CC BY
9УДК 629.12 Рудов М. О., Левушкин В.В.
Рудов М.О.
магистрант кафедры «Судостроение и энергетические комплексы морской техники» Астраханский государственный технический университет (г. Астрахань, Россия)
Левушкин В.В.
магистрант кафедры «Судостроение и энергетические комплексы морской техники» Астраханский государственный технический университет (г. Астрахань, Россия)
СТАНЦИИ ПОДЗАРЯДКИ БПЛА НА МАЛОМЕРНОМ СУДНЕ С ОГРАНИЧЕННЫМ РАЙОНОМ ПЛАВАНИЯ (РЕКА-МОРЕ)
Аннотация: на сегодняшний день актуален вопрос о повышении эффективности автономной работы БПЛА с использованием станции подзарядки для беспилотных летательных аппаратов на реке или море, задача, решение которой усовершенствует зарядку и техническое обслуживание, уменьшая необходимость вмешательства человека в этот процесс. В научной статье рассматривается современный подход для автоматизированной зарядки БПЛА на маломерных судах река-море.
Ключевые слова: станция подзарядки, автономность, БПЛА, маломерные суда.
Технический прогресс не стоит на месте, и с каждым днем появляются новые и перспективные разработки в области инженерии, способные решить широкий спектр задач и максимально упростить труд человека в повседневной жизни. Одной из таких перспективных разработок является создание беспилотного летательного аппарата (сокр. БПЛА).
Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) - летательный аппарат без экипажа на борту. БПЛА различают по степени автономности (управляемые дистанционно или автоматические), конструкции, составным частям и назначению.
За последние несколько лет беспилотные летательные аппараты стали набирать все большую популярность во всем мире, а сфера их применения довольна широка. БПЛА способны решать широкий спектр задач от доставки почты до мониторинга местности и создания 3D-модели карты местности. Применение безбилетников экономически выгодно и целесообразно в настоящее время. С помощью них можно во много раз упростить труд человека, сэкономить время и сберечь финансы на выполнение той или иной задачи.
На сегодняшний день, одной из главных открытых проблем остается необходимость увеличения длительности автономной работы. Для БПЛА вертолетного типа среднее время полета как плавило ограничивается 30-40 минут, для решения многих задач этого времени недостаточно. Поэтому регенерация источников питания БПЛА (замена или зарядка) является довольно острой проблемой, особенно для БПЛА вертолетного типа, которые более энергозатратны.
А если основной миссией будет работа в открытом море или реке, на данный момент отсутствуют проекты судов способные производить замену источников питания и подзарядку аккумуляторов БПЛА, а также взаимодействие с БПЛА в области управления и координации.
Для такой работы необходимо маломерное судно-станция подзарядки электрических БПЛА на основе открытых контактных площадок. Это должно быть самоходное судно с ограничением района плавания (река-море). Корпус судна-станции должен быть предназначен для круглосуточного режима работы и продолжительной эксплуатации. На судне должна быть установлена просторная кабина управления и (или) рубка с хорошим круговым обзором для оператора от палубы до горизонта. На верхней палубе должны находиться станции для подзарядки и замены аккумуляторов БПЛА.
Для осуществления полноценной работы БПЛА на судне, судно должно быть оснащено станциями подзарядки.
Станции подзарядки может быть представлена в трех видах по способу подвода энергии к БПЛА:
- контактные двухполюсные, в которых передача энергии производится на постоянном токе посредством двух подводящих проводов, соответствующих полюсам бортового аккумулятора, при этом количество контактов, осуществляющих передачу напряжения, - минимум два, но может быть и гораздо больше,
- контактные однопроводные, в которых передача энергии осуществляется на переменном токе посредством одного электрода большой площади, на который и производится посадка БПЛА. Преобразование переменного тока в постоянный и управление процессом зарядки аккумулятора в этом случае должно производиться устройствами, расположенными на борту. Преимуществом такой посадочной платформы является отсутствие жестких требований к качеству контактирования электродов,
- бесконтактные, в которых передача энергии от платформы на борт летательного аппарата осуществляется посредством переменного магнитного поля, охватывающего витки приемного контура на борту и передающего контура. Возможны различные варианты реализации такого способа: это может быть сделано, например, посредством связанных резонансных контуров или путем отбора энергии с линии электропередачи с помощью разъемных кольцевых магнитопроводов. При посадке БПЛА на зарядную платформу в силу разных причин сложно избежать различных погрешностей приземления и соблюсти точное позиционирование аппарата, при котором бы обеспечивалось правильное соединение друг с другом стыковочных элементов. Поэтому разработка зарядной станции с такой посадочной платформой, на которой зарядка аппарата могла бы осуществляться при любом его положении, - это актуальная задача. Более того, желательно, чтобы на такой платформе могло бы обслуживаться одновременно несколько аппаратов.
Из трех перечисленных выше способов подвода энергии к БПЛА для решения данной задачи пригодны все, однако контактные двухполюсные зарядные станции обладают наибольшим КПД передачи энергии.
Рис. 1. Зарядная станция на основе платформы с плоскими параллельными электродами.
Использование надводной роботизированной платформы для подзарядки аккумуляторов БПЛА является одним из перспективных способов продления полета БПЛА в автономной миссии на море и реке в условиях порывистого ветра при посадке на морскую платформу или при значительном волнении моря. Ключевыми проблемами здесь остаются вопросы автономной посадки БПЛА на платформу и способ обслуживания аккумулятора: замена или зарядка. Использование системы с заменой аккумулятора сокращает время подготовки БПЛА для нового полета, что позволяет увеличить общее число БПЛА, находящихся одновременно в автономной миссии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Беспилотники: автомобили, дроны, мультикоптеры / С. Антти. — Москва : ДМК Пресс, 2018. — 120 с. — ISBN 978-5-97060-662-9;
2. Посадка беспилотных летательных аппаратов на суда. Проблемы и решения. Шаров, Александров, Дворяшин Издательство: Судостроение, 2014 г.
Rudov M. O., Levushkin V. V.
Rudov M.O.
Astrakhan State Technical University (Astrakhan, Russia)
Levushkin V.V.
Astrakhan State Technical University (Astrakhan, Russia)
UAV CHARGING STATIONS ON A SMALL VESSEL WITH A LIMITED NAVIGATION AREA (RIVER-SEA)
Abstract: today, the urgent question is to increase the efficiency of autonomous operation of UAVs using a charging station for unmanned aerial vehicles on a river or sea, a task the solution of which will improve charging and maintenance, reducing the need for human intervention in this process. The scientific article discusses a modern approach for automated charging of UA Vs on small river-sea vessels.
Keywords: recharging station, autonomy, UAV, small vessels.
