Бпла с питанием по кабелю

FlyFocus разрабатывает привязной БПЛА со съёмным кабелем для систем наблюдения особого назначения

Новый привязной дрон CableGuard производства компании FlyFocus с отсоединяемым кабелем предназначен для осуществления гражданской и правоохранительной деятельности. В режиме привязки он парит на высоте 70 м в течение достаточно продолжительного времени. Кабель дрона отсоединяется с помощью дистанционной команды, что позволяет дрону свободно перемещаться и отслеживать подозрительные объекты на протяжении 30 минут.

5-кВт БПЛА считается самым мощным дроном привязного типа на современном рынке. Такая высокая мощность достигается в т.ч. благодаря использованию компанией FlyFocus изолированных регулируемых DC/DC-преобразователей DCM фирмы Vicor в цепях электропитания двигателей и электроники летательного аппарата через кабель.

Привязной дрон со съёмным кабелем и вклад Vicor в его создание

В привязном режиме электродвигатели и бортовая электроника беспилотника получают питание через кабель, по которому от наземной станции подается напряжение 400 В DC, благодаря чему наблюдение можно вести практически без ограничений по времени. Лишь в отдельных случаях дрон требуется посадить для технического осмотра. В режиме свободного полёта беспилотника для питания используются бортовые батареи, обеспечивающие до 30 минут полёта с одной камерой дневного света и 20 минут в случае использования тепловизионной камеры и камеры дневного света. Такое время свободного полета является значимым конкурентным преимуществом систем наблюдения на основе дронов FlyFocus.

Компания FlyFocus использует высокую мощность величиной 5 кВт, подаваемую по привязному кабелю, для повышения производительности и функциональности БПЛА. Этот дрон с восемью двигателями может безопасно приземлиться даже в том случае, если два из них вышли из строя. К дрону прилагаются две камеры с разрешением Full HD, 10-кратным оптическим и 4-кратным цифровым зумом, а также ИК-камера ночного видения 640p с 4-кратным цифровым увеличением.

Повышенная мощность позволяет использовать камеры более высокого качества, к которым относятся тепловизоры с интенсивным охлаждением или камеры с повышенным зумом. Кроме того, компания FlyFocus предлагает дополнительные модули полезной нагрузки.

Изолированные регулируемые DC/DC-преобразователи компании Vicor применяются для подачи электропитания двигателям и электронике дрона по привязному кабелю. Эти преобразователи могут понижать напряжение кабеля 400 В DC до рабочего напряжения беспилотника. Поскольку при использовании такого высокого напряжения уменьшается ток в кабеле и активные потери, имеется возможность задействовать в бортовой системе более легкий и меньший по размеру кабель.

Кроме того, удельная мощность DCM-модуля намного превышает аналогичный показатель любого другого поставщика компании FlyFocus. Благодаря этому восемь высокоэффективных модулей мощностью 600 Вт можно установить всего с двумя радиаторами или вентиляторами в небольшой отсек беспилотника.

Источник

Началась разработка привязной авиационной платформы

Институт проблем управления имени Трапезникова начал разработку многофункциональной беспилотной привязной высотной платформы с длительной продолжительностью полета, передает РИА Новости со ссылкой на источник в российском ОПК.

— сказал собеседник агентства.
По его словам, фактически длительность полета такого аппарата зависит только от подачи электричества с земли по проводам и износа деталей беспилотника.

В состав комплекса входят наземный пункт преобразования энергии, кабель-трос на кевларовой основе с тремя медными жилами малого сечения для передачи на борт БПЛА электроэнергии для питания электродвигателей и аппаратуры полезной нагрузки беспилотника, кабель на основе оптоволокна для высокоскоростной передачи информации, а также беспилотный аппарат вертолетного типа мультироторной схемы, оснащенный бортовой системой управления и стабилизации полета и навигационной системой на основе ГЛОНАСС/GPS.
Мощность электроэнергии, передаваемой с земли на борт — до 20 киловатт. Аппарат может поднимать полезную нагрузку массой до 30 килограмм на высоту до 300 метров. Наземный компонент системы в мобильном исполнении может включать подвижную электростанцию мощностью 100 киловатт, с жилым модулем на шасси Камаз 43114, или в полевых условиях — дизельную электростанцию мощностью 25-30 киловатт.

Время развертывания комплекса составляет не более 10 минут. Система обеспечивает возможность эксплуатации при температурах от –50 до +50 градусов Цельсия. Аппарат может выполнять полеты при ветровой нагрузке до 15 метров в секунду.

Данная система сможет использоваться в системах связи и для обеспечения безопасности военных объектов, а также Пограничной службой, где она может применяться для наблюдения за государственной границей.

Источник

Дрон на поводке, способный оставаться в воздухе вечно

Новый коптер-дрон, способный парить в воздухе, использую специальный винт, находящийся в кольце. Не неся никакой системы навигации на борту, техника подобного рода оснащается лишь парой видеокамер с высокой разрешающей способностью. Разность изображения этих камер используется беспилотным аппаратом для того, чтобы стабилизировать положение в пространстве относительно поверхности Земли. Для ночных наблюдений БПЛА использует специальную камеру с ИК-излучателем. Электромотор позволяет перемещаться в воздухе.

Но если есть электромотор, то должен же быть и аккумулятор. Однако не в этом случае. Создатели такой интересной модели утверждают, что никакой особой батареи БПЛА на борту не несет, а это снижает общий вес летательного аппарата. Зарядка проводится позволяет лететь коптеру около 50 минут. Вы скажете: но это же мало! Что делать БПЛА, когда заряд заканчивается?

При этом возникает резонный вопрос: что же заряжается в БПЛА, если никакой батареи на борту нет? Робот Extreme Access System for Entry запитывается при помощи тончайшего кабеля, который создан на основе своеобразной технологии маскировки: чередование светлых и темных полосок. Если видео не позволяет рассмотреть этот кабель, то получается, что идея разработчиков сработала, и маскировка активно работает. Кабель связан с батареей, которая находится у наземного оператора. И как только заканчивается заряд батареи, оператор может в режиме реального времени сменить батарею, не приземляя беспилотное летательное устройство. Вторая батарея должна быть, соответственно, всегда под рукой. А если с батареями не все так просто, то можно вообще запитать БПЛА от розетки, что дает ему возможность находиться в воздухе практически неограниченного количество времени. Главное, чтобы кабеля хватило, как и ресурса работы электромоторов…

Такие дроны создаются компанией CyPhy Works. Разработчики не видят ничего предосудительного в том, что аппарат проводной. Более того, они находят здесь свои преимущества: информацию никто не сможет перехватить, как в случае с радиосигналом, исходящим от обычных беспилотников.

Есть и еще одна интересная модификация дрона — Persistent Aerial Reconnaissance and Communications (PARC). Он чуть больше по размерам, чем тот, о котором речь шла выше. При этом ресурс работы на одной батарее составляет до 12 часов кряду. Очевидно, что такой аппарат вызовет интерес у военных, а потому разработчики уже сейчас проводят ненавязчивую рекламу своего детища. Остается довести начатую работу до конца, и реализовать ее для заинтересованных ведомств.

Источник

Cодержание и развитие концепции «Привязанный беспилотный летательный аппарат»

Cодержание и развитие концепции «Привязанный беспилотный летательный аппарат»

Фетисов Владимир Станиславович, д.т.н.
Кулбаев Булат Русланович
Уфимский государственный авиационный технический университет
fet777@rambler.ru

В статье приведено описание и показано развитие концепции с условным названием «Привязанный беспилотный летательный аппарат», которая состоит в организации системы мониторинга на базе беспилотного летального аппарата, связанного с наземной станцией кабелем, выполняющим одновременно рольудерживающего троса, силового кабеля и коммуникационной линии. Представлена сравнительная характеристика альтернативных систем мониторинга, из которой следует перспективность данной концепции

для многих практических задач. Рассмотрены варианты реализации этой концепции в анонсированных разработках и существующих моделях «привязанных беспилотников».

Ключевые слова и фразы: система мониторинга; привязанный беспилотный летательный аппарат; вертикальный взлет/посадка; коммуникационно-силовой кабель.

В последние годы все большее распространение получают системы мониторинга, охраны, разведки, наведения, ретрансляции радиосигналов на базе беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Концепция “Tethered UAV” («Привязанный БПЛА») возникла достаточно давно – с появлением беспилотных аэростатических летательных аппаратов, а затем и других аппаратов с вертикальным взлетом/посадкой. Идея состояла в том, что для выполнения указанных задач не обязательно задействовать летательный аппарат большого радиуса действия – достаточно просто поднять его на определенную высоту. При этом очень разумно использовать коммуникационно-силовой кабель, одновременно выполняющий функции удерживающего троса, силового кабеля и коммуникационной линии. Такое решение имеет множество преимуществ: отсутствие

необходимости иметь на борту запас топлива или энергоемкий аккумулятор (который требуется периодически подзаряжать, для чего приходится организовывать специальные системы [5; 6]), практически неограниченное время висения в воздухе, очень малая вероятность потери аппарата и т.д.

Авторами была проведена сравнительная оценка характеристик систем мониторинга, основу которых составляют:

1. Привязанный БПЛА (на базе мультикоптера).

2. БПЛА вертолетного типа.

3. БПЛА аэростатического типа.

4. БПЛА самолетного типа.

Сравнение выполнялась методом экспертных оценок по пятибалльной шкале. Полученные данные сведены в Табл. 1. Как следует из таблицы, система на основе привязанного БПЛА – довольно перспективна для использования в указанных выше приложениях.

Привязанные БПЛА можно классифицировать по различным критериям. По месту базирования их можно разделить на следующие типы:

— аппараты стационарного базирования;

— аппараты, базирующиеся на наземной мобильной платформе (например, на автомобиле);

— аппараты морского базирования (на корабле).

Системы на базе привязанных БПЛА можно различать также по применению удерживающих и направляющих элементов:

— системы с одним коммуникационно-силовым кабелем;

— системы с дополнительными удерживающими тросами (на растяжках);

— системы с дополнительными ведущими балками;

— системы с дополнительными горизонтальной направляющей и мобильной кареткой.

Табл. 1. Сравнительная характеристика систем мониторинга на базе БПЛА (балльные оценки)

Простота обеспечения взлета/посадки

Исключение вероятности потери аппарата

Противостояние ветровым нагрузкам

Защищенность канала передачи данных

Тема привязанных БПЛА получила развитие как в отечественных, так и в зарубежных разработках беспилотной техники, причем относятся они в основном к военной сфере. Так, в патентных базах данных можно найти множество примеров реализации данной концепции. Приведем некоторые характерные примеры:

1) Патент РФ № 2428355 «Система воздушного наблюдения» [2];

2) Патент РФ № 2441809 «Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс» [3];

3) Патент РФ № 2272753 «Разведывательный комплекс боевой машины» [1];

4) Патент США № 8590829 “System, Floating Unit and Method for Elevating Payloads” [4].

Среди реализованных зарубежных привязанных БПЛА выделяются разработки израильской компании Sky Sapience. Привязанная система, которая получила название HoverMast-100, используется для мониторинга и подъема полезной нагрузки. Аппарат, разматывая за собой медный кабель, способен за 15 секунд подняться на высоту 50 метров с борта транспортного средства (Рис. 1) [10]. Особенностями данного БПЛА являются его компактность, достигаемая за счет использования складных боковых пропеллеров, и возможность следования за передвигающимся базовым мобильным средством.

Американская компания LaserMotive, которая занимается разработкой беспроводных систем передачи энергии с использованием лазерных лучей [9], продемонстрировала привязанную модель БПЛА InvisiTower. В данной модели используется передача энергии и информации посредством лазера по легкому волоконно-оптическому кабелю, тем самым достигается большая высота полета по сравнению с моделью компании Sky Sapience. Компания CyPhy Works (США) ведет разработку привязанных малых БПЛА двух моделей с применением фирменного тонкого кабеля, состоящего из двух медных многожильных проводов: EASE и PARC [7]. Бортовые механизмы подмотки обеспечивают возможность свободного движения без запутывания кабеля.

По этим же кабелям осуществляется высокоскоростная передача информации. Модель EASE является более компактным вариантом, предназначенным для работы в помещениях, его работа не зависит от сигнала GPS.

Как видно из Рис. 2(а), роторы EASE защищены обтекателями, поскольку ему предстоит работать в ограниченном пространстве и в возможной близости с людьми. Вторая модель (PARC) предназначена для воздушной разведки и обеспечения связи с другими объектами (Рис. 2(б)). Отличительной особенностью данной модели является большая высота подъема, которая может достигать 300 метров.

Американской компанией UAV Solutions разработана модель привязанного БПЛА Allerion 25-T, представляющая собой квадрокоптер с длиной привязки 75 метров (Рис. 3) [13]. Данный аппарат может находиться в воздухе до 12-ти часов, в отличие от 40 минут полета аналогичной модели без привязки Allerion 25.

Рис. 1. Система HoverMast-100 Рис. 2. Привязанные БПЛА компании CyPhy Works компании Sky Sapience

Рис. 3. Модель Allerion 25-T компании UAV Solutions Рис. 4. Привязанная парящая платформа StableEyes

Рис. 5. Беспилотный комплекс TCUAV Рис. 6. БПЛА морского базирования фирмы UAV-Rapace
компании Planum Vision

StableEyes – это привязанная парящая платформа, разработанная в Университете Канзаса доктором Роном Бареттом, она проиллюстрирована на Рис. 4 [8]. Высокая стабильность положения аппарата достигается за счет применения боковых растяжек. Среди достоинств следует отметить простоту конструкции и потребление малого количества энергии.

Израильская компания Planum Vision, специализирующаяся на разработке систем безопасности, развивает проект беспилотного струнно-воздушного комплекса наблюдения TCUAV (Train Cable Unmanned Aerial

Vehicle) (Рис. 5) [11]. TCUAV представляет собой беспилотный роботизированный электролокомотив, который скользит по двум направляющим. На привязи за электролокомотивом в воздухе следует патрульный самолет или дирижабль, при этом появляется возможность мониторинга достаточно больших территорий, исключая «мертвые зоны».

Привязанный БПЛА фирмы UAV-Rapace (Франция) использует силовой высоковольтный кабель для подачи питания и волоконно-оптический кабель для высокоскоростной передачи видеоданных (Рис. 6) [12].

Подъемная сила такого аппарата создается при помощи одного двигателя, а выбранная конструкция позволяет максимально защитить персонал от вращающихся лопастей двигателя.

Таким образом, концепция привязанного БПЛА получает развитие в разных странах в связи с явными преимуществами по отношению к другим системам мониторинга, охраны, разведки и ретрансляции сигналов. Среди преимуществ «привязанного беспилотника» выделяются такие как неограниченная продолжительность полета, относительная скрытность наблюдения, скорость развертывания, защищенность канала передачи данных.

1. Патент РФ № 2272753 «Разведывательный комплекс боевой машины». Опубл. 27.03.2006. Бюлл. № 9.

2. Патент РФ № 2428355 «Система воздушного наблюдения». Опубл. 10.09.2011. Бюлл. № 25.

3. Патент РФ № 2441809 «Способ управления беспилотным привязным летательным аппаратом и беспилотный авиационный комплекс». Опубл. 10.02.2012. Бюлл. № 4.

4. Патент США № 8590829 “System, Floating Unit and Method for Elevating Payloads”. Опубл. 26.11.2013. НКИ 244/23R.

5. Фетисов В. С., Ахмеров Ш. Р., Мухаметзянова А. И. Зарядный терминал для беспилотных летательных аппаратов на основе матрицы контактных площадок // Альманах современной науки и образования. Тамбов: Грамота, 2012. № 11 (66). C. 206-208.

Источник