Kommentera artikeln om luftförsvaret i den fjärde generationen, "krockade" med TOP2 i frågan om fjärr trådlös strömförsörjning av små och ultralåga UAV (se här), samt om ämnet: svärmalgoritm (agenter) för UAV och utsikterna för luftvärn "4: e generationen". Jag ska försöka lyfta frågan om trådlös kraftöverföring så gott jag vet. Svärmalgoritmen (begreppet agenter) och eventuell ineffektivitet hos befintliga luftförsvarssystem är i allmänhet ett ämne för en separat artikel.
Överföring av elektricitet utan ledningar är ett sätt att överföra elektrisk energi utan användning av ledande element i den elektriska kretsen.
I slutet av 1800 -talet väckte upptäckten att elektricitet kunde användas för att få en glödlampa att lysa fram en explosion av forskning för att hitta det bästa sättet att överföra elektricitet.
Trådlös överföring av energi studerades också aktivt i början av 1900 -talet, då forskare ägnade stor uppmärksamhet åt sökandet efter olika sätt för trådlös överföring av energi. Syftet med forskningen var enkelt - att generera ett elektriskt fält på ett ställe så att det sedan kunde detekteras av enheter på avstånd. Samtidigt har försök gjorts att leverera energi på avstånd inte bara till mycket känsliga sensorer för att detektera spänning, utan också till betydande energiförbrukare. Så, år 1904 vid St. Louis World's Fair tilldelades ett pris för den framgångsrika lanseringen av en flygmotor med en kapacitet på 0,1 hästkrafter, utförs på ett avstånd av 30 m.
Guruerna "elektricitet" är kända för många (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas, etc.), men få människor vet att den japanska forskaren Hidetsugu Yagi använde sin egen utvecklade antenn att överföra energi. I februari 1926 publicerade han resultaten av sin forskning, där han beskrev strukturen och metoden för att ställa in Yagi -antennen.
Mycket seriöst arbete och projekt genomfördes i Sovjetunionen under perioden 1930-1941. och parallellt vid Drittes Reich.
Naturligtvis, främst för militära ändamål: nederlaget för fiendens arbetskraft, förstörelsen av militär och industriell infrastruktur, etc. I Sovjetunionen utfördes också allvarligt arbete med användning av mikrovågsstrålning för att förhindra ytkorrosion av metallkonstruktioner och produkter. Men det här är en separat historia som kräver en betydande investering av tid: återigen måste du klättra in i en dammig vind eller en lika dammig källare.
En av de största ryska fysikerna under förra seklet, Nobelpristagaren, akademikern Pyotr Leonidovich Kapitsa ägnade en del av sin kreativa biografi åt att undersöka möjligheterna att använda mikrovågssvängningar och vågor för att skapa nya och mycket effektiva energitransmissionssystem.
1962, i förordet till sin monografi, skrev han:
Av den långa listan över fantastiska tekniska idéer som genomfördes under 1900 -talet var det bara drömmen om trådlös överföring av elektrisk energi som fortfarande förblev ouppfylld. De detaljerade beskrivningarna av energistrålar i science fiction -romaner retade ingenjörer med sitt uppenbara behov och med den praktiska komplexiteten i genomförandet.
Men situationen började gradvis förändras till det bättre.
År 1964 testade mikrovågselektroniksexperten William C. Brown först en enhet (helikoptermodell) som kan ta emot och använda energin från en mikrovågsstråle i form av likström, tack vare en antennmatris bestående av halvvågsdipoler, var och en av som är laddad med högeffektiva Schottky-dioder …
Även 1964, William C. Brown visade sin modell av en helikopter, som drivs av en mikrovågssändare för flygningen, på CBS Walter Cronkite News.
I princip är denna händelse och denna teknik den mest intressanta i TopWar (nedan kommer att handla lite om "vardag" och energi). Trådlös strömförande mikrovågshistoria och experiment (film på engelska, men allt är tillräckligt tydligt)
Redan 1976 utförde William Brown överföringen av en mikrovågsstråle med 30 kW effekt över ett avstånd på 1,6 km med en verkningsgrad som överstiger 80%.
Testerna utfördes i ett laboratorium och beställdes av Raytheon Co.
Vad var det som gjorde Raytheon känt och det viktigaste intresseområdet för detta företag, tror jag, det är inte värt att specificera? Tja, om någon inte vet, se Raytheons historiska kronologi:
Läs mer om uppnådda resultat här (på engelska och RIS -format, BibTex och RefWorks Direct Export):
→ Mikrovågsöverföring - IOSR Journals
→ Mikrovågsdriven helikopter. William C. Brown. Raytheon Company.
År 1968 föreslog den amerikanska rymdforskaren Peter E. Glaser att placera stora solpaneler i en geostationär bana och överföra den energi som genereras av dem (i nivå med 5-10 GW) till jordens yta med en väl fokuserad mikrovågsstråle., konvertera den sedan till energi med lik- eller växelström av teknisk frekvens och distribuera den till konsumenterna.
Ett sådant system gjorde det möjligt att använda det intensiva flödet av solstrålning som finns i den geostationära omloppsbana (~ 1, 4 kW / kvm), och överföra den mottagna energin till jordens yta kontinuerligt, oavsett tid på dagen och väderförhållanden. På grund av ekvatorialplanets naturliga lutning till ekliptikplanet med en vinkel på 23,5 grader, belyses en satellit i en geostationär bana av ett flöde av solstrålning nästan kontinuerligt, med undantag för korta tidsperioder nära vårdagarna och höstdagjämning, när denna satellit faller i jordens skugga. Dessa tidsperioder kan förutsägas exakt, och totalt överstiger de inte 1% av årets totala längd.
Frekvensen för elektromagnetiska svängningar av mikrovågsstrålen bör motsvara de områden som är avsedda för användning inom industri, vetenskaplig forskning och medicin. Om denna frekvens väljs lika med 2,45 GHz, har meteorologiska förhållanden, inklusive tjocka moln och intensiv nederbörd, praktiskt taget ingen effekt på energiöverföringseffektiviteten. 5,8 GHz -bandet är frestande eftersom det gör det möjligt att minska storleken på sändande och mottagande antenner. Inverkan av meteorologiska förhållanden här kräver emellertid redan ytterligare studier.
Den nuvarande utvecklingsnivån för mikrovågselektronik tillåter oss att tala om ett ganska högt värde av effektiviteten för energiöverföring av en mikrovågsstråle från en geostationär bana till jordens yta - cirka 70% ÷ 75%. I detta fall väljs vanligtvis sändantennens diameter lika med 1 km, och den markbundna rektennan har dimensioner på 10 km x 13 km för en breddgrad av 35 grader. SCES med en uteffekt på 5 GW har en utstrålad effekttäthet i mitten av sändarantennen 23 kW / m², i mitten av den mottagande antennen - 230 W / m².
Olika typer av solid-state och vakuum-mikrovågsgeneratorer för sändningsantennen på SCES har undersökts. William Brown visade i synnerhet att magnetroner, välutvecklade av industrin, avsedda för mikrovågsugnar, också kan användas för att sända antennmatriser på SCES, om var och en av dem är utrustad med sin egen negativa fasåterkopplingskrets med avseende på en extern synkroniseringssignal (så kallad Magnetron Directional Amplifier - MDA).
Rektenna är ett mycket effektivt mottagnings- och konverteringssystem, dock kan lågspänningen i dioderna och behovet av deras seriekommutering leda till störningar i laviner. En cyklotronenergiomvandlare kan till stor del eliminera detta problem.
Sändningsantennen för SCES kan vara en åter-emitterande aktiv antennmatris baserad på slitsade vågledare. Dess grova orientering utförs mekaniskt; för exakt styrning av mikrovågsstrålen används en pilotsignal, som sänds från mitten av den mottagande rektenna och analyseras på sändantennens yta av ett nätverk av lämpliga sensorer.
Från 1965 till 1975 ett vetenskapligt program som leds av Bill Brown slutfördes framgångsrikt och visade förmågan att överföra 30 kW effekt över en sträcka på mer än 1 mil med en effektivitet på 84%.
1978-1979 i USA, under ledning av Department of Energy (DOE) och NASA (NASA), genomfördes det första statliga forskningsprogrammet för att bestämma utsikterna för SCES.
1995-1997 återvände NASA igen för att diskutera SCES: s framtid, med utgångspunkt från de tekniska framstegen som gjorts vid den tiden.
Forskningen fortsatte 1999-2000 (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Den mest aktiva och systematiska forskningen inom SCES genomfördes av Japan. År 1981, under ledning av professorerna M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) och S. Sasaki (Susumu Sasaki), började Institute of Space Research of Japan forskning om utvecklingen av en prototyp SCES med en effektnivå på 10 MW, vilket kan skapas med befintliga startbilar. Skapandet av en sådan prototyp möjliggör ackumulering av teknisk erfarenhet och förbereder grunden för bildandet av kommersiella system.
Projektet fick namnet SKES2000 (SPS2000) och fick erkännande i många länder runt om i världen.
Så föddes WiTricity och WiTricity -företaget.
I juni 2007 meddelade Marin Soljačić och flera andra vid Massachusetts Institute of Technology utvecklingen av ett system där en 60 W glödlampa levererades från en källa som ligger 2 m bort, med en verkningsgrad på 40%.
Enligt författarna till uppfinningen är detta inte en "ren" resonans av kopplade kretsar och inte en Tesla -transformator med induktiv koppling. Energiöverföringsradien för idag är lite mer än två meter, i framtiden - upp till 5-7 meter.
I allmänhet testade forskare två fundamentalt olika system.
Liknande teknik utvecklas febrilt av andra företag: Intel har visat sin WREL -teknik med kraftöverföringseffektivitet på upp till 75%. 2009 visade Sony hur TV: n fungerade utan nätverksanslutning. Endast en omständighet är alarmerande: oavsett överföringsmetod och tekniska tweaks måste energitätheten och fältstyrkan i lokalerna vara tillräckligt höga för att driva enheter med en kapacitet på flera tiotals watt. Enligt utvecklarna själva finns det fortfarande ingen information om de biologiska effekterna av sådana system på människor. Med tanke på det senaste utseendet och olika tillvägagångssätt för implementering av kraftöverföringsenheter, är sådana studier fortfarande på gång, och resultaten kommer inte att visas snart. Och vi kommer att kunna bedöma deras negativa effekter endast indirekt. Något kommer att försvinna från våra hem igen, som kackerlackor.
År 2010 presenterade Haier Group, en kinesisk tillverkare av hushållsapparater, sin unika produkt vid CES 2010, en helt trådlös LCD -TV baserad på professor Marina Solyachichs forskning om trådlös kraftöverföring och trådlöst hemgränssnitt (WHDI).
2012-2015. ingenjörer vid University of Washington har utvecklat teknik som gör att Wi-Fi kan användas som en strömkälla för att driva bärbara enheter och ladda prylar. Tekniken har redan erkänts av Popular Science magazine som en av de bästa innovationerna under 2015. Allmänheten av trådlös teknik har revolutionerat sig själv. Och nu var det turen för trådlös kraftöverföring över luften, som utvecklarna vid University of Washington kallade PoWiFi (för Power Over WiFi).
Under testfasen kunde forskarna framgångsrikt ladda litiumjon- och nickelmetallhydridbatterier med liten kapacitet. Med en Asus RT-AC68U-router och flera sensorer på 8,5 meters avstånd från den. Dessa sensorer omvandlar energin från en elektromagnetisk våg till likström med en spänning på 1, 8 till 2, 4 volt, som krävs för att driva mikrokontroller och sensorsystem. Det särdrag hos tekniken är att kvaliteten på arbetssignalen inte försämras i detta fall. Du behöver bara rotera om routern och du kan använda den som vanligt, plus strömförsörjning till enheter med låg effekt. I en av demonstrationerna drivs framgångsrikt en liten, lågupplöst hemlig övervakningskamera som ligger mer än 5 meter från routern. Då laddades Jawbone Up24 fitness tracker 41%, det tog 2,5 timmar.
För knepiga frågor om varför dessa processer inte påverkar kvaliteten på nätverkskommunikationskanalen negativt, svarade utvecklarna att detta blir möjligt på grund av det faktum att den blinkade routern skickar energipaket genom obefogade informationskanaler under sitt arbete. De kom till detta beslut när de upptäckte att det under perioder av tystnad helt enkelt rinner ut energi ur systemet, och i själva verket kan det riktas till kraftenheter med låg effekt.
I framtiden kan PoWiFi -teknik mycket väl fungera för att driva sensorer inbyggda i hushållsapparater och militär utrustning, att styra dem trådlöst och utföra fjärrladdning / laddning.
Energiöverföringen för UAV är relevant (troligtvis redan med PoWiMax -tekniken eller från luftfartygets luftburna radar):
Idén ser ganska lockande ut. Istället för dagens 20-30 minuters flygtid:
→ LOCUST - Swarming Navy Drones
→ I USA testade en "svärm" av Perdix mikrodroner
→ Intel körde en drönarshow under Lady Gagas halvtidsprestanda - Intel® Aero Platform för UAV
få 40-80 minuter genom att ladda drönare med hjälp av trådlös teknik.
Låt mig förklara:
-bytet av m / y -drönare är fortfarande nödvändigt (svärmalgoritm);
-utbyte av m / y -drönare och flygplan (livmoder) är också nödvändigt (kontrollcenter, BZ -korrigering, retargeting, ett kommando för att eliminera, förhindra "vänlig eld", överföring av spaningsinformation och kommandon för att använda vapen).
För UAV: er, kompenserar det negativa från den inversa kvadratiska lagen (isotrop emitterande antenn) delvis för antennstrålens bredd och strålningsmönster:
Detta är inte en mobil anslutning, där cellen måste tillhandahålla 360 ° kommunikation till slutelementen.
Låt oss säga denna variant:
Bärplanet (för Perdix) denna F-18 har (nu) AN / APG-65 radar:
eller i framtiden kommer att ha AN / APG-79 AESA:
Detta är tillräckligt för att förlänga Perdix Micro-Drones aktiva livslängd från de nuvarande 20 minuterna till en timme, och kanske ännu mer. Mest troligt kommer den mellanliggande drönaren Perdix Middle att användas, som kommer att bestrålas på ett tillräckligt avstånd av jaktplanets radar, och den kommer i sin tur att utföra "distribution" av energi för de yngre bröderna till Perdix Micro- Drönare via PoWiFi / PoWiMax, utbyter samtidigt information med dem (flyg och aerobatik, måluppgifter, svärmkoordinering).
Är epoken med vortesvinattacker ett minne blott?
Kanske snart kommer det att ladda mobiltelefoner och andra mobila enheter som ligger inom räckhåll för Wi-Fi, Wi-Max eller 5G-i tunnelbanan, på tåget, på planet, medan du går / joggar i parken?
Efterord: 10-20 år efter den omfattande introduktionen i många vardagliga liv av många elektromagnetiska mikrovågssändare (mobiltelefoner, mikrovågor, datorer, WiFi, Blu-verktyg etc.) har plötsligt kackerlackor i storstäder plötsligt blivit en sällsynthet! Nu är kackerlackan en insekt som bara kan hittas i djurparken. De försvann plötsligt från de hem som de älskade så mycket.
COCKROACHES KARL ™!
Dessa monster, ledarna för listan över "radioresistenta organismer" övergav sig skamlöst!
referens
Vem är nästa i kön?
Obs! En typisk WiMAX -basstation överför effekt vid cirka +43 dBm (20 W), medan en mobilstation normalt sänder vid +23 dBm (200 mW).
De tillåtna strålningsnivåerna för basstationer för mobil kommunikation (900 och 1800 MHz, den totala nivån från alla källor) i sanitära bostadsområdet i vissa länder skiljer sig markant:
HELA KAOS
Medicin har ännu inte gett ett tydligt svar på frågan: är mobil / WiFi skadlig och i vilken utsträckning? Och hur är det med den trådlösa överföringen av elektricitet med mikrovågsteknik?
Här är effekten inte watt och miles av watt, men redan kW …
Länkar, begagnade dokument, foton och videor:
"(JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS!" N 12, 2007 (ELEKTRISK KRAFT FRÅN RUMMET - SOLAR RUMSKRAFTPLANTER, V. A. Banke)
"Mikrovågselektronik - perspektiv inom rymdenergi" V. Banke, Ph. D.
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
