Komentując artykuł obrony powietrznej czwartej generacji, „zderzył się” z TOP2 w kwestii zdalnego bezprzewodowego zasilania małych i ultra-małych UAV (UAV) (patrz tutaj), a także na temat: algorytm roju (agentów) dla UAV i perspektywy obrony przeciwlotniczej „4-tej generacji”. Postaram się naświetlić kwestię bezprzewodowej transmisji mocy zgodnie z moją najlepszą wiedzą. Algorytm roju (pojęcie agentów) i ewentualna nieefektywność istniejących systemów obrony przeciwlotniczej to generalnie temat na osobny artykuł.
Przesył energii elektrycznej bez przewodów to metoda przesyłania energii elektrycznej bez użycia elementów przewodzących w obwodzie elektrycznym.
Pod koniec XIX wieku odkrycie, że energia elektryczna może być wykorzystana do wywołania blasku żarówki, wywołało eksplozję badań mających na celu znalezienie najlepszego sposobu przesyłania energii elektrycznej.
Bezprzewodowa transmisja energii była również aktywnie badana na początku XX wieku, kiedy naukowcy przywiązywali dużą wagę do poszukiwania różnych sposobów bezprzewodowego przesyłania energii. Cel badań był prosty – wygenerowanie pola elektrycznego w jednym miejscu, tak aby było ono następnie wykrywane przez urządzenia na odległość. Jednocześnie podjęto próby dostarczania energii na odległość nie tylko do bardzo czułych czujników do wykrywania napięcia, ale także do znaczących odbiorców energii. Więc, w 1904 przy ul. Louis World's Fair otrzymał nagrodę za udane uruchomienie silnika lotniczego o mocy 0,1 KM, przeprowadzone w odległości 30 m.
Guru „elektryczności” są znani wielu (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas itp.), ale niewiele osób wie, że japoński badacz Hidetsugu Yagi użył własnej opracowanej anteny do przesyłania energii. W lutym 1926 opublikował wyniki swoich badań, w których opisał budowę i sposób strojenia anteny Yagi.
Bardzo poważne prace i projekty były realizowane w ZSRR w latach 1930-1941. a równolegle w Drittes Reich.
Oczywiście głównie do celów wojskowych: pokonanie siły roboczej wroga, zniszczenie infrastruktury wojskowej i przemysłowej itp. W ZSRR prowadzono również poważne prace nad wykorzystaniem promieniowania mikrofalowego do zapobiegania korozji powierzchniowej konstrukcji i wyrobów metalowych. Ale to osobna historia, która wymaga sporej inwestycji czasu: znowu trzeba wdrapać się na zakurzony strych lub równie zakurzoną piwnicę.
Jeden z największych rosyjskich fizyków ubiegłego wieku, laureat Nagrody Nobla, akademik Piotr Leonidowicz Kapitsa poświęcił część swojej twórczej biografii na badanie perspektyw wykorzystania oscylacji i fal mikrofalowych do tworzenia nowych i wysoce wydajnych systemów transmisji energii.
W 1962 roku w przedmowie do swojej monografii pisał:
Z długiej listy fantastycznych pomysłów technicznych zrealizowanych w XX wieku tylko marzenie o bezprzewodowej transmisji energii elektrycznej pozostało niespełnione. Szczegółowe opisy wiązek energii w powieściach science fiction drażniły inżynierów ich oczywistą potrzebą i praktyczną złożonością implementacji.
Ale sytuacja stopniowo zaczęła się zmieniać na lepsze.
W 1964 r. ekspert elektroniki mikrofalowej William C. Brown po raz pierwszy przetestował urządzenie (model helikoptera) zdolne do odbierania i wykorzystywania energii wiązki mikrofalowej w postaci prądu stałego, dzięki matrycy antenowej składającej się z dipoli półfalowych, z których każdy który jest obciążony wysokowydajnymi diodami Schottky'ego …
Również w 1964 roku William C. Brown zaprezentował swój model helikoptera, który podczas lotu był zasilany przez nadajnik mikrofalowy w programie CBS Walter Cronkite News.
W zasadzie to wydarzenie i ta technologia jest w TopWar najciekawsza (poniżej będzie trochę o „codzienności” i energii). Historia lotu i eksperymenty z bezprzewodową kuchenką mikrofalową (film w języku angielskim, ale wszystko jest wystarczająco jasne)
Już w 1976 roku William Brown przeprowadził transmisję wiązki mikrofalowej o mocy 30 kW na odległość 1,6 km z wydajnością przekraczającą 80%.
Testy zostały przeprowadzone w laboratorium na zlecenie Raytheon Co.
Co sprawiło, że Raytheon stał się sławny i główny obszar zainteresowania tej firmy, myślę, że nie warto go określać? Cóż, jeśli ktoś nie wie, zobacz Chronologię historyczną Raytheona:
Przeczytaj więcej o osiągniętych wynikach tutaj (w języku angielskim i formacie RIS, BibTex i RefWorks Direct Export):
→ Przenoszenie mocy mikrofalowej - ISR Journals
→ Helikopter zasilany mikrofalami. Williama C. Browna. Firma Raytheon.
W 1968 roku amerykański badacz kosmosu Peter E. Glaser zaproponował umieszczenie na orbicie geostacjonarnej dużych paneli słonecznych i przenoszenie generowanej przez nie energii (na poziomie 5-10 GW) na powierzchnię Ziemi za pomocą dobrze skupionej wiązki mikrofalowej. następnie przekształcić ją w energię prądu stałego lub przemiennego o częstotliwości technicznej i rozprowadzić do odbiorców.
Taki schemat umożliwił wykorzystanie intensywnego strumienia promieniowania słonecznego istniejącego na orbicie geostacjonarnej (~1,4 kW/mkw.) i nieprzerwane przesyłanie otrzymanej energii na powierzchnię Ziemi, niezależnie od pory dnia i warunki pogodowe. Ze względu na naturalne nachylenie płaszczyzny równika do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 23,5 stopnia, satelita znajdujący się na orbicie geostacjonarnej jest oświetlany strumieniem promieniowania słonecznego niemal nieprzerwanie, z wyjątkiem krótkich okresów czasu w okresie wiosennym i jesienna równonoc, kiedy ten satelita pada w cień Ziemi. Okresy te można dokładnie przewidzieć i łącznie nie przekraczają one 1% całkowitej długości roku.
Częstotliwość oscylacji elektromagnetycznych wiązki mikrofalowej powinna odpowiadać zakresom, które są przeznaczone do użytku w przemyśle, badaniach naukowych i medycynie. W przypadku wybrania tej częstotliwości równej 2,45 GHz warunki meteorologiczne, w tym gęste chmury i intensywne opady, praktycznie nie mają wpływu na efektywność transferu energii. Pasmo 5,8 GHz jest kuszące, ponieważ umożliwia zmniejszenie rozmiarów anten nadawczo-odbiorczych. Jednak wpływ warunków meteorologicznych tutaj wymaga już dodatkowych badań.
Obecny poziom rozwoju elektroniki mikrofalowej pozwala mówić o dość wysokiej wartości sprawności przenoszenia energii wiązką mikrofalową z orbity geostacjonarnej na powierzchnię Ziemi - około 70% ÷ 75%. W tym przypadku średnica anteny nadawczej jest zwykle wybierana na 1 km, a naziemna rectenna ma wymiary 10 km x 13 km dla szerokości geograficznej 35 stopni. SCES o mocy wyjściowej 5 GW ma gęstość mocy promieniowanej w centrum anteny nadawczej 23 kW/m², w centrum anteny odbiorczej – 230 W/m².
Zbadano różne typy półprzewodnikowych i próżniowych generatorów mikrofalowych do anteny nadawczej SCES. William Brown wykazał w szczególności, że dobrze opracowane przez przemysł magnetrony, przeznaczone do kuchenek mikrofalowych, mogą być również wykorzystywane w nadawczych szykach antenowych SCES, jeśli każdy z nich jest wyposażony we własny obwód sprzężenia zwrotnego fazy ujemnej względem zewnętrzny sygnał synchronizujący (tzw. Magnetron Directional Amplifier - MDA).
Rektenna jest wysoce wydajnym systemem odbiorczym i przetwarzającym, jednak niskie napięcie diod i konieczność ich szeregowej komutacji może prowadzić do lawinowych awarii. Konwerter energii cyklotronowej może w dużym stopniu wyeliminować ten problem.
Antena nadawcza SCES może być aktywną anteną zwrotną opartą na falowodach szczelinowych. Jej zgrubna orientacja odbywa się mechanicznie, do precyzyjnego prowadzenia wiązki mikrofalowej wykorzystywany jest sygnał pilotujący, emitowany ze środka prostokąta odbiorczego i analizowany na powierzchni anteny nadawczej przez sieć odpowiednich czujników.
Od 1965 do 1975 program naukowy prowadzony przez Billa Browna został pomyślnie zakończony, wykazując zdolność do przesyłania mocy 30 kW na odległość ponad 1 mili z wydajnością 84%.
W latach 1978-1979 w Stanach Zjednoczonych pod kierownictwem Departamentu Energii (DOE) i NASA (NASA) przeprowadzono pierwszy państwowy program badawczy mający na celu określenie perspektyw SCES.
W latach 1995-1997 NASA ponownie powróciła do dyskusji na temat przyszłości SCES, opierając się na postępie technologicznym dokonanym w tym czasie.
Badania kontynuowano w latach 1999-2000 (Space Solar Power (SSP) Strategiczny Program Badań i Technologii).
Najbardziej aktywne i systematyczne badania w zakresie SCES przeprowadziła Japonia. W 1981 roku pod kierownictwem profesorów M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) i S. Sasaki (Susumu Sasaki) Instytut Badań Kosmicznych Japonii rozpoczął badania nad opracowaniem prototypu SCES o mocy 10 MW, który mógłby być tworzone przy użyciu istniejących pojazdów nośnych. Stworzenie takiego prototypu pozwala na gromadzenie doświadczeń technologicznych i przygotowuje podstawę do powstania systemów komercyjnych.
Projekt otrzymał nazwę SKES2000 (SPS2000) i zyskał uznanie w wielu krajach na całym świecie.
Tak narodziły się WiTricity i korporacja WiTricity.
W czerwcu 2007 r. Marin Soljačić i kilku innych z Massachusetts Institute of Technology ogłosiło opracowanie systemu, w którym żarówka o mocy 60 W była zasilana ze źródła oddalonego o 2 m, ze sprawnością 40%.
Według autorów wynalazku nie jest to „czysty” rezonans obwodów sprzężonych, a nie transformator Tesli ze sprzężeniem indukcyjnym. Promień transmisji energii na dziś wynosi nieco ponad dwa metry, w przyszłości - do 5-7 metrów.
Ogólnie rzecz biorąc, naukowcy przetestowali dwa zasadniczo różne schematy.
Podobne technologie są gorączkowo rozwijane przez inne firmy: Intel zademonstrował swoją technologię WREL ze sprawnością przesyłu energii sięgającą 75%. W 2009 roku Sony zademonstrowało działanie telewizora bez połączenia sieciowego. Niepokojąca jest tylko jedna okoliczność: niezależnie od metody transmisji i technicznych poprawek, gęstość energii i natężenie pola w pomieszczeniach muszą być na tyle wysokie, aby zasilać urządzenia o mocy kilkudziesięciu watów. Według samych twórców wciąż nie ma informacji na temat biologicznego wpływu takich systemów na ludzi. Biorąc pod uwagę niedawne pojawienie się i różne podejścia do wdrażania urządzeń do przesyłu energii, takie badania są jeszcze przed nami, a wyniki nie pojawią się szybko. A ich negatywny wpływ będziemy mogli ocenić tylko pośrednio. Coś znowu zniknie z naszych domów, jak karaluchy.
W 2010 roku Haier Group, chiński producent sprzętu AGD, zaprezentował na targach CES 2010 swój wyjątkowy produkt, w pełni bezprzewodowy telewizor LCD oparty na badaniach profesor Mariny Solyachich nad bezprzewodową transmisją energii i bezprzewodowym domowym cyfrowym interfejsem (WHDI).
W latach 2012-2015. inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali technologię, która umożliwia wykorzystanie Wi-Fi jako źródła zasilania do zasilania urządzeń przenośnych i ładowania gadżetów. Technologia została już uznana przez magazyn Popular Science za jedną z najlepszych innowacji 2015 roku. Wszechobecność technologii bezprzewodowej zrewolucjonizowała się. A teraz przyszła kolej na bezprzewodową transmisję energii w powietrzu, którą twórcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego nazwali PoWiFi (od Power Over WiFi).
W fazie testów naukowcom udało się z powodzeniem ładować akumulatory litowo-jonowe i niklowo-wodorkowe o małej pojemności. Korzystanie z routera Asus RT-AC68U i kilku czujników znajdujących się w odległości 8,5 metra od niego. Czujniki te przetwarzają energię fali elektromagnetycznej na prąd stały o napięciu od 1,8 do 2,4 V, które są wymagane do zasilania mikrokontrolerów i systemów czujników. Osobliwością technologii jest to, że w tym przypadku jakość sygnału roboczego nie ulega pogorszeniu. Wystarczy przeflashować router i można go używać jak zwykle, a także zasilać urządzenia o niskim poborze mocy. Podczas jednej z demonstracji udało się zasilić małą ukrytą kamerę do monitoringu o niskiej rozdzielczości, znajdującą się w odległości ponad 5 metrów od routera. Następnie tracker fitness Jawbone Up24 został naładowany 41%, zajęło to 2,5 godziny.
Na podchwytliwe pytania o to, dlaczego procesy te nie wpływają negatywnie na jakość kanału komunikacji sieciowej, twórcy odpowiedzieli, że staje się to możliwe dzięki temu, że router z flashowaniem wysyła pakiety energii przez niezajęte kanały przesyłania informacji podczas swojej pracy. Podjęli tę decyzję, gdy odkryli, że w okresach ciszy energia po prostu wypływa z systemu i faktycznie może być kierowana do zasilania urządzeń małej mocy.
W przyszłości technologia PoWiFi może z powodzeniem służyć do zasilania czujników wbudowanych w sprzęt AGD i sprzęt wojskowy, do sterowania nimi bezprzewodowo oraz do zdalnego ładowania/ładowania.
Istotny jest transfer energii dla UAV (najprawdopodobniej już z wykorzystaniem technologii PoWiMax lub z radaru pokładowego samolotu przewoźnika):
Pomysł wygląda całkiem kusząco. Zamiast dzisiejszych 20-30 minut lotu:
→ Szarańcza - roi się od dronów marynarki wojennej
→ W USA przetestowano „rój” mikrodronów Perdix
→ Intel zorganizował pokaz dronów podczas przerwy w występie Lady Gagi - Intel® Aero Platform for UAV
uzyskaj 40-80 minut, ładując drony za pomocą technologii bezprzewodowych.
Pozwól mi wyjaśnić:
-wymiana dronów m/y jest nadal konieczna (algorytm roju);
-wymiana dronów m/y i samolotów (macica) jest również konieczna (centrum kontroli, korekta BZ, retargeting, komenda eliminacyjna, zapobieganie „przyjacielskiemu ostrzałowi”, przekazywanie informacji rozpoznawczych i komendy użycia broni).
W przypadku UAV ujemna wartość prawa odwrotnego kwadratu (antena emitująca izotropy) częściowo „kompensuje” szerokość wiązki anteny i charakterystykę promieniowania:
Nie jest to połączenie komórkowe, gdzie komórka musi zapewniać komunikację 360° z elementami końcowymi.
Powiedzmy, że ta odmiana:
Samolot transportowy (dla Perdix) ten F-18 ma (obecnie) radar AN / APG-65:
lub w przyszłości będzie posiadał AN/APG-79 AESA:
To wystarczy, aby przedłużyć aktywny czas działania Perdix Micro-Drones z obecnych 20 minut do godziny, a może nawet więcej. Najprawdopodobniej zostanie użyty pośredni dron Perdix Middle, który zostanie napromieniowany w odpowiedniej odległości przez radar myśliwca, a ten z kolei będzie realizował „dystrybucję” energii młodszym braciom Perdix Micro- Drony przez PoWiFi / PoWiMax, jednocześnie wymieniając z nimi informacje (loty i akrobacje, zadania docelowe, koordynacja roju).
Czy era guźców to już przeszłość?
Być może niedługo dojdzie do ładowania telefonów komórkowych i innych urządzeń mobilnych, które są w zasięgu Wi-Fi, Wi-Max lub 5G – w metrze, w pociągu, w samolocie, podczas spaceru/biegania po parku?
Posłowie: 10-20 lat po powszechnym wprowadzeniu do codziennego życia licznych elektromagnetycznych emiterów mikrofal (telefony komórkowe, mikrofale, komputery, WiFi, narzędzia Blu itp.) nagle karaluchy w dużych miastach nagle stały się rzadkością! Teraz karaluch jest owadem, który można znaleźć tylko w zoo. Nagle zniknęli z domów, które tak bardzo kochali.
KARALUCHY KARL™!
Te potwory, liderzy listy „organizmów odpornych na promieniowanie”, bezwstydnie się poddali!
referencja
Kto jest następny w kolejce?
Uwaga: Typowa stacja bazowa WiMAX nadaje moc na poziomie około +43 dBm (20 W), podczas gdy stacja ruchoma zazwyczaj nadaje z mocą +23 dBm (200 mW).
Dopuszczalne poziomy promieniowania stacji bazowych komunikacji mobilnej (900 i 1800 MHz, całkowity poziom ze wszystkich źródeł) w obszarze sanitarno-mieszkalnym w niektórych krajach znacznie się różnią:
PEŁNY CHAOS
Medycyna nie udzieliła jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na pytanie: czy telefon/WiFi jest szkodliwy iw jakim stopniu? A co z bezprzewodową transmisją energii elektrycznej za pomocą technologii mikrofalowych?
Tutaj moc to nie waty i mile watów, ale już kW …
Linki, wykorzystane dokumenty, zdjęcia i filmy:
„(DZIENNIK RADIOELEKTRONIKI!” N 12, 2007 (ENERGIA ELEKTRYCZNA Z KOSMOSU – SŁONECZNE ELEKTROWNIE KOSMICZNE, V. A. Banke)
„Elektronika mikrofalowa – perspektywy w energetyce kosmicznej” dr V. Banke
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.obrona.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
