Technische Referenz: Auslegung eines FC100-Fassadenreinigungssystems mit zwei Versorgungsleitungen

Referenzhinweis: Diese Seite analysiert einen abgeschlossenen historischen Einsatz zur Fassadenreinigung mit der DJI FC100 als technische Referenz. Die erfassten Projektdaten sind für die Systemauslegung nützlich, dürfen aber nicht als allgemeingültige Spezifikation oder Leistungszusage verstanden werden. Neue Projekte sind anhand des tatsächlichen Gebäudes, des Fluggeräts, der Schlauchlänge, der Energiequelle, des Wasserbedarfs und der Einsatzumgebung neu zu berechnen.

Referenzkonfiguration im Feldeinsatz: kabelgebundene Stromversorgung, Kabeltrommel und Hochdruck-Wassersystem.

Die Fassadenreinigung mit einer schweren Drohne (UAV) besteht nicht einfach darin, einer Drohne eine Sprühlanze hinzuzufügen. Sobald das Fluggerät lange in der Luft bleiben und zugleich kontinuierlich mit Wasser versorgt werden muss, wird das Projekt zu einer kombinierten Aufgabe aus Stromversorgung, Flüssigkeitszufuhr, Nutzlast und Kabelmanagement. Der FC100-Referenzeinsatz nutzte zwei voneinander unabhängige, vom Boden gespeiste Versorgungswege: ein Hochspannungs-Stromkabel für die kontinuierliche Energieversorgung des Fluggeräts und einen separaten Hochdruck-Wasserschlauch für die Reinigungsflüssigkeit.

Der Nutzen der Architektur mit zwei Versorgungsleitungen liegt nicht darin, alle Betriebsgrenzen aufzuheben. Er liegt darin, die beiden größten Ausdauerbeschränkungen – elektrische Energie und Reinigungswasser – vom Fluggerät auf den Boden zu verlagern. Das verändert, wie das Gesamtsystem ausgelegt und der Reinigungsablauf geplant werden muss.

1. Warum die FC100-Fassadenreinigung ein Systemengineering-Thema ist

Eine rein batteriebetriebene Schwerlastdrohne muss zum Batteriewechsel oder Laden zurückkehren. Ein Fluggerät mit großem Wassertank an Bord verbraucht außerdem sehr schnell Nutzlast und muss zum Nachfüllen zurückkehren. Eine vom Boden gespeiste Reinigungsarchitektur löst diese beiden Einschränkungen getrennt:

Da das Fluggerät beide Leitungen trägt, kann keiner der beiden Wege unabhängig ausgelegt werden. Eine größere Arbeitshöhe erhöht das Gewicht des Stromkabels und die Anfälligkeit für Spannungsabfall und steigert zugleich Schlauchgewicht und hydraulische Verluste. Die richtige Auslegung geht deshalb von der gesamten Mission aus und nicht von einem einzelnen Produktmodell.

2. Mit dem Nutzlastbudget am Fluggerät beginnen

Bei einem FC100-Reinigungsprojekt muss die Nutzlastreserve des Fluggeräts mehr abdecken als das sichtbare Reinigungswerkzeug. Zum Budget am Fluggerät können Leistungswandlermodul, Sprühlanze, Wasserschlauch, Armaturen, Befestigungsteile für Kabel und Schlauch sowie die Montagestruktur gehören. Das Fluggerät muss außerdem ausreichend Reserve für stabilen Betrieb bei dem vorgesehenen Wind und den vorgesehenen Flugmanövern behalten.

DJI FC100-Plattform in der Konfiguration des Referenzprojekts mit zwei Versorgungsleitungen.

• FC100-Referenzdaten des Fluggeräts für das Projekt: 55,2 kg Fluggerätmasse in Hubkonfiguration, ohne Akkus.
• Maximale Startmasse (Referenz): 149,9 kg.
• Maximale Nutzlast (Referenz): 80 kg im Ein-Akku-Betrieb und 65 kg im Zwei-Akku-Betrieb.
• Windbeständigkeit im Schwebeflug (Referenz): 12 m/s.

Diese Werte beschreiben die Plattformangaben, die für diese Referenz verwendet wurden. Sie ersetzen keine projektspezifische Nutzlastberechnung. In der Praxis kann eine größere Einsatzhöhe erhebliches zusätzliches Gewicht von hängendem Schlauch und Kabel mit sich bringen, selbst wenn die Hardware am Fluggerät unverändert bleibt.

3. Den elektrischen Pfad auf Länge, Gewicht und Spannungsabfall auslegen

Die elektrische Seite des Referenzsystems nutzte eine Bodenstromversorgung, die 380 V dreiphasigen Wechselstrom in einstellbaren Hochspannungsgleichstrom für die Übertragung über ein leichtes Kabel umwandelte. Ein Bordwandler reduzierte die Kabelspannung anschließend auf den gleichstromseitigen Bus des Fluggeräts.

Bodenstromversorgung aus dem Referenzeinsatz zur Fassadenreinigung.

Das Referenzgehäuse bestand aus nicht leitendem FR4-Glasfaserverbundwerkstoff mit einer angegebenen Durchschlagsfestigkeit von 15 kV/mm. Das Kabelhandling wurde durch eine motorisierte Trommel, eine Führungsrolle und eine Antistatikbürste unterstützt.

Referenz zur Wandlung am Fluggerät

DC/DC-Bordstrommodul der Referenzkonfiguration – Frontkühlung und Anschlussdetails.

Der Wert von 400 A ist eine Stromgrenze und kein veröffentlichter Dauerstrom-Nennwert. Wir veröffentlichen für dieses Referenz-Bordmodul keine Dauer- oder Spitzenausgangsleistung; diese Werte sollten daher nicht allein aus der Stromgrenze abgeleitet werden.

4. Den Wasserkreislauf als eigene Ingenieurberechnung behandeln

Der Pumpendruck am Boden entspricht nicht dem Druck an der Düse am Fluggerät. Arbeitshöhe, Schlauchlänge und -durchmesser, Armaturen, Zieldurchfluss und Düsenwahl beeinflussen alle den Druck, der tatsächlich an der Fassade ankommt. Ein Reinigungsprojekt sollte deshalb den erforderlichen Druck und Durchfluss am Arbeitspunkt festlegen und nicht nur den auf der Pumpe angegebenen Maximaldruck.

Referenzdaten der Sprühlanze

Teleskop-Sprühlanze am Fluggerät zur Fassadenreinigung aus kurzer Distanz.

Aktuelle Pumpenreferenz für neue Konfigurationen

In aktuellen Projektgesprächen ist die KH9 die Ersatzkonfiguration der Bodenpumpe, die dieser Referenzlösung zugeordnet ist. Es sollte nicht angenommen werden, dass sie genau die Pumpe ist, die auf den historischen Projektfotos zu sehen ist.

5. Kabel- und Schlauchführung beeinflussen das Flugverhalten

Eine Reinigungsdrohne mit zwei Versorgungsleitungen wird nicht von einer, sondern von zwei hängenden Leitungen beeinflusst. Deren Gewicht, Luftwiderstand, Biegeverhalten und Anbindungsgeometrie können die Positionierung nahe der Fassade beeinträchtigen. Das System benötigt daher kontrolliertes Abrollen und Aufwickeln sowie eine praxistaugliche Führung, die Durchhang, Verhaken und unerwünschte Seitenlasten am Fluggerät verringert.

Fassadenreinigung vor Ort im Referenzeinsatz.

Deshalb sollte die maximale Gebäudehöhe auch nicht als einfache Frage der „Kabellänge“ behandelt werden. Eine Referenzkonfiguration für 300 m bedeutet nicht, dass dieselbe Hardware automatisch an jedem 300 m hohen Gebäude eingesetzt werden kann. Elektrischer Spannungsabfall, Masse des hängenden Kabels, Druckverlust im Wasserschlauch, Schlauchmasse, lokaler Wind und das Nutzlastbudget des Fluggeräts müssen gemeinsam geprüft werden.

6. Historische Referenzergebnisse – nützlich zum Vergleich, keine Zusagen

Diese Ergebnisse gehören zu einem bestimmten Einsatz. Die tatsächliche Reinigungsleistung kann sich je nach Fassadengeometrie, Verschmutzungsgrad, Reinigungsmittel bzw. -chemie, Düsenwahl, Abstand zur Fassade, Wasserquelle, Schlauchlänge, Wind und Arbeitsweise des Bedieners erheblich ändern. Das Gleiche gilt für Arbeitsdruck und Betriebsdauer.

7. Fünf technische Erkenntnisse aus der Referenzarchitektur

Strom und Wasser müssen gemeinsam ausgelegt werden. Eine größere Höhe wirkt sich sowohl auf den elektrischen als auch auf den hydraulischen Pfad aus. Ein längeres Kabel erhöht die hängende Masse und die Anfälligkeit für Spannungsabfall; ein längerer Schlauch erhöht die hängende Masse und den Druckverlust.

Die Nutzlastreserve ist ein Systembudget. Stromversorgungsmodul, Lanze, Schläuche, Armaturen und Montagestruktur verbrauchen Nutzlast, bevor die Reinigungsaufgabe beginnt. Die Auslegung sollte eine Betriebsreserve erhalten und nicht nur auf den Höchstwert des Fluggeräts ausgelegt werden.

Pumpenseitiger Druck ist nicht Düsendruck. Ein Projekt, das nur eine Pumpenleistung angibt, ist unvollständig. Der erforderliche Druck und Durchfluss an der Fassade sollte die hydraulische Auswahl bestimmen.

Dauerstrom verschiebt den Engpass. Sobald der Batteriewechsel nicht mehr die wichtigste Unterbrechung ist, werden Wasserversorgung, Schlauchmanagement, Inspektion des Fluggeräts, Planung der Reinigungsroute und Arbeitsablauf der Crew zu den nächsten praktischen Grenzen.

Referenzhardware muss für das jeweilige Gebäude neu berechnet werden. Gebäudehöhe, Fassadenform, Windkorridor, Wasserquelle, verfügbare AC-Versorgung und lokale Einsatzbeschränkungen können die geeignete Konfiguration alle verändern.

8. Wann eine FC100-Architektur mit zwei Versorgungsleitungen sinnvoll ist

Die Architektur ist besonders relevant, wenn lange Arbeitszeiten und eine kontinuierliche Wasserzufuhr wichtiger sind als eine schnelle Umsetzung der Bodenausrüstung. Typische Projektarten können sein:

• Reinigung von Glasvorhangfassaden an Hochhäusern
• Große Verkehrsknotenpunkte, Bahnhofsfassaden und Außenflächen öffentlicher Gebäude
• Atrien und schwer zugängliche vertikale Flächen
• Reinigung von Brücken oder Tragwerken, wenn ein Sprühwerkzeug am Fluggerät nach einer Sicherheitsprüfung geeignet ist
• Industriefassaden und große vertikale Flächen, die wiederholte, lange Reinigungsdurchgänge erfordern

Wann sie nicht die beste Wahl sein kann

Eine Reinigungsarchitektur mit Versorgungsleitungen kann weniger geeignet sein, wenn der Arbeitsbereich häufige Standortwechsel über große Entfernungen erfordert, wenn keine zuverlässige Stromquelle am Boden bereitgestellt werden kann, wenn die Schlauchführung ein inakzeptables Verhakungsrisiko schafft oder wenn die Nutzlastreserve des Fluggeräts für die erforderlichen hängenden Leitungen zu klein ist. In diesen Fällen kann der Batteriebetrieb oder ein anderer Reinigungsablauf praktischer sein.

9. Benötigte Angaben zur Konfiguration eines neuen FC100-Reinigungsprojekts

Für ein neues Projekt sind diese Angaben am hilfreichsten:

• Zielgebäudehöhe und tatsächliche Reinigungshöhe
• Fluggerätemodell und vorgesehene Akkukonfiguration
• Erforderlicher Druck und Durchfluss an der Düse am Fluggerät
• Erwartete Schlauchlänge und Schlauchführung
• Am Einsatzort verfügbare AC-Versorgung
• Fassadenmaterial und Reinigungsgeometrie
• Erwartete Windverhältnisse und lokale Einsatzgrenzen
• Gewünschte Arbeitsdauer und Häufigkeit der Standortwechsel

Wir können dann Bodenstromversorgung, Bordwandler, Stromkabel und Schnittstelle zur Wasserzufuhr als ein integriertes Gesamtsystem bewerten, statt jede Komponente isoliert auszuwählen.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeuten zwei Versorgungsleitungen (Strom und Wasser) bei einem FC100-Reinigungssystem?

Das Fluggerät ist mit zwei vom Boden gespeisten Versorgungsleitungen verbunden: einem Stromkabel für kontinuierliche Energie und einem separaten Schlauch für Reinigungswasser unter Druck.

Bedeutet kabelgebundene Stromversorgung, dass die FC100 24 Stunden ohne Unterbrechung fliegen kann?

Nein. Das historische Projekt gab für das integrierte System eine Fähigkeit von 24+ Stunden an, aber Dauerstrom und ununterbrochener Flug sind nicht dasselbe. Inspektion des Fluggeräts, thermische Grenzen, Wetter, Wasserversorgung und Betriebsabläufe bestimmen weiterhin den praktischen Zeitplan.

Wenn die Bodenpumpe für 20 MPa ausgelegt ist, erhält dann die Düse 20 MPa?

Nicht unbedingt. Der gelieferte Druck hängt von Schlauchlänge und -durchmesser, Durchfluss, Armaturen, Höhenunterschied und Düsenwahl ab. Der Hydraulikkreis sollte anhand des erforderlichen Drucks und Durchflusses am Arbeitspunkt berechnet werden.

Kann die Referenzkonfiguration für 300 m direkt für ein 300 m hohes Gebäude übernommen werden?

Nein. Stromkabel, Schlauch, Nutzlastreserve, Spannungsabfall, Druckverlust, Wind und Standortbedingungen müssen für das Zielgebäude neu berechnet werden.

Welche Angaben benötigen Sie zuerst für ein Angebot?

Nennen Sie die Gebäude- bzw. Reinigungshöhe, das Fluggerätemodell, den erforderlichen Düsendruck und Durchfluss, die geschätzte Schlauchlänge, die verfügbare AC-Versorgung und eine kurze Beschreibung der Fassade und der Arbeitsumgebung.

Besprechen Sie Ihre FC100-Reinigungskonfiguration mit uns

Wir entwickeln und fertigen kundenspezifische Stromversorgungssysteme für kabelgebundene Drohnen in industriellen Anwendungen. Bei FC100-Reinigungsprojekten können wir Energiepfad, Wandlung am Fluggerät, Kabellänge und Schnittstelle zur Wasserzufuhr anhand der tatsächlichen Missionsanforderungen bewerten. Für weitere Reinigungsausrüstung sehen Sie sich unsere Tether-UAV-Reinigungssysteme an.