Wie sollte ich beim Erstkauf zwischen verschiedenen Nutzlasttypen von landwirtschaftlichen Drohnen unterscheiden?

Wir erleben oft, dass Erstkäufer frustriert sind, weil sie eine Drohne gekauft haben, die zwar leistungsfähig aussieht, aber die falschen Werkzeuge für ihre spezifischen Kulturen trägt. In unserer Niederlassung in Xi'an verbringen wir viel Zeit damit, unseren Kunden bei der Neukonfiguration ihrer Systeme zu helfen, weil die ursprüngliche Wahl der Nutzlast nicht mit der Realität auf dem Feld oder den Betriebszielen übereinstimmte.

Sie müssen die Nutzlasten nach ihrer Funktion unterscheiden: Bildgebende Sensoren sammeln Daten für Gesundheitsanalysen und Kartierungen, während operative Systeme Flüssigkeiten oder Granulate ausbringen. Stimmen Sie diese auf Ihre Kulturart ab und stellen Sie sicher, dass das Nutzlastgewicht mit der Hubkapazität der Drohne und der Akkulaufzeit für Ihre spezifische Feldgröße übereinstimmt.

Im Folgenden werden die technischen Einzelheiten erläutert, damit Sie die richtige Konfiguration für Ihren Betrieb wählen können.

Wie bestimme ich die richtige Nutzlastkapazität für meine spezifische Ernte und Feldgröße?

Bei der Kalibrierung von Flugreglern für unsere Kunden in den USA stellen wir fest, dass eine Überdimensionierung des Tanks oft zu unnötigen Bodenverdichtungsrisiken und geringerer Agilität führt Risiken der Bodenverdichtung ¹. Es ist schmerzlich zu sehen, wie die Effizienz sinkt, nur weil ein Landwirt ein schweres 40-Liter-Modell für einen kleinen, fragmentierten Weinberg wählt, der einen leichteren Ansatz erfordert.

Berechnen Sie die Kapazität auf der Grundlage der Anbaufläche und der Ausbringungsmenge. Kleine Felder unter 15 Hektar eignen sich für 8-10-Liter-Tanks, um wendig zu sein, während für große Reihenkulturen über 20 Hektar 30-40-Liter-Tanks erforderlich sind, um die Ausfallzeiten beim Nachfüllen zu minimieren. Schwerere Nutzlasten verkürzen die Flugzeit, daher sollten Sie das Volumen mit der begrenzten Ausdauer der Batterie abwägen.

Der Kompromiss zwischen Volumen und Agilität

Bei der Wahl der richtigen Nutzlast geht es nicht nur darum, wie viel Flüssigkeit Flüssige Nutzlasten ² Es geht darum, wie sich die Drohne in der Luft verhält. Aus unserer Fertigungsperspektive entwickeln wir kleinere Drohnen (z. B. die 10-kg-Nutzlastklasse) so, dass sie sehr reaktionsschnell sind. Wenn Sie eine Obstplantage mit komplexem Gelände oder einen kleinen Bauernhof mit weniger als 15 Hektar bewirtschaften, wird eine große Nutzlast zu einer Belastung. Die Trägheit eines schweren Panzers erschwert es der Drohne, zu stoppen und zu wenden, was auf engem Raum gefährlich ist.

Bei großflächigen Reihenkulturen wie Mais oder Sojabohnen ist die Häufigkeit des Nachfüllens jedoch der Feind der Effizienz. Eine Drohne mit einem kleinen 10-Liter-Tank zwingt Sie dazu, alle paar Minuten zu landen und verschwendet bei Start- und Landezyklen Batteriestrom. Für Felder, die größer als 20 Hektar sind, empfehlen wir Schwerlastplattformen (mit einer Kapazität von mehr als 30 kg). Diese Drohnen halten eine stabile Flugbahn über lange gerade Strecken aufrecht und maximieren so die "Time-on-Field"."

Berechnen Sie Ihren Bedarf

Sie müssen Ihre spezifischen Ausbringungsmengen berücksichtigen. Wenn Ihr Fungizid eine hohe Wassermenge benötigt, um wirksam zu sein, wird eine kleine Drohne die Fläche nicht effizient abdecken können. Umgekehrt können mit ULV-Sprühtechniken (Ultra-Low-Volume) kleinere Nutzlasten überraschend große Flächen abdecken.

Anpassung der Drohnenklasse an die Feldgröße

Damit Sie sich ein Bild davon machen können, haben wir einen allgemeinen Leitfaden zusammengestellt, der auf unseren Exportkonfigurationen für unterschiedliche Betriebsgrößen basiert.

Analyse der Erntestruktur

Auch die physikalische Struktur Ihrer Pflanzen bestimmt den Nutzlastbedarf. Dichte Baumkronen, wie sie in reifen Zitrusplantagen zu finden sind, erfordern einen starken Rotorabwind, um das Spray tief in die Blätter zu drücken. Drohnen mit höherer Nutzlast erzeugen in der Regel einen stärkeren Abwind, der das Eindringen erleichtert. Wenn Sie jedoch junge Gemüsesetzlinge besprühen, könnte der gleiche starke Abwind die Pflanzen beschädigen. Daher ist die Nutzlastkapazität auch ein Indikator für die physikalische Leistung des Flugwerks.

Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Flüssigsprüh- und Granulatstreusystemen, die ich kennen sollte?

Unser Ingenieurteam verbringt Monate damit, den Düsendruck und die Streuscheibengeschwindigkeiten zu optimieren, denn mit dem falschen Mechanismus werden teure Chemikalien und Saatgut verschwendet. Es gibt nichts Schlimmeres, als zu sehen, wie ein Kunde mit einer ungleichmäßigen Verteilung kämpft, die eine Erntesaison ruiniert, nur weil die Hardware nicht auf das Material abgestimmt ist.

Flüssigsysteme verwenden Pumpen und Düsen zum Versprühen von Pestiziden und Düngemitteln und erfordern eine präzise Tröpfchenkontrolle, um eine Abdrift zu verhindern. Granulatsysteme verwenden Schleuderscheiben oder pneumatische Luft, um festes Saatgut und Düngemittel auszubringen. Bei Flüssigsystemen stehen Durchflussmenge und Druck im Vordergrund, während bei Granulatsystemen das Trichtervolumen und die Gleichmäßigkeit der Streubreite im Vordergrund stehen.

Flüssigkeitssprühsysteme: Präzision und Druck

Flüssige Nutzlasten sind der häufigste Ausgangspunkt für landwirtschaftliche Agrardrohnen ³ Drohnen. Die wichtigsten Komponenten sind dabei der Tank, die Pumpe und die Düsen. Wenn wir diese Systeme entwerfen, konzentrieren wir uns stark auf die Durchflussmenge der Pumpe (gemessen in Litern pro Minute). Durchflussmenge der Pumpe ⁴ Eine normale Hochleistungspumpe kann 4-8 Liter pro Minute fördern.

Es gibt zwei Haupttechnologien, auf die Sie stoßen werden:

1. Druckdüsen: Sie nutzen hydraulischen Druck, um die Flüssigkeit in Tröpfchen zu zerteilen. Sie sind einfach und effektiv, können aber bei dicken Gemischen verstopfen.
2. Zentrifugalzerstäubung: Diese verwenden rotierende Scheiben, um die Flüssigkeit auszuschleudern, wodurch sehr gleichmäßige Tröpfchengrößen entstehen. Dies ist besser für die Abdriftkontrolle geeignet und funktioniert gut Driftkontrolle ⁵ mit pulverförmigen Mischungen, die Standarddüsen verstopfen können.

Sie müssen beurteilen, welche Chemikalien Sie verwenden. Wenn Sie stark ätzende Düngemittel verwenden, sollten Sie prüfen, ob die internen Pumpendichtungen aus haltbaren Materialien bestehen ätzende Düngemittel ⁶ wie Viton oder Keramik. Standard-Kunststoffdichtungen zersetzen sich schnell und führen zu Lecks, die die Elektronik der Drohne beschädigen können.

Granulat-Streusysteme: Durchfluss und Breite

Granulatstreuer sind ganz unterschiedliche Tiere. Granulatstreuer ⁷ Sie ersetzen den Flüssigkeitstank durch einen Trichter und verwenden einen Streumechanismus am Boden. Die Haupteinsatzgebiete sind die Aussaat (z. B. von Reis oder Deckfrüchten) und die Ausbringung von Festdünger (Harnstoff).

Die wichtigste Leistungskennzahl ist hier nicht der Druck, sondern Drehmoment und Streubreite. Die Schleuderscheibe muss sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, um das schwere Granulat effektiv zu werfen. Ein minderwertiger Streuer wirft das Saatgut direkt unter der Drohne ab, was zu "Streifen" auf Ihrem Feld führt, wo einige Bereiche überbesät und andere kahl sind.

Operative Anforderungen vergleichen

Die Wartung und Kalibrierung dieser beiden Systeme unterscheidet sich erheblich. Flüssige Systeme müssen nach jedem Flug gespült werden, um ein Auskristallisieren zu verhindern. Granulatsysteme müssen vollkommen trocken gehalten werden; schon ein Tropfen Feuchtigkeit kann den Dünger in einen Ziegelstein verwandeln, der den Mechanismus blockiert.

System-Vergleichstabelle

Im Folgenden finden Sie eine Aufschlüsselung der wichtigsten Unterschiede, die Sie vor dem Kauf beachten müssen.

Wie wirken sich Konfigurationen mit schwerer Nutzlast auf die Flugdauer und die Leistungsfähigkeit der Batterie meiner Drohne aus?

Bei unseren Batteriestresstests in Chengdu stellen wir immer wieder fest, dass sich die Flugzeit bei maximaler Zuladung im Vergleich zum Schwebeflug mit leerem Akku fast halbiert. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Batterien nicht zu schnell entladen werden, was zu Sicherheitsrisiken, Spannungsabfällen und hohen Ersatzkosten für Ihren Betrieb führt.

Schwerere Nutzlasten erhöhen den Stromverbrauch drastisch und verringern die Flugdauer um bis zu 50%. Eine voll beladene Drohne benötigt eine hohe Ausgangsspannung, wodurch sich die Akkus erhitzen und schneller entladen. Um die Effizienz aufrechtzuerhalten, sollten Sie mit 70-80% der maximalen Kapazität arbeiten oder in LiPo-Akkus mit höherer Dichte und eine Schnellladeinfrastruktur investieren.

Die Physik des Auftriebs und der Leistungsentnahme

Es ist eine einfache physikalische Regel, die unserer Industrie Grenzen setzt: Um mehr Gewicht zu heben, müssen die Motoren schneller drehen. Dies erfordert einen deutlich höheren Strom (Amperezahl) aus der Batterie. Wenn eine Drohne mit 40 kg Flüssigkeit voll beladen ist, arbeiten die Motoren nahe ihrer Höchstleistung.

Diese hohe Stromaufnahme erzeugt Wärme. Bei unseren Tests haben wir festgestellt, dass die Akkutemperaturen deutlich ansteigen, wenn die Piloten mit vollem Tank aggressiv fliegen. Übermäßige Hitze ist die Todesursache Nummer eins für Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) Lithium-Polymer-Akkus (LiPo) ⁸. Lithium-Polymer ⁹ Wenn Sie die Nutzlast ständig bis zur auf dem Datenblatt angegebenen Höchstgrenze ausreizen, können Sie die Gesamtlebensdauer Ihres Akkus von 500 Zyklen auf 300 Zyklen reduzieren. Das ist ein direkter Schlag für Ihren Geldbeutel.

Flugzeit-Realität vs. technische Datenblätter

Die Hersteller, so auch wir, geben die "maximale Flugzeit" in der Regel unter idealen Bedingungen an - im Schwebeflug, auf Meereshöhe, ohne Wind und oft ohne Nutzlast. Die Realität in der Praxis sieht anders aus.

Wenn eine Drohne für eine Flugzeit von 20 Minuten ausgelegt ist:

• Leere: Er könnte 18-20 Minuten lang fliegen.
• Volle Nutzlast: Diese Zeit sinkt oft auf 8-12 Minuten.

Das bedeutet, dass Sie nur ein sehr kurzes Zeitfenster haben, um Ihre Sprüharbeiten zu beenden. Sie müssen Ihre Rückkehr zum Ausgangspunkt sorgfältig planen. Wenn der Drohne weit entfernt von der Landezone der Strom ausgeht, während sie eine schwere Last trägt, kann die Spannung plötzlich abfallen, was zu einem Absturz führen kann.

Strategie der betrieblichen Effizienz

Um dies abzumildern, füllen kluge Betreiber den Tank nicht immer auf 100% auf. Das Fliegen mit einer Ladung von 80% kann manchmal zu einer besseren Effizienz führen, da die Drohne wendiger ist und weniger Strom pro Minute verbraucht, so dass sie mit einer einzigen Akkuladung mehr Strecke zurücklegen kann.

Auswirkungen der Nutzlast auf die Batteriemetriken

Diese Tabelle veranschaulicht die Beziehung zwischen Last und Ausdauer auf der Grundlage typischer Leistungskurven von Industriedrohnen.

Die Ladelogistik

Da schwere Nutzlasten die Batterien so schnell entleeren, brauchen Sie einen robusten Ladeplan. Für den Dauerbetrieb einer Drohne mit schwerer Nutzlast benötigen Sie in der Regel mindestens 4 bis 6 Batterien und einen Hochleistungsgenerator im Feld. Wenn Sie sich für eine Konfiguration mit geringerer Nutzlast entscheiden, kommen Sie möglicherweise mit weniger Batterien aus, wodurch sich die anfänglichen Einrichtungskosten verringern.

Kann ich zwischen verschiedenen Nutzlastmodulen auf einer einzigen Drohnenplattform wechseln, um Kosten zu sparen?

Wir konstruieren unsere Rahmen mit modularen Schnittstellen, da der Kauf separater Rahmen für jede Aufgabe für die meisten Betreiber finanziell nicht tragbar ist. Es ist klüger, einen Tank gegen einen Streuer auszutauschen, als eine zweite Maschine zu kaufen, vorausgesetzt, die Schnittstelle ist robust genug für die Einsatzbedingungen.

Ja, modulare Drohnenplattformen ermöglichen den Austausch von Flüssigkeitstanks, Granulatstreuern und manchmal auch Sensorkameras, um Hardwarekosten zu sparen. Stellen Sie jedoch sicher, dass die Flugsteuerungssoftware eine schnelle Neukonfiguration unterstützt und dass die Montageschnittstelle werkzeugfrei ist, um Ausfallzeiten während kritischer Betriebszeitfenster im Feld zu vermeiden.

Die Wirtschaftlichkeit der Modularität

Für einen Erstkäufer ist das "All-in-One"-Konzept sehr attraktiv. Warum eine Sprühdrohne und eine Sähdrohne kaufen, wenn eine Maschine beides kann? Moderne Industriedrohnen, vor allem Modelle der mittleren und oberen Preisklasse, wie die, die wir nach Europa exportieren, sind mit Schnellwechselsystemen ausgestattet.

So können Sie den Flüssigkeitsbehälter und das Pumpensystem abnehmen und einen Granulatstreuer in weniger als fünf Minuten einbauen. Die Kosteneinsparungen sind beträchtlich. Sie zahlen im Wesentlichen für eine Flugplattform (Motoren, Batterien, Flugregler) und zwei kostengünstige Kunststoffaufsätze Fluglotse ¹⁰, anstelle von zwei teuren Flugzeugen.

Kritische Überlegungen zum Austausch

Beim Umschalten von Nutzlasten geht es jedoch nicht nur um physische Verriegelungen. Die Software ist ebenso wichtig. Wenn Sie einen 20 kg schweren Flüssigkeitstank entfernen und ihn durch einen Spreizer ersetzen, ändern sich der Schwerpunkt und die Gewichtsverteilung der Drohne.

1. Software-Kalibrierung: Die Flugsteuerung muss die neue Nutzlast sofort erkennen. Hochwertige Systeme erkennen das Modul automatisch und passen die Flugparameter an. Bei minderwertigen Systemen müssen Sie möglicherweise einen Laptop anschließen und die Einstellungen manuell aktualisieren, was auf einem schlammigen Feld ein Alptraum ist.
2. Langlebigkeit der Kabel: Die Anschlüsse (Stecker), die die Nutzlast mit dem Hauptstrom- und Datenbus der Drohne verbinden, sind Verschleißpunkte. Wenn Sie planen, die Nutzlast täglich auszutauschen, müssen diese Stecker industrietauglich (wasser- und staubdicht) sein. Bei billigeren Geräten sehen wir hier oft Ausfälle.

Spezialisiert vs. Mehrzweck

Die Modularität hat ihre Grenzen. Während der Wechsel zwischen Sprühen und Streuen üblich ist, ist der Wechsel zwischen Anmeldung (Sprühen) und High-End-Bildgebung (Multispektralkartierung) ist bei schweren Drohnen weniger verbreitet.

Schwere Drohnen sind für die Kartierung nicht effizient; sie fliegen zu kurz und vibrieren zu stark. Normalerweise ist es besser, eine kleine, spezielle Kartierungsdrohne (wie eine Mavic-Klasse) und eine große, modulare Anwendungsdrohne zu haben. Versuchen Sie nicht, eine schwere Drohne für alles zu verwenden.

Prüfung der Nutzlastkompatibilität

Erkundigen Sie sich beim Kauf speziell nach dem "Ökosystem" des jeweiligen Modells.

• Sind die Spreizer geschützt?
• Können Sensoren von Drittanbietern angebracht werden?
• Ist der Tausch werkzeuglos (Handverschlüsse) oder sind Inbusschlüssel erforderlich?

Wenn Sie beim Wechseln einer Nutzlast im hohen Gras eine Schraube verlieren, steht Ihr Betrieb still. Für professionelle landwirtschaftliche Arbeiten sind werkzeuglose Konstruktionen obligatorisch.

Schlussfolgerung

Bei der Auswahl der richtigen Nutzlast für eine landwirtschaftliche Drohne geht es nicht nur darum, den größten Tank oder die teuerste Kamera zu kaufen. Es geht darum, die physischen Gegebenheiten Ihres Betriebs - Gelände, Kulturpflanzenart und Größe - mit den technischen Beschränkungen von Flugzeit und Batterieleistung in Einklang zu bringen. Unabhängig davon, ob Sie der Präzision des Flüssigspritzens oder der Vielseitigkeit eines modularen Systems den Vorzug geben, sollten Sie sicherstellen, dass Ihre Wahl durch langlebige Technik und eine zuverlässige Lieferkette unterstützt wird. Wenn Sie jetzt Zeit investieren, um diese Unterschiede zu verstehen, ersparen Sie sich später kostspielige Aufrüstungen und betriebliche Probleme.

Fußnoten

1. Informationsmaterial der Universität, das die Auswirkungen von schwerem Gerät auf die Bodengesundheit erklärt. ︎

2. Offizielles EPA-Portal für Pestizidvorschriften, Sicherheit und Anwendungsstandards. ︎

3. Bietet einen umfassenden Überblick über die landwirtschaftliche Drohnentechnologie und ihre Geschichte. ︎

4. ISO-Norm für landwirtschaftliche Bewässerungs- und Sprühgeräte, einschließlich Leistungsanforderungen an Düsen. ︎

5. Offizielle EPA-Leitlinien für den Umgang mit Pestizidabdrift und die Einhaltung von Umweltvorschriften. ︎

6. Industrieorganisation, die Sicherheits- und Handhabungsrichtlinien für verschiedene landwirtschaftliche Düngemittel bereitstellt. ︎

7. Offizielle technische Spezifikationen für ein führendes industrielles landwirtschaftliches Drohnen-Streusystem. ︎

8. Technische Sicherheitsstandards und Handhabungsverfahren für Hochenergie-Lithiumbatterien. ︎

9. Technischer Hintergrund der in Hochleistungsdrohnen verwendeten Batteriechemie. ︎

10. Technische Dokumentation für eine große Open-Source-Flugsteuerungsplattform. ︎