En comentar l'article de la defensa antiaèria de la quarta generació, "va xocar" amb el TOP2 sobre la qüestió de la font d'alimentació sense fils remota dels UAV petits i ultra-petits (vegeu aquí), així com sobre el tema: el algorisme d'eixam (agents) per al UAV i les perspectives de defensa aèria "4a generació". Intentaré destacar el tema de la transmissió d’energia sense fils al millor del meu coneixement. L’algorisme de l’eixam (el concepte d’agents) i la possible ineficiència dels sistemes de defensa antiaèria existents són, en general, un tema per a un article a part.
La transmissió d’electricitat sense cables és un mètode de transferència d’energia elèctrica sense l’ús d’elements conductors al circuit elèctric.
A finals del segle XIX, el descobriment que l’electricitat es podia utilitzar per fer brillar una bombeta va provocar una explosió d’investigacions per trobar la millor manera de transmetre electricitat.
La transmissió sense fils d’energia també es va estudiar activament a principis del segle XX, quan els científics van prestar molta atenció a la recerca de diverses formes de transmissió sense fils d’energia. El propòsit de la investigació era senzill: generar un camp elèctric en un sol lloc perquè els dispositius els poguessin detectar a distància. Al mateix temps, s'ha intentat subministrar energia a distància no només a sensors altament sensibles per detectar tensió, sinó també a consumidors d'energia significatius. Tan, el 1904 al St. Louis World's Fair va rebre un premi per l’èxit del llançament d’un motor d’avions amb una capacitat de 0,1 cavalls de potència, realitzat a una distància de 30 m.
Els gurus de l '"electricitat" són coneguts per molts (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas, etc.), però poca gent sap que l'investigador japonès Hidetsugu Yagi va utilitzar la seva pròpia antena desenvolupada per transmetre energia. El febrer de 1926 va publicar els resultats de la seva investigació, en què va descriure l'estructura i el mètode de sintonització de l'antena Yagi.
A l'URSS es van dur a terme treballs i projectes molt seriosos en el període 1930-1941. i en paral·lel a Drittes Reich.
Naturalment, principalment amb finalitats militars: la derrota de la mà d'obra enemiga, la destrucció de la infraestructura militar i industrial, etc. A l’URSS també es va dur a terme un treball seriós sobre l’ús de radiació de microones per evitar la corrosió superficial d’estructures i productes metàl·lics. Però aquesta és una història independent que requereix una inversió de temps important: de nou cal pujar a un àtic polsós o a un soterrani igualment polsós.
Un dels físics russos més grans del segle passat, acadèmic Pyotr Leonidovich Kapitsa, premi Nobel, va dedicar part de la seva biografia creativa a investigar les perspectives d’utilitzar ones i oscil·lacions de microones per crear sistemes de transmissió d’energia nous i altament eficients.
El 1962, al prefaci de la seva monografia, va escriure:
De la llarga llista d’idees tècniques fantàstiques implementades al segle XX, només el somni de la transmissió sense fils d’energia elèctrica va continuar sense complir-se. Les descripcions detallades dels feixos d’energia de les novel·les de ciència ficció van provocar els enginyers amb la seva evident necessitat i amb la complexitat pràctica de la implementació.
Però la situació a poc a poc va començar a canviar per millorar.
El 1964, l’expert en electrònica de microones William C. Brown va provar per primera vegada un dispositiu (model d’helicòpter) capaç de rebre i utilitzar l’energia d’un feix de microones en forma de corrent continu, gràcies a un conjunt d’antenes format per dipols de mitja ona, cadascun de que es carrega amb díodes Schottky d’alta eficiència …
També el 1964, William C. Brown va mostrar el seu model d'helicòpter, que funcionava amb un emissor de microones per al vol, a Walter Cronkite News de CBS.
En principi, aquest esdeveniment i aquesta tecnologia són els més interessants de TopWar (a continuació es detallarà una mica la "vida quotidiana" i l'energia). Historial i experiments de vol de microones amb tecnologia sense fils (pel·lícula en anglès, però tot està prou clar)
Ja el 1976, William Brown va dur a terme la transmissió d’un feix de microones de 30 kW de potència a una distància d’1,6 km amb una eficiència superior al 80%.
Les proves es van dur a terme en un laboratori i van ser encarregades per Raytheon Co.
Crec que és el que va fer famós Raytheon i la principal àrea d’interès d’aquesta empresa? Bé, si algú no ho sap, vegeu la Cronologia històrica de Raytheon:
Obteniu més informació sobre els resultats assolits aquí (en format anglès i RIS, BibTex i RefWorks Direct Export):
→ Transmissió de potència de microones: revistes IOSR
→ L'helicòpter alimentat per microones. William C. Brown. Companyia Raytheon.
El 1968, l'investigador espacial nord-americà Peter E. Glaser va proposar col·locar grans panells solars en òrbita geoestacionària i transmetre l'energia generada per aquests (al nivell de 5-10 GW) a la superfície de la Terra amb un feix de microones ben enfocat., després converteix-lo en energia de corrent continu o altern de freqüència tècnica i distribueix-lo als consumidors.
Aquest esquema va permetre utilitzar l’intens flux de radiació solar existent a l’òrbita geoestacionària (~ 1, 4 kW / m²), i transmetre l’energia rebuda a la superfície terrestre de forma contínua, independentment de l’hora del dia i les condicions climàtiques. A causa de la inclinació natural del pla equatorial al pla eclíptic amb un angle de 23,5 graus, un satèl·lit situat en una òrbita geoestacionària està il·luminat per un flux de radiació solar gairebé contínuament, excepte per períodes curts de temps propers als dies de la primavera i l’equinocci de tardor, quan aquest satèl·lit cau a l’ombra de la Terra. Aquests períodes de temps es poden predir amb precisió i, en total, no superen l’1% de la durada total de l’any.
La freqüència de les oscil·lacions electromagnètiques del feix de microones hauria de correspondre als rangs assignats per al seu ús a la indústria, la investigació científica i la medicina. Si s’escull aquesta freqüència igual a 2,45 GHz, les condicions meteorològiques, inclosos núvols gruixuts i precipitacions intenses, pràcticament no afecten l’eficiència de la transferència d’energia. La banda de 5,8 GHz és temptadora, ja que permet reduir la mida de les antenes transmissores i receptores. No obstant això, la influència de les condicions meteorològiques aquí ja requereix un estudi addicional.
El nivell actual de desenvolupament de l’electrònica de microones ens permet parlar d’un valor bastant elevat de l’eficiència de la transferència d’energia per un feix de microones des d’una òrbita geoestacionària a la superfície terrestre, aproximadament del 70% al 75%. En aquest cas, el diàmetre de l’antena transmissora se sol escollir igual a 1 km i la rectena terrestre té unes dimensions de 10 km x 13 km per a una latitud de 35 graus. El SCES amb una potència de sortida de 5 GW té una densitat de potència radiada al centre de l’antena transmissora de 23 kW / m², al centre de l’antena receptora: 230 W / m².
S'han investigat diversos tipus de generadors de microones d'estat sòlid i de buit per a l'antena transmissora del SCES. William Brown va demostrar, en particular, que els magnetrons, ben desenvolupats per la indústria, destinats a forns de microones, també es poden utilitzar en la transmissió de matrius d’antenes del SCES, si cadascun d’ells està equipat amb el seu propi circuit de retroalimentació de fase negativa respecte a un senyal de sincronització extern (l'anomenat amplificador direccional Magnetron - MDA).
Rektenna és un sistema de recepció i conversió altament eficient, però, la baixa tensió dels díodes i la necessitat de la seva commutació en sèrie poden provocar avaries a l’allau. Un convertidor d’energia ciclotró pot eliminar en gran mesura aquest problema.
L'antena transmissora del SCES pot ser una matriu d'antena activa de retransmissió basada en guies d'ona ranurades. La seva orientació aproximada es realitza mecànicament; per a una guia precisa del feix de microones, s’utilitza un senyal pilot, emès des del centre de la recta receptora i analitzat a la superfície de l’antena transmissora per una xarxa de sensors adequats.
Del 1965 al 1975 es va completar amb èxit un programa científic dirigit per Bill Brown, que demostrava la capacitat de transmetre 30 kW de potència a una distància superior a 1 milla amb una eficiència del 84%.
El 1978-1979 als Estats Units, sota la direcció del Departament d’Energia (DOE) i la NASA (NASA), es va dur a terme el primer programa estatal d’investigació dirigit a determinar les perspectives del SCES.
El 1995-1997, la NASA va tornar a discutir el futur del SCES, basant-se en els avenços tecnològics fets en aquell moment.
La investigació es va continuar el 1999-2000 (Programa Estratègic de Recerca i Tecnologia de l'Energia Solar Espacial (SSP)).
El Japó ha dut a terme la investigació més activa i sistemàtica en el camp de SCES. El 1981, sota la direcció dels professors M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) i S. Sasaki (Susumu Sasaki), l'Institut d'Investigacions Espacials del Japó va iniciar la investigació sobre el desenvolupament d'un prototip SCES amb un nivell de potència de 10 MW, que podria es crearan utilitzant vehicles de llançament existents. La creació d’aquest prototip permet l’acumulació d’experiència tecnològica i prepara les bases per a la formació de sistemes comercials.
El projecte va rebre el nom de SKES2000 (SPS2000) i va rebre reconeixement a molts països del món.
Així va néixer WiTricity i la corporació WiTricity.
El juny de 2007, Marin Soljačić i diversos altres de l'Institut Tecnològic de Massachusetts van anunciar el desenvolupament d'un sistema en el qual es subministrava una bombeta de 60 W procedent d'una font situada a 2 m de distància, amb una eficiència del 40%.
Segons els autors de la invenció, no es tracta d'una ressonància "pura" de circuits acoblats i no d'un transformador Tesla amb acoblament inductiu. El radi de transmissió d’energia d’avui és una mica més de dos metres, en el futur, fins a 5-7 metres.
En general, els científics van provar dos esquemes fonamentalment diferents.
Tecnologies similars estan sent desenvolupades febrilment per altres empreses: Intel ha demostrat la seva tecnologia WREL amb una eficiència de transmissió d'energia de fins al 75%. El 2009, Sony va demostrar el funcionament del televisor sense connexió de xarxa. Només una circumstància és alarmant: independentment del mètode de transmissió i els ajustaments tècnics, la densitat d'energia i la intensitat del camp a les instal·lacions han de ser prou elevats per alimentar dispositius amb una capacitat de diverses desenes de watts. Segons els mateixos desenvolupadors, encara no hi ha informació sobre els efectes biològics d’aquests sistemes en els humans. Tenint en compte l’aparició recent i els diferents enfocaments per a la implementació de dispositius de transmissió d’energia, aquests estudis encara estan per davant i els resultats no apareixeran aviat. I podrem jutjar el seu impacte negatiu només de manera indirecta. Alguna cosa desapareixerà de les nostres cases, com les paneroles.
El 2010, el grup Haier, fabricant xinès d’electrodomèstics, va presentar el seu producte únic al CES 2010, un televisor LCD totalment sense fils basat en la investigació de la professora Marina Solyachich sobre transmissió d’energia sense fils i interfície digital sense fils per a la llar (WHDI).
El 2012-2015. els enginyers de la Universitat de Washington han desenvolupat tecnologia que permet utilitzar el Wi-Fi com a font d’energia per alimentar dispositius portàtils i carregar aparells. La tecnologia Popular Science ja ha estat reconeguda com una de les millors innovacions del 2015. La omnipresència de la tecnologia sense fils s’ha revolucionat. I ara va ser el torn de la transmissió d’energia sense fils per aire, que els desenvolupadors de la Universitat de Washington van anomenar PoWiFi (per a Power Over WiFi).
Durant la fase de proves, els investigadors van poder carregar amb èxit bateries de liti-ió i níquel-metall de petita capacitat. Utilitzant un router Asus RT-AC68U i diversos sensors situats a una distància de 8,5 metres. Aquests sensors converteixen l'energia d'una ona electromagnètica en corrent continu amb una tensió d'1, 8 a 2, 4 volts, que són necessaris per alimentar microcontroladors i sistemes de sensors. La particularitat de la tecnologia és que la qualitat del senyal de treball no es deteriora en aquest cas. Només cal que torneu a projectar l’encaminador i el podeu fer servir com sempre, a més de subministrar energia als dispositius de baixa potència. En una de les demostracions, es va alimentar amb èxit una càmera de vigilància encoberta petita i de baixa resolució situada a més de 5 metres del router. Aleshores, el rastrejador de fitness Jawbone Up24 va cobrar un 41%, va trigar 2,5 hores.
Per fer preguntes complicades sobre per què aquests processos no afecten negativament la qualitat del canal de comunicació de xarxa, els desenvolupadors van respondre que això és possible a causa del fet que l’encaminador flaix envia paquets d’energia a través de canals de transferència d’informació no ocupats durant el seu treball. Van prendre aquesta decisió quan van descobrir que durant els períodes de silenci, l'energia simplement flueix del sistema i, de fet, es pot dirigir a l'alimentació de dispositius de baixa potència.
En el futur, la tecnologia PoWiFi pot servir per alimentar els sensors integrats en electrodomèstics i equipament militar, per controlar-los sense fils i realitzar càrregues i recàrregues remotes.
La transferència d’energia per al UAV és rellevant (molt probablement, ja s’utilitza la tecnologia PoWiMax o des del radar aeri de l’avió portador):
La idea sembla força temptadora. En lloc dels 20-30 minuts de vol d'avui:
→ LOCUST - Swarming Navy Drones
→ Als EUA es va provar un "eixam" de microdrones Perdix
→ Intel va realitzar un espectacle de drons durant el rendiment de Lady Gaga al descans: la plataforma Intel® Aero per a UAV
obteniu 40-80 minuts recarregant drons mitjançant tecnologies sense fils.
Deixa'm explicar:
-encara és necessari l'intercanvi de drons m / y (algorisme d'eixam);
-També és necessari l'intercanvi de drons i avions m / y (úter) (centre de control, correcció BZ, retargeting, una ordre per eliminar, prevenció del "foc amic", la transferència d'informació de reconeixement i ordres per utilitzar armes).
Per als UAV, el negatiu de la llei del quadrat invers (antena emissora isòtropa) "compensa" parcialment l'amplada del feix de l'antena i el patró de radiació:
No es tracta d’una connexió cel·lular, on la cel·la ha de proporcionar una comunicació de 360 ° als elements finals.
Diguem aquesta variació:
L'avió portador (per Perdix) d'aquest F-18 té (ara) el radar AN / APG-65:
o en el futur tindrà AN / APG-79 AESA:
Això és suficient per allargar la vida activa dels micro-drons Perdix dels 20 minuts actuals a una hora, i potser encara més. Molt probablement, s’utilitzarà el dron intermedi Perdix Middle, que serà irradiat a una distància suficient pel radar del lluitador i, al seu torn, durà a terme la "distribució" d'energia per als germans menors de Perdix Micro-. Drons a través de PoWiFi / PoWiMax, intercanviant simultàniament informació amb ells (vol i acrobàcia, tasques de destinació, coordinació d’eixam).
L’era dels atacs de facoquer és una cosa del passat?
Potser aviat es tracti de carregar els telèfons mòbils i altres dispositius mòbils que estiguin en la gamma de Wi-Fi, Wi-Max o 5G, al metro, al tren, a l’avió, mentre passejaven / trotaven al parc?
Postfici: 10-20 anys després de la introducció àmplia en la vida quotidiana de nombrosos emissors de microones electromagnètics (telèfons mòbils, microones, ordinadors, WiFi, eines Blu, etc.), de cop i volta les paneroles a les grans ciutats s'han convertit de cop en una raresa. Ara la panerola és un insecte que només es pot trobar al zoo. De sobte van desaparèixer de les cases que abans estimaven tant.
COCKROACHES KARL ™!
Aquests monstres, els líders de la llista d '"organismes resistents a la ràdio", es van rendir sense pudor!
referència
Qui segueix a la fila?
Nota: una estació base WiMAX típica transmet energia a aproximadament +43 dBm (20 W), mentre que una estació mòbil sol transmetre a +23 dBm (200 mW).
Els nivells admissibles de radiació de les estacions base de comunicacions mòbils (900 i 1800 MHz, el nivell total de totes les fonts) a la zona sanitària-residencial d'alguns països difereixen notablement:
CAOS COMPLET
Medicine encara no ha donat una resposta clara a la pregunta: el mòbil / WiFi és perjudicial i fins a quin punt? I què passa amb la transmissió sense fils d’electricitat per les tecnologies de microones?
Aquí la potència no són watts i quilòmetres de watts, sinó ja kW …
Enllaços, documents usats, fotos i vídeos:
"(REVISTA D'ELECTRONNICA DE RADIO!" N 12, 2007 (POTÈNCIA ELÈCTRICA DES DE L'ESPAI - CENTRALS SOLARS, V. A. Banke)
"Electrònica de microones: perspectives en energia espacial" 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
