Commentant l'article de la défense aérienne de la quatrième génération, « clashé » avec le TOP2 sur la question de l'alimentation sans fil à distance des petits et ultra-petits drones (UAV) (voir ici), ainsi que sur le sujet: le algorithme swarm (agents) pour le drone et les perspectives de la défense aérienne "4-ème génération". Je vais essayer de mettre en évidence la question de la transmission de puissance sans fil au meilleur de ma connaissance. L'algorithme de l'essaim (le concept d'agents) et l'éventuelle inefficacité des systèmes de défense aérienne existants font, en général, l'objet d'un article séparé.
La transmission d'électricité sans fils est une méthode de transfert d'énergie électrique sans l'utilisation d'éléments conducteurs dans le circuit électrique.
À la fin du XIXe siècle, la découverte que l'électricité pouvait être utilisée pour faire briller une ampoule a déclenché une explosion de recherches pour trouver le meilleur moyen de transmettre l'électricité.
La transmission sans fil de l'énergie a également été activement étudiée au début du 20e siècle, lorsque les scientifiques accordaient une grande attention à la recherche de divers moyens de transmission sans fil de l'énergie. Le but de la recherche était simple: générer un champ électrique à un endroit afin qu'il puisse ensuite être détecté par des appareils à distance. En même temps, des tentatives ont été faites pour fournir de l'énergie à distance non seulement à des capteurs très sensibles pour détecter la tension, mais également à des consommateurs d'énergie importants. Donc, en 1904 au St. Louis World's Fair a reçu un prix pour le lancement réussi d'un moteur d'avion d'une capacité de 0,1 chevaux, effectué à une distance de 30 m.
Les gourous de "l'électricité" sont connus de beaucoup (William Sturgeon, Michael Faraday, Nicolas Joseph Callan, James Clerk Maxwel, Heinrich Hertz, Mahlon Loomas, etc.), mais peu de gens savent que le chercheur japonais Hidetsugu Yagi a utilisé sa propre antenne développée. pour transmettre de l'énergie. En février 1926, il publie les résultats de ses recherches, dans lesquels il décrit la structure et la méthode de réglage de l'antenne Yagi.
Des travaux et des projets très sérieux ont été réalisés en URSS dans la période 1930-1941. et en parallèle à Drittes Reich.
Naturellement, principalement à des fins militaires: la défaite de la main-d'œuvre ennemie, la destruction des infrastructures militaires et industrielles, etc. En URSS, des travaux sérieux ont également été menés sur l'utilisation du rayonnement micro-ondes pour empêcher la corrosion de surface des structures et des produits métalliques. Mais il s'agit d'une autre histoire qui nécessite un investissement de temps important: encore une fois, vous devez grimper dans un grenier poussiéreux ou un sous-sol tout aussi poussiéreux.
L'un des plus grands physiciens russes du siècle dernier, lauréat du prix Nobel, l'académicien Pyotr Leonidovich Kapitsa a consacré une partie de sa biographie créative à la recherche des perspectives d'utilisation des oscillations et des ondes micro-ondes pour créer de nouveaux systèmes de transmission d'énergie hautement efficaces.
En 1962, dans la préface de sa monographie, il écrit:
De la longue liste d'idées techniques fantastiques mises en œuvre au XXe siècle, seul le rêve de la transmission sans fil de l'énergie électrique restait inassouvi. Les descriptions détaillées des faisceaux d'énergie dans les romans de science-fiction ont taquiné les ingénieurs avec leur besoin évident et la complexité pratique de la mise en œuvre.
Mais la situation a progressivement commencé à s'améliorer.
En 1964, l'expert en électronique hyperfréquence William C. Brown teste pour la première fois un dispositif (modèle d'hélicoptère) capable de recevoir et d'utiliser l'énergie d'un faisceau hyperfréquence sous forme de courant continu, grâce à un réseau d'antennes constitué de dipôles demi-onde, chacun de qui est chargé de diodes Schottky à haut rendement…
Toujours en 1964, William C. Brown a présenté son modèle d'hélicoptère, qui était alimenté par un émetteur de micro-ondes pour le vol, sur Walter Cronkite News de CBS.
En principe, cet événement et cette technologie sont les plus intéressants de TopWar (ci-dessous, nous parlerons un peu de la "vie quotidienne" et de l'énergie). Wireless Powered Microwave Flight History & Experiments (film en anglais, mais tout est assez clair)
Déjà en 1976, William Brown réalisait la transmission d'un faisceau micro-ondes d'une puissance de 30 kW sur une distance de 1,6 km avec un rendement supérieur à 80%.
Les tests ont été effectués en laboratoire et commandés par Raytheon Co.
Qu'est-ce qui a rendu Raytheon célèbre et le principal domaine d'intérêt de cette entreprise, je pense, cela ne vaut pas la peine de le préciser? Eh bien, si quelqu'un ne le sait pas, consultez la chronologie historique de Raytheon:
En savoir plus sur les résultats obtenus ici (en anglais et au format RIS, BibTex et RefWorks Direct Export):
→ Transmission d'énergie par micro-ondes - IOSR Journals
→ L'hélicoptère alimenté par micro-ondes. William C. Brown. Compagnie Raytheon.
En 1968, le chercheur spatial américain Peter E. Glaser a proposé de placer de grands panneaux solaires en orbite géostationnaire, et de transmettre l'énergie générée par ceux-ci (au niveau de 5-10 GW) à la surface de la Terre avec un faisceau micro-ondes bien focalisé., puis la convertir en énergie de courant continu ou alternatif de fréquence technique et la distribuer aux consommateurs.
Un tel schéma a permis d'utiliser le flux intense de rayonnement solaire existant dans l'orbite géostationnaire (~ 1, 4 kW / m²), et de transmettre l'énergie reçue à la surface de la Terre en continu, quelle que soit l'heure de la journée et conditions météorologiques. En raison de l'inclinaison naturelle du plan équatorial par rapport au plan de l'écliptique avec un angle de 23,5 degrés, un satellite situé sur une orbite géostationnaire est éclairé par un flux de rayonnement solaire presque continu, sauf pendant de courtes périodes près des jours du printemps et l'équinoxe d'automne, lorsque ce satellite tombe dans l'ombre de la Terre. Ces périodes de temps peuvent être prédites avec précision et, au total, elles ne dépassent pas 1 % de la durée totale de l'année.
La fréquence des oscillations électromagnétiques du faisceau de micro-ondes doit correspondre aux plages attribuées pour une utilisation dans l'industrie, la recherche scientifique et la médecine. Si cette fréquence est choisie égale à 2,45 GHz, alors les conditions météorologiques, y compris les nuages épais et les précipitations intenses, n'ont pratiquement aucun effet sur l'efficacité du transfert d'énergie. La bande 5,8 GHz est séduisante car elle permet de réduire la taille des antennes d'émission et de réception. Cependant, l'influence des conditions météorologiques nécessite déjà ici une étude complémentaire.
Le niveau actuel de développement de l'électronique à micro-ondes nous permet de parler d'une valeur assez élevée de l'efficacité du transfert d'énergie par un faisceau de micro-ondes d'une orbite géostationnaire à la surface de la Terre - environ 70% ÷ 75%. Dans ce cas, le diamètre de l'antenne d'émission est généralement choisi égal à 1 km, et la rectenne terrestre a des dimensions de 10 km x 13 km pour une latitude de 35 degrés. Le SCES d'une puissance de sortie de 5 GW a une densité de puissance rayonnée au centre de l'antenne émettrice de 23 kW/m², au centre de l'antenne réceptrice - 230 W/m².
Divers types de générateurs de micro-ondes à semi-conducteurs et à vide pour l'antenne d'émission du SCES ont été étudiés. William Brown a notamment montré que les magnétrons, bien développés par l'industrie, destinés aux fours à micro-ondes, peuvent également être utilisés dans les réseaux d'antennes d'émission du SCES, si chacun d'eux est équipé de son propre circuit de contre-réaction de phase par rapport à un signal de synchronisation externe (appelé amplificateur directionnel magnétron - MDA).
Rektenna est un système de réception et de conversion très efficace, cependant, la basse tension des diodes et la nécessité de leur commutation en série peuvent entraîner des pannes d'avalanche. Un convertisseur d'énergie cyclotron peut largement éliminer ce problème.
L'antenne d'émission du SCES peut être un réseau d'antennes actives rétro-émettrices basé sur des guides d'ondes à fentes. Son orientation grossière est réalisée mécaniquement; pour un guidage précis du faisceau hyperfréquence, un signal pilote est utilisé, émis depuis le centre de la rectenne de réception et analysé à la surface de l'antenne émettrice par un réseau de capteurs appropriés.
De 1965 à 1975 un programme scientifique dirigé par Bill Brown a été mené à bien, démontrant la capacité de transmettre une puissance de 30 kW sur une distance de plus de 1 mile avec un rendement de 84 %.
En 1978-1979 aux États-Unis, sous la houlette du Department of Energy (DOE) et de la NASA (NASA), le premier programme de recherche étatique a été réalisé visant à déterminer les perspectives du SCES.
En 1995-1997, la NASA a de nouveau discuté de l'avenir du SCES, en s'appuyant sur les progrès technologiques réalisés à cette époque.
Les recherches se sont poursuivies en 1999-2000 (Programme stratégique de recherche et de technologie de l'énergie solaire spatiale (SSP)).
La recherche la plus active et la plus systématique dans le domaine du SCES a été menée par le Japon. En 1981, sous la direction des professeurs M. Nagatomo (Makoto Nagatomo) et S. Sasaki (Susumu Sasaki), l'Institut de recherche spatiale du Japon a commencé des recherches sur le développement d'un prototype SCES d'une puissance de 10 MW, qui pourrait être créés à l'aide de lanceurs existants. La création d'un tel prototype permet l'accumulation d'une expérience technologique et prépare la base pour la formation de systèmes commerciaux.
Le projet a été nommé SKES2000 (SPS2000) et a été reconnu dans de nombreux pays à travers le monde.
C'est ainsi que WiTricity et la société WiTricity sont nés.
En juin 2007, Marin Soljačić et plusieurs autres du Massachusetts Institute of Technology ont annoncé le développement d'un système dans lequel une ampoule de 60 W était alimentée à partir d'une source située à 2 m, avec un rendement de 40 %.
Selon les auteurs de l'invention, il ne s'agit pas d'une résonance « pure » de circuits couplés et non d'un transformateur Tesla à couplage inductif. Le rayon de transmission d'énergie pour aujourd'hui est d'un peu plus de deux mètres, à l'avenir - jusqu'à 5-7 mètres.
En général, les scientifiques ont testé deux schémas fondamentalement différents.
Des technologies similaires sont fébrilement développées par d'autres entreprises: Intel a démontré sa technologie WREL avec une efficacité de transmission de puissance allant jusqu'à 75 %. En 2009, Sony a fait la démonstration du fonctionnement du téléviseur sans connexion réseau. Une seule circonstance est alarmante: quels que soient le mode de transmission et les ajustements techniques, la densité énergétique et l'intensité du champ dans les locaux doivent être suffisamment élevées pour alimenter des appareils d'une capacité de plusieurs dizaines de watts. Selon les développeurs eux-mêmes, il n'y a toujours pas d'informations sur les effets biologiques de tels systèmes sur l'homme. Compte tenu de l'apparition récente et des différentes approches de mise en œuvre des dispositifs de transmission d'énergie, de telles études sont encore à venir, et les résultats n'apparaîtront pas de sitôt. Et nous ne pourrons juger de leur impact négatif qu'indirectement. Quelque chose va à nouveau disparaître de nos maisons, comme les cafards.
En 2010, le groupe Haier, un fabricant chinois d'appareils électroménagers, a dévoilé son produit unique au CES 2010, un téléviseur LCD entièrement sans fil basé sur les recherches du professeur Marina Solyachich sur la transmission d'énergie sans fil et l'interface numérique domestique sans fil (WHDI).
En 2012-2015. Les ingénieurs de l'Université de Washington ont développé une technologie qui permet d'utiliser le Wi-Fi comme source d'alimentation pour alimenter des appareils portables et charger des gadgets. La technologie a déjà été reconnue par le magazine Popular Science comme l'une des meilleures innovations de 2015. L'omniprésence de la technologie sans fil s'est révolutionnée. Et maintenant, c'était au tour de la transmission d'énergie sans fil par voie hertzienne, que les développeurs de l'Université de Washington ont appelée PoWiFi (pour Power Over WiFi).
Au cours de la phase de test, les chercheurs ont réussi à charger avec succès des batteries lithium-ion et nickel-hydrure métallique de petite capacité. A l'aide d'un routeur Asus RT-AC68U et de plusieurs capteurs situés à une distance de 8,5 mètres de celui-ci. Ces capteurs convertissent l'énergie d'une onde électromagnétique en courant continu avec une tension de 1, 8 à 2, 4 volts, qui sont nécessaires pour alimenter les microcontrôleurs et les systèmes de capteurs. La particularité de la technologie est que la qualité du signal de travail ne se détériore pas dans ce cas. Il vous suffit de reflasher le routeur, et vous pouvez l'utiliser comme d'habitude, en plus d'alimenter les appareils à faible consommation d'énergie. Dans l'une des démonstrations, une petite caméra de surveillance secrète à faible résolution située à plus de 5 mètres du routeur a été alimentée avec succès. Ensuite, le tracker de fitness Jawbone Up24 a été chargé à 41%, cela a pris 2,5 heures.
Aux questions délicates sur les raisons pour lesquelles ces processus n'affectent pas négativement la qualité du canal de communication réseau, les développeurs ont répondu que cela devient possible du fait que le routeur flashé envoie des paquets d'énergie via des canaux de transfert d'informations inoccupés pendant son travail. Ils ont pris cette décision lorsqu'ils ont découvert que pendant les périodes de silence, l'énergie s'écoule simplement du système et qu'elle peut en fait être dirigée vers des appareils de faible puissance.
À l'avenir, la technologie PoWiFi pourrait bien servir à alimenter des capteurs intégrés dans les appareils électroménagers et les équipements militaires, pour les contrôler sans fil et effectuer des chargements/recharges à distance.
Le transfert d'énergie pour le drone est pertinent (très probablement, utilisant déjà la technologie PoWiMax ou depuis le radar aéroporté de l'avion porteur):
L'idée semble assez tentante. Au lieu des 20-30 minutes de vol d'aujourd'hui:
→ LOCUST - Essaim de drones de la marine
→ Aux USA testé un « essaim » de microdrones Perdix
→ Intel a organisé un spectacle de drones pendant la mi-temps de Lady Gaga - Intel® Aero Platform for UAV
obtenez 40 à 80 minutes en rechargeant les drones à l'aide de technologies sans fil.
Laissez-moi expliquer:
-l'échange de m/y drones est toujours nécessaire (algorithme swarm);
-l'échange de drones m/y et d'avions (utérus) est également nécessaire (centre de contrôle, correction BZ, reciblage, commande d'élimination, prévention des "tirs amis", transfert d'informations de reconnaissance et commandes d'utilisation d'armes).
Pour les drones, le négatif de la loi du carré inverse (antenne à émission isotrope) « compense » partiellement la largeur du faisceau de l'antenne et le diagramme de rayonnement:
Il ne s'agit pas d'une connexion cellulaire, où la cellule doit fournir une communication à 360° aux éléments terminaux.
Disons cette variante:
L'avion porteur (pour Perdix) ce F-18 possède (maintenant) le radar AN/APG-65:
ou à l'avenir aura AN / APG-79 AESA:
C'est suffisant pour prolonger la durée de vie active des Micro-Drones Perdix des 20 minutes actuelles à une heure, et peut-être même plus. Très probablement, le drone intermédiaire Perdix Middle sera utilisé, qui sera irradié à une distance suffisante par le radar du chasseur, et celui-ci, à son tour, effectuera la "distribution" d'énergie pour les frères cadets de Perdix Micro- Drones via PoWiFi / PoWiMax, échangeant simultanément des informations avec eux (vol et voltige, tâches cibles, coordination en essaim).
L'ère des attaques de phacochères est-elle révolue ?
Peut-être arrivera-t-il bientôt à recharger les téléphones portables et autres appareils mobiles de la gamme Wi-Fi, Wi-Max ou 5G - dans le métro, dans le train, dans l'avion, en marchant / en faisant du jogging dans le parc ?
Postface: 10-20 ans après l'introduction généralisée dans la vie quotidienne de nombreux émetteurs de micro-ondes électromagnétiques (Téléphones portables, Micro-ondes, Ordinateurs, WiFi, outils Blu, etc.), les cafards dans les grandes villes sont soudain devenus une rareté ! Maintenant, le cafard est un insecte que l'on ne trouve que dans le zoo. Ils ont soudainement disparu des foyers qu'ils aimaient tant.
cafards KARL™ !
Ces monstres, les leaders de la liste des « organismes radio-résistants » se sont rendus sans vergogne !
référence
Qui est le prochain en ligne ?
Remarque: Une station de base WiMAX typique transmet une puissance à environ +43 dBm (20 W), tandis qu'une station mobile émet généralement à +23 dBm (200 mW).
Les niveaux de rayonnement admissibles des stations de base des communications mobiles (900 et 1800 MHz, le niveau total de toutes les sources) dans la zone résidentielle sanitaire de certains pays diffèrent considérablement:
PLEIN CHAOS
La médecine n'a pas encore donné de réponse claire à la question: le mobile/Wi-Fi est-il dangereux et dans quelle mesure ? Et qu'en est-il de la transmission sans fil de l'électricité par les technologies micro-ondes ?
Ici la puissance n'est pas des watts et des kilomètres de watts, mais déjà des kW…
Liens, documents d'occasion, photos et vidéos:
"(JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS!" N 12, 2007 (ELECTRIC POWER FROM SPACE - SOLAR SPACE POWER PLANTS, V. A. Banke)
"Electronique hyperfréquence - perspectives en énergie spatiale" 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
