Komentirajući članak protuzračne obrane u četvrtoj generaciji, "sukobljen" s TOP2 po pitanju daljinskog bežičnog napajanja malih i ultra malih bespilotnih letjelica (UAV) (vidi ovdje), kao i na temu: algoritam rojeva (agenti) za bespilotnu letjelicu i izgledi za protuzračnu odbranu "četvrte generacije". Pokušat ću istaknuti pitanje bežičnog prijenosa energije koliko ja znam. Algoritam roja (koncept agenata) i moguća neefikasnost postojećih sistema PVO generalno su tema za poseban članak.
Prijenos električne energije bez žica je metoda prijenosa električne energije bez upotrebe vodljivih elemenata u električnom krugu.
Krajem 19. stoljeća otkriće da se električna energija može upotrijebiti za sjaj žarulje izazvalo je eksploziju istraživanja kako bi se pronašao najbolji način prijenosa električne energije.
Bežični prijenos energije aktivno se proučavao i početkom 20. stoljeća, kada su naučnici veliku pažnju posvetili traženju različitih načina bežičnog prijenosa energije. Svrha istraživanja bila je jednostavna - generirati električno polje na jednom mjestu kako bi ga zatim mogli detektirati uređaji na udaljenosti. Istodobno, pokušali su isporučiti energiju s udaljenosti ne samo visoko osjetljivim senzorima za detekciju napona, već i značajnim potrošačima energije. Dakle, 1904. godine u crkvi Sv. Svjetski sajam Louis nagrađen je nagradom za uspješno lansiranje avionskog motora kapaciteta 0,1 konjske snage, izvodi se na udaljenosti od 30 m.
Gurui "električne energije" poznati su mnogima (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas itd.), Ali malo ljudi zna da je japanski istraživač Hidetsugu Yagi koristio svoju razvijenu antenu za prenos energije. U veljači 1926. objavio je rezultate svog istraživanja u kojem je opisao strukturu i način podešavanja Yagi antene.
Vrlo ozbiljni radovi i projekti izvedeni su u SSSR-u u periodu 1930-1941. i paralelno u Drittes Reichu.
Naravno, uglavnom u vojne svrhe: poraz neprijateljske radne snage, uništavanje vojne i industrijske infrastrukture itd. U SSSR -u se također ozbiljno radilo na upotrebi mikrovalnog zračenja za sprječavanje površinske korozije metalnih konstrukcija i proizvoda. Ali ovo je zasebna priča koja zahtijeva značajno ulaganje vremena: opet se morate popeti na prašnjavo potkrovlje ili podjednako prašnjav podrum.
Jedan od najvećih ruskih fizičara prošlog stoljeća, dobitnik Nobelove nagrade, akademik Pyotr Leonidovich Kapitsa posvetio je dio svoje kreativne biografije istraživanju mogućnosti korištenja mikrovalnih oscilacija i valova za stvaranje novih i visoko efikasnih sistema prijenosa energije.
Godine 1962., u predgovoru svoje monografije, napisao je:
Od dugog popisa fantastičnih tehničkih ideja provedenih u dvadesetom stoljeću, samo je san o bežičnom prijenosu električne energije i dalje ostao neostvaren. Detaljni opisi energetskih zraka u naučnofantastičnim romanima zadirkivali su inženjere zbog njihove očigledne potrebe i zbog praktične složenosti implementacije.
No situacija se postupno počela mijenjati nabolje.
1964., stručnjak za mikrovalnu elektroniku William C. Brown prvi je put testirao uređaj (model helikoptera) sposoban primiti i koristiti energiju mikrovalnog snopa u obliku istosmjerne struje, zahvaljujući antenskom nizu koji se sastoji od poluvalnih dipola, svaki od njih koji je napunjen visoko efikasnim Schottkyjevim diodama …
Takođe 1964. godine, William C. Brown je na modelu CBS -a Walter Cronkite News predstavio svoj model helikoptera, koji je pokretao mikrotalasni emiter.
U principu, ovaj događaj i ova tehnologija su najzanimljiviji u TopWaru (u nastavku će biti riječi o "svakodnevnom životu" i energiji). Povijest i eksperimenti letenja bežičnim mikrovalnim mikrovalnim pećnicama (film na engleskom jeziku, ali sve je dovoljno jasno)
William Brown je već 1976. godine izvršio prijenos mikrotalasnog snopa snage 30 kW na udaljenost od 1,6 km sa efikasnošću većom od 80%.
Ispitivanja su izvedena u laboratoriji, a naručila ih je kompanija Raytheon Co.
Ono što je Raytheon učinilo poznatim i glavno područje interesa ove kompanije, mislim da nije vrijedno navođenja? Pa, ako neko ne zna, pogledajte Raytheonovu historijsku hronologiju:
Više o postignutim rezultatima pročitajte ovdje (u engleskom i RIS formatu, BibTex i RefWorks Direct Export):
→ Prijenos energije u mikrovalnoj pećnici - IOSR žurnali
→ Helikopter sa mikrotalasnom pećnicom. William C. Brown. Raytheon Company.
Godine 1968. američki svemirski istraživač Peter E. Glaser predložio je postavljanje velikih solarnih panela u geostacionarnu orbitu i prenošenje energije koju oni generiraju (na nivou od 5-10 GW) na Zemljinu površinu dobro fokusiranim mikrotalasnim zrakom. zatim ga pretvoriti u energiju istosmjerne ili izmjenične struje tehničke frekvencije i distribuirati potrošačima.
Takva shema omogućila je korištenje intenzivnog protoka sunčevog zračenja koji postoji u geostacionarnoj orbiti (~ 1, 4 kW / m² M.), i kontinuirano prenosi primljenu energiju na površinu Zemlje, bez obzira na doba dana i vremenskim uvjetima. Zbog prirodnog nagiba ekvatorijalne ravnine prema ravnini ekliptike pod uglom od 23,5 stepeni, satelit smješten u geostacionarnoj orbiti osvjetljen je protokom sunčevog zračenja gotovo kontinuirano, osim u kratkim vremenskim periodima u blizini proljetnih dana i jesenje ravnodnevnice, kada ovaj satelit padne u sjenu Zemlje. Ovi vremenski periodi mogu se tačno predvidjeti i ukupno ne prelaze 1% ukupne dužine godine.
Učestalost elektromagnetskih oscilacija mikrotalasnog snopa trebala bi odgovarati onim rasponima koji su dodijeljeni za upotrebu u industriji, naučnim istraživanjima i medicini. Ako se odabere ova frekvencija jednaka 2,45 GHz, tada meteorološki uvjeti, uključujući guste oblake i intenzivne padavine, praktički nemaju utjecaja na efikasnost prijenosa energije. Opseg 5,8 GHz je primamljiv jer omogućava smanjenje veličine odašiljačkih i prijemnih antena. Međutim, utjecaj meteoroloških uvjeta ovdje već zahtijeva dodatna istraživanja.
Trenutni nivo razvoja mikrotalasne elektronike omogućava nam da govorimo o prilično visokoj vrijednosti efikasnosti prijenosa energije mikrotalasnim snopom sa geostacionarne orbite na Zemljinu površinu - oko 70% ÷ 75%. U ovom slučaju, promjer odašiljačke antene obično se bira jednak 1 km, a zemaljska rektenna ima dimenzije 10 km x 13 km za zemljopisnu širinu od 35 stepeni. SCES sa izlaznom snagom od 5 GW ima zračenu gustoću snage u centru odašiljačke antene 23 kW / m², u centru prijemne antene - 230 W / m².
Istraženi su različiti tipovi čvrstih i vakuumskih mikrovalnih generatora za odašiljačku antenu SCES-a. William Brown je posebno pokazao da se magnetroni, dobro razvijeni u industriji, namijenjeni za mikrovalne pećnice, mogu koristiti i za odašiljanje antenskih nizova SCES-a, ako je svaki od njih opremljen vlastitim krugom negativne faze u odnosu na spoljni sinhronizujući signal (tzv. Magnetronsko usmereno pojačalo - MDA).
Rektenna je visoko učinkovit prijemni i pretvarački sustav, međutim, niski napon dioda i potreba za njihovom serijskom komutacijom mogu dovesti do kvara lavine. Ciklotronski pretvarač energije u velikoj mjeri može ukloniti ovaj problem.
Odašiljačka antena SCES-a može biti aktivna antenska antena koja emitira unatrag i emitira natrag na temelju valovoda s prorezima. Njegova gruba orijentacija izvodi se mehanički; za precizno usmjeravanje mikrotalasnog snopa koristi se pilot signal, emitiran iz središta prijemne rektene i analiziran na površini odašiljačke antene pomoću mreže odgovarajućih senzora.
Od 1965. do 1975. godine naučni program koji je vodio Bill Brown uspješno je završen, pokazujući sposobnost prijenosa snage 30 kW na udaljenosti većoj od 1 milje s učinkovitošću od 84%.
1978.-1979. u Sjedinjenim Državama, pod vodstvom Ministarstva energetike (DOE) i NASA-e (NASA), proveden je prvi državni istraživački program čiji je cilj bio utvrđivanje izgleda za SCES.
1995.-1997. NASA se ponovno vratila raspravi o budućnosti SCES-a, nadovezujući se na tadašnji tehnološki napredak.
Istraživanja su nastavljena 1999.-2000. (Strateški program za istraživanje i tehnologiju svemirske solarne energije (SSP)).
Najaktivnije i najsustavnije istraživanje u području SCES -a proveo je Japan. Godine 1981., pod vodstvom profesora M. Nagatoma (Makoto Nagatomo) i S. Sasakija (Susumu Sasaki), Institut za svemirska istraživanja Japana započeo je istraživanje o razvoju prototipa SCES -a snage 10 MW, koji bi mogao biti kreirani pomoću postojećih lansirnih vozila. Stvaranje takvog prototipa omogućava akumulaciju tehnološkog iskustva i priprema osnovu za formiranje komercijalnih sistema.
Projekt je dobio naziv SKES2000 (SPS2000) i dobio je priznanje u mnogim zemljama svijeta.
Tako su nastali WiTricity i WiTricity korporacija.
U lipnju 2007. Marin Soljačić i nekoliko drugih na Tehnološkom institutu u Massachusettsu najavili su razvoj sustava u kojem se žarulja od 60 W napaja iz izvora udaljenog 2 m, s učinkovitošću od 40%.
Prema autorima izuma, ovo nije "čista" rezonancija spojenih kola, a ne Teslin transformator s induktivnom spregom. Radijus prijenosa energije za danas je nešto više od dva metra, u budućnosti - do 5-7 metara.
Općenito, naučnici su testirali dvije fundamentalno različite sheme.
Slične tehnologije grozničavo razvijaju druge kompanije: Intel je demonstrirao svoju tehnologiju WREL sa efikasnošću prijenosa energije do 75%. Sony je 2009. demonstrirao rad televizora bez mrežne veze. Samo jedna okolnost je alarmantna: bez obzira na način prijenosa i tehnička poboljšanja, gustoća energije i jakost polja u prostorijama moraju biti dovoljno visoki za napajanje uređaja kapaciteta nekoliko desetina vata. Prema samim programerima, još uvijek nema informacija o biološkim učincima takvih sustava na ljude. S obzirom na nedavni izgled i različite pristupe implementaciji uređaja za prijenos energije, takve studije tek predstoje, a rezultati se neće pojaviti uskoro. O njihovom negativnom utjecaju moći ćemo suditi samo indirektno. Nešto će opet nestati iz naših domova, poput žohara.
2010. godine, Haier Group, kineski proizvođač kućanskih aparata, predstavio je svoj jedinstveni proizvod na CES 2010, potpuno bežični LCD televizor zasnovan na istraživanju profesorice Marine Solyachich o bežičnom prijenosu energije i bežičnom kućnom digitalnom sučelju (WHDI).
U 2012-2015. inženjeri sa Univerziteta u Washingtonu razvili su tehnologiju koja omogućava da se Wi-Fi koristi kao izvor napajanja za napajanje prijenosnih uređaja i punjenje gadžeta. Popular Science magazin je ovu tehnologiju već prepoznao kao jednu od najboljih inovacija 2015. Sveprisutnost bežične tehnologije revolucionirala se. A sada je na red došao bežični prijenos energije putem zraka, koji su programeri sa Washington univerziteta nazvali PoWiFi (za Power Over WiFi).
Tokom faze testiranja, istraživači su uspjeli napuniti litij-ionske i nikl-metal-hidridne baterije malih kapaciteta. Korištenje usmjerivača Asus RT-AC68U i nekoliko senzora smještenih na udaljenosti od 8,5 metara od njega. Ovi senzori pretvaraju energiju elektromagnetskog vala u istosmjernu struju napona 1, 8 do 2, 4 volta, koja je potrebna za napajanje mikrokontrolera i senzorskih sistema. Posebnost tehnologije je u tome što se kvaliteta radnog signala u ovom slučaju ne pogoršava. Potrebno je samo ponovno promeniti usmjerivač i možete ga koristiti kao i obično, plus napajati uređaje male snage. U jednoj od demonstracija uspješno je napajana mala tajna nadzorna kamera niske rezolucije koja se nalazi više od 5 metara od usmjerivača. Tada je Jawbone Up24 fitness tracker napunjen 41%, trajalo je 2,5 sata.
Na škakljiva pitanja o tome zašto ti procesi ne utječu negativno na kvalitetu mrežnog komunikacijskog kanala, programeri su odgovorili da to postaje moguće zbog činjenice da usmjerivač koji treperi šalje pakete energije kroz nezauzete kanale za prijenos informacija tijekom svog rada. Do ove odluke došli su otkrivši da u periodima tišine energija jednostavno istječe iz sistema, a zapravo se može usmjeriti na napajanje uređaja male snage.
PoWiFi tehnologija bi u budućnosti mogla poslužiti za napajanje senzora ugrađenih u kućanske aparate i vojnu opremu, za njihovo bežično upravljanje i daljinsko punjenje / punjenje.
Prijenos energije za bespilotnu letjelicu je relevantan (najvjerojatnije, već koristeći tehnologiju PoWiMax ili s radara u zrakoplovu nosača):
Ideja izgleda prilično primamljivo. Umjesto današnjih 20-30 minuta vremena leta:
→ LOCUST - Rojajući mornarički dronovi
→ U SAD -u je testiran "roj" mikrodrona Perdix
→ Intel je tokom poluvremena Lady Gage vodio bespilotnu letjelicu - Intel® Aero platforma za bespilotne letjelice
dobijte 40-80 minuta punjenjem bespilotnih letjelica pomoću bežičnih tehnologija.
Dopusti mi da objasnim:
-mjena m / y bespilotnih letjelica je i dalje neophodna (algoritam roja);
-razmjena m / y bespilotnih letjelica i aviona (materica) je također neophodna (kontrolni centar, BZ korekcija, ponovno ciljanje, komanda za eliminaciju, sprječavanje "prijateljske vatre", prijenos izviđačkih informacija i komande za upotrebu oružja).
Za bespilotne letjelice negativ iz obrnutog kvadrata (izotropna antena) djelomično "kompenzira" širinu snopa antene i uzorak zračenja:
Ovo nije stanična veza, gdje ćelija mora omogućiti komunikaciju od 360 ° do krajnjih elemenata.
Recimo ovu varijaciju:
Nosivi avion (za Perdix) ovaj F-18 ima (sada) radar AN / APG-65:
ili će u budućnosti imati AN / APG-79 AESA:
Ovo je dovoljno da se produži radni vijek Perdix mikro-dronova sa trenutnih 20 minuta na sat, a možda čak i više. Najvjerojatnije će se koristiti srednji dron Perdix Middle, koji će radar lovca ozračiti na dovoljnoj udaljenosti, a on će zauzvrat izvršiti "distribuciju" energije za mlađu braću Perdix Micro- Bespilotne letjelice putem PoWiFi / PoWiMax, istovremeno razmjenjujući informacije s njima (letački i akrobatski, ciljni zadaci, koordinacija roja).
Je li doba napada bradavičastih bradavica prošlost?
Možda će uskoro doći do punjenja mobilnih telefona i drugih mobilnih uređaja koji su u dometu Wi-Fi, Wi-Max ili 5G-u metrou, vozu, avionu, dok šetate / trčite u parku?
Pogovor: 10-20 godina nakon širokog uvođenja brojnih elektromagnetnih mikrotalasnih emitera u svakodnevni život (mobilni telefoni, mikrotalasne pećnice, računari, WiFi, Blu alati itd.), Odjednom su žohari u velikim gradovima odjednom postali rijetkost! Sada je žohar insekt koji se može naći samo u zoološkom vrtu. Odjednom su nestali iz domova koje su nekada toliko voleli.
ŽOČAKI KARL ™!
Ta čudovišta, lideri liste "radiootpornih organizama", besramno su se predali!
referenca
Ko je sljedeći na redu?
Napomena: Tipična WiMAX bazna stanica prenosi snagu pri približno +43 dBm (20 W), dok mobilna stanica obično emitira na +23 dBm (200 mW).
Dopušteni nivoi zračenja baznih stanica mobilnih komunikacija (900 i 1800 MHz, ukupni nivo iz svih izvora) u sanitarno-stambenom području u nekim zemljama značajno se razlikuju:
FULL CHAOS
Medicina još nije dala jasan odgovor na pitanje: da li su mobilni / WiFi štetni i u kojoj mjeri? A što je s bežičnim prijenosom električne energije mikrovalnim tehnologijama?
Ovdje snaga nisu vati i milje vati, već već kW …
Linkovi, korišteni dokumenti, fotografije i video zapisi:
"(ZBORNIK RADIO -ELEKTRONIKE!" N 12, 2007. (ELEKTRIČNA SNAGA IZ PROSTORA - SUNČANI PROSTOR ELEKTRANE, V. A. Banke)
"Mikrovalna elektronika - perspektive u svemirskoj energiji" dr. V. Banke
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
