Drony bez vrtulí mají být bezpečnější

Kontakt s rotující vrtulí dronu hrozí zraněními, někdy i velmi vážnými, vrtule ale také jsou nejčastější příčinou pádů - stačí setkání s tenkou větví nebo jiným cizím tělesem a kvadrokoptéra jde k zemi. Marcus Kung, absolvent Royal College of Art proto navrhl dron, který vrtule nemá. Svůj koncept nazval Impeller Drone jako obměnu anglického slova propeller - vrtule.

obr: Impeller Drone Marcuse Kunga

"Drony jsou populární ale potenciálně nebezpečné," obhajuje projekt Impelleru jeho autor. "Rotující vrtule může zranit člověka, dokonce už došlo k vážným úrazům očí. Hledal jsem proto technologii, která by mohla vrtule nahradit. Všiml jsem si ventilátoru, trochu ho upravil, přidělal na dron a zahájil letové testy."

U nás si pod pojmem "ventilátor" nejspíš představíme vrtuli, co dělá průvan a od pohonu dronů se v principu neliší - ale to, co má na mysli Kung se spíš podobá fénu vysoušeči vlasů. Ve skutečnosti jde o princip odstředivého čerpadla nebo turbíny: kolo s radiálními lopatkamu při rychlé rotaci žene médium ke svému obvodu, kde ho vhodně tvarovaný stator žádoucím způsobem usměrňuje.

obr.: Pohonné jednotky Impelleru jsou v podstatě malé vysoušeče vlasů

Marc Kung tedy začal stavět prototypy dronů s odstředivými turbínami, které jsou od fénů k nerozeznání a šestá verze exemplář se mu opravdu odlepila od země. Vynálezce věří, že Impeller je vhodný pro amatérské létání, protože nikoho neohrožuje, ale také pro filmaře, neboť je mnohem tišší, než vrtulové drony. Ostatně pro tiché létající stroje by se dalo najít mnoho dalších využití.

Jsou tu ale i problémy: na prvním místě to, že účinost Kungova sušáku na vlasy je výrazně nižší než u vrtule; nejen kvůli ztrátám při usměrňování proudu vzduchu, ale také proto, že si vzduch bere ze strany, takže nad dronem nevytváří podtlak. Vynálezce však doufá, že dalším vývojem se po podaří účinnost zlepšit.

obr.: Rozložený Impeller

Je to ale tak trochu vylamování otevřených dveří, protože problém ochrany vrtule mnohem efektivněji řeší dmychadlo (používané například u modelů proudových letadel) nebo prosté zakrytování (jako třeba vrtulové koše prodávané k Mavic Pro). Sice také při snížení účinnosti, ale zdaleka ne tak výrazné, jako u Impelleru.

Jsou tu ale i jiné možnosti. Už roku 2016 předvedl designér Edgar Herrera koncept dronu bez vrtulí, který místo nich měl Dysonovu turbinu. Tu její vynálezce (a známý výrobce vysavačů) Sir James Dyson předvedl v podobě funkčního ventilátoru o několik let dřív - a pro jistotu si nechal chránit několika patenty.

obr. Dron s Dysonovými turbinami Edgara Herrera

Princip spočívá v tom, že vzduch z malé turbinky vstupuje do dutého prstence a proudí ven vhodně tvarovanou štěrbinou, takže nasává velké množství vzduchu před ním a žene ho za něj. Údajně tak jde u malým výkonem docílit velkého tahu. Jak přesně to funguje ale kromě vynálezce nikdo neví, zřejmě záleží na tvarování vzduchových kanálů.

Nelze si přitom nevzpomenout na záhadného vynálezce Viktora Schaubergera (1885 - 1958), který měl za druhé světové války pro nacisty vyvíjet diskoplány využívající jakýchsi usměrňovaných vzdušných vírů. A na leteckého průkopníka Henryho Coandu (1886 - 1972) experimentujícího s vztlakovou silou vyvozovanou proudem vzduchu nad konvexním povrchem. Tzv. Coandův efekt se někteří konstruktéři snaží u dronů použít (viz například zde).

obr.: Dron využívající Coandova efektu

Problém vrtulí je ve skutečnosti jinde: legislativa drony s jejich ochranou nijak nezvýhodňuje, přestože jsou při létání poblíž lidí opravdu bezpečnější. Není tedy motivace je používat.

Přesto není Kungova snaha využít v dronech odstředivé čerpadlo nezajímavá - jen bude muset být ten další vývoj opravdu radikální. Především ale upozorňuje na to, že mikroelektronika, která umožnila létat dronům, by se mohla zajímavým způsobem uplatnit i při jiných principech využití vztlakové síly v malých létajících robotech.

Jan A. Novák