Wind und Turbulenz: wie Drohnen mit der Luft an Bauwerken zurechtkommen

Ein Multikopter hält seine Position, indem er sich gegen den Wind neigt, und braucht dafür Motorleistung und Akku. Je stärker der Wind, desto stärker die Neigung. Selbst wenn der mittlere Wind im Rahmen liegt, kann eine Böe überschreiten, was das Fluggerät halten kann, und es von der Stelle drücken. An Bauwerken beschleunigt der Wind an Kanten, bildet Wirbel auf der Leeseite und strömt an der Fassade hinab. Inspektion fliegt wenige Meter vom Bauwerk entfernt, also in der am stärksten gestörten Luft überhaupt.

Maßnahmen gegen Wind fallen in drei Gruppen: das Fluggerät stärker machen, Abstand zum Bauwerk halten und den Zeitpunkt wählen. Größere Fluggeräte mit Leistungsreserve halten in Böen die Position. Abstandssensoren halten dagegen, bevor aus einer Drift ein Kontakt wird. Zoomkameras erfassen, ohne in die turbulente Zone an der Wand einzudringen. Und Vorhersagen plus Messung vor Ort lassen Sie ruhigere Zeitfenster wählen.

Starker Wind und Turbulenz finden sich an jedem hohen oder großen Bauwerk: Windkraftanlagen (besonders offshore), lange Träger und hohe Pfeiler von Brücken, Fassaden und Dächer von Bürogebäuden und Wohnanlagen, Stromleitungen, Hochspannungsmasten, Funkmasten, Täler an Talsperren, offene Böschungen und Deiche, Hochstraßen, Häfen, Schiffe und Offshore-Bauwerke sowie Pipelines, die Ebenen und Gebirge durchqueren.

• Reserve zur angegebenen Windfestigkeit lassen: Herstellerangaben sind oft Grenzwerte, keine komfortablen Betriebswerte. Wählen Sie ein Fluggerät, das deutlich über den beim Einsatz erwarteten Böen liegt.
• Zahlenmäßige Abbruchkriterien festlegen: Legen Sie vor dem Flug Grenzwerte für mittleren Wind und Böen sowie Schwellen für Neigung und Akkuverbrauch fest. Entscheiden Sie am Einsatztag nicht nach dem Gefühl „es scheint zu gehen“.
• Wind in Inspektionshöhe prüfen: Steigen Sie zusätzlich zum Anemometer am Boden stufenweise auf und beobachten Sie Verhalten und Neigung des Fluggeräts, um den Höhenwind abzuschätzen. (Verwandt: Höhe)
• Flugrichtungen nach dem Wind planen: Gegen den Wind hinaus und mit Rückenwind zurück zu fliegen hilft, auf dem Rückweg nicht ohne Akku dazustehen. Halten Sie einen Fluchtweg in Windrichtung offen.
• Erst anhalten, dann aufnehmen: Bei starkem Rütteln schweben Sie, bis die Bewegung abklingt, statt in Bewegung durchgehend aufzunehmen. Verwackelte Bilder wiederholen Sie.
• Offshore und im Gebirge auf Wetterwechsel achten: Fronten sowie See- oder Talwinde können den Wind schnell drehen. Legen Sie Arbeitsfenster anhand der Vorhersage fest.

An windigen Tagen zählen Vorflugkontrollen und Aufzeichnungen am meisten. Nehmen Sie die Vorflug-Checkliste, den Flugplan und das Flugbuch (Airffic Flight Institute) als Grundlage für Ihr Verfahren vor Ort.

Von einer Böe geschoben zu werden, sollten Sie nicht zum ersten Mal neben einem echten Bauwerk erleben. Sie können damit beginnen, Neigung und Drift in einem Browser-Flugsimulator von Hand kennenzulernen (Airffic Simulation, auf Japanisch).

Die meisten Regelwerke setzen keine einheitliche Windgrenze; sie überlassen das der Leistung des Fluggeräts und dem Urteil des Betreibers. In Japan legt das mit dem Antrag auf Genehmigung oder Zulassung eingereichte Flughandbuch Betriebsregeln für Wetterbedingungen wie Wind fest, und der Betreiber muss sich daran halten. Übernimmt der Betreiber das Standardhandbuch des MLIT, lautet die Regel: kein Flug bei Wind ab 5 m/s, es sei denn, das Herstellerhandbuch bestätigt, dass das Fluggerät bei stärkerem Wind fliegen kann. „Aufhören, wenn es zu windig ist“ ist also eine Verpflichtung, die der Betreiber selbst definiert und einhält. Nach US Part 107 gehört die Wetterprüfung ebenso zur Vorflugverantwortung des Fernpiloten.

Verwandt: Höhe, Wasser, Gischt und Feuchtigkeit, Kälte und Vereisung, Regelungen weltweit.

Die Schritte, um Wind und Böen zu lesen und zu entscheiden, ob Sie fliegen, warten oder abbrechen, vermittelt eine Einführungslektion zum Lesen des Windes vor dem Flug (Tobira, auf Japanisch).

• Unvorhersehbare Turbulenzen um Bauwerke: Vorhersagen mitteln über große Gebiete. Es gibt noch keine Möglichkeit, die Böen an einer Gebäudeecke oder unter einem Brückendeck vorab zu kennen.
• Grenzen kleiner Fluggeräte: Je kleiner das Fluggerät, das in enge Räume passt, desto schwächer ist es gegen Wind. Orte, die eng und windig zugleich sind – Schornsteinköpfe, der Bereich um Gondeln von Windenergieanlagen – bleiben schwierig.
• Verwacklung gegen Auflösung: Gimbals halten die Ausrichtung, aber Positionsbewegungen verändern Fokus und Abstand. Die Bildqualität an windigen Tagen ist nach wie vor uneinheitlich.
• Wenige nutzbare Tage: Offshore und auf Graten können windige Phasen den Betrieb tagelang lahmlegen. Inspektionspläne sind weiterhin dem Wetter ausgeliefert.

Aus dem 3D-Modell jedes Bauwerks und den Wetterdaten zeigt das System vor dem Start, welche Seiten und Höhen beim heutigen Wind turbulent sein werden. Das Fluggerät passt Route und Abstand an diese Vorhersage an und arbeitet von der Luvseite. Sensoren an Fluggeräten und Bauwerken messen den Wind weiter, sodass jede Vorhersage besser wird als die letzte. Go oder No-Go entscheiden Daten, nicht das Bauchgefühl. Das ist der Ausblick der Redaktion.