Komentuodamas ketvirtosios kartos oro gynybos straipsnį, „susidūrė su TOP2“mažų ir itin mažų UAV nuotolinio belaidžio maitinimo klausimu (žr. Čia), taip pat tema: spiečiaus algoritmas (agentai) UAV ir oro gynybos perspektyvos „4-oji karta“. Pasistengsiu savo žiniomis pabrėžti belaidžio energijos perdavimo problemą. Spiečių algoritmas (agentų sąvoka) ir galimas esamų oro gynybos sistemų neefektyvumas apskritai yra atskiro straipsnio tema.
Elektros perdavimas be laidų yra elektros energijos perdavimo metodas, nenaudojant laidžių elementų elektros grandinėje.
XIX amžiaus pabaigoje atradimas, kad elektros energija gali būti panaudota lemputės švytėjimui sukelti, sukėlė sprogimą tyrimų, siekiant rasti geriausią elektros perdavimo būdą.
Belaidis energijos perdavimas taip pat buvo aktyviai tiriamas XX amžiaus pradžioje, kai mokslininkai daug dėmesio skyrė įvairių belaidžio energijos perdavimo būdų paieškai. Tyrimo tikslas buvo paprastas - vienoje vietoje sukurti elektrinį lauką, kad jį būtų galima aptikti per atstumą esančiais prietaisais. Tuo pačiu metu buvo bandoma tiekti energiją iš toli ne tik labai jautriems jutikliams įtampai aptikti, bet ir dideliems energijos vartotojams. Taigi, 1904 metais prie Šv. Louis Pasaulio mugė buvo apdovanota už sėkmingą 0,1 arklio galios orlaivio variklio paleidimą, atliekami 30 m atstumu.
„Elektros“guru žino daugelis (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas ir kt.), Tačiau tik nedaugelis žino, kad japonų tyrinėtojas Hidetsugu Yagi naudojo savo sukurtą anteną. perduoti energiją. 1926 m. Vasario mėn. Jis paskelbė savo tyrimų rezultatus, kuriuose aprašė Yagi antenos struktūrą ir derinimo metodą.
1930-1941 m. SSRS buvo vykdomi labai rimti darbai ir projektai. ir lygiagrečiai Drittes Reich.
Natūralu, kad daugiausia kariniais tikslais: priešo darbo jėgos pralaimėjimas, karinės ir pramoninės infrastruktūros sunaikinimas ir kt. SSRS taip pat buvo rimtai dirbama naudojant mikrobangų spinduliuotę, kad būtų išvengta metalinių konstrukcijų ir gaminių paviršiaus korozijos. Tačiau tai yra atskira istorija, reikalaujanti didelių laiko investicijų: vėl tenka lipti į dulkėtą palėpę ar lygiai taip pat dulkėtą rūsį.
Vienas didžiausių praėjusio šimtmečio Rusijos fizikų, Nobelio premijos laureatas, akademikas Piotras Leonidovičius Kapitsa dalį savo kūrybinės biografijos skyrė mikrobangų virpesių ir bangų panaudojimo perspektyvų tyrimui, siekiant sukurti naujas ir labai efektyvias energijos perdavimo sistemas.
1962 m. Savo monografijos pratarmėje jis rašė:
Iš ilgo dvidešimtajame amžiuje įgyvendintų fantastiškų techninių idėjų sąrašo neišsipildė tik svajonė apie belaidį elektros energijos perdavimą. Išsamūs mokslinės fantastikos romanų energijos spindulių aprašymai erzino inžinierius dėl jų akivaizdaus poreikio ir praktinio įgyvendinimo sudėtingumo.
Tačiau situacija pamažu pradėjo keistis į gerąją pusę.
1964 m. Mikrobangų elektronikos ekspertas Williamas C. Brownas pirmą kartą išbandė prietaisą (sraigtasparnio modelį), galintį priimti ir panaudoti mikrobangų spindulio energiją nuolatinės srovės pavidalu, nes antenos bloką sudaro pusiau bangos dipoliai. kuriame yra didelio efektyvumo Schottky diodai …
Taip pat 1964 m., William C. Brownas „CBS“leidinyje „Walter Cronkite News“pristatė savo sraigtasparnio modelį, kurį skrydžiui maitino mikrobangų skleidėjas.
Iš esmės šis įvykis ir ši technologija yra įdomiausia „TopWar“(žemiau bus šiek tiek apie „kasdienybę“ir energiją). Belaidžio maitinimo mikrobangų krosnelėje skrydžio istorija ir eksperimentai (filmas anglų kalba, bet viskas pakankamai aišku)
Jau 1976 m. Williamas Brownas perdavė 30 kW galios mikrobangų spindulį 1,6 km atstumu, kurio efektyvumas viršijo 80%.
Bandymai buvo atlikti laboratorijoje ir juos užsakė „Raytheon Co.
Kas išgarsino „Raytheon“ir pagrindinę šios įmonės interesų sritį, manau, neverta konkretinti? Na, jei kas nežino, žiūrėkite Raytheono istorinę chronologiją:
Daugiau apie pasiektus rezultatus skaitykite čia (anglų ir UIP formatu, „BibTex“ir „RefWorks Direct Export“):
→ Mikrobangų galios perdavimas - IOSR žurnalai
→ Sraigtasparnis su mikrobangų krosnele. William C. Brown. „Raytheon Company“.
1968 m. Amerikiečių kosmoso tyrinėtojas Peteris E. Glaseris pasiūlė didelius saulės kolektorius pastatyti į geostacionarią orbitą ir jų sugeneruotą energiją (5-10 GW lygiu) gerai nukreiptu mikrobangų spinduliu perduoti į Žemės paviršių. tada paversti jį techninio dažnio nuolatinės arba kintamosios srovės energija ir paskirstyti ją vartotojams.
Tokia schema leido panaudoti intensyvų saulės spinduliuotės srautą, esantį geostacionarioje orbitoje (~ 1, 4 kW / kv. M.), Ir gautą energiją nepertraukiamai perduoti į Žemės paviršių, nepriklausomai nuo paros laiko ir oro sąlygos. Dėl natūralaus pusiaujo plokštumos polinkio į ekliptikos plokštumą, kurios kampas yra 23,5 laipsnio, palydovą, esantį geostacionarioje orbitoje, beveik nuolat apšviečia saulės spindulių srautas, išskyrus trumpą laiką netoli pavasario dienų. ir rudens lygiadienį, kai šis palydovas patenka į Žemės šešėlį. Šiuos laikotarpius galima tiksliai nuspėti ir jie neviršija 1% visos metų trukmės.
Mikrobangų spindulio elektromagnetinių virpesių dažnis turėtų atitikti tuos diapazonus, kurie yra skirti naudoti pramonėje, moksliniuose tyrimuose ir medicinoje. Jei pasirenkamas 2,45 GHz dažnis, meteorologinės sąlygos, įskaitant storus debesis ir intensyvius kritulius, praktiškai neturi įtakos energijos perdavimo efektyvumui. 5,8 GHz juosta yra viliojanti, nes tai leidžia sumažinti siuntimo ir priėmimo antenų dydį. Tačiau meteorologinių sąlygų įtaka čia jau reikalauja papildomų tyrimų.
Dabartinis mikrobangų elektronikos išsivystymo lygis leidžia kalbėti apie gana didelę energijos perdavimo mikrobangų spinduliu iš geostacionarios orbitos į Žemės paviršių efektyvumo vertę - apie 70% ÷ 75%. Šiuo atveju perduodamos antenos skersmuo paprastai pasirenkamas lygus 1 km, o antžeminės tiesiosios antenos matmenys yra 10 km x 13 km, esant 35 laipsnių platumai. SCES, kurių išėjimo galia yra 5 GW, spinduliuojamosios galios tankis perduodančios antenos centre yra 23 kW / m², o priėmimo antenos centre - 230 W / m².
Buvo ištirti įvairių tipų kietojo kūno ir vakuuminiai mikrobangų generatoriai, skirti perdavimo antenai SCES. Williamas Brownas visų pirma parodė, kad pramonėje gerai išvystyti magnetronai, skirti mikrobangų krosnelėms, taip pat gali būti naudojami perduodant SCES antenų matricas, jei kiekviena iš jų turi savo neigiamos fazės grįžtamojo ryšio grandinę. išorinis sinchronizavimo signalas (vadinamasis magnetinis krypties stiprintuvas - MDA).
„Rektenna“yra labai efektyvi priėmimo ir keitimo sistema, tačiau žema diodų įtampa ir jų nuoseklaus perjungimo poreikis gali sukelti lavinos gedimus. Ciklotrono energijos keitiklis iš esmės gali pašalinti šią problemą.
SCES perduodanti antena gali būti atgalinio spinduliavimo aktyvios antenos masyvas, pagrįstas plyšiniais bangolaidžiais. Apytikslė jo orientacija atliekama mechaniškai; tiksliam mikrobangų spindulio nukreipimui naudojamas bandomasis signalas, sklindantis iš priimančiosios tiesiosios zonos centro ir atitinkamų jutiklių tinklu analizuojamas perduodančios antenos paviršiuje.
Nuo 1965 iki 1975 m sėkmingai baigta mokslinė programa, kuriai vadovavo Billas Brownas, pademonstravęs galimybę perduoti 30 kW galią daugiau nei 1 mylios atstumu ir 84%efektyvumu.
1978–1979 m. JAV, vadovaujant Energetikos departamentui (DOE) ir NASA (NASA), buvo atlikta pirmoji valstybinė tyrimų programa, skirta nustatyti SCES perspektyvas.
1995–1997 m. NASA vėl grįžo prie diskusijų apie SCES ateitį, remdamasi tuo metu pasiekta technologine pažanga.
Tyrimai buvo tęsiami 1999–2000 m. (Kosmoso saulės energijos (SSP) strateginių tyrimų ir technologijų programa).
Aktyviausius ir sistemingiausius tyrimus SCES srityje atliko Japonija. 1981 m., Vadovaujamas profesorių M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) ir S. Sasaki (Susumu Sasaki), Japonijos kosmoso tyrimų institutas pradėjo tyrimus, kaip sukurti 10 MW galios SCES prototipą, kuris galėtų būti sukurtos naudojant esamas raketas. Tokio prototipo sukūrimas leidžia kaupti technologinę patirtį ir paruošia pagrindą komercinių sistemų formavimui.
Projektas buvo pavadintas SKES2000 (SPS2000) ir sulaukė pripažinimo daugelyje pasaulio šalių.
Taip gimė „WiTricity“ir „WiTricity“korporacija.
2007 m. Birželio mėn. Marinas Soljačičius ir keli kiti Masačusetso technologijos instituto atstovai paskelbė apie sistemos, kurioje 60 W lemputė buvo tiekiama iš 2 m atstumu esančio šaltinio, sukūrimą ir 40%efektyvumą.
Pasak išradimo autorių, tai nėra „grynas“sujungtų grandinių rezonansas, o ne „Tesla“transformatorius su indukcine jungtimi. Šiandienos energijos perdavimo spindulys yra šiek tiek daugiau nei du metrai, o ateityje - iki 5–7 metrų.
Apskritai mokslininkai išbandė dvi iš esmės skirtingas schemas.
Panašias technologijas karštligiškai kuria kitos firmos: „Intel“pademonstravo savo WREL technologiją, kurios energijos perdavimo efektyvumas siekia iki 75%. 2009 metais „Sony“pademonstravo televizoriaus veikimą be tinklo ryšio. Nerimą kelia tik viena aplinkybė: neatsižvelgiant į perdavimo būdą ir techninius pakeitimus, energijos tankis ir lauko stipris patalpose turi būti pakankamai dideli, kad galėtų maitinti kelių dešimčių vatų galios įrenginius. Pasak pačių kūrėjų, vis dar nėra informacijos apie biologinį tokių sistemų poveikį žmonėms. Atsižvelgiant į pastarojo meto išvaizdą ir skirtingus metodus diegiant elektros energijos perdavimo įrenginius, tokie tyrimai dar laukia, o rezultatai greitai nepasirodys. Ir apie jų neigiamą poveikį galėsime spręsti tik netiesiogiai. Kažkas vėl išnyks iš mūsų namų, kaip tarakonai.
2010 metais Kinijos buitinės technikos gamintojas „Haier Group“pristatė savo unikalų produktą „CES 2010“- visiškai belaidį skystųjų kristalų televizorių, pagrįstą profesorės Marinos Solyachich belaidžio energijos perdavimo ir belaidės namų skaitmeninės sąsajos (WHDI) tyrimais.
2012-2015 m. Vašingtono universiteto inžinieriai sukūrė technologiją, leidžiančią „Wi-Fi“naudoti kaip maitinimo šaltinį nešiojamiems įrenginiams maitinti ir įtaisams įkrauti. Šią technologiją žurnalas „Popular Science“jau pripažino viena geriausių 2015 m. Visapusiška belaidžio ryšio technologija sukėlė revoliuciją. O dabar atėjo eilė belaidžiui energijos perdavimui oru, kurį Vašingtono universiteto kūrėjai pavadino „PoWiFi“(„Power Over WiFi“).
Bandymų metu mokslininkai sugebėjo sėkmingai įkrauti mažos talpos ličio jonų ir nikelio-metalo hidrido baterijas. Naudojant „Asus RT-AC68U“maršrutizatorių ir kelis jutiklius, esančius 8,5 metrų atstumu nuo jo. Šie jutikliai elektromagnetinės bangos energiją paverčia nuolatine srove, kurios įtampa yra 1, 8–2, 4 voltai, kurie reikalingi maitinant mikrovaldiklius ir jutiklių sistemas. Technologijos ypatumas yra tas, kad šiuo atveju darbinio signalo kokybė nepablogėja. Jums tiesiog reikia atnaujinti maršrutizatorių ir jį naudoti kaip įprasta, taip pat tiekti maitinimą mažos galios įrenginiams. Vienoje iš demonstracijų buvo sėkmingai įjungta maža, mažos skiriamosios gebos slapta stebėjimo kamera, esanti daugiau nei 5 metrus nuo maršrutizatoriaus. Tada „Jawbone Up24“treniruoklis buvo įkrautas 41%, tai užtruko 2,5 valandos.
Į keblius klausimus, kodėl šie procesai neturi neigiamos įtakos tinklo ryšio kanalo kokybei, kūrėjai atsakė, kad tai tampa įmanoma dėl to, kad mirksintis maršrutizatorius savo darbo metu siunčia energijos paketus per neužimtus informacijos perdavimo kanalus. Jie priėmė šį sprendimą, kai sužinojo, kad tylos laikotarpiais energija tiesiog išteka iš sistemos, ir iš tikrųjų ji gali būti nukreipta į mažos galios įrenginius.
Ateityje „PoWiFi“technologija gali būti naudinga buitiniuose prietaisuose ir karinėje įrangoje įmontuotiems jutikliams maitinti, juos belaidžiu būdu valdyti ir nuotoliniu būdu įkrauti / įkrauti.
Energijos perdavimas UAV yra aktualus (greičiausiai, jau naudojant „PoWiMax“technologiją arba iš nešiojamojo orlaivio radaro):
Idėja atrodo gana viliojanti. Vietoj šiandienos 20-30 minučių skrydžio laiko:
→ LOCUSTAS - šurmuliuojantys karinio jūrų laivyno dronai
→ JAV išbandė „Perdix“mikrodronų „spiečių“
→ „Intel“surengė bepiločių orlaivių pasirodymą Lady Gaga rungtynių metu - „Intel® Aero Platform for UAV“
gauti 40–80 minučių įkraunant dronus naudojant belaidžio ryšio technologijas.
Leisk man paaiškinti:
-m / y bepiločių orlaivių mainai vis dar būtini (spiečių algoritmas);
-taip pat būtina keistis bepiločiais orlaiviais ir orlaiviais (gimda) (valdymo centras, BZ korekcija, pakartotinis taikymas, komanda pašalinti, užkirsti kelią „draugiškam gaisrui“, žvalgybos informacijos ir komandų naudoti ginklus perdavimas).
UAV atveju neigiamas poveikis iš atvirkštinio kvadrato dėsnio (izotropinę spinduliuojanti antena) iš dalies „kompensuoja“antenos pluošto plotį ir spinduliuotės modelį:
Tai nėra korinis ryšys, kai ląstelė turi užtikrinti 360 ° ryšį su galiniais elementais.
Tarkime šį variantą:
Nešiojamasis orlaivis (skirtas „Perdix“), šis F-18 turi (dabar) AN / APG-65 radarą:
arba ateityje turės AN / APG-79 AESA:
To pakanka norint pratęsti „Perdix Micro-Drones“aktyvų gyvenimą nuo dabartinių 20 minučių iki valandos, o gal net daugiau. Labiausiai tikėtina, kad bus naudojamas tarpinis dronas „Perdix Middle“, kurį reikiamu atstumu apšvitins naikintuvo radaras, ir jis savo ruožtu atliks energijos „paskirstymą“jaunesniems „Perdix Micro“broliams. Dronai per „PoWiFi“/ „PoWiMax“, kartu keisdamiesi informacija su jais (skrydis ir akrobatinis skraidymas, tikslinės užduotys, spiečių koordinavimas).
Ar karpų atakų era yra praeitis?
Galbūt netrukus reikės įkrauti mobiliuosius telefonus ir kitus mobiliuosius įrenginius, esančius „Wi-Fi“, „Wi-Max“ar 5G diapazone-metro, traukinyje, lėktuve, vaikštant / bėgiojant parke?
Paskutinis žodis: praėjus 10–20 metų po daugelio elektromagnetinių mikrobangų skleidėjų (mobiliųjų telefonų, mikrobangų krosnelių, kompiuterių, „Wi-Fi“, „Blu“įrankių ir kt.) Plataus pritaikymo kasdieniame gyvenime, staiga tarakonai didžiuosiuose miestuose staiga tapo retenybe! Dabar tarakonas yra vabzdys, kurį galima rasti tik zoologijos sode. Jie staiga dingo iš namų, kuriuos anksčiau taip mylėjo.
Tarakonai KARL ™!
Šie monstrai, „radijo atsparių organizmų“sąrašo lyderiai, begėdiškai pasidavė!
nuoroda
Kas kitas eilėje?
Pastaba: Įprasta „WiMAX“bazinė stotis perduoda galią esant maždaug +43 dBm (20 W), o mobilioji stotis paprastai perduoda esant +23 dBm (200 mW).
Kai kuriose šalyse leistini mobiliųjų ryšių bazinių stočių (900 ir 1800 MHz, bendras lygis iš visų šaltinių) spinduliuotės lygiai labai skiriasi:
Pilnas chaosas
Medicina dar nepateikė aiškaus atsakymo į klausimą: ar mobilusis / „WiFi“kenkia ir kokiu mastu? O kaip belaidis elektros perdavimas mikrobangų technologijomis?
Čia galia yra ne vatai ir kilometrai vatų, bet jau kW …
Nuorodos, naudojami dokumentai, nuotraukos ir vaizdo įrašai:
"(RADIJO ELEKTRONIKOS ŽURNALAS!" N 12, 2007 (ELEKTRINĖ GALIA IŠ KOSMOSO - SAULĖS SPACE MAITINIMAI, V. A. Banke)
„Mikrobangų elektronika - erdvės energijos perspektyvos“, V. Banke, daktaras.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.defense.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. powercoup.by
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com
