Исследователи из NIMBUS Lab при Университете Небраски в Линкольне (США) представили свои четырёхвинтовые БПЛА с вертикальными взлётом и посадкой в новой ипостаси — способными передавать энергию без проводов. 

В перспективе эти дроны могут использоваться для подзарядки удалённых датчиков, находящихся в зонах, где проводное электроснабжение недоступно. Но у них есть и множество других возможных применений.

Технология передачи энергии, использованная для дронов, не нова: это метод электромагнитной индукции. Обычно, чтобы функционировать в оптимальном режиме, передатчику энергии нужно приблизиться к подзаряжаемому устройству на расстояние в 1/6 длины используемой волны. Однако разработчики решили использовать так называемую резонансную индукцию, при которой передатчик и приёмник настроены на одну частоту. Потери в ней несколько уменьшаются, а производительность дополнительно повышается с помощью изменения формы волны управляющего тока. Благодаря этому между двумя взаимно настроенными катушками, представляющими собой однослойные соленоиды, может быть передана довольно значительная мощность. Вы, к слову, знакомы с этой технологией, поскольку она главенствует при подзарядке RFID-меток в метро, кредитных картах и многих автомобильных ключах.

Кольца, используемые при резонансной индуктивной передаче энергии, размещены по периметру четырёхвинтовых дронов. (Фото NIMBUS Lab.)

Зачем нужна дистанционная подзарядка датчиков? Сенсоры, не подсоединённые ни к электросети, ни к солнечным батареям, встречаются в подводных всплывающих системах слежения (в частности противолодочных), подземных системах наблюдения (опять-таки военно-разведывательного применения), а также во встроенных системах мониторинга состояния мостов и особо важных сооружений и в тех устройствах, которые должны активироваться исключительно в присутствии беспилотника. В основном речь идёт о разведывательных датчиках, которые микродроны размещают в удалённых точках, таких как леса, горы и городские постройки, в том числе в зонах активных боев. Такие сенсоры, оснащённые записывающими устройствами, значительно повышают разведывательные возможности самих БПЛА: без затрат энергии на воздушное патрулирование и при скрытности, недостижимой даже для микро-БПЛА, они способны фиксировать информацию и затем передавать её по протоколу, почти исключающему удалённую пеленгацию (тот же примитивный Wi-Fi).

Демонстрация талантов дронов по беспроводному снабжению электричеством сторонних устройств:

Показатели передаваемой мощности звёзд с неба пока не хватают: 5,5 Вт, с КПД всего 35% и идеальным расстоянием между передатчиком (дроном) и приёмником (сенсором) в 20 см. Впрочем, сенсоры обычно энергоэкономны; та же The Thing, как мы помним, работала от звуков человеческого голоса, которые явно не обеспечивали её 5,5 Вт, и тем не менее этого было достаточно, чтобы держать МГБ в курсе о каждом слове, произнесённом в кабинете американского посла в Москве.

Чтобы максимально ненавязчиво (быстро и незаметно) произвести подзарядку удалённого устройства, БПЛА намереваются оснастить суперконденсаторами, которые, в отличие от литиевых батарей, способны молниеносно передать весь заряд приёмнику.

Другое перспективное новшество, также обещанное к внедрению в этом году, — система поддержания оптимальной дистанции до подзаряжаемого устройства в условиях плохой видимости, при помощи обратной связи, регистрирующей интенсивность передачи энергии приёмнику (которая, понятно, падает пропорционально квадрату расстояния).

Результаты своих трудов робототехники из Университета Небраски в Линкольне представили на Международной конференции по роботизации и автоматизации — 2012, прошедшей в Сент-Поле (США).