Группа ученых АГАУ под руководством доктора технических наук, профессора Виктора Иванайского разработала технологию подзарядки батарей беспилотных летательных аппаратов в воздухе без использования проводных зарядных устройств, получив патент на термоэлектрическую батарею.
Фото: Ярослав Махначёв
Долгий полёт
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) уже прочно вошли во все сферы жизни, их используют и силовые структуры, и аграрные предприятия, и многие другие. И все сталкиваются с проблемой: низкая эффективность используемых в беспилотниках батареях.— Беспилотники работают на жидком топливе либо на аккумуляторах. В аграрной сфере региона, например, используются в основном аккумуляторные БПЛА. В воздухе они могут находиться до 30-40 минут, потом требуют возвращения на землю и подзарядки батареи, что тоже требует время, это неудобно, — рассказывает заведующий кафедрой технологии конструкционных материалов и ремонтных машин АГАУ Алексей Ишков, дважды доктор наук.
В итоге ученые барнаульского аграрного вуза поняли, как можно продлить время работы БПЛА в воздухе, сделав его вообще чуть ли не бесконечным.
Секрет графита
Уникальность разработки заключается в создании полностью автономной системы питания, не требующей контакта с зарядным устройством. В отличие от традиционных аккумуляторов, новая батарея использует принцип прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.Как говорит Виктор Иванайский, технология, которую они предлагают, то есть передача энергии при помощи электромагнитных волн, известна давно, но до сей поры никому не приходило в голову использовать её для зарядки аккумуляторов БПЛА. По крайней мере, как заверяют наши ученые, в России. Алексей Ишков утверждает, что у изобретателей так бывает очень часто — кто-то предложит казалось бы очевидную вещь, а другим остаётся лишь удивляться, как им это раньше не пришло в голову.
Интересно и то, что к своему открытию барнаульские ученые пришли не то чтобы случайно, а благодаря обстоятельствам.
— Я давно занимаюсь изучением высокочастотных электромагнитных волн, — рассказывает Виктор Иванайский. — В помещении, где я работаю, начался ремонт, и у меня не было доступа к своему оборудованию. А у Алексея Ишкова есть индукционный нагреватель, над котором мы и стали проводить опыты.
Электромагнитные волны, попадая на поверхность чего-либо, нагревают её. Учёные АГАУ под руководством Виктора Иванайского стали думать, можно ли в качестве батареи для БПЛА найти что-либо, что будет не просто нагреваться, а передавать полученное тепло дальше, преобразуя его в электрический ток.
— Стандартные батарейки БПЛА на основе лития для этого не подходят. Стали подбирать материалы и остановились на самом простом графите, — говорит Виктор Иванайский.
В основе новой батареи — более доступный и безопасный графитовый сердечник, который нагревается под воздействием электромагнитного излучения. Специальные термопары, встроенные в графитовый сердечник, преобразуют тепловую энергию в электрический ток.
Виктор Васильевич в кабинете показывает эксперимент, нагревая на зажигалке небольшой прототип батареи с графитовым сердечником, провода от которого подключены к мультиметру. Цифры на экране прибора начинают расти.
В лаборатории повторяем эксперимент уже при помощи индукционного нагревателя российского производства «Элсит». Алексей Ишков включает прибор, Виктор Иванайский подносит прототип батареи, и показания на мультиметре начинают расти ещё быстрее.
— В нашем случае нагреватель играет роль зарядного устройства, а графит — основа батареи для БПЛА, — рассказывает Алексей Ишков. — Мы доказали, что для подзарядки такого аккумулятора его не надо возвращать на землю, это можно сделать в воздухе.
А что дальше?
Это, как говорят учёные, ещё не изобретение батареи или нового зарядного устройства. Если все это использовать на практике, нужны и другие, более компактные излучатели с направленным действием, да и батарей на основе графита для БПЛА еще нет, так что требуется наладить их выпуск. Учёные предлагают технологию, у которой хорошие перспективы.Например, как говорит Виктор Иванайский, держать заряд такой аккумулятор на основе графита может до трёх суток, а зимой его эффективность может быть даже больше, чем летом, в отличие от стандартных литиевых батарей. Алексей Ишков отмечает, что заряжать можно не только теплом, но и лазером в инфракрасном диапазоне.
— Более того, заряжаться таким образом беспилотник может даже без зарядных устройств — может «повисеть» над линиями электропередачи, получив энергию от них, или над трубами ТЭЦ или промышленных предприятий, выделяющих тепловую энергию, — поясняет Виктор Иванайский.
На свое изобретение ученые АГАУ уже получили патент. Изменит ли эта технология систему использования БПЛА на практике или так и останется лишь вариантом на бумаге, покажет время.
— Может, останется в столе, такое тоже нередко бывает, — говорит Виктор Иванайский. — Никакой обиды нет, моё дело как конструктора — предлагать, а реализовывать уже должны другие, тем более дело это дорогостоящее. Но отмечу, что из всех своих изобретений и разработок есть лишь два-три, которыми я полностью удовлетворен. И нынешнее — одно из них.
