Komentira članek o zračni obrambi v četrti generaciji, ki se je "spopadel" z TOP2 pri vprašanju daljinskega brezžičnega napajanja majhnih in ultra-majhnih UAV (glej tukaj), pa tudi na temo: algoritem rojev (agenti) za UAV in možnosti za zračno obrambo "4. generacija". Kolikor je meni znano, bom skušal izpostaviti vprašanje brezžičnega prenosa energije. Algoritem roja (koncept agentov) in možna neučinkovitost obstoječih sistemov zračne obrambe sta na splošno tema za ločen članek.
Prenos električne energije brez žic je metoda prenosa električne energije brez uporabe prevodnih elementov v električnem vezju.
Konec 19. stoletja je odkritje, da bi lahko elektriko uporabili za sijanje žarnice, sprožilo eksplozijo raziskav, da bi našli najboljši način prenosa električne energije.
Brezžični prenos energije se je aktivno preučeval tudi na začetku 20. stoletja, ko so znanstveniki veliko pozornost namenili iskanju različnih načinov brezžičnega prenosa energije. Namen raziskave je bil preprost - ustvariti električno polje na enem mestu, da bi ga nato lahko zaznale naprave na daljavo. Hkrati so poskušali oskrbovati energijo z razdalje ne le z visoko občutljivimi senzorji za zaznavanje napetosti, ampak tudi s pomembnimi porabniki energije. Torej, leta 1904 pri cerkvi sv. Louis World's Fair je prejel nagrado za uspešen zagon letalskega motorja z močjo 0,1 konjske moči, izvede na razdalji 30 m.
Guruji "elektrike" so znani mnogim (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas itd.), Vendar le malo ljudi ve, da je japonski raziskovalec Hidetsugu Yagi uporabljal lastno razvito anteno za prenos energije. Februarja 1926 je objavil rezultate svojih raziskav, v katerih je opisal zgradbo in način uglaševanja antene Yagi.
V obdobju 1930-1941 so bila v ZSSR opravljena zelo resna dela in projekti. in vzporedno v Drittes Reich.
Seveda predvsem v vojaške namene: poraz sovražnikove delovne sile, uničenje vojaške in industrijske infrastrukture itd. V ZSSR so se resno ukvarjali tudi z uporabo mikrovalovnega sevanja za preprečevanje površinske korozije kovinskih konstrukcij in izdelkov. Toda to je ločena zgodba, ki zahteva precejšen vložek časa: spet se morate povzpeti na prašno podstrešje ali prav tako zaprašeno klet.
Eden največjih ruskih fizikov prejšnjega stoletja, dobitnik Nobelove nagrade, akademik Pyotr Leonidovich Kapitsa je del svoje ustvarjalne biografije namenil raziskovanju možnosti uporabe mikrovalovnih nihanj in valov za ustvarjanje novih in visoko učinkovitih sistemov za prenos energije.
Leta 1962 je v predgovoru svoje monografije zapisal:
Od dolgega seznama fantastičnih tehničnih zamisli, uresničenih v dvajsetem stoletju, so se le sanje o brezžičnem prenosu električne energije še naprej uresničile. Podrobni opisi energetskih žarkov v znanstvenofantastičnih romanih so dražili inženirje z njihovo očitno potrebo in s praktično zapletenostjo izvedbe.
Toda razmere so se postopoma začele spreminjati na bolje.
Leta 1964 je strokovnjak za mikrovalovno elektroniko William C. Brown prvič preizkusil napravo (model helikopterja), ki je sposobna sprejemati in uporabljati energijo mikrovalovnega žarka v obliki enosmernega toka, zahvaljujoč antenski nizi, sestavljeni iz polvalnih dipolov. ki je obremenjen z visoko učinkovitimi Schottkyjevimi diodami …
Tudi leta 1964 je William C. Brown je na CBS -jevi Walter Cronkite News predstavil svoj model helikopterja, ki ga je za let poganjal mikrovalovni oddajnik.
Načeloma sta ta dogodek in ta tehnologija najbolj zanimiva v TopWarju (spodaj bo malo o "vsakdanjem življenju" in energiji). Zgodovina in poskusi brezžičnega mikrovalovnega letenja (film v angleščini, vendar je vse dovolj jasno)
William Brown je že leta 1976 izvedel prenos mikrovalovnega žarka z močjo 30 kW na razdaljo 1,6 km z izkoristkom več kot 80%.
Preskusi so bili izvedeni v laboratoriju in jih je naročil Raytheon Co.
Po čem je Raytheon zaslovel in je glavni interes tega podjetja, mislim, da ni vredno navajati? No, če kdo ne ve, si oglejte Raytheonovo zgodovinsko kronologijo:
Več o doseženih rezultatih preberite tukaj (v angleškem in RIS formatu, BibTex in RefWorks Direct Export):
→ Prenos energije v mikrovalovni pečici - revije IOSR
→ Helikopter z mikrovalovno pečico. William C. Brown. Podjetje Raytheon.
Leta 1968 je ameriški vesoljski raziskovalec Peter E. Glaser predlagal, da se velike solarne plošče postavijo v geostacionarno orbito in energija, ki jo ustvarijo (na ravni 5-10 GW), prenese na zemeljsko površino z dobro fokusiranim mikrovalovnim žarkom. nato jo pretvorite v energijo enosmernega ali izmeničnega toka tehnične frekvence in jo razdelite odjemalcem.
Takšna shema je omogočila uporabo intenzivnega pretoka sončnega sevanja, ki obstaja v geostacionarni orbiti (~ 1, 4 kW / kvadratni meter), in prejeto energijo neprestano prenašala na zemeljsko površino, ne glede na čas dneva in vremenske razmere. Zaradi naravnega nagiba ekvatorialne ravnine do ravnine ekliptike s kotom 23,5 stopinj satelit, ki se nahaja v geostacionarni orbiti, skoraj neprekinjeno osvetljuje tok sončnega sevanja, razen v kratkih časovnih obdobjih blizu pomladnih dni. in jesensko enakonočje, ko ta satelit pade v senco Zemlje. Ta časovna obdobja je mogoče natančno napovedati in skupaj ne presegajo 1% celotne dolžine leta.
Frekvenca elektromagnetnih nihanj mikrovalovnega žarka mora ustrezati tistim območjem, ki so namenjena uporabi v industriji, znanstvenih raziskavah in medicini. Če izberete to frekvenco 2,45 GHz, potem meteorološke razmere, vključno z debelimi oblaki in intenzivnimi padavinami, praktično nimajo vpliva na učinkovitost prenosa energije. Pas 5,8 GHz je mamljiv, saj omogoča zmanjšanje velikosti oddajnih in sprejemnih anten. Vendar pa vpliv meteoroloških razmer tukaj že zahteva dodatne raziskave.
Trenutna stopnja razvoja mikrovalovne elektronike nam omogoča govoriti o precej visoki vrednosti učinkovitosti prenosa energije z mikrovalovnim žarkom iz geostacionarne orbite na zemeljsko površino - približno 70% ÷ 75%. V tem primeru je premer oddajne antene običajno izbran enak 1 km, zemeljska rektena pa ima dimenzije 10 km x 13 km za zemljepisno širino 35 stopinj. SCES z izhodno močjo 5 GW ima gostoto sevane moči v središču oddajne antene 23 kW / m², v sredini sprejemne antene - 230 W / m².
Raziskali so različne vrste polprevodniških in vakuumskih mikrovalovnih generatorjev za oddajno anteno SCES. William Brown je zlasti pokazal, da se magnetroni, ki jih je industrija dobro razvila, namenjeni mikrovalovnim pečicam, lahko uporabljajo tudi pri prenašanju antenskih nizov SCES, če je vsak od njih opremljen z lastnim vezjem negativne faze glede na zunanji sinhronizacijski signal (tako imenovani Magnetronski smerni ojačevalnik - MDA).
Rektenna je zelo učinkovit sprejemni in pretvorbeni sistem, vendar lahko nizka napetost diod in potreba po njihovi serijski komutaciji privedejo do plazovitih okvar. Ciklotronski pretvornik energije lahko v veliki meri odpravi to težavo.
Oddajna antena SCES je lahko aktivna antenska antena, ki oddaja nazaj, in temelji na valovodih z režami. Njegova groba orientacija se izvede mehansko; za natančno vodenje mikrovalovnega žarka se uporablja pilotni signal, ki se oddaja iz središča sprejemne rektene in se analizira na površini oddajne antene z mrežo ustreznih senzorjev.
Od leta 1965 do 1975 je bil uspešno zaključen znanstveni program, ki ga je vodil Bill Brown in je pokazal sposobnost prenosa moči 30 kW na razdaljo več kot 1 miljo z izkoristkom 84%.
V letih 1978-1979 so v ZDA pod vodstvom Ministrstva za energijo (DOE) in Nase (NASA) izvedli prvi državni raziskovalni program, katerega cilj je bil določiti možnosti za SCES.
V letih 1995-1997 se je NASA spet vrnila k razpravi o prihodnosti SCES, pri čemer je gradila na tehnološkem napredku, ki je bil takrat dosežen.
Raziskave so se nadaljevale v letih 1999-2000 (Strateški program za raziskave in tehnologijo vesoljske sončne energije (SSP)).
Najbolj aktivne in sistematične raziskave na področju SCES je opravila Japonska. Leta 1981 je Japonski inštitut za vesoljske raziskave pod vodstvom profesorjev M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) in S. Sasaki (Susumu Sasaki) začel raziskovati razvoj prototipa SCES z močjo 10 MW, ki bi lahko ustvariti z uporabo obstoječih nosilnih nosilcev. Ustvarjanje takšnega prototipa omogoča kopičenje tehnoloških izkušenj in pripravlja osnovo za oblikovanje komercialnih sistemov.
Projekt se je imenoval SKES2000 (SPS2000) in prejel priznanje v številnih državah po svetu.
Tako sta nastala WiTricity in korporacija WiTricity.
Junija 2007 sta Marin Soljačić in drugi na Tehnološkem inštitutu v Massachusettsu napovedali razvoj sistema, v katerem je bila žarnica 60 W napajana iz vira, oddaljenega 2 m, z izkoristkom 40%.
Po mnenju avtorjev izuma to ni "čista" resonanca povezanih vezij in ne Teslin transformator z induktivno sklopko. Polmer prenosa energije za danes je nekaj več kot dva metra, v prihodnosti - do 5-7 metrov.
Na splošno so znanstveniki preizkusili dve bistveno drugačni shemi.
Podobne tehnologije grozljivo razvijajo druga podjetja: Intel je predstavil svojo tehnologijo WREL z učinkovitostjo prenosa energije do 75%. Leta 2009 je Sony demonstriral delovanje televizorja brez omrežne povezave. Zaskrbljujoča je le ena okoliščina: ne glede na način prenosa in tehnične spremembe mora biti gostota energije in jakost polja v prostorih dovolj visoka za napajanje naprav z zmogljivostjo več deset vatov. Po mnenju razvijalcev samih še ni podatkov o bioloških učinkih takšnih sistemov na ljudi. Glede na nedavni videz in različne pristope k izvajanju naprav za prenos energije so takšne študije še pred nami, rezultati pa se ne bodo kmalu pojavili. In o njihovem negativnem vplivu bomo lahko presodili le posredno. Nekaj bo spet izginilo iz naših domov, kot ščurki.
Leta 2010 je skupina Haier, kitajski proizvajalec gospodinjskih aparatov, na CES 2010 predstavila svoj edinstven izdelek, popolnoma brezžični LCD televizor, ki temelji na raziskavah profesorice Marine Solyachich o brezžičnem prenosu energije in brezžičnem domačem digitalnem vmesniku (WHDI).
V letih 2012-2015. inženirji z univerze v Washingtonu so razvili tehnologijo, ki omogoča uporabo Wi-Fi kot vira energije za napajanje prenosnih naprav in polnjenje pripomočkov. Revija Popular Science je tehnologijo že prepoznala kot eno najboljših inovacij leta 2015. Vseprisotnost brezžične tehnologije se je revolucionirala. In zdaj je na vrsti brezžični prenos energije po zraku, ki so ga razvijalci na Univerzi v Washingtonu poimenovali PoWiFi (za Power Over WiFi).
Med fazo testiranja so raziskovalci lahko uspešno napolnili litij-ionske in nikelj-kovinsko hidridne baterije majhne zmogljivosti. Z usmerjevalnikom Asus RT-AC68U in več senzorji, ki so od njega oddaljeni 8,5 metra. Ti senzorji pretvarjajo energijo elektromagnetnega vala v enosmerni tok z napetostjo 1, 8 do 2, 4 voltov, ki so potrebni za napajanje mikrokrmilnikov in senzorskih sistemov. Posebnost tehnologije je, da se kakovost delovnega signala v tem primeru ne poslabša. Usmerjevalnik morate samo preobleči in ga lahko uporabite kot običajno ter napajate naprave z nizko porabo energije. V eni od demonstracij je bila uspešno napajana majhna prikrita nadzorna kamera z nizko ločljivostjo, ki se nahaja več kot 5 metrov od usmerjevalnika. Potem je bil Jawbone Up24 fitnes sledilnik zaračunan za 41%, trajalo je 2,5 ure.
Na zapletena vprašanja o tem, zakaj ti procesi ne vplivajo negativno na kakovost omrežnega komunikacijskega kanala, so razvijalci odgovorili, da je to mogoče zaradi dejstva, da utripajoči usmerjevalnik med svojim delom pošilja energetske pakete po nezasedenih kanalih za prenos informacij. Do te odločitve so prišli, ko so odkrili, da v obdobjih tišine energija preprosto priteče iz sistema, v resnici pa jo je mogoče usmeriti v napajanje naprav z nizko porabo energije.
Tehnologija PoWiFi bo v prihodnosti lahko služila za napajanje senzorjev, vgrajenih v gospodinjske aparate in vojaško opremo, za njihovo brezžično upravljanje in izvajanje daljinskega polnjenja / polnjenja.
Prenos energije za UAV je pomemben (najverjetneje že z uporabo tehnologije PoWiMax ali z radarja v zraku letalskega prevoznika):
Ideja izgleda precej mamljivo. Namesto današnjih 20-30 minut letenja:
→ LOCUST - Roječi mornariški brezpilotni letali
→ V ZDA so testirali "roj" mikrodrona Perdix
→ Intel je med polčasom Lady Gaga vodil razstavo brezpilotnih letal - Intel® Aero Platform za UAV
pridobite 40-80 minut s polnjenjem brezpilotnih letal z brezžičnimi tehnologijami.
Naj razložim:
-izmenjava brezpilotnih letal je še vedno potrebna (algoritem roja);
-neobhodna je tudi izmenjava brezpilotnih letal in letal (maternica) (nadzorni center, popravek BZ, ponovno ciljanje, ukaz za odpravo, preprečevanje "prijaznega ognja", prenos izvidniških informacij in ukazi za uporabo orožja).
Za brezpilotne letalnike negativ iz inverznega kvadratnega zakona (izotropna antena) delno "kompenzira" širino antenskega žarka in vzorec sevanja:
To ni mobilna povezava, kjer mora celica zagotavljati 360 ° komunikacijo s končnimi elementi.
Recimo tole variacijo:
Nosilno letalo (za Perdix) ima ta F-18 (zdaj) radar AN / APG-65:
ali pa bo v prihodnosti imel AN / APG-79 AESA:
To je dovolj za podaljšanje aktivne življenjske dobe mikro dronov Perdix s trenutnih 20 minut na eno uro, morda pa celo več. Najverjetneje bo uporabljen vmesni dron Perdix Middle, ki ga bo radar lovca na zadostni razdalji obseval, ta pa bo izvedel "distribucijo" energije za mlajše brate Perdix Micro- Droni prek PoWiFi / PoWiMax, hkrati z njimi izmenjujejo informacije (letenje in akrobacija, ciljne naloge, usklajevanje roja).
Ali je doba napadov bradavičarja preteklost?
Morda bo kmalu prišlo do polnjenja mobilnih telefonov in drugih mobilnih naprav, ki so v dosegu Wi-Fi, Wi-Max ali 5G-v podzemni železnici, na vlaku, na letalu, med hojo / tekom po parku?
Pogovor: 10-20 let po razširjenem uvajanju številnih elektromagnetnih mikrovalovnih oddajnikov v vsakdanje življenje (mobilni telefoni, mikrovalovne pečice, računalniki, WiFi, orodja Blu itd.) So nenadoma ščurki v velikih mestih nenadoma postali redkost! Zdaj je ščurka žuželka, ki jo lahko najdemo le v živalskem vrtu. Nenadoma so izginili iz domov, ki so jih imeli tako radi.
ŠTIRKI KARL ™!
Te pošasti, vodje seznama "radijsko odpornih organizmov", so se brez sramu predale!
referenca
Kdo je naslednji na vrsti?
Opomba: Tipična bazna postaja WiMAX oddaja moč pri približno +43 dBm (20 W), mobilna postaja pa običajno pri +23 dBm (200 mW).
Dovoljene ravni sevanja baznih postaj mobilne komunikacije (900 in 1800 MHz, skupna raven iz vseh virov) v sanitarno-stanovanjskem območju v nekaterih državah se izrazito razlikujejo:
POLNI KAOS
Medicina še ni dala jasnega odgovora na vprašanje: ali so mobilni / WiFi škodljivi in v kolikšni meri? Kaj pa brezžični prenos električne energije z mikrovalovnimi tehnologijami?
Tukaj moč niso vati in milje vatov, ampak že kW …
Povezave, uporabljeni dokumenti, fotografije in videoposnetki:
"(ČASOPIS ZA RADIO ELEKTRONIKO!" N 12, 2007 (ELEKTRIČNA MOČ IZ PROSTORA - MOČI SONČNIH PROSTOROV, V. A. Banke)
"Mikrovalovna elektronika - perspektive v vesoljski energiji" V. Banke, dr.
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
