Złożenie drona samodzielnie zmusza do zdobycia niezbędnej wiedzy, która będzie przydatna w rozwiązywaniu problemów, gdy coś przestanie działać, gdy uszkodzimy drona, gdy będziemy chcieli rozbudować nasz statek powietrzny o nowe funkcje, jak GPS, LIDAR (radar skanujący przestrzeń i przetwarzający na cyfrowy obraz 3D) czy gimbal z dodatkowa kamerą, a także wiele innych mniej lub bardziej funkcjonalnych dodatków. Jednak proces nauki, w przypadku zagłębiania się w ekscytujący świat dronów, jest dość przyjemny i na tyle fascynujący, że mimo ogromu wiedzy jaka czeka na jej wchłonięcie nie jest to męczące czy trudne. Tu nie należy się spieszyć, za to wypada być raczej dokładnym.
Ramę dobieramy pod konkretne zastosowanie: np.: freestyle, race czy też cinematic (przeznaczenie ram, dobór pod konkretne zastosowania oraz geometria zostaną opisane w kolejnych artykułach). Niezależnie jednak od tego, czy chcemy się ścigać, latać akrobacyjnie czy tylko kręcić filmy, pierwszego drona najlepiej traktować jako platformę szkoleniową do nauki i doskonalenia umiejętności pilotażowych.
We wpisie tym pominiemy aspekty prawne, takie jak gdzie i czym można latać (to znajdziecie w osobnym wpisie) oraz szczegóły związane z budową drona pod konkretne zastosowania. Podpowiemy jednak jaką ramą wybrać do budowy pierwszego drona i do zdobywania pierwszych doświadczeń.
Zacznijmy od tego, iż rama powinna być wytrzymała. Oczywiście najpopularniejszym materiałem na wykonanie ram jest tu karbon. Dobrym wyborem będzie rama w rozmiarze 5 cali*.
Dlaczego akurat ten rozmiar? To najpopularniejsza wielkość drona FPV, a co za tym idzie, najwięcej dostępnych części i najwięcej materiałów pomocniczych dostępnych online. Większość mogących wystąpić problemów czy usterek, opisywanych jest na przykładzie dronów o tym właśnie rozmiarze. W miarę zdobywania doświadczenia, rozmiar będziecie dobierać wg. własnych preferencji, potrzeb i przeznaczenia drona.
Ram w rozmiarze 5 cali jest zatrzęsienie. Niektóre bardzo oryginalne i wymyślne, inne tak bardzo podobne jedna do drugiej, że aż trudno je od siebie odróżnić. A różnice są często znaczące. Jakość materiału, z którego są wykonane oraz sposób wycięcia ramy ma tutaj ogromne znaczenie.
Na strukturę karbonu, z którego wycinane są elementy ram składają się płótna/płachty materiału plecione z włókien węglowych ułożone jedna na drugiej, a pomiędzy nimi znajdują się warstwy wiążące z żywicy epoksydowej. Całość jest mocno ściśnięta/sprasowana, aby połączenie wszystkich elementów było trwałe. Płótna splecione z włókien karbonowych mają oczywiście różną grubość oraz rodzaj splotu. Stosuje się również różnej jakości żywice. Sposób scalenia wszystkich warstw też wpływa na wytrzymałość elementów wyciętych później z gotowej płyty karbonowej.
Wąskie ramiona naszego drona - powiedzmy 8mm szerokości, wycięte z płyty o grubości 5mm są wystarczająco wytrzymałe w przypadku dronów o rozmiarze 5 cali i wadze nawet do 800gr AUW. Jednak niepoprawnie wycięte ramiona, w tym samy rozmiarze, mogą szybko poddać się nawet po kilku nie tak znowu mocnych uderzeniach. Optymalną linią cięcia dla elementów ram dronów jest cięcie wzdłuż włókien, co pozwala na uzyskanie maksymalnej wytrzymałości danego elementu (zakładając, że oczywiście sam karbon jest dobrej jakości) oraz sztywności np. ramion. Dobrej jakości materiał, poprawnie wycięty, ...jest drogi. Głównie z uwagi na to, że czasem optymalne pod względem wytrzymałości wycinanego elementu usytuowanie na całej płycie, z której się go wycina, nie jest optymalne pod względem zagospodarowania dostępnej przestrzeni. Powstaje więc sporo odpadów. Karbon nie jest jednak nowością na rynku, więc producentom udaje się tu i ówdzie zaoszczędzić podczas procesu produkcji, nie tracąc na głównych właściwościach jakże szeroko w tej chwili stosowanego karbonu. Nie należy jednak kupować najtańszych dostępnych ram gdyż zazwyczaj jakość materiału, sposób cięcia karbonu, ogromna tolerancja w rozmiarze poszczególnych elementów, a często i konstrukcja sama w sobie sprawią, iż przyjemność budowy nowego drona przerodzi się w frustrację i niechęć.
Pamiętać należy również, że to rama jako pierwsza przejmuje wszelkie obciążenia przy uderzeniach, chroni naszą elektronikę. Zdecydowanie łatwiej i szybciej jest też wymienić złamane ramię w dronie niż kontroler lotu czy regulatory obrotów. Warto, więc zastanowić się nad ramą z wymiennymi ramionami, wystarczająca ilością miejsca na elektronikę i z prostą budową, aby dostęp do elektroniki był wygodny.
Wybór ramy często determinuje wybór pozostałych elementów naszej latającej konstrukcji. Najczęściej dotyczy to rozmiaru poszczególnych komponentów, ale czasami wymusza zastosowanie rozwiązań konkretnego producenta.
*rozmiary ram określane są maksymalną wielkością śmigieł jakie się w niej zmieszczą, ale również w mm. 5 calowa rama ma od ok 195mm do 250mm w zależności od geometrii.
Przykłady ram o prostej budowie. Z dobrym dostępem do elektroniki i wystarczającą ilością miejsca, by nie szukać wymyślnych komponentów:
TBS Source One - ciężka, ale prosta i wytrzymała rama nie tylko dla początkujących. Niektórzy wybierają właśnie tę ramę jako swojego "bando killer'a". Brak w tej ramie ograniczeń. Zmieścimy w tej ramie niemal wszystko, tylko ta waga...
AstroX Johnny X5/J5 - lekka, dość wytrzymała, sztywna. Nie pakujcie w nią bardzo ciężkich silników, a będzie długo służyć. Stack 30.5x30.5 (20x20 też jest dostępny, ale z pewnymi ograniczeniami - tylko śruby w rozmiarze M3). Kamera w rozmiarze mini - 22mm. Ramiona o grubości 5mm/5.5mm/6mm w zależności od wersji X5 v1 / X5 v2 / J5.
AMAXinno F5 / F5s / F5L - w zależności od wersji od 106gr do 126 gr. Bardzo wytrzymała rama od naszych zachodnich sąsiadów. Coś co nie zrujnuje budżetu, a będzie porządnym wyborem. Stack 30.5x30.5 lub 20x20 - ten drugi umieszczony centralnie oraz w tylnej części. Rozmiar obsługiwanych kamer, to 14mm / 19mm / 20mm, ramiona o grubości 6mm nawet w najlżejszej wersji 106 gramowej.
Lethal Conception Drakkar - coś dla miłośników oryginalnego design'u, ale w spokojnej i tradycyjnej formie. Stack 30.5x30.5 oraz 2x 20x20 Obsługuje kamery w rozmiarze 19mm i 20mm. Jedna z tych ram, które kupuje się na dłużej - podobnie jak F5 od AMAXinno.
Team Mistral AK47 - rama stworzona przez entuzjastów właśnie po to, aby była prosta i wytrzymała, a jednocześnie nie za ciężka. Stack 30.5x30.5 oraz 20x20, kamy w formacie mini - 22mm. Podobnie jak AMAX grubość ramion 6mm!
PirateFrames Sloop V3 - Niemal klasyka dla wielu profesjonalistów. Dobrze przemyślana i niezwykle wytrzymała rama. Stack 30.5x30.5, kamera mini 22mm i jedyna rama, w której zastosowano śruby z łbem na klucz torx zamiast imbus.
CrissCrossFPV Mad Locus - Taa... Tu powstają dzieła sztuki, które albo się podobają, albo nie. Tu wybiera się oczami, ale każda rama jest wystarczająco wytrzymała aby konkurować z najporządniejszymi na rynku. Rzadko przez innych stosowany karbon T700 o większej wytrzymałości. Chyba tylko stary dobry BCROW stosuje jeszcze ten drogi materiał. Stack 30.5x30.5 i 20x20, kamera 22mm.
Dalej skupimy się na przykładach ram równie porządnej konstrukcji, wymagających jednak więcej uwagi przy doborze elektroniki, ze względu na ograniczoną ilość miejsca czy dość specyficzną budowę:
Catalyst Machine Works Smooth Operator - dość oryginalna konstrukcja, która wymaga odpowiedniego doboru komponentów i rozsądnego zaplanowania całej budowy. Ramiona o przekroju 5mm x 9mm, Stack 30.5x30.5mm oraz kamera w wersji micro - 19mm
Catalyst Machine Works Raging Droner - kolejna przemyślana konstrukcja (bardziej wyścigowa niż freestyle'owa), w której warto dokładniej przemyśleć budowę pod kątem zastosowania konkretnych komponentów.
Lethal conception Bando Killer v2 - Druga generacja ramy, która tworzona była z myślą o przetrwaniu zderzenia z betonową ścianą. Jest ciasno i tak ma być. Nie jest lekko. Stack 30.5x30.5 i 20x20, kamera micro (19mm).
Ummagawd Remix - rama z dużą przestrzenią i całkiem dobrym dostępem do elektroniki, jednak dość nietypowej konstrukcji oraz równie nietypowym ułożeniem komponentów. Stack 30.5x30.5 montujemy do górnej półki zamiast dolnej jak w bardziej typowych konfiguracjach.
Ummagawd Moongoat - kolejna po Remix V1 i Remix V2 rama konstrukcji Tommy'ego Tibajia. Tym razem stworzona nie tylko na potrzeby jego samego, co dla pilota CricketFPV, który znany był z dość destrukcyjnego traktowania dronów. Jego drony ze względu na specyfikację, której wymagał, były dość ciężkie. Moongoat powstał aby być jak najlżejszą ramą, jednocześnie zachowując maksymalną wytrzymałość, którą mogą pochwalić się znacznie cięższe ramy. Stack 30.5x30.5mm oraz 20x20mm, kamera 20mm lub mniejsza.
CrissCrossFPV CUBIq - CrissCrossFPV mają swoją filozofię. To rama stworzona z myślą o DJI AirUnit. Tu wszystko ma swoje miejsce. Stack 30.5x30.5 lub 20x20. Kamera 22mm (mini) lub 20mm (DJI).
Macie teraz jakiś obraz tego, jakie są możliwości. Nawet najlepsi piloci dość często zaglądają do swoich dronów, rozkręcają, przerabiają, zmieniają komponenty, testują nowe rozwiązania. Nie jest to "nawyk" tylko początkujących droniarzy. Zapewnienie wygodnego dostępu do elektroniki, pozwala również dokonać zwykłego oczyszczenia naszej elektroniki z trawy czy innych zabrudzeń, nie koniecznie przy tym rozkręcając całą ramę. Ale nie oszukujmy się. Jak większość naszych wyborów, również i kupując ramę posługujemy się oczami. Nie koniecznie wybieramy więc najwytrzymalszą ramę, ale często tą, która najbardziej nam się podoba. To naturalne u zwierzęcia jakim jest człowiek, tym bardziej w przypadku wyboru czegoś co w końcu ma nam sprawiać frajdę. Starajcie się jednak zawsze przemyśleć swój wybór i starć się wybrać ramę dobrej jakości oraz zwrócić uwagę na podstawowe parametry, które determinują wybór pozostałych komponentów:
- rozmiar kamery zmieści się w ramie (standard to: 14mm (częściej w mniejszych konstrukcjach niż 5 cali) / 19mm / 20mm (DJI) / 22mm / 28mm (coraz rzadziej stosowany) - rozstaw otworów montażowych pod kontroler lotu (standard to 20x20mm - w konstrukcjach od 2 cali do 6 cali / 30.5x30.5mm - w konstrukcjach od 3 cali wzwyż / 25x25mm - 26x26mm - zazwyczaj w konstrukcjach znacznie mniejszych lub przeznaczonych pod budowę bardzo lekkich maszyn. - wysokość dostępnego wewnątrz miejsca - czy jesteśmy w stanie zmieścić np. regulatory obrotów [ESC], kontroler lotu [FC] oraz wideo transmiter [VTX] jedną płytkę na drugiej? Może zmieszczą się tylko dwie. Nie jest to wada, a jedynie musimy zwrócić uwagę na miejsce gdzie umieścimy nasz VTX i czy znajdzie się dla niego odpowiednie miejsce. - szerokość ramy w miejscu gdzie zamontowana będzie elektronika - czy rama będzie wystarczająco chroniła elektronikę. Może zamiast ESC + FC zastosować w rozmiarze 20x20 zamiast 30.5x30.5 - rozstaw kolumn podtrzymujących górną płytę - może się okazać, że niektóre ESC czy FC pomimo standardowego rozstawu otworów montażowych, ma znacznie większe gabaryty i nie zmieści się wewnątrz ramy pomiędzy kolumnami. - VTX powinien być zamontowany w sposób zapewniający swobodny przepływ powietrza, które będzie go chłodzić. Wraz ze wzrostem temperatury, obniża się generowana przez VTX moc sygnału. Z większego VTX łatwiej jest odprowadzić ciepło, ale trudniej jest dla niego znaleźć miejsce w naszej konstrukcji. - jeśli planujemy użyć FC tzw. AIO + indywidualne ESC zamiast 4w1, to czy na ramionach drona jest wystarczająco dużo miejsca na ESC? Na ramieniu o szerokości 8mm, zamontowanie ESC o szerokości 16mm będzie narażało ESC na uszkodzenie znacznie bardziej niż ESC o szerokości 8mm czy nawet 10mm. Warto wtedy wybrać ramę z ramionami szerszymi, a że zostaje nam więcej miejsca wewnątrz, to może warto jednocześnie rozważyć wersję ramy "slam", znacznie obniżoną w stosunku do "standardowej" wersji ramy. Obniżony środek ciężkości ma wiele korzyści dla charakterystyki lotu.
Jak widać dobór ramy należy w pewnym momencie rozszerzyć o dopasowanie pozostałych komponentów i to najlepiej jeszcze przed zakupem samej ramy. W 99% przypadków parametry ram i komponentów są całkiem dobrze opisane. Wybór jest ogromny, jednak z dostępnością bywa różnie. Z czasem i tak kończymy z nadmiarem części, dzięki którym budujemy kolejną maszynę...
Warto zwrócić uwagę na dostępność poszczególnych części do danej ramy. Czy możemy kupić np. pojedyncze ramię - co polecam od razu zrobić wraz z zakupem ramy, szczególnie w przypadku ram z węższymi ramionami - czy jednak trzeba zakupić całą ramę w przypadku gdy coś uszkodzimy podczas akrobacji. Na pewno dobrym wyborem jest też rama, która posiada wszystkie ramiona jednakowe i można je zamieniać miejscami. Nie wiemy przecież, które najpierw złamiemy. Możemy wtedy zakupić jedno zapasowe zamiast dwóch. Myśląc o częściach zapasowych warto pamiętać nie tylko o ramie, dlatego dobrym pomysłem jest również zakupienie zapasowego silnika oraz kamery lub przynajmniej obiektywu kamery - co powinno być wystarczające.