Идея | Для увеличения дальности полёта при мониторинге объектов инфраструктуры ОАО «РЖД» беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) мультикоптерного типа студенты факультета «Транспортные и энергетические системы» ПГУПС Александр Рогов (4 курс), Михаил Михайлов и Андрей Соловьёв (5 курс) предложили техническое решение, позволяющее осуществлять бесконтактную подзарядку аккумуляторной батареи во время полёта за счёт энергии электромагнитного поля переменного тока промышленной частоты, протекающего по проводам высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) или контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта. Процесс передачи энергии на борт аппарата осуществляется индукционным способом с помощью специальной электрической обмотки, установленной на борту БПЛА.
23.11.2023
В ОАО «РЖД» контроль состояния инфраструктуры осуществляется в том числе с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Мониторинг железнодорожного полотна и контактной сети – важная составляющая безопасности и эффективности их работы. К примеру, ЦДРП располагает парком беспилотников в 28 единиц. С помощью них производят съёмку производственных баз путевых машинных станций (ПМС), участков ремонта, полосы отвода, объектов капитального строительства, участков проведения аварийно-восстановительных работ. Использование БПЛА позволяет быстро обследовать большую территорию, включая труднодоступные места, однако недостатком данного способа контроля является малая ёмкость аккумуляторных батарей беспилотников, и как следствие – сокращение их полётного времени.Студенты факультета «Транспортные и энергетические системы», кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ПГУПС Александр Рогов (4 курс), Михаил Михайлов и Андрей Соловьёв (5 курс) предложили техническое решение, позволяющее осуществлять бесконтактную подзарядку аккумуляторной батареи БПЛА с целью увеличения продолжительности его работы. В качестве источника энергии для бесконтактного заряда предлагается использовать энергию электромагнитного поля высоковольтных проводов в линиях электропередач переменного тока или контактной сети электрифицированных железных дорог переменного тока.
На фото: Разработчики проектируют беспилотный комплекс для непрерывного мониторинга контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта (слева направо): Александр Рогов, Михаил Михайлов и Андрей Соловьёв
Этот способ позволит увеличить дальность полёта БПЛА, ведь теперь его не нужно будет возвращать на место взлёта для заряда аккумуляторной батареи. Таким образом повысится эффективность мониторинга железнодорожного полотна, контактной сети и прилегающей территории на случай отказов, съёмки аварий или актов незаконного вмешательства, а также стратегических объектов, среди которых мосты, тоннели, переезды и крупные транспортные узлы.
«Для подзаряда аккумуляторной батареи на БПЛА устанавливается дополнительная кольцевая электрическая обмотка, – рассказывает Александр Рогов. – Электромагнитное поле индуцирует в кольцевой электрической обмотке электродвижущую силу, под действием которой осуществляется заряд аккумулятора беспилотника». Когда степень заряда достигнет необходимого уровня, устройство управления зарядом батарей отключает кольцевую электрическую обмотку, и заряд прекращается, – и всё это во время полета.
«В ноябре прошлого года в лаборатории «Техника высоких напряжений» кафедры «Электротехника и теплоэнергетика» мы испытали макет первоначального устройства, – говорит Михаил Михайлов. – Под руководством преподавателей кафедры, мы проверили, какая ЭДС наведётся в кольцевой обмотке на различных расстояниях от проводника с током и верифицировали результаты математического моделирования показаниями средств измерений. Расхождение результатов составило менее 5%. Можно сказать, что построенная математическая модель адекватно описывает реальный процесс заряда аккумуляторной батареи БПЛА».
Сейчас разработчики представляют свою идею в бизнес-акселераторе Государственного университета аэрокосмического приборостроения, оформляют патент на изобретение и проектируют беспилотный комплекс для непрерывного мониторинга контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта.
На центральном фото: Беспилотные летательные аппараты задействованы в том числе для контроля состояния инфраструктуры
Алина Васильева
