Wilgotność powietrza

Wilgotność powietrza to miara nagromadzenia pary wodnej w atmosferze, czyli gazowej postaci wody w powietrzu. Najczęściej podawana jako masa pary wodnej zawarta w 1 m³ powietrza. Wilgotność ma istotne znaczenie dla pilotowania bezzałogowych statków powietrznych (BSP) z kilku powodów:

‍

Łączność radiowa:

• Propagacja fal radiowych: Wilgotność wpływa na zdolność fal radiowych do rozprzestrzeniania się w otoczeniu. Im większa wilgotność powietrza, tym bardziej ograniczona jest propagacja fal radiowych, co oznacza, że w warunkach wysokiej wilgotności zasięg łączności radiowej może być mniejszy. To może prowadzić do problemów z kontrolą drona.
  
  ‍Propagacja fal radiowych jest to zdolność fal radiowych do rozprzestrzeniania się w otoczeniu. Zdolność ta zależy od rodzaju fal (np. od częstotliwości związanej z długością), ale i od właściwości otoczenia w jakim się rozchodzą. Wpływ na tę zdolność ma np. wilgotność powietrza, im większa wilgotność tym zdolność ta spada i w rezultacie fale osiągają mniejszy zasięg.‍

• Wyraźne pogorszenie: Pogorszenie łączności radiowej jest zauważalne także w jakości transmisji stacji radiowych oraz komunikacji w mobilnych radiach i krótkofalarstwie. Jeśli korzystasz z tych urządzeń, możesz zauważyć wyraźny spadek jakości łączności radiowej, gdy na horyzoncie zbliża się deszcz, burza, śnieg lub grad.

Widzialność:

• Mgły i zamglenia: Wysoka wilgotność sprzyja powstawaniu mgieł i zamgleń, które mogą znacząco ograniczyć widoczność. Ograniczona widoczność utrudnia nawigację i może prowadzić do ryzyka kolizji z przeszkodami lub innymi statkami powietrznymi.
• Utrata VLOS: Silne mgły mogą prowadzić do utratu kontroli toru lotu drona, a nawet do utraty widoczności, a tym samym do niespełniania warunków lotu w kategorii otwartej i szczególnej dla lotów z widocznością wzrokową VLOS.

Korozja:

Wilgoć, która dostanie się do wnętrza drona, może powodować korozję, co może zagrozić bezpiecznej eksploatacji drona.

• Wpływ na Elektronikę: Elektroniczne komponenty drona, takie jak płytki drukowane (PCB), są szczególnie podatne na korozję. Wilgoć może prowadzić do zwarć, uszkodzeń układów scalonych oraz innych awarii elektronicznych, które mogą skutkować utratą kontroli nad dronem.
• Wpływ na Mechaniczne Części: Wilgoć może również wpływać na mechaniczne części drona, takie jak silniki, łożyska i śruby. Korozja tych elementów może prowadzić do zwiększonego tarcia, awarii mechanicznych oraz zmniejszonej efektywności działania drona.

‍

Bezpieczeństwo: Zawsze monitoruj warunki pogodowe i unikaj lotów w gęstej mgle lub zamgleniu, aby zapewnić bezpieczeństwo operacji.

‍

Deszcz i Wilgotność

Wilgotność powietrza jest istotnym czynnikiem, który należy uwzględniać podczas planowania lotów dronem. Ograniczenie propagacji fal radiowych, zmniejszona widzialność oraz ryzyko korozji to aspekty, które mogą wpływać na bezpieczeństwo i efektywność operacji drona. Odpowiednia konserwacja, monitorowanie warunków atmosferycznych oraz stosowanie środków zapobiegawczych mogą znacząco zmniejszyć ryzyko związane z wilgotnością.

Wilgoć wpływa negatywnie na :

1. łączność radiową
2. widzialność drona
3. korozję podzespołów
4. powstawanie spieć
5. wydajność baterii
6. stabilność lotu

‍

1. Łączność Radiowa:

Propagacja fal radiowych

Atmosferę można traktować jako medium, które wpływa na propagację fal radiowych i może tłumić fale radiowe, podobnie jak przeszkody fizyczne. Warunki atmosferyczne, takie jak wilgotność, deszcz, mgła, śnieg i grad, mogą tłumić fale radiowe, co prowadzi do zmniejszenia zasięgu i jakości łączności. Świadomość tych wpływów i odpowiednie planowanie mogą pomóc w minimalizowaniu problemów z łącznością podczas lotów dronem.

‍‍Wilgotność wpływa na zdolność fal radiowych do rozprzestrzeniania się. Im większa wilgotność powietrza, tym bardziej ograniczona jest propagacja fal radiowych. Oznacza to, że w warunkach wysokiej wilgotności zasięg łączności radiowej może być mniejszy, co może prowadzić do problemów z kontrolą drona.

Warunki atmosferyczne, takie jak deszcz, burze, śnieg i grad, mają wyraźny wpływ na jakość łączności radiowej. Monitorowanie pogody i świadomość możliwych zakłóceń mogą pomóc w utrzymaniu efektywnej komunikacji radiowej.

‍

2. Widzialność:

Mgły i zamglenia: Wysoka wilgotność sprzyja powstawaniu mgieł i zamgleń, które mogą znacząco ograniczyć widoczność. Ograniczona widoczność utrudnia nawigację i może prowadzić do ryzyka kolizji z przeszkodami lub innymi statkami powietrznymi.

Bezpieczeństwo: Zawsze monitoruj warunki pogodowe i unikaj lotów w gęstej mgle lub zamgleniu, aby zapewnić bezpieczeństwo operacji.

1. Obniżenie widoczności:
   • Wysoka wilgotność, deszcz, mgła czy zamglenie mogą znacznie ograniczyć widoczność, co utrudnia nawigację i utrzymanie linii widzenia z dronem. Ograniczona widoczność zwiększa ryzyko kolizji z przeszkodami i innymi obiektami, zwłaszcza w bardziej skomplikowanym terenie.
2. Konserwacja i kontrola po locie:
   • Po locie w warunkach wysokiej wilgotności lub deszczu, niezbędne jest dokładne osuszenie i sprawdzenie drona. Należy zwrócić szczególną uwagę na wszelkie oznaki korozji, które mogą się pojawić, zwłaszcza w złączach i na metalowych elementach. Regularna konserwacja po takich lotach może znacząco przedłużyć żywotność drona i zmniejszyć ryzyko przyszłych awarii.

Dodanie tych elementów do twojego materiału pozwoli na lepsze zrozumienie zagrożeń związanych z wilgotnością i deszczem, a także na wprowadzenie praktycznych środków zapobiegawczych, które mogą zmniejszyć ryzyko związane z tymi czynnikami podczas operacji dronów​ (AV8 PREP)​ (Climavision)​ (My Drone Guide).

‍

3. Korozja

Korozja wewnątrz drona, aparatury sterującej lub baterii może stanowić poważne zagrożenie dla funkcjonowania tych urządzeń. Wewnątrz dronów oraz ich akcesoriów znajdują się różne metalowe elementy, które są narażone na korozję, szczególnie w warunkach wysokiej wilgotności lub w kontakcie z wodą.

Wilgoć, która dostanie się do wnętrza drona, baterii lub aparatury sterującej, może powodować korozję metalowych elementów, co może zagrozić bezpiecznej eksploatacji drona.

Wpływ: Deszcz i wysoka wilgotność mogą uszkodzić elektronikę drona lub baterii.

Deszcz może uszkodzić delikatne elementy elektroniczne drona, takie jak silniki, czujniki i kamery. Nawet niewielka ilość wody może prowadzić do zwarcia lub awarii tych komponentów, co w efekcie może spowodować utratę kontroli nad dronem. W związku z tym latanie w deszczu jest zazwyczaj odradzane, chyba że dron został przystosowany do lotów w deszczu i posiada odpowiednią wodoodporną ochronę.

Konserwacja i kontrola po locie:

• Po locie w warunkach wysokiej wilgotności lub deszczu, niezbędne jest dokładne osuszenie i sprawdzenie drona. Należy zwrócić szczególną uwagę na wszelkie oznaki korozji, które mogą się pojawić, zwłaszcza w złączach i na metalowych elementach. Regularna konserwacja po takich lotach może znacząco przedłużyć żywotność drona i zmniejszyć ryzyko przyszłych awarii.

Metalowe elementy narażone na korozję:

1. Płytki drukowane (PCB):
   • Wewnątrz dronów znajdują się płytki drukowane, na których zamontowane są różne komponenty elektroniczne, takie jak mikroprocesory, czujniki, czy kontrolery. Płytki te są wykonane z metali przewodzących, takich jak miedź, które mogą ulegać korozji pod wpływem wilgoci. Korozja na płytce drukowanej może prowadzić do przerwania ścieżek elektrycznych i awarii systemów drona.
2. Złącza zawierające styki baterii:
   • Styki w złączach łączących baterię z dronem lub aparaturą sterującą są wykonane z metali, które są szczególnie narażone na korozję w przypadku ekspozycji na wilgoć. Korozja na stykach może prowadzić do złego kontaktu elektrycznego, co może skutkować problemami z zasilaniem drona lub niemożnością naładowania baterii.
3. Elementy konstrukcyjne:
   • Niektóre drony wykorzystują metalowe elementy konstrukcyjne, takie jak aluminiowe ramy lub śruby. Choć aluminium jest odporne na korozję w pewnym stopniu, długotrwałe lub częste loty w warunkach wysokiej wilgotności lub zasolenia (np. w pobliżu morza) mogą prowadzić do pojawienia się oznak korozji.

Złącza i styki baterii:

Złącza to elementy, które łączą różne podzespoły i moduły w dronie. Używane są do podłączenia baterii do drona oraz do połączenia innych modułów, takich jak RTK, modem LTE, głośnik czy komputer. Złącza składają się z dwóch części: wtyczki i gniazda, które wewnątrz mają styki, a po połączeniu umożliwiają przepływ prądu.

Styki to metalowe elementy wystające ze złączy, takich jak wtyczki i gniazda, które łączą się z pasującymi stykami w innych złączach, umożliwiając przepływ energii elektrycznej. Większość styków w dronie znajduje się wewnątrz urządzenia, ale niektóre, jak te w złączach baterii, są bardziej narażone na wilgoć. Dzieje się tak, ponieważ baterie są często wyjmowane i wkładane do ładowania, co zwiększa ryzyko kontaktu z warunkami zewnętrznymi. To z kolei może prowadzić do gromadzenia się wilgoci i zwiększa ryzyko korozji. Styki są kluczowe dla prawidłowego działania systemu zasilania, ponieważ to dzięki nim prąd płynie z baterii do urządzenia."

Jak zapobiegać korozji?

• Ochrona zewnętrzna: Aby zapobiec korozji, szczególnie na złączach baterii i innych metalowych elementach, warto unikać lotów w bardzo wilgotnych warunkach lub w pobliżu morza. Latanie blisko powierzchni morza jest szczególnie ryzykowne, ponieważ dron może być narażony na rozpryski fal, które osiadają na jego powierzchni. Warto pamiętać, że sól przyspiesza korozję większości metali, w tym aluminium, stali i miedzi. Jeśli loty w takich warunkach są konieczne, po locie należy dokładnie osuszyć drona i sprawdzić, czy nie ma oznak wilgoci na zewnętrznych częściach.
• Czyszczenie i konserwacja: Regularne czyszczenie styków i złącz spirytusem izopropylowym pomoże usunąć wilgoć i zanieczyszczenia, które mogą prowadzić do korozji. Sprężone powietrze może być używane do usuwania kurzu i wilgoci z trudno dostępnych miejsc, co dodatkowo zabezpiecza drona przed uszkodzeniami.
• Przechowywanie: Drony i ich akcesoria powinny być przechowywane w suchych, dobrze wentylowanych miejscach, aby zminimalizować ryzyko kondensacji wilgoci. Unikaj przechowywania sprzętu w miejscach o wysokiej wilgotności lub nagłych zmianach temperatury.
• Regularne kontrole: Po każdym locie w wilgotnych warunkach warto dokładnie sprawdzić drona, szczególnie metalowe złącza i styki, pod kątem oznak korozji. Jeśli takie oznaki zostaną zauważone, należy natychmiast podjąć działania konserwacyjne, takie jak czyszczenie i suszenie, aby zapobiec dalszym uszkodzeniom.”

Spirytus izopropylowy:

• Oczyszczanie styków i złącz: Spirytus izopropylowy jest doskonałym środkiem do czyszczenia styków i złącz, ponieważ szybko odparowuje, nie pozostawiając resztek. Może być używany do usuwania wilgoci oraz zanieczyszczeń, które mogą prowadzić do korozji. Delikatne przetarcie styków baterii i innych metalowych elementów szmatką nasączoną spirytusem izopropylowym pomoże utrzymać je w czystości i zapobiegnie korozji.
• Spirytus izopropylowy może być bezpiecznie używany do czyszczenia styków i metalowych złącz, ale unikaj kontaktu z gumowymi lub plastikowymi elementami.

Sprężone powietrze:

• Usuwanie kurzu i wilgoci: Sprężone powietrze jest idealne do usuwania kurzu, wilgoci i innych drobnych zanieczyszczeń z trudno dostępnych miejsc, takich jak złącza, płytki drukowane czy wnętrze drona. Po locie w wilgotnych warunkach sprężone powietrze może pomóc w szybkim usunięciu resztek wody, które mogłyby prowadzić do korozji.

‍

4. Spięcia

‍

Wysoka wilgotność może prowadzić do kondensacji, która z kolei może uszkodzić elektronikę drona, apartury sterującej lub ich baterii, powodując krótkie spięcia.

Kondensacja pary wodnej

Kondensacja wilgoci w powietrzu to proces, w którym para wodna zawarta w powietrzu przekształca się w ciecz, czyli skrapla się. Kondensacja zachodzi, gdy ciepłe, wilgotne powietrze ochładza się do punktu rosy, co prowadzi do powstania drobnych kropelek wody na różnych powierzchniach, takich jak okna, ściany, czy inne obiekty w otoczeniu, a w maszych rozważaniach na powierzchni drona i jego podzespołów. Proces ten może również zachodzić w atmosferze, prowadząc do powstawania chmur, mgły czy rosy.
‍
Kondensacja zwykle zachodzi, gdy przenosisz zimnego drona i cały sprzęt z zimnego do cieplejszego i zazwyczaj wilgotnego otoczenia. Zimna powierzchnia Twoich urządzeń powoduje, że ciepłe, wilgotne powietrze w pomieszczeniu szybko ochładza się przy kontakcie z tą zimną powierzchnią. Powoduje to skroplenie się pary wodnej i tworzenie się drobinek wody na wszystkich zimnych powierzchniach, co na szklanych powierzchniach jest łatwo zauważalne i widoczne jako zaparowanie.

Kondensacja powstaje, gdy wilgotne powietrze ochładza się do punktu, w którym para wodna przechodzi w stan ciekły, tworząc mikroskopijne krople wody. Szczególnie często występuje to zjawisko jeśli przenosimy drona z zimnego do ciepłego otoczenia, czyli gdy wracamy np. w zimie do ciepłego domu.

Kondensacja wewnątrz baterii lub na jej zewnętrznych stykach może prowadzić do przewodzenia prądu elektrycznego. To zjawisko może spowodować krótkie spięcia w obwodach baterii, co może prowadzić do jej uszkodzenia, zmniejszenia wydajności, a w ekstremalnych przypadkach nawet do całkowitego zniszczenia baterii. Wysoka wilgotność powietrza w ciepłym mieszkaniu może sprzyjać kondensacji także wewnątrz drona i baterii lub aparatury sterującej dronem, jeśli wilgotne powietrze dostanie się do ich wnętrza, a to stanowi ryzyko dla znajdującej się tam elektroniki. Dlatego ważne jest, aby po przeniesieniu drona do cieplejszego otoczenia pozwolić mu się aklimatyzować przed włączeniem, aby uniknąć kondensacji zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz urządzenia.

‍

Ważne:

• Na zewnątrz drona: Kondensacja pojawia się na zewnętrznej powierzchni drona, ponieważ to tam zimna powierzchnia spotyka się z cieplejszym, wilgotnym powietrzem. Może to prowadzić do osadzania się drobinek wody, co może być niebezpieczne, jeśli wilgoć dostanie się do wewnętrznych komponentów przez szczeliny lub otwory wentylacyjne.
• Wewnątrz drona: Kondensacja wewnątrz drona jest mniej powszechna, ale może wystąpić, jeśli wilgotne powietrze dostanie się do wnętrza urządzenia i tam się skropli, szczególnie gdy dron jest przenoszony z zimnego środowiska do cieplejszego. Skraplanie wewnątrz drona może być bardziej problematyczne, ponieważ może prowadzić do korozji i uszkodzeń elektronicznych komponentów.

Najczęstsza kondensacja występuje na zewnątrz drona, ale w przypadku, gdy wilgotne powietrze dostanie się do wnętrza urządzenia, kondensacja może zachodzić również wewnątrz, co stanowi ryzyko dla elektroniki drona. Dlatego ważne jest, aby po przeniesieniu drona do cieplejszego otoczenia pozwolić mu się aklimatyzować przed włączeniem, aby uniknąć kondensacji zarówno na zewnątrz, jak i wewnątrz urządzenia.

‍

5. Wydajność baterii:

Wilgotność powietrza może znacząco wpływać na wydajność i bezpieczeństwo baterii w dronach

Choć wilgotność powietrza wpływa na gęstość powietrza w mniejszym stopniu niż temperatura i ciśnienie, ale nadal jest istotnym czynnikiem. Wysoka wilgotność zmniejsza gęstość powietrza, co prowadzi do zmniejszenia siły nośnej i wydłużenia drogi startowej. Zatem w mokrym powietrzu silniki pracują mniej efektywnie, co wpływa na mniejszą moc oraz większe zużycie energii. Dla dronów oznacza to krótszy czas lotu oraz mniejszą zdolność do przenoszenia ładunków​ (Online CFI Tools)​ (Aeromotus). W zastosowaniach, gdzie transportowane są ładunki, należy te okoliczności brak pod uwagę.

‍

Wpływ wilgotności na Zmniejszenie żywotności baterii

Regularne narażanie baterii na działanie wilgoci zwiększa ryzyko dostania się wilgoci do wnętrze, a to może powodować korozję wewnętrznych komponentów baterii, co przyspiesza jej degradację i zmniejsza żywotność oraz zmniejszenia pojemności energetycznej. W efekcie, bateria może szybciej się rozładowywać, co skraca czas lotu i zwiększa ryzyko awarii zasilania podczas operacji.

Konserwacja:

• W celu zminimalizowania ryzyka uszkodzeń, zaleca się unikanie latania w bardzo wilgotnych warunkach, a po każdym locie w takich warunkach dokładne osuszenie drona i baterii. Należy również przechowywać baterie w suchym, chłodnym miejscu oraz stosować środki ochronne, takie jak wodoodporne pokrowce na baterie, aby zabezpieczyć je przed wilgocią.
• Dlatego po każdym locie w warunkach wysokiej wilgotności lub deszczu, zaleca się dokładne osuszenie i sprawdzenie baterii.
• Aby przedłużyć żywotność baterii, ważne jest, aby przechowywać je w suchym miejscu i unikać narażania na bezpośrednie działanie wilgoci. Regularna konserwacja, w tym kontrola stanu ogniw i odpowiednia reakcja, może zapobiec nagłym awariom podczas lotu.

Potwierdzenie:

Źródła takie jak Battery University oraz mPower Lithium potwierdzają, że kondensacja jest realnym zagrożeniem dla baterii, szczególnie w urządzeniach przenośnych, które często są narażone na zmienne warunki atmosferyczne. Aby zapobiec problemom, zaleca się unikanie lotów dronem w bardzo wilgotnych warunkach oraz dbanie o odpowiednie przechowywanie i konserwację baterii.

‍

6. Stabilność lotu:

Choć wilgotność powietrza może wpływać na stabilność lotu, prowadząc do oblodzenia śmigieł, zmniejszenia gęstości powietrza, a tym samym efektywności śmigieł i siły nośnej, większość współczesnych dronów jest wyposażona w systemy, które radzą sobie z tymi wyzwaniami. Należy jednak pamiętać, że oblodzenie jest szczególnie niebezpieczne i trudniejsze do zauważenia. W takich przypadkach kluczowe jest unikanie lotów w warunkach, które mogą sprzyjać oblodzeniu.  Przerwajj lot, aby kontrolować pojawienie się oblodzenia na powierzchni śmigieł lub korpusie, a jeśli zostanie zauważone natychmiast usuń lód z tych powierzchni. Użytkownicy nie powinni unikać latania w umiarkowanych warunkach wilgotności, ale warto być świadomym, jak zmiana wilgotności może wpływać na drona i podejmować odpowiednie środki ostrożności. Dbanie o regularną konserwację, unikanie lotów w ekstremalnych warunkach oraz monitorowanie stanu drona w trakcie lotu i po każdym locie to kluczowe elementy zapewniające bezpieczne i stabilne loty.

Obniżenie wydajności i stabilności:

Wilgoć w powietrzu może wpływać na właściwości aerodynamiczne drona. Zwiększona wilgotność obniża gęstość powietrza, co zmniejsza efektywność śmigieł, co z kolei może prowadzić do skrócenia czasu lotu oraz zmniejszenia stabilności drona. W ekstremalnych przypadkach wilgoć może również osadzać się na powierzchni drona, powodując dodatkowy opór i obciążenie dla silników.

‍

Jak radzić sobie z warunkami sprzyjającymi oblodzeniu śmigieł drona?

1. Unikaj lotów w chmurach, mgle i deszczu: Oblodzenie śmigieł, występuje, gdy zimne powietrze i wilgoć łączą się podczas lotu. Najbardziej narażone są na to drony latające w chmurach, mgle, deszczu, a nawet przy silnej wilgotności powietrza, gdy temperatura wynosi poniżej 5°C. Unikaj takich warunków, aby zminimalizować ryzyko oblodzenia.

2. Monitoruj stan śmigieł w trakcie lotu: Podczas lotu w warunkach sprzyjających oblodzeniu warto regularnie monitorować stan śmigieł. Jeśli zauważysz oznaki oblodzenia, natychmiast przerwij lot i ląduj. Oblodzone śmigła mogą prowadzić do utraty stabilności, co zwiększa ryzyko wypadku.

3. Skorzystaj z przenośnych lądowisk (landing padów): Aby uniknąć kontaktu drona ze śniegiem lub lodem podczas startu i lądowania, używaj specjalnych landing padów. Zapobiega to osadzaniu się lodu na śmigłach podczas tych kluczowych faz lotu.

‍

Landing pady to przenośne, płaskie platformy, które zapewniają stabilne i czyste miejsce do startu i lądowania drona. Są one szczególnie przydatne na nierównych, brudnych, mokrych lub zaśnieżonych powierzchniach. Landing pady pomagają chronić śmigła i inne elementy drona przed kontaktem z kurzem, piaskiem, śniegiem, błotem czy wilgocią, które mogą wpłynąć na działanie drona lub prowadzić do jego uszkodzenia.

Główne funkcje landing padów:

1. Ochrona przed zabrudzeniami: Landing pady zapobiegają wciąganiu przez śmigła brudu, piasku lub śniegu, które mogą uszkodzić silniki lub inne elementy drona.
2. Stabilne lądowanie: Zapewniają stabilną i równą powierzchnię do startu i lądowania, co jest szczególnie istotne na nierównym terenie.
3. Zwiększona widoczność: Często są one kolorowe i mają kontrastowe wzory, co ułatwia operatorowi lokalizację miejsca lądowania z dużej wysokości.

Landing pady są łatwe w transporcie, ponieważ zazwyczaj są składane lub zwijane, dzięki czemu można je łatwo zabrać na miejsce operacji dronem.

‍

4. Ogranicz długość lotów: W zimowych warunkach najlepiej ograniczyć czas lotu do minimum. Krótsze loty zmniejszają ryzyko gromadzenia się lodu na śmigłach i pozwalają lepiej kontrolować stan drona.

5. Regularna kontrola i konserwacja: Po każdym locie w zimnych i wilgotnych warunkach, dokładnie sprawdź drona pod kątem oblodzenia i innych uszkodzeń. Osusz drona i przechowuj go w suchym, ciepłym miejscu, aby uniknąć korozji i innych problemów wynikających z wilgoci.

‍

‍