FPV ドローンのファイバーが支払い中に破損する理由

飛行中にドローンのファイバーリンクに障害が発生する, 最初の質問はほとんどの場合繊維のグレードに関するものです. 本当にG.657.A2だったのか? サプライヤーはもっと安いものを出荷しましたか?

その質問が何かにつながることはほとんどありません, 曲げグレードによって、どのくらいの光がきつい曲げに耐えられるかが決まるためです. ガラスが高速でスプールから引き抜かれたときに耐えられるかどうかについては何も述べていません. 支払いの中断は機械的なイベントです, そして、それを予測する仕様は通常、会話から完全に抜け落ちています.

このガイドでは、ファイバーが実際に故障する場所について説明します。, 引張強さの数値に惑わされずに読み取る方法, リールの構造がファイバーと同じくらい重要な理由, 次のバッチを具体的なものに照らして判断できるように、仕様に何を書き込むか.

簡単な回答: 繊維が生き残るかどうかを決める 3 つの数字

3 番目の番号はフライトを終了する番号です, それはデータシートに含まれていないものです. それはリールの構造から来ています, 巻き上げ方法とドローンの加速速度, ファイバー仕様によるものではありません.

ここで一つだけ読んでいただければ、: 優れた引張強度を持つファイバーを、巻きの悪いリールに使用しても破損する可能性があります。. リールは梱包されていません.

ドローンファイバーが実際に失敗する場所

支払いの失敗は 4 つのメカニズムに分類されます. 彼らはさまざまな修正を要求します, それらを 1 つの問題として扱うことが、同じ失敗が繰り返される理由です.

静的ブレーク

障害物に引っ掛かるなど、ファイバーが引張限界を超えて引っ張られることがあります。, 突然の方向転換, 機体に引っかかる. 負荷のスパイクが中断しきい値を超えると、リンクが即座に切断されます.

これが人々がイメージするメカニズムです, そしてそれは4つの中で最も一般的ではありません.

ダイナミックペイアウトブレーク

繊維がほどけるにつれて張力が高まります. リリースが不均一なリール, その下の層に引っかかる層, パックが送り込むことができるよりも速い加速 - それぞれが張力を上向きに駆動します, そしてガラスはどんな荷重に達しても壊れます, その時点で欠陥が発生した場合、その定格強度を大幅に下回る可能性があります。.

これは飛行中の主な故障モードです, そしてそれはファイバーよりもはるかにリールによって支配されます.

摩耗および摩擦による損傷

ファイバーがリールエッジに擦れる, 住宅の出口, またはそれ自体. コーティングが磨耗してしまう, ガラス表面には微細なダメージがつきます, そして局所的に強度が低下します. 休憩は数分後に、目立たない場所で起こる可能性があります.

摩擦ダメージは蓄積され目に見えない, そのため、事後的に診断することが最も困難なメカニズムとなっています.

もつれと自己汚れ

ファイバーはループバックします, 機体を捕まえる, またはパックから取り出すときに結び目を形成します. 光ファイバーの結び目は、グレードが許容する半径をはるかに下回る半径に応力を集中させます。, そしてそこで壊れる.

なぜ “壊れた” 成績の問題はほとんどありません

これら 4 つのメカニズムのうち 3 つは、リールとフライト プロファイルによって決まります。. 4 番目 - 静的破壊 - 引張強度に依存します, 引張強さは曲げに強いグレード 説明します. A1 と A2 は同じ機械レベルで選別されており、曲げ光学系が異なります。.

したがって、サプライヤーがファイバーが本当に A2 であることを確認し、破損が続いた場合, それは予想される結果です, 矛盾ではない. テザリング アーキテクチャの仕組みとそれにかかる費用の背景については、, のガイドを参照してください。光ファイバーFPVドローン.

引張強さの数値の見方

ここに実際的な問題があります. サプライヤー 2 社が引張強度を見積もっている. ある人は言う。 50 N, 別の人が言う 500 N. 2番目は10倍強そう.

非常に多くの場合、それはまったく強くありません - 何か他のものを測定しています. 引張数値は、それについて 3 つのことを理解するまでは意味がありません。.

質問 1: テストされた内容?

ベアファイバー, タイトバッファファイバーとケーブルファイバーは、3 つの異なる強度を持つ 3 つの異なる製品です.

アラミド糸が荷重を支えるため、ケーブル構造の定格は数百ニュートンになります。. この数字はケーブルにとって実際のものです, ドローンリールの裸のファイバーとは無関係です.

簡単なチェック: アラミドなどの文字の横に引張数字が表示されている場合, 戦力メンバー, または強化された, ケーブルについて説明しています. 裸の繊維にはこれらの成分は含まれていません. ベアファイバーのページで、強化構造からのみ得られる強度について言及している場合, 番号と商品が一致しません.

質問 2: どのようにテストされましたか?

耐力試験と引張強度は別の測定値です, それらの間のギャップは、そうでない場合でもエラーのように見えるほど大きいです。.

• 実証試験 — 製造中に繊維の 1 メートルごとに規定の応力がかかります. 失敗したものはすべて削除されます. これはスクリーニング閾値です, 強さの評価ではありません.
• 抗張力 — ファイバーが破断する荷重, ガラス強度は単一の値ではなく統計的なものであるため、通常はワイブル分布として報告されます。.

次のセクションでは、なぜ約 6 倍も異なるのかについて説明します。.

質問 3: どの単位?

繊維の強度はニュートンとして表示されます, データシートに応じて GPa または kpsi, これにより、スペックがそうでない場合でも比類のないものに見えます. 3 つとも自由に変換できます, なぜなら、応力は力を断面積で割ったものだからです。.

標準用 125 μmクラッド:

$A=p{r}^2=p\times (62.5\times {10}^{-6}{)}^2=1.227\times {10}^{-8}{\text{m}}^2$A=pr2=p×(62.5×10−6)2=1.227×10−8m2

$\text{力(N)}=\text{ストレス(パ)}\times A1\text{ GPa}=145\text{ クプシ}$力(N)=ストレス(パ)×A1 GPa=145 kpsi

それは与える:

そして逆に:

最初の値を一定に保つと、任意の繊維強度仕様を自分で変換できます.

作業例: 実際のデータシートを読む

ベアファイバーのデータシートのリストを取得するProof Test ≥ 9.0 N / ≥ 100 kpsi と, 同じページの他の場所で, 数百ニュートンの見出しの数字.

3 つの質問を実行します:

1. テストされた内容? プルーフテストラインはベアファイバーです. 数百ニュートンの数字 125 μm ガラスは数十 GPa に変換され、シリカの理論上の強度を超えます. 裸のファイバーを表現することはできません, つまり、強化された構造について説明しています.
2. どのようにテストされましたか? 9.0 N はスクリーニング閾値です. 見出しの数字, それが何に属していても, ブレイクロードです. さまざまな測定.
3. どの単位? どちらもニュートン単位, したがって、単位は不一致ではありません.

1 ページに 2 つの図, 2 つの異なる製品について説明する. どちらも必ずしも誤りではありませんが、比較できるものではありません, そのうちの 1 つだけがリールに巻かれるファイバーです.

見積もりを比較する前にこれを行うと、比較が可能になります. スキップすると、購入しないケーブルを表す番号を選択することになります.

耐力試験と引張強度

実証試験が実際に行うこと

プルーフテストでは、製造中にファイバーの全長を規定の応力まで引っ張ります。. その目的は排除です, 資格ではない: リールではなく工場でストレスがかかると破損するほど弱いポイント.

A 100 したがって、kpsi プルーフテストにより最低値が保証されます。. あらゆるメートルが生き残った 0.69 GPa, だいたい 8.5 N. そのすぐ上でファイバーが切断されるわけではありません.

2 つの数値が約 6 倍も異なる理由

実際の破断強度はスクリーニングレベルをはるかに上回っています. 当社の A2 ファイバーは ≥ 4.00 でのGPa 50 % ワイブル確率 — 約49 N — 周囲の典型的な値50 N, で測定された拡張バージョンと55–60N.

したがって、同じファイバーが合法的に 100 kpsi 耐力試験評価および ~50 N の引張強さ. 比率は約5.9×, そしてそれはで設計されています:

最初の数字を 2 番目の数字として読むと、繊維は実際の 6 倍弱そうに見えます。. 2 番目を 1 番目として読み取ると、スクリーニングしきい値がパフォーマンス保証のように見えます。. どちらの間違いも調達に関する議論で定期的に現れます.

これが仕様にとって何を意味するか: 両方を求める. 実証試験が製造現場を物語る; 引張強さから作業マージンがわかります.

リールのデザイン: 内部巻線が重要な理由

ファイバーの仕様により、リンクが存続できる上限が設定されます。. リールによって実際にどれだけのマージンが得られるかが決まります.

内部巻線と外部巻線

外部巻線 リール本体の外側にファイバーを残します, ハウジングに露出している, 機体とドローンが通過するあらゆるもの. 露出したすべてのターンは潜在的な摩耗点となります.

内部巻線 リリース中にファイバをハウジング内に保持します. パックは外部接触から保護されています, 繊維は開いた表面から剥がれるのではなく、制御された出口経路を通って出ます。.

仕組みは単純明快: 外部との接点が少なくなる, 摩擦が少ない, 動的リリース時にファイバーが引っかかる場所が少なくなる. これは、ほとんどのフライトが早期に終了する原因となる障害モード、つまりダイナミック ペイアウト ブレークにおいて最も重要です。, 単一の障害物からではなく、不規則な解放によって張力のスパイクが発生する場合.

リールの材質と重量

リールの質量はフライト全体にわたって運ばれます, そのため、バッテリーとペイロードと直接競合します。.

3D プリントされた ABS ハウジングは、重量以上の理由でこの用途に適しています: ジオメトリを特定の機体に合わせることができます, リビジョンには新しいツールは必要ありません. そのため、プロトタイピングやプラットフォーム固有のビルドに適しています。. 射出成形は大量生産でより経済的になります, ツールのリードタイムと設計のロックインを犠牲にして.

エンジニアリングのポイントは、リールの形状、つまりバレルの直径です。, フランジ間隔, 出口パス - プラットフォームに一致させる必要がある設計変数です, サプライヤーが在庫しているものは何でも受け入れられません.

樹脂コーティングと摩擦

創傷パック上のオプションの樹脂層は、隣接する巻き間の摩擦を軽減し、取り扱い中の保護手段を追加します。. 質量も追加されます.

重量に見合うかどうかはプラットフォームによって異なります. 積極的な加速プロファイル, 層間の摩擦が最も張力を高める可能性が高い場所, 最も利益を得る. ゆっくりと制御された展開では必要ない可能性があります. サプライヤーに、普遍的なアップグレードとして扱うのではなく、特定の速度プロファイルに対して推奨するものを尋ねてください。また、コーティングの直径を小さくすることにも注意してください。, これにより、パック密度と重量の両方が変化します, この決定と相互作用する.

ペイアウト速度とテンションウィンドウ

すべてのリールには、ファイバーがきれいにリリースされる速度範囲があります。. その下に, たるみが蓄積してループする可能性がある. その上に, 何かが失敗するまでテンションが上がる.

その窓はアセンブリのプロパティです - ファイバー, 巻きパターン, リールのジオメトリと出口パスが一緒になっているため、ファイバーのデータシートではそれが何なのかを知ることができません。. 実際のパックで測定する必要があります.

確立する方法:

1. 意図した速度範囲でベンチ上でペイアウトを実行します, リールを航空機に搭載するときと同じように取り付けた状態.
2. 2 つの失敗の兆候に注意してください: 躊躇したりけいれんしたりする (レイヤーキャッチ) そしてたるみの蓄積 (ドローンが前進するよりも速く放出する).
3. どちらかの出現速度に注意してください. 運用上の上限はその下にあります, 余裕をもって.
4. リールジオメトリを変更した後に繰り返します, 巻き方, コーティング径または繊維長.

飛行中に許容範囲を超える最も一般的な方法は、積極的な加速です。. 安定した登りでは機能するプロファイルでも、急な出発では機能しない可能性があります, そしてその違いはどの仕様書にも現れず、ベンチ上でのみ現れます。.

また、最小曲げ半径 パックが課す: しっかりと巻かれたリールは、飛行中ずっとファイバーをその曲げ限界近くに保持します。, 発売の瞬間だけでなく.

長さ, 重量と飛行時間

リールの長さは三者択一です, 1 つの変数を最適化すると、他の 2 つの変数が必要になります.

• より多くの繊維 潜在的な範囲が長くなり、パックが重くなることを意味します.
• より重いパック 飛行時間が短くなり、積載量が減少することを意味します.
• 飛行時間の短縮 到達可能な理論上の範囲が狭くなることを意味します.

一定の長さを超えると、追加されたファイバーは残りの耐久時間内で使用できなくなります, したがって、実際的な答えは、ミッションの半径とマージンに合わせてリールのサイズを決めることです。, プラットフォームが持ち上げられる最大値までではなく、.

コーティング径もここに入ります. コーティングの削減により、同じリールの重量が軽くなり長さが長くなります。, その代償として、保護層が薄くなり、取り扱い方法が異なります。. その取引に価値があるかどうかは、プラットフォームと、飛行前にファイバがどの程度の取り扱いを受けるかによって決まります。コーティングを減らしたファイバの機械的特性は、標準データシートから推測するのではなく、具体的に要求する必要があります。.

仕様に何を記載するか

ほとんどのドローンのファイバー仕様にはファイバーとストップが記載されています。, これにより、支払いの存続を決定する部分は完全にサプライヤーの裁量に委ねられます。. これらの行によりバッチが検証可能になります.

ファイバ

• ファイバーグレードと準拠する ITU-T カテゴリ
• コーティング径, 明示的に述べた (200/242 μmまたは 245 μm — 暗黙のままにしないでください)
• 実証試験レベル, kpsi または N 単位, 記載されている単位で
• 抗張力, 実証試験とは別に記載, 測定基準を使って (典型的な, またはワイブル確率レベル)
• 動作波長での減衰

リール

• 巻き方: 内部または外部
• リール材質と総巻重
• 1リールあたりのファイバー長さ, 寛容性のある
• リール形状: バレル直径と出口経路の構成
• 樹脂コーティング: 必須, オプション, または必要ありません

検証

• リールごとの OTDR トレースと減衰記録
• 意図した速度範囲でテスト証拠を支払います
• リールから繊維ロットまでのバッチトレーサビリティ

明示的に追加する価値のある 2 つの句:

Tensile strength shall be stated for bare fiber, not for a cabled or reinforced construction.

Proof test level and tensile strength shall be reported as separate values.

Those two lines make it impossible to answer your specification with a number that describes something you are not buying.

How to Verify Before Acceptance

On documentation. Request the per-reel OTDR trace and attenuation record. OTDR shows attenuation along the full length and reveals point discontinuities that a single end-to-end measurement will not catch. Check that the trace corresponds to the reel you received, not to a batch sample.

On the reel itself. Inspect the wind before mounting. Look for crossed layers, uneven tension between layers, and any point where the fiber sits against a sharp edge. 目に見えて不規則な風が不規則に吹き出す.

ベンチで. 最初のフライトの前に、前のセクションの支払いテストを実行します。, 最初の失敗の後ではない. これは、飛行を終了する実際のメカニズムを実行する唯一のテストです, 飛行機 1 台ではなく、自分の時間にかかる時間は 1 リールです.

バッチ間で. OTDR 記録を保管する. 失敗が起こったとき, 仕様を満たしたリールと満たしていないリールの違いは、比較する以前の記録がある場合にのみ確認できます。.

Fibconet は、民間および産業分野の通信 - 緊急対応用に、曲げに敏感なベアファイバーおよび巻線リールを供給しています, 産業用UAV検査, 捜索と救助, および一時的なネットワーク展開. 引張レベル, コーティングの直径, 樹脂コーティング, リール設計とリールごとの OTDR レポートはプラットフォームごとに指定されます; 見る G657A2 3D プリント ABS リール上の FPV ドローン ファイバー 材料仕様については, または、プラットフォームパラメータと支払い速度範囲を当社に送信してください。当社のエンジニアリングチームがそれらを測定されたファイバーデータと照らし合わせて検討します。.