Latvijas skaistums – aerovideo un foto

Ir aizraujoši ielūkoties tur, kur tas līdz šim nav bijis iespējams, un ierastās lietas redzēt no cita skatpunkta. Latvijas Daba ir apbrīnojami skaista, upju līkumi, zaļie līdzenumi, skaistie un rudenī krāsainie koki – tā ir bauda acīm un dvēselei. Skatīt ainavu kā uz delnas, no putna lidojuma cilvēkiem bijis interesanti jau sirmā senatnē, un tehnoloģijas līdz mūsdienām šajā nozarē ir arvien attīstījušās. Iepriekšējā rakstā dalījāmmies ar savu pieredzi pūķu izveidē, aero-skatu iegūšanai. Pūķa laišana – “turot savās rokās vēju” un sadarbojoties ar Dabas spēkiem ir ļoti romantiska nodarbe.
Bet ir vērts izmēģināt arī elektronikas tehnoloģiju sniegtās iespējas, kustības dinamiku, lidojuma sajūtu kas iegūstama izmantojot fpv (pirmās personas redzamības) iekārtas, kas mūsdienās ir pieejamas plašā klāstā.
Ieskatam daži aero video, Latvijas Daba tepat, tuvumā, ikdienā:

Augšminētie skati uzņemti ar rūpnieciski ražotu dronu, kas pieejams jebkurā veikalā. Elektronika ir attīstījusies tik vērienīgi, ka mūsdienās ir sastopama ik uz soļa, un tās cena kļuvusi pieejama ikvienam.

Dronu vēsture – dronu pasaulē attīstība ritēja vēl straujāk, jaunumi parādījās ik pēc dažiem mēnešiem. Pirmie lidaparāti, kas vadāmi no distances bija lidmašīnu modeļi un pēc tam arī helikopteri. Lielākais izrāviens, lēciens dronu – no tālienes vadāmu lidojošu aparātu attīstībā bija litija akumulatoru tehnoloģijas pieejamība. Agrāk mazītiņās lidmašīnas un helikopterus darbināja ar benzīna iekšdedzes dzinējiem, vadībai – radio sakariem un servo motoriņiem aparāta kontrolēšanai izmantoja mazas vienreiz lietojamās (piemēram “pirkstiņu”(AA)) baterijas, jo šie patērētāji ir salīdznoši maz “rijīgi”.

Litija polimēru akumulatori sniedza līdz šim vēl nebijušas iespējas – tajos iepildāmā jauda, enerģija attiecībā pret akumulatora svaru ļāva tos izmantot lidaparātu piedziņas motoru darbinšanai, un elektro piedziņas ērtums, bezķibeļu kalpošana, vienmēr gatavība darbam – ātri vien izkonkurēja smakojošos un trokšņainos, arī niķīģos benzīna motorus, kuriem turklāt, arī darba mūža resurss nemaz nebija tik ilgs, lai šo hobiju varētu dēvēt par lētu un lietotājam draudzīgu. Pāreja uz elektro piedziņu sniedza daudz priekšrocības un ērtības, visas lidaparāta ierīces nu darbojās no viena un tā paša akumulatora, tas viegli un ērti uzlādējams, vairākkārt izmantojams – attiecīgi arī lētāka ekspluatācija, kā iekšdedzes dzinējiem. Lielākā daļa lidaparātu hobijā akumulatoru iet bojā dēļ lietotāja pieļautām kļūdām, avārijām, neuzmanības utt, lietojot visu “pareizi” – kā pēc instrukcijas – akumulatori var kalpot vairākus simtus uzlāžu reižu, un pat vēl krietni vairāk. Izpaliek ķimerēšanās ar iekšdedzes dzinējiem, jautājumu uzdošana – kādēļ pēkšņi “nelec” ja nupat vēl darbojās utt.

Litija akumulatoru īsa teorija – litija akumulatoriem ir dažādi paveidi, kas mazliet ar savām īpašībām un ķīmisko sastāvu atšķiras, dronu, lidaparātu hobijā izmantotie akumulatori ir ar lielu C koeficientu – jeb spēju atdot lielu strāvas daudzumu īsā laikā, nesabojājoties, nekarstot. Tas ir būtiski, jo pamatā, lielākā daļa lidaparātu “ēd” diezgan daudz elektrības – noturēšanās gaisā nav joka lieta, tā pastāvīgi prasa enerģijas pievadīšanu – kaut kam ir jākustās, jāairējās, jāatsperās pret gaisu, citādi – senais lidotāju teiciens lai nomierinātu bailīgus pasažierus – “gaisā vēl neviens nav palicis”. Protams, atkarībā no lidaparāta konstrukcijas, enerģijas patēriņš, kas nepieciešams lai tas noturētos gaisā ir dažāds, piemēram, lidmašīnas ar lieliem platiem spārniem, vai vēljovairāk – planieri – spēj ļoti ilgu laiku pavadīt gaisā, izmantot pat augšupejošās siltā gaisa straumes, un iztikt ar sīku daudzumu elektroenerģijas.

(maza atkāpe:) – teorija izdevās visnotaļ gara, bet, ņemot vērā, ka nākotne mums tomēr solās būt arvien jo vairāk saistīta ar elektro ierīcēm un elektro transportiem, tad turpmākajās rindkopās ir, cik nu īsi iespējams, litija bateriju teorija:)

Turpretim droni – multikopetri, vai kvadrokopteri – kādi ir sastopami visbiežāk – nepārtraukti airējās, maļ gaisu ar propelleriem, lai varētu pret gaisu atsperties un nekrist lejā. Atkarībā no aparāta veida – pasaules rekordisti – pavisam lēni, gāzelīgi un neveikli multirotori spēj lidot vairāk kā divas stundas, nepieskaroties zemei, bet visātrākie un dinamiskākie sporta – sacensību droni savu optimālo līdzi ņemamo elektrības porciju izlieto pāris minūtēs. Tas būtiskāk domājot par pašrocīgi būvētiem aparātiem, bet ar veikalos nopērkamiem – masu patērētājam paredzētajiem droniem viss ir vienkāršāk – tiem lidošanas laiks ir no 15 līdz 30 minūtēm, 15 minūtes kādam no ekonomiskā gala aparātiem, 30 minūtes – DJI mavic dronam, kurš dēvējams par kvalitatīvu vidējo klasi. Visi šie aparāti lidojot tērē salīdzinoši daudz energijas, un to akumulatori pēc atgriešanās uz zemes ir sasiluši, vai pat sakarsuši no piedzīvotās slodzes.

Atgriežoties pie litija akumulatoru teorijas – augstākpieminētā sakaršana ir pirmais litija akumulatoru ienaidnieks. Tajos esošā ķīmija un ķīmiskie procesi pret temperatūru ir jūtīgi, tādēļ, ja vēlamies lai akumulators kalpotu mūžīgi – jāizvairas no karstuma, kas var būt radies vai nu ārēju apstākļu dēļ (saule, vai krāsns), vai elektriskās slodzes dēļ, izlādēšanas vai uzlādēšanas procesā. Ar to saistīta arī litija akumulatoru lietošana – uzlāde jāveic speciālam kontrolierim, elektronikai, kurš nepārsniedz akumulatoram piemēroto spriegumu un strāvu. Lādējot nepareizi, nebūs liela māksla iegūt ugunsgrēku, akumulatora degšanu vai sprāgšanu, vai vienkārši ātru galu – nespēju saglabāt sevī elektrību lietderīgā daudzumā. Jāpiezīmē, ka litija akumulatoru uzlāde, lai arī esam pieraduši to veikt ikdienā, lādējot mobilos tālruņus, tomēr ir visai “riskants” pasākums, ar lielu devu paļāvības un uzticības ražotājiem, elektronikai, ka tie allaž kalpos kā paredzēts. Tomēr, kādreiz sabojājas pilnīgi VISS, un litija akumulatori tādā ziņā ir bīstami ar savu liesmaino, ugunīgo dabu. Tāpēc, vienkāršākais priekšnoteikums būtu visas ierīces lādēt tikai klātbūtnē, (neatstāt lādēties portatīvo datoru pa nakti sev zem spilvena), un izvairīties no litija akumulatoru sabojāšanas, triecieniem, sasitumiem, nelādēt un neizmantot bojātus akumulatorus. Skaidrs, ka visuzmanīgākajiem jābūt ar hobija, lidaparātu un citu rotaļlietu akumulatoriem, tie avārijām ir visvairāk pakļauti, bet mobilie tālruņi un datori, ja nav krietni bojāti, pārsvarā gadījumos kalpo bez pārsteigumiem. Litija akumulators kļūst mazāk bīstams, kad ir tukšs, bez enerģijas – bez elektrības. Iztukšots litija akumulators ļauj cerēt, ka izmests lielveikala bateriju savākšanas kastē, nebūs par cēloni noliktavas vai ofisa ugunsgrēkam.

Ja vēlaties lai litija akumulators kalpo cik nu vien ilgi iespējams – izvairieties no karstuma, no pārāk lielas slodzes – strāvai ar ko akumulators tiek tērēts jābūt samērīgai ar tā parametriem, spējām, arī uzlādi veiciet lēni, ar mazu strāvu, mazāku vai atbilstošu ražotāja dotajiem parametriem, un ilgstoši uzlgabājot nelietototu – glabājiet pustukšā stāvoklī (3,6-3,8V šūnai), vēsā vietā. Kā arī – tērējot tā strāvu – neiztērējiet vairāk, kā līdz zināmai robežai, izlādējot tukšāku, vai pilnībā tukšu – akumulatora ķīmijas procesi bojāsies, un tas drīz vien var kļūt nelietojams. Īsumā – arī maksimālā uzlāde – kas ir aprēķināta kā kompromiss, starp akumulatora ķīmijai pieļaujamo maksimālo spriegumu (vidēji 4,2V katrai šūnai), ietilpību un kalpošanas mūža garumu – uzlādējot to nepilnīgi, bet, piemēram tikai līdz 90% vai 95%, ir iespējams mūžu vēl pagarināt.

Rezumējot litija akumulatoru teoriju – lētām ierīcēm teoriju varam izmest no galvas, un vienkārši laiku pa laikam iegādāties jaunus akumulatorus, bet, elektro motociklam, velosipēdam, vai elektro automašīnai, kuru akumulatori ir lieli un dārgi – jāievēro to veselībai atbilstošs režīms. Ko jau automātiski dara elektronika modernajos mūsdienu elektro automobīļos, kādēļ, piemēram, Telsa automašīnām akumulatora parametri, un jo svarīgāk – garantijas ilgums ir tik pievilcīgs – elektronika seko līdzi katrai sīkākajai niansei, arī temperatūrai, akumulators tiek dzesēts, seko patēriņam, tiek ierobežota maksimālā izlādes, un uzlādes strāva, arī milzīgais akumulatora izmērs, milzīgā ietilpība dod to priekšrocību, ka attiecībā pret motora rijību – slodzi – akumulators ir gana liels, lai šī slodze būtu visai niecīga, pret tā spējām un parametriem, un attiecīgi, pie samērīgas, nelielas slodzes, tas spēs kalpot ilgi.

Turpinot par gaisa telpas iekarošanu – aero foto un video, vai lidojuma sajūtas baudīšanu skatot visu no pirmās personas skatpunkta – dronu pasaulē izšķrami divi galvenie novirzieni – gatavie nopērkamie lidaparāti, kas vairāk vai mazāk ērti lietojami un piemēroti katram interesetam, bez tehniskām priekšzināšanām, un – otra – radiovadāmo ierīču hobija pasaule – cilvēkiem, kam patīk radoši darboties, būvēt, eksperimentēt, iedziļināties tehnoloģijās.

Pirkt gatavu lidaparātu vai būvēt pašam – ja vēlaties vienkāršu vadību, vienmēr darbam gatavu ierīci, bez iedziļināšanās neskaitāmos tehniskos jautājumos, kā arī ļoti labu vai pat izcilu video un foto kvalitāti – tad ir vērs iegādāties dronu, ko izgatavojuši profesionāli ražotāji ar pieredzi. Šādiem mērķiem nav lietderīgi būvēt dronu pašam, bet pašbūvētiem droniem ir citas labas īpašības, un par tām tālāk:
Kādas ir sajūtas lidojot ar mākslīgo biti – pašbūvētu dronu? – attēls, skaņa kustība:

Savs labums ir arī pašrocīgai lidaparātu – dronu (trijkopteru, četrkopteru un seškopteru) būvēšanai, jo tos var izgatavot neslīkstošus, elektroniku – ūdens drošu, arī kritienu un triecienu drošus, un arī “diezgan drošus pret pazaudēšanu”, kas ir pievilcīgi, vien prasa darbu. Un ar šādu lidaparātu var iegūt adrenalīnu un citas sportiskas sajūtas veicot sarežģītus, un straujus manevrus, sacenšoties lidojumā kopā ar citiem lidotājiem trasē, kā arī ielidojot vietās, kur citādi būtu pagrūti nokļūt. Video ar lidošanu garām makšķerniekam, cauri patiltei, virs Svētes upes Jelgavā:

Vēl – izmantojot pašbūvētas konstrukcijas, var atļauties eksperimentēt ar dažādām papildus jautrības piedevām, šajā video – “stārķa lidojums”:

Kā arī var aplidot kustīgus objektus, šaurās vietās starp kokiem, mājām, žogiem, lidot un manevrēt dinamiski, piemēram, atrodoties blakus vadītājam automašīnā (bet tas ir diezgan pagrūti, vismaz sākumā, jo vestibulārie maņu orgāni par to mēdz satraukties):

Tuvojoties bargajam ziemas laikam, dienas kļūst īsas, vakari tumši un lidošanai maz piemēroti – ir iespējams uzbūvēt lidaparātu, kurš ir izmantojams arī tumsā, un vēl arī lietū, sniegā, vējā:

Turklāt, gluži labi var orientēties apvidū, tuvās distancēs, pat neizmantojot papildus dārgu aprīkojumu, ar vienīgo piedevu – led spuldzi (5-10w un arī jaudīgāku), kā redzams šajā video:

Bet, lai arī lidojums skatot to no pirmās personas caur tieša laika video pārraidi ir aizraujošs, tomēr, jāņem vērā arī vairāki šīs tehnoloģijas trūkumi un ierobežojumi – kā rezultātā lidojums ne tuvu nav tik varens, kā lidojot sapņos. Viens no ierobežojošiem apstākļiem ir radio signāla grūtības apiet šķēršļus, tas tiek stipri traucēts miglas laikā, signāls var pazust ja starp cilvēku un lidaparātu ir koki, krūmi, ēkas. Pārraides attālums ar visvienkāršākajām iekārtām ir līdz pusotram kilometram, un pie tik liela attāluma vairs nav iespējams aizlidot aiz šķēršļiem, un jācenšas turēties arī krietnāku gabalu virs zemes, jo zemes tuvumā radio signāls ir vājāks. Tuvos attālumos – līdz 50-100 metriem gan var samērā droši aizlidot arī aiz kādas ēkas vai koku biezokņa. To cik tālu darbojas un cik noturīga ir videopārraide – jāizmēģina dabā uz vietas, aizlidojot aiz kāda šķēršļa, lidaparāts var turpat arī nokrist, un tad jādodas to “glābt”. Protams, vēl jāņem vērā, ka lūkoties uz ainavu caur monitora punktu režģi, video kameru un tik nestabilo video radio linku ir krietni atšķirīga no tā, ko mēs redzam sev visapkārt ar “neapbruņotu” aci – attēls ir līdzīgs kādam senam VHS kasešu ierakstam, redzamie priekšmeti ir visai izplūduši, orientēšanās “laikā un telpā” ir jāattīsta uz kādu sesto vai septīto maņu rēķina, un tad, kad kaut kas nav redzams – ir jābalstās uz zināšanu, ka tur kaut kas ir – piemēram zari rudenī – uz brūna fona nav redzami, tajos ļoti viegli avarēt, ir jāzin kur tie mēdz uzrasties. Pamazām jau attīstās arī digitālā video pārraide, un par krietni lielāku cenu var iegūt krietni labāku attēlu un krāšņāku lidojuma klātbūtnes sajūtu, vērojot brillēs to, ko “redz” drons. Pasaulē un Latvijā šī lidošana pirmajā personā, jeb “FPV drone racing” ir iecienīts sporta veids, tiek rīkotas dažādas sacensības.

Ieskats Gaisa stihijā ir interesants, tā ir pavisam atšķirīga vide no ierastās Zemes vai Ūdens, un cilvēkam grūtāk apgūstama, nepieciešamas lielākas pūles, resursi, koncentrēšanās – mazākā paviršība draud ar lidaparāta nokrišanu vai pazušanu. Pašrocīgi būvēti lidaparāti sniedz lielāku gandarījumu un arī klātbūtnes sajūtu, vērojot apkārtni un dabu – it kā sēžot savā, pašbūvētajā lidaparātā, stūrējot kur vien deguns rāda, un vērojot lidaparāta datus – vai akumulators neiet uz beigām, vai nav jau jādodas atpakaļ uz mājām, vai video un kontroles radio pārraides signāls vēl ir gana labs, vai doties ekskursijā aiz krūmu pudura vai šķūnīša, vai drošāk turēties virs šiem šķēršļiem, tā saglabājot drošākus sakarus ar dronu. Sastāvdaļas mūsdienās ir nopērkamas visdažādākās, un uzbūvēt ir iespējams pavisam trakas ierīces un aparātus, ne tikai dronus ar 4, 6, 8 vai 3, 2 un 1 propelleri, bet arī lidojošas raganas, supermenus, ģindeņus utt. Lieākie droni spēj pacelt gaisā cilvēku, mazākie droni ir prātam neaptverami sīki – 2x2cm, turklāt to cena – 10 saldējumu apjomā. Dažus gadus iepriekš dronu lidojumi baudīja vislielāko iespējamo brīvību, kāds rekordists sasniedza 10km augstumu, un pat veiksmīgi arī tika zemē, tālumā lidotāji – 150 kilometrus un vēl tālāk. Ātrākais – virs 300kmh. Mūsdienās, daļa gatavo pērkamo dronu jau ir ar iestrādātiem ierobežojumiem – tiek limitēts augstums, un arī attālums. Dažreiz lidošana tuvās distancēs, ar šķēršļiem, un konkrētu uzdevumu ir vēl interesantāka:

Kopumā jāatzīst, ka dronu tehnoloģija ir visai “kosmiska” un pārsteidzoša – tik niecīgos izmēros ir iebūvēta drona vadība – principā – sīks datoriņš, kas ik sekundes simtdaļu spēj aprēķināt drona kontrolēšanu, ņemot vērā reālā laika datus, no kustību, gravitācijas, vibrāciju, leņķa, kompasa, gps un lēruma citu sensoru. Dažu gadu laikā – no ļodzīga trīcoša drona kurš vienkārši spēj mazliet palidot – tehnoloģija ir attīstījusies līdz apbrīnojami precīzam, ātram lidojumam, pret netveramo un netaustāmo gaisu airējoties tik intensīvi, itkā tas būtu blīvs kā ūdens, ļaujot droniem lēkāt, atsperties, mest kūleņus, kompensēt gaisa turbulences, vēju, gravitāciju un klausīt drona vadītāja dotajām komandām vēl smalkāk kā tas būtu iespējams datorsimulācijā, vai zinātniskā fantastikā. Ilustrācijai – viens no pasaules pazīstamākajiem dronlidošanas profesionāļiem: