Kommenterer artiklen om luftforsvaret i fjerde generation, "kolliderede" med TOP2 om spørgsmålet om fjern trådløs strømforsyning af små og ultra-små UAV'er (UAV'er), samt om emnet: sværmalgoritme (agenter) til UAV og udsigterne til luftforsvar "4. generation". Jeg vil forsøge at fremhæve spørgsmålet om trådløs kraftoverførsel efter min bedste viden. Sværmalgoritmen (begrebet agenter) og den mulige ineffektivitet af eksisterende luftforsvarssystemer er generelt et emne for en separat artikel.
Transmission af elektricitet uden ledninger er en metode til overførsel af elektrisk energi uden brug af ledende elementer i det elektriske kredsløb.
I slutningen af det 19. århundrede opdagede opdagelsen af, at elektricitet kunne bruges til at få en pære til at lyse, en eksplosion af forskning til at finde den bedste måde at overføre elektricitet på.
Trådløs overførsel af energi blev også aktivt undersøgt i begyndelsen af det 20. århundrede, da forskere lagde stor vægt på søgen efter forskellige måder til trådløs overførsel af energi. Formålet med forskningen var enkelt - at generere et elektrisk felt ét sted, så det derefter kunne detekteres af enheder på afstand. Samtidig er der forsøgt at levere energi fra en afstand ikke kun til meget følsomme sensorer til detektering af spænding, men også til betydelige energiforbrugere. Så, i 1904 ved St. Louis World's Fair blev tildelt en pris for den vellykkede lancering af en flymotor med en kapacitet på 0,1 hestekræfter, udført i en afstand af 30 m.
Guruerne om "elektricitet" er kendt af mange (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas osv.), Men få mennesker ved, at den japanske forsker Hidetsugu Yagi brugte sin egen udviklede antenne at overføre energi. I februar 1926 offentliggjorde han resultaterne af sin forskning, hvor han beskrev strukturen og metoden til tuning af Yagi -antennen.
Meget seriøst arbejde og projekter blev udført i Sovjetunionen i perioden 1930-1941. og parallelt i Drittes Reich.
Naturligvis hovedsageligt til militære formål: nederlaget for fjendtlig arbejdskraft, ødelæggelse af militær og industriel infrastruktur osv. I Sovjetunionen blev der også udført seriøst arbejde med brugen af mikrobølgestråling for at forhindre overfladekorrosion af metalstrukturer og produkter. Men dette er en separat historie, der kræver en betydelig investering af tid: igen skal du klatre ind i en støvet loftsrum eller en lige så støvet kælder.
En af de største russiske fysikere i det sidste århundrede, nobelpristager, akademikeren Pyotr Leonidovich Kapitsa, dedikerede en del af sin kreative biografi til at undersøge mulighederne for at bruge mikrobølgesvingninger og bølger til at skabe nye og meget effektive energitransmissionssystemer.
I 1962 skrev han i forordet til sin monografi:
Af den lange liste over fantastiske tekniske ideer, der blev implementeret i det tyvende århundrede, var det kun drømmen om trådløs transmission af elektrisk energi, der fortsat var uopfyldt. De detaljerede beskrivelser af energistråler i science fiction -romaner drillede ingeniører med deres åbenlyse behov og med den praktiske kompleksitet ved implementering.
Men situationen begyndte gradvist at ændre sig til det bedre.
I 1964 testede mikrobølgeelektronikekspert William C. Brown først en enhed (helikoptermodel), der var i stand til at modtage og bruge energien fra en mikrobølgestråle i form af jævnstrøm takket være et antennearray bestående af halvbølgede dipoler, hver af som er fyldt med højeffektive Schottky-dioder …
Også i 1964, William C. Brown fremviste sin model af en helikopter, der blev drevet af en mikrobølgeudsender til flyvningen, på CBS's Walter Cronkite News.
I princippet er denne begivenhed og denne teknologi den mest interessante i TopWar (herunder vil der være lidt om "hverdag" og energi). Trådløs drevet mikrobølge flyvehistorie og eksperimenter (film på engelsk, men alt er klart nok)
Allerede i 1976 udførte William Brown transmissionen af en mikrobølgestråle på 30 kW effekt over en afstand på 1,6 km med en effektivitet på over 80%.
Testene blev udført i et laboratorium og bestilt af Raytheon Co.
Hvad gjorde Raytheon berømt og det vigtigste interesseområde for dette firma, synes jeg, det er ikke værd at specificere? Godt, hvis nogen ikke ved det, kan du se Raytheons historiske kronologi:
Læs mere om de opnåede resultater her (på engelsk og RIS -format, BibTex og RefWorks Direct Export):
→ Mikrobølgeoverførsel - IOSR Journals
→ Den mikrobølge -drevne helikopter. William C. Brown. Raytheon Company.
I 1968 foreslog den amerikanske rumforsker Peter E. Glaser at placere store solpaneler i geostationær bane og overføre den energi, der genereres af dem (i niveauet 5-10 GW) til Jordens overflade med en velfokuseret mikrobølge stråle., konverter det derefter til energi med direkte eller vekselstrøm af teknisk frekvens og distribuer det til forbrugerne.
En sådan ordning gjorde det muligt at bruge den intense flux af solstråling, der eksisterer i den geostationære bane (~ 1, 4 kW / kvadratmeter), og overføre den modtagne energi til Jordens overflade kontinuerligt, uanset tidspunkt på dagen og vejrforhold. På grund af ækvatorialplanets naturlige hældning til ekliptisk plan med en vinkel på 23,5 grader belyses en satellit i en geostationær bane af en strøm af solstråling næsten kontinuerligt, bortset fra korte tidsrum nær forårets dage og efterårsjævndøgn, når denne satellit falder i skyggen af jorden. Disse tidsperioder kan forudsiges præcist, og i alt overstiger de ikke 1% af årets samlede længde.
Frekvensen af elektromagnetiske svingninger af mikrobølgestrålen skal svare til de områder, der er tildelt til brug inden for industri, videnskabelig forskning og medicin. Hvis denne frekvens vælges lig med 2,45 GHz, har meteorologiske forhold, herunder tykke skyer og intens nedbør, praktisk talt ingen effekt på energieffektivitetseffekten. 5,8 GHz -båndet er fristende, da det gør det muligt at reducere størrelsen på sende- og modtageantenner. Imidlertid kræver indflydelsen af meteorologiske forhold her allerede yderligere undersøgelse.
Det nuværende udviklingsniveau for mikrobølgeelektronik giver os mulighed for at tale om en temmelig høj værdi af effektiviteten af energioverførsel af en mikrobølgestråle fra en geostationær bane til jordens overflade - omkring 70% ÷ 75%. I dette tilfælde vælges transmitterantennens diameter normalt lig med 1 km, og den terrestriske rectenna har dimensioner på 10 km x 13 km for en breddegrad på 35 grader. SCES med en udgangseffekt på 5 GW har en udstrålet effekttæthed i midten af sendeantennen 23 kW / m², i midten af modtageantennen - 230 W / m².
Forskellige typer af solid-state og vakuum mikrobølge generatorer til transmitterende antenne af SCES er blevet undersøgt. William Brown viste især, at magnetroner, veludviklede af industrien, beregnet til mikrobølgeovne, også kan bruges til at transmittere antenne-arrays af SCES, hvis hver af dem er udstyret med sit eget negative fasefeedback-kredsløb mht. eksternt synkroniseringssignal (såkaldt Magnetron Directional Amplifier - MDA).
Rektenna er et yderst effektivt modtage- og konverteringssystem, men diodernes lave spænding og behovet for deres serielle kommutation kan føre til lavineopbrud. En cyklotronenergiomformer kan stort set eliminere dette problem.
Sendeantennen på SCES kan være et aktivt gendannende aktivt antennematrix baseret på slidsede bølgeledere. Dens grove orientering udføres mekanisk; til præcis vejledning af mikrobølgestrålen bruges et pilotsignal, der udsendes fra midten af den modtagende rektenna og analyseres på overfladen af sendeantennen af et netværk af passende sensorer.
Fra 1965 til 1975 et videnskabeligt program ledet af Bill Brown blev gennemført med succes og demonstrerede evnen til at overføre 30 kW effekt over en afstand på mere end 1 mile med en effektivitet på 84%.
I 1978-1979 i USA, under ledelse af Department of Energy (DOE) og NASA (NASA), blev det første statslige forskningsprogram gennemført med det formål at bestemme udsigterne for SCES.
I 1995-1997 vendte NASA igen tilbage til at diskutere fremtiden for SCES, baseret på de teknologiske fremskridt på det tidspunkt.
Forskningen blev fortsat i 1999-2000 (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Den mest aktive og systematiske forskning inden for SCES blev udført af Japan. I 1981 begyndte Institute of Space Research of Japan under ledelse af professorerne M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) og S. Sasaki (Susumu Sasaki) at undersøge udviklingen af en prototype SCES med et effektniveau på 10 MW, som kunne oprettes ved hjælp af eksisterende lanceringsbiler. Oprettelsen af en sådan prototype tillader akkumulering af teknologisk erfaring og forbereder grundlaget for dannelsen af kommercielle systemer.
Projektet fik navnet SKES2000 (SPS2000) og modtog anerkendelse i mange lande rundt om i verden.
Sådan blev WiTricity og WiTricity -virksomheden født.
I juni 2007 annoncerede Marin Soljačić og flere andre ved Massachusetts Institute of Technology udviklingen af et system, hvor en 60 W pære blev leveret fra en kilde, der ligger 2 m væk, med en effektivitet på 40%.
Ifølge forfatterne til opfindelsen er dette ikke en "ren" resonans af koblede kredsløb og ikke en Tesla -transformer med induktiv kobling. Energioverføringsradius for i dag er lidt mere end to meter i fremtiden - op til 5-7 meter.
Generelt testede forskere to fundamentalt forskellige ordninger.
Lignende teknologier udvikles febrilsk af andre virksomheder: Intel har demonstreret sin WREL -teknologi med effektoverførselseffektivitet på op til 75%. I 2009 demonstrerede Sony tv'ets funktion uden en netværksforbindelse. Kun én omstændighed er alarmerende: Uanset transmissionsmetode og tekniske tweaks skal energitætheden og feltstyrken i lokalerne være høj nok til at drive enheder med en kapacitet på flere titalls watt. Ifølge udviklerne selv er der stadig ingen information om de biologiske virkninger af sådanne systemer på mennesker. I betragtning af det seneste udseende og forskellige tilgange til implementering af kraftoverføringsenheder er sådanne undersøgelser stadig foran, og resultaterne vises ikke snart. Og vi vil kun kunne bedømme deres negative indvirkning indirekte. Noget vil forsvinde fra vores hjem igen, som kakerlakker.
I 2010 afslørede Haier Group, en kinesisk producent af husholdningsapparater, sit unikke produkt på CES 2010, et fuldt trådløst LCD -tv baseret på professor Marina Solyachichs forskning om trådløs kraftoverførsel og trådløs digital hjemmegrænseflade (WHDI).
I 2012-2015. ingeniører ved University of Washington har udviklet teknologi, der gør det muligt at bruge Wi-Fi som en strømkilde til at drive bærbare enheder og oplade gadgets. Teknologien er allerede blevet anerkendt af Popular Science magazine som en af de bedste innovationer i 2015. Den allestedsnærværende trådløse teknologi har revolutioneret sig selv. Og nu var det den trådløse kraftoverførsels tur over luften, som udviklerne ved University of Washington kaldte PoWiFi (for Power Over WiFi).
Under testfasen kunne forskerne med succes oplade litiumion- og nikkelmetalhydridbatterier med lille kapacitet. Ved hjælp af en Asus RT-AC68U router og flere sensorer placeret i en afstand af 8,5 meter fra den. Disse sensorer konverterer energien fra en elektromagnetisk bølge til jævnstrøm med en spænding på 1, 8 til 2, 4 volt, som er nødvendige for at drive mikrokontroller og sensorsystemer. Det særlige ved teknologien er, at kvaliteten af arbejdssignalet ikke forringes i dette tilfælde. Du skal bare genopblusse routeren, og du kan bruge den som sædvanlig plus levere strøm til enheder med lav strøm. I en af demonstrationerne blev et lille, lavopløselig skjult overvågningskamera placeret mere end 5 meter fra routeren med succes drevet. Derefter blev Jawbone Up24 fitness tracker opkrævet 41%, det tog 2,5 timer.
Til vanskelige spørgsmål om, hvorfor disse processer ikke påvirker kvaliteten af netværkskommunikationskanalen negativt, svarede udviklerne, at dette bliver muligt på grund af det faktum, at den blinkede router sender energipakker gennem ubesatte informationskanaler under sit arbejde. De kom til denne beslutning, da de opdagede, at der i perioder med stilhed simpelthen strømmer ud af systemet, og det kan faktisk ledes til strømforsyningsenheder med lav effekt.
I fremtiden kan PoWiFi -teknologi meget vel bruges til at drive sensorer indbygget i husholdningsapparater og militært udstyr, til at styre dem trådløst og udføre fjernopladning / genopladning.
Overførsel af energi til UAV er relevant (sandsynligvis allerede ved hjælp af PoWiMax -teknologien eller fra luftfartøjets radar i luftfartøjsflyet):
Ideen ser temmelig fristende ud. I stedet for dagens 20-30 minutters flyvetid:
→ LOCUST - Swarming Navy Drones
→ I USA testede en "sværm" af Perdix mikrodroner
→ Intel kørte et droneshow under Lady Gagas halvtidsydelse - Intel® Aero Platform til UAV
få 40-80 minutter ved at genoplade droner ved hjælp af trådløse teknologier.
Lad mig forklare:
-udveksling af m / y droner er stadig nødvendig (sværm algoritme);
-udveksling af m / y -droner og fly (livmoder) er også nødvendig (kontrolcenter, BZ -korrektion, retargeting, en kommando for at eliminere, forhindre "venlig ild", overførsel af rekognosceringsinformation og kommandoer til brug af våben).
For UAV'er "kompenserer" det negative fra den inverse firkantlov (isotrop-udsendende antenne) delvist for antennestrålens bredde og strålingsmønster:
Dette er ikke en mobilforbindelse, hvor cellen skal levere 360 ° kommunikation til slutelementerne.
Lad os sige denne variation:
Luftfartøjsflyet (til Perdix) denne F-18 har (nu) AN / APG-65 radaren:
eller i fremtiden vil have AN / APG-79 AESA:
Dette er nok til at forlænge Perdix Micro-Drones aktive levetid fra de nuværende 20 minutter til en time, og måske endda mere. Mest sandsynligt vil den mellemliggende drone Perdix Middle blive brugt, som vil blive bestrålet på en tilstrækkelig afstand af jagerens radar, og den vil til gengæld udføre "distribution" af energi til de yngre brødre til Perdix Micro- Droner via PoWiFi / PoWiMax, udveksler samtidigt information med dem (flyvning og aerobatisk, målopgaver, sværmekoordination).
Er æra med vorteslagsangreb en saga blottet?
Måske kommer det snart til at oplade mobiltelefoner og andre mobile enheder, der er inden for Wi-Fi, Wi-Max eller 5G-i metroen, på toget, på flyet, mens du går / jogger i parken?
Efterord: 10-20 år efter den udbredte introduktion til dagligdagen af talrige elektromagnetiske mikrobølgeudledere (mobiltelefoner, mikrobølger, computere, WiFi, Blu-værktøjer osv.), Er pludselig kakerlakker i storbyer pludselig blevet en sjældenhed! Nu er kakerlakken et insekt, der kun kan findes i zoologisk have. De forsvandt pludselig fra de hjem, som de plejede at elske så højt.
COCKROACHES KARL ™!
Disse monstre, lederne af listen over "radioresistente organismer" overgav sig skamløst!
reference
Hvem er den næste i rækken?
Bemærk: En typisk WiMAX -basestation sender strøm ved cirka +43 dBm (20 W), mens en mobilstation typisk sender ved +23 dBm (200 mW).
De tilladte strålingsniveauer for basestationer til mobilkommunikation (900 og 1800 MHz, det samlede niveau fra alle kilder) i sanitære boligområder i nogle lande er markant forskellige:
FULDKAAF
Medicin har endnu ikke givet et klart svar på spørgsmålet: er mobil / WiFi skadeligt og i hvilket omfang? Og hvad med den trådløse transmission af elektricitet med mikrobølgeteknologier?
Her er effekten ikke watt og miles af watt, men allerede kW …
Links, brugte dokumenter, fotos og videoer:
"(JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS!" N 12, 2007 (ELEKTRISK KRAFT FRA RUM - SOLAR RUMSKRAFTPLANTER, V. A. Banke)
"Mikrobølgeelektronik - perspektiver i rumenergi" 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
