Дроны привлекают много внимания в войне, но их влияние выходит далеко за рамки этого. Быстрое развитие технологий дронов изменило различные отрасли: от кинопроизводства до сельского хозяйства. Однако одним существенным ограничением всегда было время автономной работы, которое ограничивает продолжительность и дальность действия дронов.

Ситуация скоро изменится с появлением инновационной системы самоподзаряжающихся дронов, которая использует воздушные линии электропередачи для непрерывных и длительных полетов. Эта технология, разработанная группой исследователей из Университета Южной Дании, обещает произвести революцию в использовании дронов для проверки и мониторинга инфраструктуры.

Долговечные дроны

Дроны совершают революцию в геодезии во многих областях. В сельском хозяйстве дроны, оснащенные мультиспектральными камерами, предоставляют фермерам подробные данные. Фермеры могут отслеживать состояние сельскохозяйственных культур, потребности в орошении и уровень вредителей, что облегчает применение методов точного земледелия, которые повышают производительность и устойчивость. Что касается инфраструктуры, дроны предлагают обзор с высоты птичьего полета для проверки труднодоступных сооружений, таких как мосты, башни и крыши, что снижает необходимость в рискованных проверках людьми. Ученые-экологи также используют дроны для мониторинга экосистем, отслеживания изменений в среде обитания и картографирования отдаленных районов, не нарушая природную среду.

Но примерно каждые 30 минут большинству дронов приходится возвращаться для замены батареи. Это не только тратит много времени, но и уменьшает масштабы и расстояния, на которых можно использовать дроны.

Новая система меняет это. Он оснащен надежной навигационной системой, позволяющей дрону автономно обнаруживать и определять местонахождение линий электропередачи и приземляться на них. Приземляясь на линии электропередачи, дрон цепляется за кабель. Это не только защищает его, но и использует магнитное поле, создаваемое током в линии электропередачи, для подзарядки аккумулятора дрона.

«Магнитный захват состоит из трансформатора тока, который работает как захват и сборщик энергии», — пишут исследователи в статье.

«После закрытия захвата магнитная схема управления отвечает за поддержание достаточной удерживающей силы, пока
одновременно заряжая батарею дрона, манипулируя магнитным полем внутри разделенного ядра».

Система управляется с помощью алгоритма, который регулирует магнитное поле внутри захвата для поддержания необходимой силы удержания и оптимизации процесса зарядки в зависимости от уровня тока линии электропередачи и состояния аккумулятора. Это обеспечивает эффективную передачу энергии и надежное крепление во время сеансов зарядки, что имеет решающее значение для безопасности и надежности системы.

Проект будущей работы

Исследователи протестировали дрон в различных условиях, и дрон выполнил несколько циклов полета, приземления, подзарядки и взлета без какого-либо вмешательства человека. В целом дрон мог работать автономно в течение нескольких часов, что значительно расширяло его возможности.

Этот прорыв продлевает возможную продолжительность миссии на неопределенный срок (пока поблизости находятся линии электропередачи), открывая новые возможности для непрерывного мониторинга и детальных проверок критически важной инфраструктуры, такой как линии электропередачи, мосты и железные дороги. На данный момент исследователи хотят использовать его специально для мониторинга линий электропередач — одного из наиболее распространенных приложений для съемки с помощью дронов.

Исследователи признают, что ограничения все еще существуют. Система еще не готова выйти на рынок, и дрон может заряжаться только тогда, когда уровень заряда батареи превышает 45%. Итак, впереди еще много работы. Тем не менее, команда надеется, что этот подход скоро будет использован. Эта технология может проложить путь к более частым и тщательным проверкам, что приведет к улучшению обслуживания и безопасности основной инфраструктуры.

«Мы продемонстрировали полностью автономную систему дронов, способную работать бесконечно, заряжаясь от линий электропередачи по требованию, что позволяет проводить постоянные инспекционные миссии», — заключает команда. «Было продемонстрировано, что интегрированная система работает более двух часов с пятью циклами проверки/зарядки, что доказывает ее осуществимость».

На данный момент исследование опубликовано в arXiv сервер предварительной печати.