소개
흔히 드론으로 알려진 쿼드콥터가 하늘을 날아다니며 사진 촬영부터 농업에 이르기까지 다양한 분야에서 필수적인 도구로 자리 잡으면서 최적의 성능을 보장하는 것이 무엇보다 중요해졌습니다. 이러한 최적의 작동을 위한 중추적인 요소는 프로펠러의 동적 밸런싱입니다. 이 글에서는 진동 증가의 결과와 그에 따른 동적 프로펠러 밸런싱의 필요성과 관련된 복잡한 뉘앙스에 대해 자세히 설명합니다.
진동 증가로 인해 발생하는 문제
1. 이미지 품질 저하
쿼드콥터가 정지된 상태에서 촬영한 영상은 거의 완벽에 가깝지만, 측면으로 움직이거나 고도를 조정하면 이상 현상이 발생합니다. 이러한 '젤로 효과'와 산발적인 흔들림은 이미지 또는 동영상 품질을 심각하게 저하시켜 영상의 매력과 전문성을 떨어뜨릴 수 있습니다.
2. 모터 및 하드웨어 변형
주로 모터에서 발생하는 진동은 RPM에 따라 증가합니다. 이는 짐벌이나 카메라의 서스펜션 시스템에 영향을 미칠 뿐만 아니라 모터 메커니즘에도 무리를 줍니다. 지속적인 진동은 모터, 베어링, 기어의 마모를 촉진하여 잦은 교체와 유지보수 비용 증가로 이어집니다.
3. 불균형한 프로펠러로 인한 소음 및 진동
기성품 프로펠러, 특히 저가형 프로펠러의 상당수는 최적의 밸런스를 갖추지 못했습니다. 이러한 프로펠러는 자극적인 소음을 유발할 뿐만 아니라 진동 증가라는 중요한 문제에도 기여합니다. 이로 인해 앞서 언급한 문제가 더욱 부각되어 드론의 효율성이 떨어지고 기계적 문제가 발생하기 쉽습니다.
동적 균형 조정의 이점
각 프로펠러의 동적 밸런싱을 세심하게 실행하면 다양한 이점을 얻을 수 있습니다:
1. 노이즈 감소
균형 잡힌 프로펠러는 더 조용하게 작동하므로 야생동물 촬영이나 주거 지역과 같이 소음이 우려되는 환경에서 방해가 적습니다.
2. 향상된 공기역학적 효율성
균형 잡힌 프로펠러는 뛰어난 공기역학적 성능을 약속합니다. 이러한 최적화는 드론이 더 적은 에너지 소비로 목표를 달성할 수 있음을 의미합니다.
3. 비행 시간 개선
드론은 공기역학이 개선되고 진동으로 인한 에너지 낭비가 줄어들어 더 오랜 시간 동안 공중에 머물 수 있어 각 비행 세션의 잠재력을 극대화할 수 있습니다.
4. 마모 및 손상 감소
과도한 진동의 근본 원인을 억제함으로써 쿼드콥터 구성품에 가해지는 전반적인 스트레스가 크게 줄어듭니다. 이는 모터, 베어링, 짐벌 및 기타 주요 부품의 수명이 연장된다는 의미로 해석됩니다.
5. 최적의 이미지 품질
동적 밸런싱은 '젤로 효과'와 산발적인 흔들림을 완화하여 진동으로 인한 이상 현상 없이 최고 품질의 영상을 촬영할 수 있도록 합니다.
예
한 가지 예로 발란셋-1A 드론 프로펠러 밸런싱 작업을 위해 고객 중 한 명이 동적 밸런싱 장치를 개발했습니다.
저희 고객은 전문가 추천에 따라 드론 프로펠러 전용 밸런싱 스탠드를 제작했습니다. 스탠드는 구조용 알루미늄 프로파일로 제작되었으며 스프링 기반 진동 차단기가 통합되어 있습니다, 따라서 외부 진동 간섭을 최소화하면서 구조적 강성을 보장합니다.
밸런싱 벤치에서 드론 프로펠러의 동적 밸런싱을 조정합니다.
밸런싱 벤치에서 드론 프로펠러의 동적 밸런싱을 조정합니다.
테스트 과정에서 이 특정 설정이 프로펠러의 진동 특성을 놀랍도록 개선할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 진동 수준이 50배나 감소하여 초기 0.74mm/s에서 0.014mm/s로 현저하게 떨어졌습니다. 이러한 지표는 단순한 숫자가 아니라 성능, 안전, 에너지 효율의 비약적인 향상을 의미합니다.
밸런싱 벤치에서 드론 프로펠러의 동적 밸런싱. Vo1 및 Vo2 - 진동 수준. 밸런싱 전 0.7, 밸런싱 후 0.014
결론
쿼드콥터 프로펠러에서 동적 밸런싱의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 소음을 줄이고 공기역학을 개선하여 비행 경험을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 드론의 수명을 연장하고 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다. 개인과 전문가 모두에게 쿼드콥터의 각 프로펠러가 동적으로 균형을 이루도록 하는 것은 드론 유지보수에서 타협할 수 없는 부분입니다. 이를 통해 효율적이고 효과적이며 모범적인 드론 운영을 위한 기반을 마련할 수 있습니다.
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