Drones vermomd als roofvogels beschermen de luchtvaart en de fruitoogst

Het is een businessverhaal dat begint als een avonturenroman. Met een valkenier, een modelbouwer en een modelvliegenier in de hoofdrol. Gedrieën waren ze gewoon nieuwsgierig naar wat er mogelijk was waar hun liefhebberijen elkaar raakten. Ze sleutelden een mechanische roofvogel in elkaar en perfectioneerden zijn vleugelslag zodanig dat hij voor andere vogels niet van een echte roofvogel te onderscheiden is. Ze schakelden Universiteit Twente en Schaeffler Nederland in om hun creaties optimaal geschikt te maken voor interessante toepassingen.

‘Het klinkt misschien vreemd, maar aanvankelijk dachten we echt niet na over die toepassingen’, vertelt operationeel manager Robert Jonker. ‘Het oorspronkelijke idee was gewoon of we een mechaniek konden bouwen dat de vlucht van een vogel kon imiteren. Dat lukte ons en we waren er vooral trots op dat we de specifieke vleugelslag van een roofvogel konden simuleren. Met het prototype klopten we aan bij de Technische Universiteit Twente. Een student wilde er graag zijn afstudeerproject van maken om de vleugels te optimaliseren. Hij opperde om een bedrijf te starten om met inzet van onze mechanische roofvogels de overlast van echte vogels op vliegvelden, in de agrarische sector, bij vuilverwerkingsbedrijven en in havengebieden te beteugelen. Zo is eind 2012 Clear Flight Solutions ontstaan.’

Slechtvalk en zeearend
Inmiddels is Clear Flight Solutions een onderneming met veertien medewerkers, gevestigd in Enschede. Jonker: ‘Onze mechanische roofvogels zijn in feite drones vermomd als vogelverschrikkers. We hebben twee types ontwikkeld. Een slechtvalk om kleine en middelgrote vogels te verjagen en een zeearend voor grotere vogels zoals ganzen en zwanen. Het uitgangspunt is het natuurlijke gedrag van vogels. Als zij een roofvogel zien die met zijn vleugels slaat, weten zij dat die op jacht is. Dan vluchten ze in zwermen. We laten vervolgens onze roofvogels om die zwermen heen cirkelen om ze in de gewenste richting te verjagen. Vogels weten zich te herinneren waar het gevaar van roofvogels dreigt. In de praktijk zijn we daarom in eerste instantie heel actief aan het verjagen. Daarna volstaan één of twee vluchten per week als waarschuwing voor een roofvogeldreiging om het terrein schoon te houden.’ De vleugelslag van de prototypes van de ‘angry birds’ was afhankelijk van lagers die voornamelijk in de modelbouw gebruikt worden. Die bleken te snel stuk te gaan. Jonker: ‘We hebben mensen in huis die deskundig zijn op het gebied van mechanica, maar lagering vereist gespecialiseerde kennis. Daarom klopten we aan bij Schaeffler Nederland.’

Berekend miniatuurwerk
Berry Westerhof, application engineer bij Schaeffler, legt uit hoe hij te werk is gegaan. ‘Allereerst brachten we in kaart hoe het hele systeem werkt en uit welke onderdelen dat bestaat. Van daaruit hebben we teruggerekend tegen welke krachten het mechaniek in de praktijk bestand moet zijn. Ook voor ons was dit een buitengewoon boeiend traject. We zijn bekend met allerlei industriële toepassingen. Hier gaat het om een vrij complexe beweging, waarbij het mechaniek zo licht mogelijk in gewicht moest blijven. Met behulp van ons Bearinx calculatieprogramma konden we snel concluderen dat de oorzaak van de snel verslijtende lagers lag bij de assen. In de tandwielconstructie kwamen er zoveel krachten op de assen dat die doorbogen. We hebben adviezen kunnen geven over het verstevigen van die assen en over het gebruik van betere lagertypes. Het gaat daarbij om kogellagers van vier á vijf millimeter. Niet uitzonderlijk, maar wel miniatuurwerk.’

Ruime veiligheidsmarge
Jonker is uitermate tevreden met de resultaten tot nu toe. ‘We hebben geen last meer van lagers die kapot gaan. Ondanks de veelheid van krachten waar onze vogels mee te maken hebben. Want het gaat niet alleen om de draaibeweging, maar zeker ook om de aerodynamische krachten in de lucht en die kunnen aanzienlijk zijn. Omdat veiligheid voor alles gaat, hebben we wel bepaald dat we na elke vijf vlieguren het complete mechaniek controleren en dat we de lagers sowieso telkens na tien vlieguren vervangen. Hoewel dat een enorm ruime veiligheidsmarge is – want de lagers hebben een levensduur van wel duizend uur – kunnen er behoorlijk veel vluchten gemaakt worden in tien uren. Een gemiddelde vlucht duurt gemiddeld slechts vier á vijf minuten.’

Luchthavens en bessen
De slechtvalk en de zeearend vliegen nu met succes boven het Duitse vliegveld Weeze. Clear Flight Solutions voert oriënterende gesprekken met luchthaven Schiphol en binnenkort start een proef in Frankrijk in samenwerking met de luchtvaartautoriteiten aldaar. Het bedrijf concentreert zich eveneens op Groot-Brittannië. De vogels zijn vorig jaar onder meer ook ingezet om blauwe bessen te beschermen. De fruitteler die het bedrijf had ingeschakeld raakte in andere jaren ongeveer twintig procent van zijn oogst kwijt aan snoepgrage vogels. Dankzij de mechanische roofvogels was dat afgelopen jaar nul procent.

Autonoom vliegen
De avonturenroman is nog lang niet toe aan het laatste hoofdstuk. Jonker: ‘Alle vluchten van de roofvogels worden nu bestuurd door onze gecertificeerde piloten. Zij kunnen de vogels in alle omstandigheden veilig op de grond brengen, ook als de boordcomputer uitvalt. Het is uiteindelijk ons doel dat de vogels autonoom kunnen vliegen, zonder dat er een piloot bij nodig is. Om dat te bereiken hebben we nog een lange weg te gaan. Daarnaast denken we na over andere methodes om de vleugelslag te creëren. Studenten zijn op dit moment bezig met stage-opdrachten om te kijken of er andersoortige aandrijvingen mogelijk zijn. Het huidige mechaniek is in feite nog vrij zwaar. Als we de voortbeweging op een alternatieve manier kunnen realiseren, besparen we gewicht. Bij al deze ontwikkelingen kan Schaeffler ons zonder twijfel verder behulpzaam kan zijn.’

   

www.clearflightsolutions.com