Kommentar zu dem Artikel der Luftverteidigung in der vierten Generation, der mit der TOP2 zum Thema der drahtlosen Fernstromversorgung von kleinen und ultrakleinen UAVs (UAVs) (siehe hier) "kollidiert" ist, sowie zum Thema: die Schwarmalgorithmus (Agenten) für das UAV und die Perspektiven für die Luftverteidigung "4. Generation". Ich werde versuchen, das Thema der drahtlosen Energieübertragung nach bestem Wissen und Gewissen aufzuzeigen. Der Schwarmalgorithmus (das Konzept der Agenten) und die mögliche Ineffizienz bestehender Luftverteidigungssysteme sind im Allgemeinen ein Thema für einen separaten Artikel.
Die drahtlose Übertragung von Elektrizität ist eine Methode zur Übertragung elektrischer Energie ohne die Verwendung von leitfähigen Elementen im Stromkreis.
Im späten 19. Jahrhundert löste die Entdeckung, dass Elektrizität verwendet werden kann, um eine Glühbirne zum Leuchten zu bringen, eine Explosion der Forschungen aus, um den besten Weg zur Übertragung von Elektrizität zu finden.
Auch die drahtlose Energieübertragung wurde zu Beginn des 20. Jahrhunderts aktiv untersucht, als Wissenschaftler der Suche nach verschiedenen Wegen der drahtlosen Energieübertragung große Aufmerksamkeit widmeten. Der Zweck der Forschung war einfach - ein elektrisches Feld an einer Stelle zu erzeugen, damit es dann von Geräten aus der Ferne erkannt werden konnte. Gleichzeitig wurde versucht, nicht nur hochempfindliche Sensoren zur Spannungserfassung, sondern auch bedeutende Energieverbraucher aus der Ferne mit Energie zu versorgen. So, 1904 an der st. Louis World's Fair wurde für die erfolgreiche Markteinführung eines Flugtriebwerks mit einer Leistung von 0,1 PS ausgezeichnet, im Abstand von 30 m durchgeführt.
Die Gurus der "Elektrizität" sind vielen bekannt (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas usw.), aber nur wenige wissen, dass der japanische Forscher Hidetsugu Yagi seine selbst entwickelte Antenne verwendet hat Energie zu übertragen. Im Februar 1926 veröffentlichte er die Ergebnisse seiner Forschungen, in denen er den Aufbau und die Methode zur Abstimmung der Yagi-Antenne beschrieb.
In der UdSSR wurden im Zeitraum 1930-1941 sehr ernsthafte Arbeiten und Projekte durchgeführt. und parallel bei Drittes Reich.
Natürlich hauptsächlich für militärische Zwecke: die Niederlage feindlicher Arbeitskräfte, die Zerstörung der militärischen und industriellen Infrastruktur usw. In der UdSSR wurde auch ernsthaft an der Verwendung von Mikrowellenstrahlung gearbeitet, um die Oberflächenkorrosion von Metallstrukturen und -produkten zu verhindern. Dies ist jedoch eine separate Geschichte, die einen erheblichen Zeitaufwand erfordert: Auch hier müssen Sie in einen staubigen Dachboden oder einen ebenso staubigen Keller klettern.
Einer der größten russischen Physiker des letzten Jahrhunderts, Nobelpreisträger, Akademiker Pjotr Leonidovich Kapitsa, widmete einen Teil seiner kreativen Biografie der Erforschung der Aussichten für die Nutzung von Mikrowellenschwingungen und -wellen zur Schaffung neuer und hocheffizienter Energieübertragungssysteme.
1962 schrieb er im Vorwort zu seiner Monographie:
Von der langen Liste phantastischer technischer Ideen, die im 20. Jahrhundert umgesetzt wurden, blieb nur der Traum von der drahtlosen Übertragung elektrischer Energie unerfüllt. Die detaillierten Beschreibungen von Energiestrahlen in Science-Fiction-Romanen reizten Ingenieure mit ihrem offensichtlichen Bedarf und der praktischen Komplexität der Umsetzung.
Aber die Situation begann sich allmählich zum Besseren zu ändern.
1964 testete der Mikrowellenelektronik-Experte William C. Brown erstmals ein Gerät (Helikoptermodell), das die Energie eines Mikrowellenstrahls in Form von Gleichstrom dank einer Antennenanordnung aus Halbwellendipolen empfangen und nutzen kann die mit hocheffizienten Schottky-Dioden beladen ist …
Ebenfalls 1964 wurde William C. Brown präsentierte sein Modell eines Hubschraubers, der für den Flug von einem Mikrowellensender angetrieben wurde, in den Walter Cronkite News von CBS.
Im Prinzip ist dieses Ereignis und diese Technologie das Interessanteste in TopWar (unten geht es ein wenig um "Alltag" und Energie). Wireless Powered Microwave Flight History & Experiments (Film auf Englisch, aber alles ist klar genug)
Bereits 1976 führte William Brown die Übertragung eines Mikrowellenstrahls von 30 kW Leistung über eine Entfernung von 1,6 km mit einem Wirkungsgrad von über 80 % durch.
Die Tests wurden in einem Labor durchgeführt und von Raytheon Co.
Was hat Raytheon berühmt gemacht und ist meiner Meinung nach das Hauptinteresse dieses Unternehmens, es lohnt sich nicht, näher anzugeben? Nun, wenn jemand es nicht weiß, sehen Sie sich Raytheons Historische Chronologie an:
Lesen Sie hier mehr über die erzielten Ergebnisse (in Englisch und RIS-Format, BibTex und RefWorks Direct Export):
→ Mikrowellen-Energieübertragung - IOSR Journals
→ Der mikrowellenbetriebene Hubschrauber. William C. Brown. Raytheon-Unternehmen.
1968 schlug der amerikanische Weltraumforscher Peter E. Glaser vor, große Sonnenkollektoren in einer geostationären Umlaufbahn zu platzieren und die von ihnen erzeugte Energie (in Höhe von 5-10 GW) mit einem gut fokussierten Mikrowellenstrahl auf die Erdoberfläche zu übertragen., dann in Gleich- oder Wechselstrom mit technischer Frequenz umwandeln und an die Verbraucher verteilen.
Ein solches Schema ermöglichte es, den in der geostationären Umlaufbahn vorhandenen intensiven Sonnenstrahlungsfluss (~ 1,4 kW / m²) zu nutzen und die empfangene Energie unabhängig von der Tageszeit kontinuierlich an die Erdoberfläche zu übertragen Wetterverhältnisse. Aufgrund der natürlichen Neigung der Äquatorebene zur Ekliptikebene mit einem Winkel von 23,5 Grad wird ein Satellit, der sich in einer geostationären Umlaufbahn befindet, fast kontinuierlich von einem Strom der Sonnenstrahlung beleuchtet, außer für kurze Zeiträume in der Nähe der Frühlingstage und Herbst-Tagundnachtgleiche, wenn dieser Satellit in den Schatten der Erde fällt. Diese Zeiträume lassen sich genau vorhersagen und überschreiten insgesamt nicht 1 % der Gesamtdauer des Jahres.
Die Frequenz elektromagnetischer Schwingungen des Mikrowellenstrahls sollte den Bereichen entsprechen, die für den Einsatz in Industrie, wissenschaftlicher Forschung und Medizin vorgesehen sind. Wenn diese Frequenz gleich 2,45 GHz gewählt wird, haben meteorologische Bedingungen, einschließlich dicker Wolken und intensiver Niederschläge, praktisch keinen Einfluss auf die Effizienz der Energieübertragung. Verlockend ist das 5,8 GHz-Band, das es ermöglicht, die Größe der Sende- und Empfangsantennen zu reduzieren. Der Einfluss meteorologischer Bedingungen erfordert hier jedoch bereits zusätzliche Studien.
Der aktuelle Entwicklungsstand der Mikrowellenelektronik erlaubt es uns, über einen ziemlich hohen Wert der Effizienz der Energieübertragung durch einen Mikrowellenstrahl von einer geostationären Umlaufbahn zur Erdoberfläche zu sprechen - etwa 70% ÷ 75%. In diesem Fall wird der Durchmesser der Sendeantenne normalerweise gleich 1 km gewählt, und die terrestrische Rectenna hat Abmessungen von 10 km x 13 km für einen Breitengrad von 35 Grad. Der SCES mit einer Ausgangsleistung von 5 GW hat eine abgestrahlte Leistungsdichte im Zentrum der Sendeantenne 23 kW/m², im Zentrum der Empfangsantenne - 230 W/m².
Es wurden verschiedene Typen von Festkörper- und Vakuum-Mikrowellengeneratoren für die Sendeantenne des SCES untersucht. William Brown zeigte insbesondere, dass von der Industrie gut entwickelte Magnetrons für Mikrowellenherde auch in Sendeantennen-Arrays des SCES eingesetzt werden können, wenn jedes von ihnen mit einer eigenen Gegenphasen-Rückkopplungsschaltung gegenüber einem externes Synchronisationssignal (sog. Magnetron Directional Amplifier - MDA).
Rektenna ist ein hocheffizientes Empfangs- und Wandlersystem, jedoch kann die niedrige Spannung der Dioden und die Notwendigkeit ihrer seriellen Kommutierung zu Lawinendurchbrüchen führen. Ein Zyklotron-Energiewandler kann dieses Problem weitgehend beseitigen.
Die Sendeantenne des SCES kann ein zurückstrahlendes aktives Antennenarray auf Basis von geschlitzten Wellenleitern sein. Seine grobe Orientierung erfolgt mechanisch, zur präzisen Führung des Mikrowellenstrahls wird ein Pilotsignal verwendet, das aus der Mitte der Empfangsrectenna ausgesendet und auf der Oberfläche der Sendeantenne von einem Netzwerk geeigneter Sensoren ausgewertet wird.
Von 1965 bis 1975 ein von Bill Brown geleitetes wissenschaftliches Programm wurde erfolgreich abgeschlossen, das die Fähigkeit demonstrierte, 30 kW Leistung über eine Entfernung von mehr als 1 Meile mit einem Wirkungsgrad von 84 % zu übertragen.
In den Jahren 1978-1979 wurde in den Vereinigten Staaten unter der Leitung des Energieministeriums (DOE) und der NASA (NASA) das erste staatliche Forschungsprogramm durchgeführt, um die Perspektiven für das SCES zu ermitteln.
1995-1997 diskutierte die NASA erneut über die Zukunft des SCES, aufbauend auf den bis dahin erzielten technologischen Fortschritten.
Die Forschung wurde 1999-2000 fortgesetzt (Space Solar Power (SSP) Strategic Research & Technology Program).
Die aktivste und systematischste Forschung im Bereich SCES wurde von Japan durchgeführt. 1981 begann das Institute of Space Research of Japan unter der Leitung der Professoren M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) und S. Sasaki (Susumu Sasaki) mit der Entwicklung eines Prototyps SCES mit einer Leistung von 10 MW, der mit vorhandenen Trägerraketen erstellt werden. Die Erstellung eines solchen Prototyps ermöglicht die Ansammlung technologischer Erfahrungen und bereitet die Grundlage für die Bildung kommerzieller Systeme.
Das Projekt erhielt den Namen SKES2000 (SPS2000) und wurde in vielen Ländern der Welt anerkannt.
So wurden WiTricity und die WiTricity Corporation geboren.
Im Juni 2007 gaben Marin Soljačić und mehrere andere vom Massachusetts Institute of Technology die Entwicklung eines Systems bekannt, bei dem eine 60-W-Glühbirne aus einer 2 m entfernten Quelle mit einem Wirkungsgrad von 40% gespeist wird.
Dies ist nach Ansicht der Autoren der Erfindung keine "reine" Resonanz gekoppelter Schaltungen und kein Tesla-Transformator mit induktiver Kopplung. Der Energieübertragungsradius beträgt heute etwas mehr als zwei Meter, in Zukunft bis zu 5-7 Meter.
Im Allgemeinen testeten Wissenschaftler zwei grundlegend unterschiedliche Schemata.
Ähnliche Technologien werden von anderen Firmen fieberhaft entwickelt: Intel hat seine WREL-Technologie mit einer Energieübertragungseffizienz von bis zu 75 % demonstriert. 2009 demonstrierte Sony den Betrieb des Fernsehers ohne Netzwerkverbindung. Nur ein Umstand ist alarmierend: Unabhängig von der Übertragungsmethode und technischen Feinheiten müssen die Energiedichte und Feldstärke in den Räumlichkeiten hoch genug sein, um Geräte mit einer Leistung von mehreren zehn Watt zu versorgen. Über die biologischen Auswirkungen solcher Systeme auf den Menschen gibt es nach Angaben der Entwickler selbst noch keine Informationen. Angesichts des jüngsten Aufkommens und unterschiedlicher Ansätze zur Implementierung von Kraftübertragungsgeräten stehen solche Studien noch bevor, und die Ergebnisse werden nicht so bald erscheinen. Und wir werden ihre negativen Auswirkungen nur indirekt beurteilen können. Etwas wird wieder aus unseren Häusern verschwinden, wie Kakerlaken.
2010 stellte die Haier Group, ein chinesischer Haushaltsgerätehersteller, auf der CES 2010 ihr einzigartiges Produkt vor, einen vollständig kabellosen LCD-Fernseher, der auf der Forschung von Professor Marina Solyachich über kabellose Stromübertragung und kabellose digitale Heimschnittstelle (WHDI) basiert.
2012-2015. Ingenieure der University of Washington haben eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, Wi-Fi als Stromquelle zu verwenden, um tragbare Geräte mit Strom zu versorgen und Gadgets aufzuladen. Die Technologie wurde bereits vom Magazin Popular Science als eine der besten Innovationen des Jahres 2015 ausgezeichnet. Die Allgegenwart der drahtlosen Technologie hat sich selbst revolutioniert. Und nun war die drahtlose Energieübertragung über die Luft an der Reihe, die die Entwickler der University of Washington PoWiFi (für Power Over WiFi) nannten.
Während der Testphase konnten die Forscher Lithium-Ionen- und Nickel-Metallhydrid-Batterien mit kleiner Kapazität erfolgreich aufladen. Mit einem Asus RT-AC68U-Router und mehreren Sensoren, die sich in einer Entfernung von 8,5 Metern davon befinden. Diese Sensoren wandeln die Energie einer elektromagnetischen Welle in Gleichstrom mit einer Spannung von 1, 8 bis 2, 4 Volt um, die zur Stromversorgung von Mikrocontrollern und Sensorsystemen benötigt wird. Die Besonderheit der Technologie besteht darin, dass sich die Qualität des Arbeitssignals in diesem Fall nicht verschlechtert. Sie müssen den Router nur neu flashen und können ihn wie gewohnt verwenden und stromsparende Geräte mit Strom versorgen. In einer der Demonstrationen wurde eine kleine verdeckte Überwachungskamera mit niedriger Auflösung, die sich mehr als 5 Meter vom Router entfernt befand, erfolgreich mit Strom versorgt. Dann war der Jawbone Up24 Fitnesstracker zu 41% aufgeladen, es dauerte 2,5 Stunden.
Auf knifflige Fragen, warum diese Prozesse die Qualität des Netzwerkkommunikationskanals nicht negativ beeinflussen, antworteten die Entwickler, dass dies dadurch möglich wird, dass der geflashte Router während seiner Arbeit Energiepakete über unbelegte Informationsübertragungskanäle sendet. Sie kamen zu dieser Entscheidung, als sie entdeckten, dass in Zeiten der Stille Energie einfach aus dem System fließt und tatsächlich zum Betreiben von Geräten mit geringem Stromverbrauch geleitet werden kann.
In Zukunft könnte die PoWiFi-Technologie dazu dienen, Sensoren, die in Haushaltsgeräten und militärischen Geräten eingebaut sind, mit Strom zu versorgen, diese drahtlos zu steuern und das Laden / Aufladen aus der Ferne durchzuführen.
Die Energieübertragung für das UAV ist relevant (höchstwahrscheinlich bereits mit der PoWiMax-Technologie oder vom Bordradar des Trägerflugzeugs):
Die Idee sieht ziemlich verlockend aus. Statt der heutigen 20-30 Minuten Flugzeit:
→ LOCUST - Schwärmende Marine-Drohnen
→ In den USA wurde ein „Schwarm“von Perdix-Mikrodrohnen getestet
→ Intel hat während der Halbzeitleistung von Lady Gaga eine Drohnenshow durchgeführt - Intel® Aero Platform for UAV
erhalten Sie 40-80 Minuten, indem Sie Drohnen mit drahtlosen Technologien aufladen.
Lassen Sie mich erklären:
-der Austausch von m/y Drohnen ist noch notwendig (Schwarmalgorithmus);
- Austausch von m/y Drohnen und Flugzeugen (Uterus) ist ebenfalls notwendig (Kontrollzentrum, BZ-Korrektur, Retargeting, ein Kommando zur Eliminierung, Verhinderung von "Friendly Fire", Übermittlung von Aufklärungsinformationen und Kommandos zum Waffeneinsatz).
Bei UAVs "kompensiert" das Negative aus dem inversen quadratischen Gesetz (isotrop emittierende Antenne) teilweise die Antennenstrahlbreite und das Strahlungsdiagramm:
Dies ist keine Mobilfunkverbindung, bei der die Zelle eine 360°-Kommunikation zu den Endelementen bereitstellen muss.
Sagen wir diese Variante:
Das Trägerflugzeug (für Perdix) dieser F-18 hat (jetzt) das AN / APG-65-Radar:
oder wird in Zukunft AN / APG-79 AESA haben:
Dies reicht aus, um die aktive Lebensdauer von Perdix Micro-Drones von derzeit 20 Minuten auf eine Stunde und vielleicht sogar mehr zu verlängern. Höchstwahrscheinlich wird die Zwischendrohne Perdix Middle zum Einsatz kommen, die vom Radar des Jägers in ausreichender Entfernung bestrahlt wird und wiederum die "Energieverteilung" für die jüngeren Brüder von Perdix Micro übernimmt. Drohnen über PoWiFi / PoWiMax, gleichzeitig Informationsaustausch mit ihnen (Flug und Kunstflug, Zielaufgaben, Schwarmkoordination).
Gehört die Zeit der Warzenschweinangriffe der Vergangenheit an?
Vielleicht kommt es bald zum Aufladen von Handys und anderen mobilen Geräten, die im Bereich von WLAN, Wi-Max oder 5G liegen – in der U-Bahn, im Zug, im Flugzeug, beim Spazierengehen/Joggen im Park?
Nachwort: 10-20 Jahre nach der flächendeckenden Einführung zahlreicher elektromagnetischer Mikrowellen-Strahler (Handys, Mikrowellen, Computer, WLAN, Blu-Tools etc.) in den Alltag, sind Kakerlaken in Großstädten plötzlich eine Seltenheit! Jetzt ist die Kakerlake ein Insekt, das nur im Zoo zu finden ist. Sie verschwanden plötzlich aus den Häusern, die sie so sehr liebten.
SCHABEN KARL ™!
Diese Monster, die Anführer der Liste der "radioresistenten Organismen" haben sich schamlos ergeben!
Hinweis
Wer ist als nächstes dran?
Hinweis: Eine typische WiMAX-Basisstation sendet eine Leistung von ungefähr +43 dBm (20 W), während eine Mobilstation typischerweise mit +23 dBm (200 mW) sendet.
Die zulässigen Strahlungspegel von Basisstationen des Mobilfunks (900 und 1800 MHz, der Gesamtpegel aus allen Quellen) im Sanitär-Wohnbereich unterscheiden sich in einigen Ländern deutlich:
VOLLES CHAOS
Die Medizin hat noch keine eindeutige Antwort auf die Frage gegeben: Ist Mobile / WiFi schädlich und inwieweit? Und wie sieht es mit der drahtlosen Übertragung von Strom durch Mikrowellentechnologien aus?
Hier ist die Leistung nicht Watt und Wattkilometer, sondern schon kW …
Links, verwendete Dokumente, Fotos und Videos:
"(JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS!" N 12, 2007 (ELEKTRISCHE STROM AUS DEM RAUM - SOLAR SPACE POWER PLANTS, V. A. Banke)
"Mikrowellenelektronik - Perspektiven in der Weltraumenergie" 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
