Нетрадиционный способ заряда бортовой аккумуляторной батареи мультикоптера
Ключевые слова:
беспилотный летательный аппарат, аккумуляторная батарея, беспроводной заряд, электромагнитное поле, индукционный способАннотация
Одним из основных недостатков беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа является ограниченность емкости бортовой аккумуляторной батареи. Для осуществления ее подзаряда требуется прекращение полета и возвращение летательного аппарата на базу. В статье рассматривается нетрадиционный способ заряда бортовой аккумуляторной батареи мультикоптера за счет энергии внешнего электромагнитного поля, созданного сторонними источниками, например токами, протекающими по контактному проводу электрифицированного железнодорожного транспорта или по высоковольтным проводам воздушных линий электропередач. Процесс передачи энергии на борт мультикоптера происходит бесконтактно (индукционно) во время его полета в непосредственной близости от источника магнитного поля. Технически это выполняется с помощью электрической катушки, установленной на борту летательного аппарата, и подсоединенной к блоку заряда аккумуляторной батареи. Повышение эффективности заряда батареи в светлое время суток также достигается с помощью солнечной панели, расположенной на аппарате. Для исследования предложенного способа заряда и подтверждения его результативности была построена математическая модель в пакете COMSOL Multiphysics 6.2 с использованием метода конечных элементов, с помощью которой в дальнейшем выполнялся расчет электродвижущей силы, наводимой в бортовой электрической катушке. Получен ряд зависимостей величины наведенной электродвижущей силы от геометрических размеров, числа витков бортовой электрической обмотки, расстояния до контактного провода контактной сети переменного тока напряжением 27,5 кВ. Достоверность результатов расчета доказана исследованиями на экспериментальных стендах.
Библиографические ссылки
Цифровая трансформация сельского хозяйства на основе беспилотных летательных аппаратов / С.В. Шайтура, М.Д. Князева, Л.П. Белю и др. // Вестн. Курск. гос. с.-х. акад. 2021. № 7. С. 174–182.
Уланов С.И., Криводубский О.А., Никитина А.А. Анализ возможностей применения летательных аппаратов в контроле состояния местности // Проблемы искусственного интеллекта. 2024. № 1 (32). С. 94–102.
Шпенст В.А., Морозова О.Ю., Белошицкий А.А. Устройства для диагностики объектов электроэнергетики с помощью беспилотных авиационных систем // Изв. высш. учеб. заведений. Приборостроение. 2021. Т. 64. № 6. С. 503–508.
Голиков Д.В. К вопросу о возможностях программы автономных беспилотных авиационных систем в интересах право-охранительных органов // Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. М., 2025. С. 140–145.
Устинов С.Д. Использование беспилотных летательных аппаратов для борьбы с лесными пожарами // Экология и экологическое образование в современном мире : материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф. Орехово-Зуево, 2024. С. 132–137.
Кореньков Д.А. Система диагностирования в ОАО «РЖД» // Железнодорожный транспорт. 2023. № 12. С. 18–22.
Потапов Г.Ю., Софин А.В., Большаков Р.С. Возможности использования технологий беспилотных летательных аппаратов на Восточно-Сибирской железной дороге // Молодая наука Сибири. 2021. № 1 (11). С. 169–175.
Костюченко К.Л., Фараносов Д.А. Беспилотные мобильные средства: инновации и угрозы // Инновационный транспорт. 2024. № 1 (51). С. 36–41.
Михайлов М.В., Соловьев А.С., Монастырский Д.Я. Применение беспилотных летательных аппаратов с увеличенной дальностью полета для контроля состояния инфраструктуры железнодорожного высокоскоростного транспорта // VI Бетанкуровский межд. инженерный форум : сб. тр. СПб., 2024. Т. 2. С. 55–59.
Пат. № 2837679 Рос. Федерация. Система посадки беспилотного летательного аппарата вертикального взлета и посадки / К.К. Ким, Е.Б. Королева, М.В. Михайлов и др. № 2024120739 ; заявл. 18.07.2024 ; опубл. 03.04.2025, Бюл. № 10. 13 с.
Назаренко П.А., Сатарова В.И., Макарова Л.В. Модель БПЛА на солнечной энергии // Изв. Тул. гос. ун-та. Технические науки. 2021. № 10. С. 44–51.
Никитин В.В., Васильев В.А., Чжао Т. Бесконтактная передача энергии на экипажи высокоскоростного магнитолевита-ционного транспорта // Электроника и электрооборудование транспорта. 2022. № 1. С. 23–26.
Liu Y., Zhang B., Zeng Ya. High-Efficiency Wireless Charging System for UAVs Based on PT-Symmetric Principle // Drones and Autonomous Vehicles. 2025. Vol. 2. Iss. 2. DOI : 10.70322/dav.2025.10008.
Electromagnetic Field Based WPT Technologies for UAVs. A Comprehensive Survey / M.T. Nguyen, C.V. Nguyen, L.H. Truong et al. // Electronics. 2020. Vol. 9. Iss. 3. DOI : 10.3390/electronics9030461.
Энергия по лазеру: проект энергоснабжения коптера от китайских инженеров // Военное обозрение : сайт. URL : https://topwar.ru/209979-jenergija-po-lazeru-proekt-jenergosnabzhenija-koptera-ot-kitajskih-inzhenerov.html (дата обращения: 21.05.2025).
Пат. № 042897 Евразийское патентное ведомство. Беспилотный летательный комплекс / К.К. Ким. № 202000255 ; заявл. 30.07.2020 ; опубл. 31.03.2023, Бюл. № 3. 6 с.
Ким К.К., Королева Е.Б., Ткачук А.А. Беспилотные электрические летательные аппараты и комплексы для мониторинга на железнодорожном транспорте // Транспорт Российской Федерации. 2024. № 6 (115). С. 44–51.
Математическое моделирование физико-химических процессов в среде Comsol Multiphysics 5.2 / А.В. Коваленко, А.М. Узденова, М.Х. Уртенов и др. СПб : Лань, 2022. 228 с.
Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М. : Наука, 1989. 432 с.
Зенкевич О.К. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир, 1975. 541 с.
Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей : Справочная книга. Л. : Энергоатомиздат, 1986. 488 с.
Беспилотный летательный аппарат для мониторинга контактной сети переменного тока / К.К. Ким, Е.Б. Королева, П.К. Рыбин и др. // Инновационные транспортные системы и технологии. 2024. Т. 10. № 4. С. 463–476.
Математическое моделирование бесконтактного процесса подзаряда аккумуляторной батареи мультикоптера от внешнего электромагнитного поля / К.К. Ким, Е.Б. Королева, А.С. Ватаев и др. // Вестн. Москов. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2024. № 4 (151). С. 28–46.
