie, Datenlogger & Lipo Warner

Es ist auf jeden Fall von Nutzen den aktuellen Status des Fluggerätes angezeigt zu bekommen, um eventuelle Fehlfunktionen und Defekte frühzeitig zu erkennen und schnell reagieren zu können.

Copter wieder finden

Ist das Fluggerät unerwartet notgelandet lässt es sich oft  nur schwer wiederfinden. Helfen kann ein GPS oder Peilsender:

  • Ortungsgerät Locca
  • Lost and Found Tracker Tile
  • Peilsender (zb.  Loc8tor, zB. bei Amazon)
  • Für eine Notlandung im Wasser eignet sich das GetterBack Angel Recovery System mit Schwimmboje aus dem Anglerbedarf. Geht der Copter, unter kann er über die Schwimmboje lokalisiert und mit der Leine geborgen werden wie dieses Video zeigt..

Hilfreich kann auch eine auffällige Farbe des Fluggerätes sein, oder ein Adressaufkleber / Telefonnummer. 😉

Finden kann man ein notgelandetes Fluggerät auch mit einem 2. Copter + FPV Ausrüstung, oder einer einfachen nach unten gerichteten Videokamera.

Fazit

Es gibt keine 100% Sicherheit. Man kann schon viele Gefahrenquellen bei der Konstruktion und beim Bau vermeiden. Egal ob Fallschirme, redundante Systeme, oder Bergungsysteme. Alle Entwicklungen auf dem Gebiet sind spannend und wir werden sie mit Interesse weiter verfolgen. Man sollte sich einfach bewusst sein das man kein Spielzeug bewegt sondern ein ausgewachsenes Fluggerät, und entsprechend sollte man sich auch verhalten.

Verwendete Rescue Systeme

Wir verwenden zB. Lipowarner, mehrere getrennte Stromkreise für die Elektronik,…

Hier mal ein erster Mockup für einen Fallschirm-Behälter:

P9200096

Mockup für die Unterbringung eines Fallschirms am Copter.

 

0 Kommentare zu “15.0 Failsave und Rescue Systeme
3 Pings/Trackbacks für "15.0 Failsave und Rescue Systeme"
  1. […] (in Bearbeitung) Die Multicopter Komponenten müssen alle miteinander verbunden werden. Vorab was generelles: Jede Verbindung ist eine potentielle Schwachstelle: […]

  2. […] wirklich eine praktikable  Lösung.  Bleibt das Problem das  solche Steckverbindungen  eine Schwachstelle im System bilden. Schlechte Lötstellen sind allerdings auch nicht gerade […]

  3. […] auch nicht wirklich eine praktikable Lösung. Bleibt das Problem das solche Steckverbindungen eine Schwachstelle im System bilden. Schlechte Lötstellen sind allerdings auch nicht gerade dienlich. CHECK: Selber einen […]

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