sobota 19. dubna 2014

Létající kolo F-Bike na výstavě For Bikes 2014

Rozhovor s Honzou Špatným a Ing. Janem Cinertem (APL inženýr, CAD/PLM specialista ve společnosti Technodat, CAE-systémy, s. r. o.). Sešli jsme se na pražském výstavišti v Letňanech, kde v rámci výstavy For Bikes 2014 předváděli letovou ukázku kola F-Bike. Honza je “firemním pilotem” společnosti Technodat, která provozuje létající kolo F-Bike.





Za jakým účelem vznikl F-Bike?

JŠ: Létající kolo je vlastně létající reklamou na software CATIA (Computer-Aided Three-Dimensional Interactive Application), což je integrovaný systém počítačového návrhu, konstruování a výroby (CAD/CAM/CAE), vyvinutý francouzskou firmou Dassault Systèmes a užívaný hlavně v leteckém a automobilovém průmyslu. V Catii je kolo nakresleno, postaveno, jsou spočítány pevnostní limity a následně
vytvořen export dat přímo pro soustruhy a frézy. 

JC: Jako první se záměrem postavit elektrické kolo coby propagaci této sw platformy přišel kolega z marketingu firmy Technodat. Na zákaznickém fóru v Paříži přednesl tento nápad i Milanovi Duchkovi z firmy Duratec, která vyrábí rámy jízdních kol a montuje i celá kola. Pravděpodobně to byl právě pan Duchek, který jako první přišel s náčrtkem kola, které okolo sebe mělo vrtule jako multicopter. Do projektu se zapojila i firma Evektor z Kunovic, která vyrábí letadla. Kolo se začalo kreslit začátkem roku 2012, v květnu 2012 byl hotový virtuální prototyp, proběhla prezentace a v červnu téhož roku se začalo vyrábět. Začátkem září 2012 bylo kolo hotové a vystavené na veletrhu v Brně.

Pojďme k celému pohonu kola, jaké jsou parametry motorů, vrtulí a pohonných akumulátorů?

JŠ: Hlavní čtyři motory od firmy Rotex Electric mají výkon 4 x 10kW, špičkově 12kW. Dvojice bočních motorů slouží pouze pro stabilizaci a mají výkon 2 x 7kW. Tento menší motor byl otestován již v roce 2007 v kompozitovém akrobatu Katana 2,6 m o hmotnosti 13 kg. Všechny motory mají hallovy sondy a jsou senzorově řízené. Boční stabilizační motory jdou překlopit o 90 stupňů dopředu a pomocí rukojeti jako u motorky lze jejich tahu použít pro pohon kola po zemi. Napájení obstarává 150 ks akumulátorů LiPol v konfiguraci 15s10p. Kapacita jednoho článku je 5Ah, celkem tedy 50Ah. Nabíjení trvá zhruba dvě hodiny.
Čtveřice třílistých uhlíkových vrtulí má průměr 1,2 metru, vrtule jsou počítané přímo pro koptéry, tzn. pro malé rychlosti. Výrobcem je Pavel Tošovský (PT Model), vrtule jsou na rozdíl od podobné paraglidingové daleko tužší, cílem je co nejnižší průhyb při zatížení.








Co ostatní elektronika, jaký používáš vysílač, přijímač a jak je vlastně regulováno tolik motorů současně?

JŠ: Všechny regulátory jsou MGM ComPro, Řídící jednotka DJI Wookong M jako stabilizace, bez GPS, létaný v manuálním režimu. Přijímač Jeti Duplex R8, vysílač Jeti Duplex DS 16. Řídící jednotka má tři gyra, tři akceleromery a baroskopické vario. Létáme v základním režimu, jenom na gyra, kdy se kolo řídí jako model vrtulníku. Je stabilizovaná “směrovka” a je stabilizovaná “výškovka a křidýlka.” Takže sice to visí, ale když to nakloníš třeba dopředu, tak to letí pořád dopředu, samo se  to nesrovnává.



Kolo vypadá vskutnu monstrózně, kolik to celé váží?

JŠ: Původně plánovaná hmotnost byla okolo 80 kg, kalibrované váhy na UCL ukázaly konečnou hmotnost 110 kg. Nárůst hmotnosti je dán tím, že původně byly přední i zadní prstence okolo rotorů vyrobeny z uhlíku a původně bylo i méně pohonných akumulátorů.

Máte spočítaný poměr mezi hmotností kola a tahem motorů?

JŠ: Není možné otestovat plný výkon motorů z důvodu kroucení rámu kola, ale maximální vyzkoušená vzletová hmotnost byla 165 kg. Při tomto startu jely motory na 80% výkonu, boční dvojice stabilizačních motorů pracovala na 72% výkonu. Lze tedy tvrdit, že zhruba 170 kg vzletovou hmotnost by kolo zvládlo, je ovšem ještě nezodpovězenou otázkou, co by při tomto zatížení dělala regulace motorů a rám kola. Motory multicopterů musí mít určitou výkonovou rezervu, aby se to dalo změnou (zvýšením a snížením) otáček různých vrtulí řídit.

Pane Cinerte, jak se hledá pilot, který to všechno vyzkouší, nic nerozbije a nikoho nezabije?

JC: Ano i volba pilota má svou historii. U většiny tehdy dostupných řídících jednotek jsme naráželi na naší dost specifickou konfiguraci. Standardy uměly konfigurace “xka”, “kříže”, “octopteru”, “hexacoptéru”, ale v podstatě tuto naši individuální uměla málokterá. Nakonec byla vybrána jednotka Wookong M. Pražský dodavatel splnil i podmínku postavit funkční model v této konfiguraci. První pilot kola F Bike neměl takové zkušenosti a byl časově velmi vytížen, proto byl panem Borisem Guičem (výrobce motorů Rotex) doporučen Honza Špatný. První testy probíhaly v Letňanech a zde jsme narazili na problém s vyšší hmotností, kdy jsme měli zhruba o 15 - 20kg více, než se předpokládalo. Ukázalo se, že jsme podcenili výpočet zdroje. Byl tam tak obrovský úbytek napětí pří zátěži, motory nedokázaly utočit potřebné otáčky a kolo se prakticky ani neodlepilo od země. Byl tedy přidán do série 15. článek a problém s výkonem byl vyřešen. První pohyby vzduchem se neobešly bez problémů. Pořád se nedařil stabilní let, většinou se kolo jen nadzvedlo, zakymácelo a dvakrát i spadlo. Stále jsme se snažili lítat na ATTI režim se stabilizací a stále jsme přidávali zisky, což se ukázalo jako špatná cesta. Kolo se za letu čím dál víc rozkmitávalo. Bylo už nebezpečné s tím jít do vzduchu, a tak byla postavena pomocná dřevěná konstrukce, na kterou se kolo zavěsilo zhruba v metrové výšce a znovu se začala nastavovat řídící jednotka, zisky se snížily na úroveň, kdy už to jakž takž letělo.
V této době se objevil Honza Špatný, zavisel v režimu ATI, nakonec to všechno přepnul do manuálu a kolo lítalo jak z praku :-)
JŠ: Ono to kolo je tak velké a má takovou setrvačnost, že je vlastně stabilní samo o sobě a není potřeba mu tolik pomáhat elektronikou.




Jak probíhalo jednání s úřady ohledně povolení letových ukázek na veřejnosti?

JC: Bohužel nemůžeme létat venku. Jelikož má kolo přes 20 kg, museli jsme samozřejmě jít na ÚCL a pokusit se je přesvědčit k vydání povolení létat na veřejnosti. Snažili jsme se minimálně o certifikaci a povolení pro létání v režimu žák, abychom mohli ven na volný prostor. Přestože jsme technicky i pilotně prakticky prošli, ukázalo se, že pojištění, které by bylo pro tento typ provozu potřebné, by bylo velice nákladné. Navíc předpis pro režim žákovského létání je natolik přísný, že vzdálenost mezi divákem a pilotem je pro venkovní veřejné akce a prezentace nepoužitelná. Pokud se létá v hale, tak tento prostor nespadá pod ÚCL a bezpečnostní opatření jsou na nás. O tom, že bezpečnost provozu nepodceňujeme, se přesvědčil i jistý režisér jedné bezva české soukromé televize, který nás chtěl donutil létat mezi diváky a kamerami v nudli zhruba 10 metrů široké. Nelétali jsme, bylo to nebezpečné.

Máte konečnou kalkulaci, kolik to kolo se vším všudy stálo?

JŠ: Máme :-)

Co přinese budoucnost, jaký bude další osud kola a jak dlouho ještě bude létat?

JŠ: Dnešní let zde na výstavě v Letňanech je plánovaným posledním letem kola F-Bike. Pak pravděpodobně dojde k rozprodání elektroniky a kolo bude vystaveno v centrále firmy Technodat ve Zlíně.

FOTOGRAFIE ZDE

VIDEO:

1 komentář:

  1. Dobrý den, jak to dopadlo, existuje nějaké létající kolo? Myslím v obecné rovině, nejen to vaše. Konečný.

    OdpovědětVymazat