Komentējot ceturtās paaudzes pretgaisa aizsardzības rakstu, "sadūrās" ar TOP2 jautājumā par mazu un īpaši mazu UAV (UAV) tālvadības bezvadu barošanu (skatīt šeit), kā arī par tēmu: spietu algoritms (aģenti) UAV un pretgaisa aizsardzības perspektīvas "ceturtā paaudze". Es centīšos, cik man zināms, izcelt bezvadu enerģijas pārraides jautājumu. Baru algoritms (aģentu jēdziens) un iespējamā esošo pretgaisa aizsardzības sistēmu neefektivitāte kopumā ir atsevišķa raksta tēma.
Elektrības pārvade bez vadiem ir elektroenerģijas pārnešanas metode, neizmantojot vadošus elementus elektriskajā ķēdē.
19. gadsimta beigās atklājums, ka elektrību var izmantot spuldzes kvēlošanai, izraisīja plašu pētījumu skaitu, lai atrastu labāko elektroenerģijas pārraides veidu.
Enerģijas bezvadu pārraide tika aktīvi pētīta arī 20. gadsimta sākumā, kad zinātnieki lielu uzmanību pievērsa dažādu bezvadu enerģijas pārraides veidu meklēšanai. Pētījuma mērķis bija vienkāršs - vienā vietā radīt elektrisko lauku, lai pēc tam to varētu noteikt ierīces no attāluma. Tajā pašā laikā ir mēģināts piegādāt enerģiju no attāluma ne tikai ļoti jutīgiem sensoriem sprieguma noteikšanai, bet arī ievērojamiem enerģijas patērētājiem. Tātad, 1904. gadā pie Sv. Luisa pasaules izstādei tika piešķirta balva par veiksmīgu lidmašīnas dzinēja palaišanu ar 0,1 zirgspēku jaudu, veic 30 m attālumā.
"Elektrības" guru zina daudzi (Viljams Stērdžens, Maikls Faradejs, Nikolass Džozefs Kallans, Džeimss Klerks Maksvels, Heinrihs Hercs, Mahlons Loomas u.c.), taču tikai daži cilvēki zina, ka japāņu pētnieks Hidetsugu Jagi izmantoja savu izstrādāto antenu pārraidīt enerģiju. 1926. gada februārī viņš publicēja savu pētījumu rezultātus, kuros aprakstīja Yagi antenas uzbūvi un regulēšanas metodi.
PSRS laika posmā no 1930. līdz 1941. gadam tika veikti ļoti nopietni darbi un projekti. un paralēli Drittes Reich.
Protams, galvenokārt militāriem mērķiem: ienaidnieka darbaspēka sakāve, militārās un rūpnieciskās infrastruktūras iznīcināšana utt. PSRS tika veikts nopietns darbs arī pie mikroviļņu starojuma izmantošanas, lai novērstu metāla konstrukciju un izstrādājumu virsmas koroziju. Bet tas ir atsevišķs stāsts, kas prasa ievērojamus laika ieguldījumus: atkal jākāpj putekļainā bēniņos vai tikpat putekļainā pagrabā.
Viens no pagājušā gadsimta lielākajiem krievu fiziķiem, Nobela prēmijas laureāts, akadēmiķis Pjotrs Leonidovičs Kapitsa daļu savas radošās biogrāfijas veltīja mikroviļņu svārstību un viļņu izmantošanas perspektīvu izpētei jaunu un ļoti efektīvu enerģijas pārvades sistēmu radīšanai.
1962. gadā savas monogrāfijas priekšvārdā viņš rakstīja:
No garā fantastisko tehnisko ideju saraksta, kas tika īstenots divdesmitajā gadsimtā, tikai sapnis par bezvadu elektroenerģijas pārraidi joprojām neizpildījās. Detalizēti enerģijas staru apraksti zinātniskās fantastikas romānos inženierus kaitināja ar acīmredzamo vajadzību un ieviešanas praktisko sarežģītību.
Taču situācija pamazām sāka mainīties uz labo pusi.
1964. gadā mikroviļņu elektronikas eksperts Viljams C. Brauns vispirms pārbaudīja ierīci (helikoptera modeli), kas spēj uztvert un izmantot mikroviļņu staru enerģiju līdzstrāvas veidā, pateicoties antenu blokam, kas sastāv no pusviļņu dipoliem, katrs no kas ir aprīkots ar augstas efektivitātes Schottky diodēm …
Arī 1964. gadā Viljams C. Brauns CBS žurnālā Walter Cronkite News demonstrēja savu helikoptera modeli, kuru lidojumam darbināja mikroviļņu emitētājs.
Principā šis notikums un šī tehnoloģija ir visinteresantākā TopWar (zemāk būs mazliet par "ikdienu" un enerģiju). Bezvadu darbināms mikroviļņu lidojumu vēsture un eksperimenti (filma angļu valodā, bet viss ir pietiekami skaidrs)
Jau līdz 1976. gadam Viljams Brauns veica 30 kW jaudas mikroviļņu staru pārraidi 1,6 km attālumā ar efektivitāti, kas pārsniedz 80%.
Pārbaudes tika veiktas laboratorijā un pēc Raytheon Co. pasūtījuma.
Kas padarīja Raytheon slavenu un šī uzņēmuma galveno interešu jomu, manuprāt, nav vērts precizēt? Ja kāds nezina, skatiet Reitona vēsturisko hronoloģiju:
Vairāk par sasniegtajiem rezultātiem lasiet šeit (angļu un RIS formātā, BibTex un RefWorks Direct Export):
→ Mikroviļņu jaudas pārvade - IOSR žurnāli
→ Helikopters ar mikroviļņu krāsni. Viljams C. Brauns. Uzņēmums Raytheon.
1968. gadā amerikāņu kosmosa pētnieks Pīters E. Glāzers ierosināja ģeostacionārajā orbītā novietot lielus saules paneļus un to radīto enerģiju (5-10 GW līmenī) ar labi fokusētu mikroviļņu staru pārnest uz Zemes virsmu., pēc tam pārveidojiet to par tehniskas frekvences līdzstrāvas vai maiņstrāvas enerģiju un sadaliet to patērētājiem.
Šāda shēma ļāva izmantot ģeostacionārajā orbītā esošo intensīvo saules starojuma plūsmu (~ 1, 4 kW / kv. M.), Un saņemto enerģiju nepārtraukti pārraidīt uz Zemes virsmu neatkarīgi no diennakts laika un laika apstākļi. Sakarā ar ekvatoriālās plaknes dabisko slīpumu pret ekliptikas plakni ar 23,5 grādu leņķi, satelītu, kas atrodas ģeostacionārā orbītā, gandrīz nepārtraukti izgaismo saules starojuma plūsma, izņemot īsus laika posmus pavasara dienās. un rudens ekvinokcija, kad šis pavadonis nokrīt Zemes ēnā. Šos laika periodus var precīzi paredzēt, un kopumā tie nepārsniedz 1% no kopējā gada garuma.
Mikroviļņu staru kūļa elektromagnētisko svārstību frekvencei jāatbilst tiem diapazoniem, kas paredzēti izmantošanai rūpniecībā, zinātniskos pētījumos un medicīnā. Ja šī frekvence tiek izvēlēta vienāda ar 2,45 GHz, tad meteoroloģiskie apstākļi, tostarp biezi mākoņi un intensīvi nokrišņi, praktiski neietekmē enerģijas pārneses efektivitāti. 5,8 GHz josla ir vilinoša, jo tā ļauj samazināt raidošās un uztverošās antenas. Tomēr meteoroloģisko apstākļu ietekme šeit jau prasa papildu izpēti.
Pašreizējais mikroviļņu elektronikas attīstības līmenis ļauj runāt par diezgan augstu enerģijas pārneses efektivitātes vērtību, izmantojot mikroviļņu staru kūli no ģeostacionāras orbītas uz Zemes virsmu - aptuveni 70% ÷ 75%. Šajā gadījumā raidošās antenas diametrs parasti tiek izvēlēts vienāds ar 1 km, un zemes taisnas izmēri ir 10 km x 13 km 35 grādu platumā. SCES ar izejas jaudu 5 GW ir izstarotās jaudas blīvums raidīšanas antenas centrā 23 kW / m², uztverošās antenas centrā - 230 W / m².
Ir pētīti dažāda veida cietvielu un vakuuma mikroviļņu ģeneratori SCES raidīšanas antenai. Viljams Brauns jo īpaši parādīja, ka rūpniecībā labi izstrādātus magnetronus, kas paredzēti mikroviļņu krāsnīm, var izmantot arī SCES antenu bloku pārraidei, ja katrs no tiem ir aprīkots ar savu negatīvās fāzes atgriezeniskās saites ķēdi. ārējais sinhronizācijas signāls (tā sauktais magnētiskais virziena pastiprinātājs - MDA).
Rektenna ir ļoti efektīva uztveršanas un pārveidošanas sistēma, tomēr diodes zemais spriegums un nepieciešamība pēc to sērijveida komutācijas var izraisīt lavīnas sabrukumu. Ciklotrona enerģijas pārveidotājs lielā mērā var novērst šo problēmu.
SCES raidošā antena var būt atpakaļejoša aktīvā antena, kas balstīta uz spraugveida viļņvadiem. Tā aptuvenā orientācija tiek veikta mehāniski; lai precīzi vadītu mikroviļņu staru, tiek izmantots izmēģinājuma signāls, kas tiek izstarots no uztverošās taisnas centra un tiek analizēts uz raidīšanas antenas virsmas ar atbilstošu sensoru tīklu.
No 1965. līdz 1975. gadam veiksmīgi tika pabeigta Bila Brauna vadītā zinātniskā programma, kas demonstrēja spēju pārnest 30 kW jaudu vairāk nekā 1 jūdzes attālumā ar 84%efektivitāti.
1978.-1979. Gadā ASV Enerģētikas departamenta (DOE) un NASA (NASA) vadībā tika veikta pirmā valsts pētījumu programma, kuras mērķis bija noteikt SCES izredzes.
No 1995. līdz 1997. gadam NASA atkal atgriezās pie diskusijas par SCES nākotni, balstoties uz līdz šim sasniegto tehnoloģisko progresu.
Pētījumi tika turpināti 1999.-2000. Gadā (Kosmosa saules enerģijas (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Visaktīvākos un sistemātiskākos pētījumus SCES jomā veica Japāna. 1981. gadā Japānas Kosmosa izpētes institūts profesoru M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) un S. Sasaki (Susumu Sasaki) vadībā uzsāka pētījumus par SCES prototipa izstrādi ar jaudas līmeni 10 MW, kas varētu izveidot, izmantojot esošās nesējraķetes. Šāda prototipa izveide ļauj uzkrāt tehnoloģisko pieredzi un sagatavo pamatu komerciālu sistēmu veidošanai.
Projekts tika nosaukts par SKES2000 (SPS2000) un saņēma atzinību daudzās pasaules valstīs.
Tā radās WiTricity un WiTricity korporācija.
2007. gada jūnijā Marins Soljačičs un vairāki citi Masačūsetsas Tehnoloģiju institūtā paziņoja par sistēmas izstrādi, kurā 60 W spuldze tika piegādāta no avota, kas atrodas 2 m attālumā, ar efektivitāti 40%.
Pēc izgudrojuma autoru domām, šī nav "tīra" savienoto ķēžu rezonanse, nevis Tesla transformators ar induktīvo sakabi. Enerģijas pārvades rādiuss šodien ir nedaudz vairāk par diviem metriem, nākotnē - līdz 5-7 metriem.
Kopumā zinātnieki pārbaudīja divas principiāli atšķirīgas shēmas.
Līdzīgas tehnoloģijas drudžaini izstrādā arī citi uzņēmumi: Intel ir demonstrējis savu WREL tehnoloģiju ar jaudas pārvades efektivitāti līdz 75%. 2009. gadā Sony demonstrēja televizora darbību bez tīkla savienojuma. Satraucošs ir tikai viens apstāklis: neatkarīgi no pārraides metodes un tehniskajām izmaiņām, enerģijas blīvumam un lauka intensitātei telpās jābūt pietiekami augstām, lai darbinātu ierīces ar vairāku desmitu vatu jaudu. Pēc pašu izstrādātāju domām, joprojām nav informācijas par šādu sistēmu bioloģisko ietekmi uz cilvēkiem. Ņemot vērā neseno izskatu un dažādas pieejas elektroenerģijas pārvades ierīču ieviešanai, šādi pētījumi vēl ir priekšā, un rezultāti drīz neparādīsies. Un par to negatīvo ietekmi varēsim spriest tikai netieši. Kaut kas atkal pazudīs no mūsu mājām, piemēram, tarakāni.
2010. gadā Ķīnas sadzīves tehnikas ražotājs Haier Group prezentēja savu unikālo produktu CES 2010 - pilnībā bezvadu LCD televizoru, kura pamatā ir profesora Marinas Soļačičas pētījumi par bezvadu enerģijas pārraidi un bezvadu mājas digitālo saskarni (WHDI).
2012.-2015. inženieri Vašingtonas universitātē ir izstrādājuši tehnoloģiju, kas ļauj izmantot Wi-Fi kā strāvas avotu pārnēsājamo ierīču barošanai un sīkrīku uzlādēšanai. Žurnāls Popular Science šo tehnoloģiju jau ir atzinusi par vienu no labākajiem 2015. gada jauninājumiem. Bezvadu tehnoloģiju visuresamība ir radījusi revolūciju. Un tagad bija kārta bezvadu enerģijas pārraidei pa gaisu, ko Vašingtonas universitātes izstrādātāji sauca par PoWiFi (Power Over WiFi).
Pārbaudes posmā pētnieki varēja veiksmīgi uzlādēt nelielas ietilpības litija jonu un niķeļa-metāla hidrīda baterijas. Izmantojot maršrutētāju Asus RT-AC68U un vairākus sensorus, kas atrodas 8,5 metru attālumā no tā. Šie sensori pārveido elektromagnētiskā viļņa enerģiju līdzstrāvā ar spriegumu 1, 8 līdz 2, 4 volti, kas nepieciešami mikrokontrolleru un sensoru sistēmu barošanai. Tehnoloģijas īpatnība ir tāda, ka šajā gadījumā darba signāla kvalitāte nepasliktinās. Jums vienkārši jāpārskata maršrutētājs, un jūs varat to izmantot kā parasti, kā arī piegādāt barošanu mazjaudas ierīcēm. Vienā no demonstrācijām veiksmīgi tika darbināta neliela, zemas izšķirtspējas slēpta novērošanas kamera, kas atrodas vairāk nekā 5 metrus no maršrutētāja. Tad Jawbone Up24 fitnesa izsekotājam tika uzlādēts 41%, tas prasīja 2,5 stundas.
Uz sarežģītiem jautājumiem par to, kāpēc šie procesi negatīvi neietekmē tīkla sakaru kanāla kvalitāti, izstrādātāji atbildēja, ka tas kļūst iespējams, pateicoties tam, ka mirgojošais maršrutētājs darba laikā nosūta enerģijas paketes, izmantojot neaizņemtus informācijas pārsūtīšanas kanālus. Pie šāda lēmuma viņi nonāca, kad atklāja, ka klusuma periodos enerģija vienkārši izplūst no sistēmas, un patiesībā to var novirzīt uz mazjaudas ierīcēm.
Nākotnē PoWiFi tehnoloģija var kalpot sadzīves tehnikā un militārajā aprīkojumā iebūvēto sensoru barošanai, to bezvadu vadīšanai un tālvadības uzlādēšanai / uzlādēšanai.
Enerģijas nodošana UAV ir būtiska (visticamāk, jau izmantojot PoWiMax tehnoloģiju vai no pārvadātāja lidmašīnas radara):
Ideja izskatās diezgan vilinoša. Šodienas 20-30 minūšu lidojuma laika vietā:
→ LOCUST - Spārnoti flotes droni
→ ASV pārbaudīja Perdix mikrodronu "baru"
→ Intel vadīja dronu šovu Lady Gaga puslaika priekšnesuma laikā - Intel® Aero Platform for UAV
iegūstiet 40–80 minūtes, uzlādējot dronus, izmantojot bezvadu tehnoloģijas.
Ļauj man paskaidrot:
-m / y dronu apmaiņa joprojām ir nepieciešama (spieta algoritms);
-nepieciešama arī m / y bezpilota lidaparātu un lidaparātu (dzemdes) apmaiņa (vadības centrs, BZ korekcija, atkārtota mērķauditorijas atlase, komanda likvidēt, novērst "draudzīgu uguni", izlūkošanas informācijas un ieroču lietošanas komandu nodošana).
UAV negatīvais no apgrieztā kvadrāta likuma (izotropiski izstarojošā antena) daļēji "kompensē" antenas staru platumu un starojuma modeli:
Tas nav šūnu savienojums, kur šūnai jānodrošina 360 ° komunikācija ar gala elementiem.
Teiksim šādu variāciju:
Lidmašīnai (Perdix) šim F-18 (tagad) ir AN / APG-65 radars:
vai nākotnē būs AN / APG-79 AESA:
Tas ir pietiekami, lai pagarinātu Perdix Micro-Drones aktīvo mūžu no pašreizējām 20 minūtēm līdz stundai un varbūt pat vairāk. Visticamāk, tiks izmantots vidējais bezpilota lidaparāts Perdix Middle, kuru iznīcinātāja radars apstaros pietiekamā attālumā, un tas, savukārt, veiks enerģijas "sadali" Perdix Micro- Dronē, izmantojot PoWiFi / PoWiMax, vienlaikus apmainoties ar informāciju (lidojums un akrobātika, mērķa uzdevumi, spietu koordinācija).
Vai kārpu cūku laikmets ir pagātne?
Varbūt drīz būs jāmaksā par mobilo tālruņu un citu mobilo ierīču uzlādi, kas atrodas Wi-Fi, Wi-Max vai 5G diapazonā-metro, vilcienā, lidmašīnā, ejot / skrienot parkā?
Pēcvārds: 10–20 gadus pēc daudzu elektromagnētisko mikroviļņu izstarotāju (mobilie tālruņi, mikroviļņu krāsnis, datori, WiFi, Blu rīki utt.) Plašas ieviešanas ikdienas dzīvē pēkšņi prusaki lielajās pilsētās pēkšņi kļuvuši par retumu! Tagad tarakāns ir kukainis, kuru var atrast tikai zooloģiskajā dārzā. Viņi pēkšņi pazuda no mājām, kuras agrāk tik ļoti mīlēja.
Tarakāni KARL ™!
Šie monstri, "radioizturīgo organismu" saraksta līderi, nekaunīgi padevās!
atsauce
Kurš ir nākamais rindā?
Piezīme. Tipiska WiMAX bāzes stacija pārraida jaudu ar aptuveni +43 dBm (20 W), savukārt mobilā stacija parasti pārraida pie +23 dBm (200 mW).
Pieļaujamie mobilo sakaru bāzes staciju starojuma līmeņi (900 un 1800 MHz, kopējais līmenis no visiem avotiem) sanitāri dzīvojamā rajonā dažās valstīs ievērojami atšķiras:
PILNS HAOSS
Medicīna vēl nav sniegusi skaidru atbildi uz jautājumu: vai mobilais / WiFi ir kaitīgs un cik lielā mērā? Un ko par elektrības bezvadu pārraidi, izmantojot mikroviļņu tehnoloģijas?
Šeit jauda nav vati un jūdzes, bet jau kW …
Saites, izmantotie dokumenti, fotoattēli un video:
"(RADIO ELEKTRONIKAS ŽURNĀLS!" N 12, 2007 (ELEKTRISKĀ POWER OF SPACE - SOLAR SPACE POWER PLANTS, V. A. Banke)
"Mikroviļņu elektronika - kosmosa enerģijas perspektīvas" 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
