Усовершенствованные связь и видеоконтроль с помощью стационарных привязных дронов с электропитанием от BCM-модулей высокого напряжения компании Vicor
Лондон (Великобритания), 30 сентября 2020 г. Дроны с фиксированными крыльями перемещаются в воздушном пространстве с высокой скоростью, но они не приспособлены для приложений, где требуются стационарные БПЛА для обеспечения постоянного воздушного наблюдения или связи.
Компания Dragonfly Pictures Inc. предлагает средства почти мгновенной связи для получения оперативной информации, осуществления контроля, разведки, наблюдения, рекогносцировки, связи и применения в видеоприложениях.
Беспилотные мультироторные воздушные ретрансляторные аппараты (UMAR-дроны) позволяют при размещении на них РЧ-антенн повысить дальность радиосвязи морского судна с 8 до 30 миль в пределах прямой видимости.
Первые эксперименты с беспилотными привязными дирижаблями позволили установить, что они не способны сохранять неизменное положение при сильном ветре. Компания Dragonfly Pictures Inc. (DPI) разработала дроны нового класса – привязные дроны, сохраняющие неизменное (стационарное) положение (hover-in-place) относительно морского судна или другого транспортного средства, оснащённого базовой станцией.
В отличие от мультикоптеров (мультироторных дронов, или коптеров) с батарейным питанием, которые требуют замены батареи каждые 20 минут, привязные дроны получают электропитание по кабелю, подключенному к базовой станции. Благодаря такой возможности эти устройства могут функционировать в полёте в течение многих часов и даже дней. Привязные коптеры отслеживают и сопровождают мобильные платформы – морские корабли, суда, грузовики и другие наземные транспортные средства.
По сравнению с дронами с фиксированными крыльями у новых коптеров имеется несколько преимуществ, к которым относятся вертикальный взлет и посадка. Этим дронам не требуется посадочная полоса, пусковой стол или ремонтно-восстановительное оборудование. В отличие от дронов-дирижаблей, новые коптеры непрерывно сохраняют стационарное положение даже в условиях турбулентности и быстрого порывистого ветра.
Привязные дроны компании DPI, подвергшиеся интенсивным испытаниям в реальных условиях эксплуатации, в настоящее время проходят сертификацию на использование в морских условиях для разведки, наблюдения, рекогносцировки, связи и применения в видеоприложениях.
Решение сложных задач в процессе разработки
Привязные мультироторные беспилотные летательные аппараты, используемые в качестве ретрансляторов радиосвязи военного и промышленного назначения (Unmanned Multirotor Aerial Relay, UMAR), должны быть защищены от воздействия неблагоприятных погодных условий, в т.ч. от дождя, снега, пыли и жары, а также оптимизированы для эксплуатации на море.
Особое преимущество UMAR-дронов в том, что они способны безотказно работать свыше 400 часов в беспосадочном режиме на высоте до 500 футов благодаря непрерывной подаче электропитания по кабелю. Однако проектирование этой схемы связано с существенными трудностями. Напряжение питания, которое подается с корабля на коптер, должно быть как можно более высоким, с тем, чтобы минимизировать ток, что позволяет использовать минимально тонкий и легкий кабель. Такой дрон очень мобилен, а его полезная нагрузка высока.
При потребляемой мощности 8-10 кВт UMAR-дроны достаточно защищены и способны сохранять неизменное положение в трудных штормовых условиях. Задача по обеспечению требуемого положения коптера относительно морского судна осложняется и тем, что оно совершает хаотичные колебательные движения под влиянием больших волн. Таким образом, дроны должны быть обеспечены электроэнергией, достаточной для обеспечения маневренности по вертикали и горизонтали, т.е. иметь возможность практически мгновенно увеличивать частоту вращения ротора, как в импульсном режиме, так и в течение продолжительного времени, чтобы сохранить требуемое положение.
Преобразователь высоковольтного напряжения мультикоптера должен обладать минимально возможными массогабаритными показателями. Поскольку восьмерым независимо работающим бортовым роторам UMAR-дрона требуется усовершенствованное схемное решение на плате, любая экономия занимаемого пространства позволяет задействовать дополнительные компоненты.
«Воспользовавшись силовыми модулями Vicor, мы сократили вес дрона, чтобы увеличить высоту подъема и скорость перемещения в воздухе при заданной полезной нагрузке, – заявил Джо Павелчик (Joe Pawelczyk), вице-президент производственного отдела компании DPI. – Поскольку модули ни одной другой компании не обладают такой высокой удельной мощностью, у нас появилась возможность с помощью компонентов Vicor обеспечить самый высокий уровень маневренности, рабочих характеристик и управления в режиме зависания. Дроны нашей компании поднимаются выше и летают с большей скоростью».
UMAR-дроны с бортовой РЧ-антенной позволяют увеличить дальность радиосвязи морского судна с 8 до 30 миль в пределах прямой видимости.
Архитектура питания, с оптимальной удельной мощностью
Чтобы выполнить крайне строгие требования по электропитанию, компания DPI применяет в UMAR-дронах низкопрофильные модули семейства VIA BCM от Vicor, рассчитанные на высокое напряжение (HV), которые обеспечивают преобразование 800 В в 50 В при КПД равном 98%. Универсальный монтаж и малые размеры высоковольтных BCM-модулей позволяют значительно увеличить удельную мощность и уменьшить вес бортовой системы.
Восемь параллельно установленных модулей HV BCM4414 Vicor осуществляют питание восьми независимых роторов UMAR-дрона компании DPI; при этом имеется возможность организовать совместное питание роторов для обеспечения резервирования. Благодаря малому исходному уровню электромагнитных помех с небольшим количеством ВЧ-гармоник, а также фильтрации этих помех в модулях HV BCM минимизируется шум, что позволяет уменьшить массогабаритные показатели по сравнению со стандартными DC/DC-преобразователями. Если этот шум не фильтровать, радиочастотная связь между дроном и судном ухудшится, а требования стандартов по ЭМП перестанут выполняться.
Восемь параллельно установленных модулей HV BCM Vicor подают питание восьми независимым роторам UMAR-дрона компании DPI; при этом имеется возможность организовать совместное питание роторов для обеспечения резервирования.
В настоящее время технология компании DPI проходит пробные испытания не только в Военно-морском флоте США, но и проверяется правительственными учреждениями, подрядчиками и другими организациями. Имеются все основания считать, что эта технология найдет применение в службах оперативного реагирования, оказывающих помощь при бедствиях, а также в системах мониторинга больших площадей (при проведении публичных мероприятий, для обеспечения безопасности на стадионах и т.д.).
Дополнительная информация по привязным дронам DPI.
###
О Vicor Corporation
Компания производит и предлагает на рынке инновационные силовые компоненты от силовых модулей до полупроводниковых решений, которые имеют в основе широкий спектр запатентованных технологий. Штаб квартира Vicor Corporation расположена в Andover, Massachusetts. Vicor продает продукцию на рынках силовых систем, включая предприятия и высокопроизводительные системы промышленного оборудования, автомобильную промышленость, отрасль связи, сетевую инфраструктуру, транспортные средства, а также для космического и военного применения. www.vicorpower.com.
Присоединяйтесь к Vicor в социальных сетях
Twitter: @VicorPower »
Vicor Corporation on LinkedIn »
Vicor PowerBlog »
Электропитание для инноваций
О компании Dragonfly Pictures Inc.
Компания DPI — лидер в отрасли по производству малых дронов (UAV) с круглым крылом в США. Компания является общепризнанным лидером в области надежных и экономичных дронов и их инновационному винтокрылому дизайну, базе знаний по тестированию и успешному развертыванию. Дроны компании DPI разработаны для тактических применений в околоземных условиях, при сложном рельефу местности с ограничениями типа населенных пунктов, джунглей и гор.