Новая высота: как воздушные змеи расширяют возможности ветроэнергетики

Шаг 1. Регистрация в Росавиации

В настоящее время предусмотрена единая процедура регистрации и постановки на учет для всех беспилотных аппаратов с максимальной взлетной массой (то есть с учетом всех агрегатов, аккумуляторов, максимальным запасом топлива и так далее) от 150 грамм до 30 килограмм. 

До марта 2022-го года нижний предел начинался с 250 грамм, и под правила не подпадало множество весьма любопытных моделей, например, DJI Mini с весом 249 грамм, но, увы, – лавочку прикрыли.

Процедура регистрации одна на всех — в независимости от компоновки БВС, типа силовой установки на борту, максимального времени полета и производителя. Последнее означает, что на учет без проблем можно поставить даже собственноручно собранный беспилотник (см. Правила учета беспилотных гражданских воздушных судов. Пункт 8, подпункт б.):

Правила не делают скидок для так называемых радиоуправляемых моделей самолетов и вертолетов. Если аппарат поднимается в воздух, управляется человеком дистанционно и весит от 0,15 до 30 килограмм, то на него распространяются все положения «Правил учета»

БВС нужно регистрировать, и неважно, продали вам его как «беспилотник» или как «радиоуправляемую модель», есть ли там камера и с какими целями аппарат поднимается в воздух. В этом смысле перед законом едины и «летающее крыло» для FPV (first-person-view) полетов, и прекрасный (и весьма дорогостоящий) М5 AGRO от компании Альбатрос

Как поставить на учет БВС

Чтобы поставить БВС на учет, нужно зарегистрироваться на Госуслугах или Портале учёта БВС. В статье мы рассмотрим первый вариант.

Далее выбираете услугу «Учёт беспилотных гражданских воздушных судов с максимальной взлётной массой от 0,15 до 30 кг».

Вносите данные. В рамках нашего тестового заявления будем считать, что беспилотник – передовая экспериментальная модель собственного производства. Поэтому наименование присвоим произвольное, а поле «серийный номер» оставим пустым. Для модели, купленной в магазине, нужно вписать название, отпечатанное у вас на коробке, например, DJI Mini 3, и указать SN производителя.

Далее указываем силовую установку. 

Госуслуги в выпадающем списке предлагают нам следующие варианты двигателей :

• Без двигателя (планер)

• Внутреннего сгорания (ДВС)

• Газотурбинный

• Гибридная силовая установка

• Ракетный

• Турбореактивный

• Электродвигатель

• Иной

Для обычного коптера наподобие DJI Mavic следует выбрать «электродвигатель», количество «4» и внести максимальную взлетную массу, напечатанную в паспорте. Для БВС, собранного самостоятельно, следует указать расчетную максимальную массу с учетом полного запаса топлива, всех аккумуляторов и остальных агрегатов. Масса указывается в килограммах, то есть, к примеру, для БПЛА меньше килограмма значение массы записывается как «0,ххх».

Мы же пока выбираем вариант «турбореактивный» количеством две штуки и максимальной взлетной массой 25 кг.

В пункте «Информация об изготовителе» я ставлю галочку «собственное производство». Если дрон куплен, то вписываем сюда название бренда.

В пункте 5 заявления необходимо приложить четкую фотографию БВС, а лучше несколько.

Отправляем заявление и ждем положительного ответа. Положительного, потому что на данный момент мне неизвестны случаи отказа в регистрации судна. 

Через 10 рабочих дней вам пришлют уведомление. В нем будет указан учётный номер, присвоенный вашему БВС.

Номер необходимо нанести на корпус беспилотника — любым способом, обеспечивающим его читабельность и сохраняемость: фломастер, наклейка или краска. Высота шрифта — не менее 5 мм, без курсива и засечек. 

Также номер БВС должен быть продублирован на отделяемых элементах конструкции не менее трёх раз для БВС максимальной взлетной массой до 1,5 кг и пяти раз для БВС максимальной взлетной массой более 1,5 кг. Сделано это, надо думать, для удобства идентификации в случае внезапного и резкого контакта поверхности и дрона с полным или частичным разрушением оного.

Отмечу, что процедуру постановки дрона на учет требуется провести в течение 10 дней с момента покупки, но никакой ответственности за превышение сроков здесь не установлено. В случае самостоятельной сборки регистрацию дрона надо провести до первого полета.

Продвинутая робототехника

Эффективность производства и процессов оказывается серьезным препятствием на пути использования возобновляемых источников энергии. Робототехника обеспечивает точность и оптимальное использование ресурсов для решения этой проблемы. Например, автоматизированные солнечные панели ориентированы на максимальное преобразование энергии. Автоматизация оборудования также ускоряет процессы обслуживания, сокращая при этом потребность в человеческом труде.

Беспилотные инспекции и автоматизированные операции и обслуживание (O&M) на основе робототехники выполняют опасную повторяющуюся работу, тем самым повышая безопасность и производительность. Примером может служить использование беспилотников на основе ультразвуковой визуализации фазированной решетки для быстрого обнаружения внутренних или внешних повреждений на больших ветровых турбинах. Кроме того, дроны позволяют создавать цифровые двойники объектов и 3D-карты с помощью визуализации и расчета данных о рельефе.

Greenleap Robotics разрабатывает роботов для очистки солнечных панелей

Индийский стартап Greenleap Robotics разрабатывает автономного робота-очистителя для солнечных батарей. Робот стартапа Lotus A4000 использует ультрамягкую ткань из микрофибры для удаления пыли и мусора, что обеспечивает безводную уборку. Он также устраняет перекосы между солнечными панелями, что приводит к увеличению дальности очистки.

Его централизованное управление облегчает профилактическое обслуживание и самозарядку робота. Greenleap Robotics позволяет крупным солнечным электростанциям автоматизировать свою трудоемкую работу, имея при этом возможность управлять и контролировать ее удаленно.

SupAirVision обеспечивает диагностику ветряных лопастей с помощью дронов

SupAirVision — французский стартап, предоставляющий услуги по диагностике ветряных лопастей с помощью цифровых технологий. Программные инструменты компании, Sherlock и Volta, используют искусственный интеллект для обнаружения дефектов на лопастях и диагностики молниеотводов лопастей, соответственно.

Другой программный инструмент, Clarity, также обнаруживает структурные дефекты внутри лопасти. Все вместе это обеспечивает точную, безопасную и прецизионную диагностику, сокращая тем самым время простоя ветряных турбин. Технология выгодна для ветряных турбин коммунального масштаба, поскольку предлагает масштабируемые решения по управлению с минимальными требованиями к персоналу.

Солнечная Энергия

Солнечные панели являются основным источником возобновляемой энергии во всем мире, но, как и большинство энергетических систем, они требуют частых проверок для контроля их работы. Со временем у солнечных панелей могут возникнуть проблемы, которые трудно обнаружить вручную из-за размера солнечной фермы или из-за того, что какие-либо панели находятся в труднодоступных местах. Вместо того, чтобы использовать ручную тепловую камеру для проверки каждой панели, что может занять несколько дней, дрон, оборудованный тепловой камерой, может выполнить проверку радикально быстрее, сохраняя при этом точность и качество данных.

Независимо от того, отслеживаете ли вы общую производительность своей системы или проверяете ее на предмет гарантийных претензий, беспилотники могут помочь вам быстро и точно определить любые проблемы с вашей системой солнечных батарей. Тепловые камеры могут использоваться для обнаружения проблем с панелями, таких как разрушение или неисправность солнечных элементов, с помощью точного определения местоположения, чтобы помочь вам точно определить, где проблема, которую нужно решить. Любые факторы, которые снижают эффективность солнечных панелей, будут тратить деньги и энергию, поэтому беспилотники жизненно важны для оптимизации производительности системы солнечных панелей.

Возможности и эксплуатационные характеристики

Данные квадрики снабжены модулем GPS, что позволяет отлично подготовить маршрут следования, находясь еще на земле, если вам известно местоположение требуемого объекта и нет препятствий для полета в эту зону. Модуль одновременно поддерживает связь с 16 спутниками, что позволяет качественно провести его по всему маршруту без потери связи.

Из-за того, что дрон имеет прямое подключение к наземной станции, нет ничего страшного, что вы можете потерять контроль, восстановление может произойти автоматически благодаря командам, поступающим со станции управления. Также модуль позволит довольно точно определить желаемый объект для наблюдения и зафиксировать его координаты, проведя слежение с расстояния.

Если говорить о камере, то нужно отметить:

1. Непрерывное изображение в течение любого времени на любое мобильное устройство, которое можно подключить к станции управления;
2. Формат изображения: 720Р (как для камеры такого размера, просто великолепный результат);
3. Частота раскадровки: 30 кадров в секунду.

Также прямое соединение робота с наземной станцией обеспечивает гарантию точного поступления приказа, так как нет команд в высокочастотном эфире, следовательно он выполнит в точности все ваши команды.

Компания на своей странице говорит о том, что ей удалось решить вопросы:

• Робот полностью влагозащищен;
• Он может использоваться вблизи линий электропередач;
• Защита от глушения сигнала.

Вместе с данными, которые были приведены выше, производитель говорит, что изготовил дрон мирового класса, с лучшими защищенными схемами и высокими характеристиками.

Пожелаем разработчикам довести свое детище до финального этапа и выпустить коммерческую версию как можно скорее.

История создания и предназначение данных дронов

Во все времена для получения необходимых данных использовали различную технику или специально обученных людей. В современном мире получить доступ к информации становится все сложнее, а наблюдать за объектом в некоторых моментах практически невозможно из-за развитой технологии маскировки.

Конечно, можно наблюдать за объектами из космоса со спутников, но что делать, если информация нужна мгновенно, и оценить обстановку требуется в течение нескольких минут. Одними из устройств, призванных попробовать закрыть эту проблему, являются мультикоптеры-шпионы, разработкой которых не первый год занимаются различные компании.

Самая большая проблема основывается в том, что нет технологий изготовления силовых батарей, которых хватало бы на длительный период полета. Поэтому производители разными путями решают эту проблему. Совсем недавно был анонсирован дрон, который может летать любое количество времени, но рассмотрев его поближе, можно увидеть, что и тут не обошлось без подвоха.

Получив название Persistent Aerial Reconnaissance and Communications Drone (PARC), он связан с пилотом, который управляет им практически невидимым проводом, по которому помимо питания идет сигнал с камеры слежения, что расположена на теле квадрика. Пропускная способность равняется 10 Мбитам, что довольно неплохой показатель для характеристик аппарата и камеры.

На данный момент существуют лишь несколько экспериментальных моделей, и получат ли они массовое производство — неизвестно. По понятным причинам его перемещение немного скованно, и армия США (именно в этой стране было предложено такое решение) не спешит размещать заказы на его приобретение.

Хотя некоторые тесты были произведены, мы всё-таки не узнаем их результат. Для того чтобы вернуть инвестированный в этот дрон капитал, было привлечено дополнительно 22 миллиона долларов, чтобы обеспечить возможность изготовления коммерческой версии квадрика.

Говоря о материале, из которого изготовлен питающий провод,  это высокопрочные сплавы. Практически невозможно порвать данный провод о предметы, за которые можно зацепиться при использовании. Благодаря тому, что данные передаются по тому же проводу с помощью технологии Ethernet, можно отметить, что их практически невозможно взломать, так как нет беспроводной передачи, что довольно хорошо для военных операций.

Что можно отметить в первую очередь:

1. Питание за счет очень тонкого и почти невидимого провода;
2. Хорошая скорость передачи данных;
3. Неплохая камера.

Если же по каким-либо причинам был потерян контакт с питанием (разрыв кабеля или сбой в электропроводке), то в аппарат вмонтирован автономный источник, заряда которого хватит, чтобы вернуть дрон на базу.

Стоит отметить, что это изделие можно использовать не только в армейских целях, но и в различных службах спасения, которые также изъявляют желание опробовать данный продукт.

Представьте, насколько облегчится работа пожарных, когда будет точно известен источник или очаг пожара, ведь с вертолета можно не так оперативно произвести осмотр места происшествия, а для проведения специальных операций полицейскими в черте города он просто необходим.

Да и обычным налогоплательщикам, которые увлекаются данным хобби, будет довольно интересно полетать на нем и, возможно, использовать в каких-либо личных целях. Поэтому определенный интерес к дрону есть, и компания делает все возможное, чтобы учесть пожелание всех потенциальных клиентов, и как можно скорее приступить к масштабному производству.

Пока же можно следить за действиями компании на их официальном сайте, который вы легко найдете в интернете. Если же говорить обо всех дронах, которые выпускает данный производитель – компания CyPhy (штаб-квартира находится в Денвере, США), то она пробует различные варианты, среди которых не только квадро, но гексакоптеры. Некоторые модели не прошли тестирование и были забракованы, некоторые вышли на рынок.

Всё-таки давайте вместе следить за процессом производства, возможно, получится опробовать этот квадрик в нашей стране.

Шаг 3. Перед стартом

Перед стартом звоним в свой зональный центр, называем себя и номер режима ИВП, говорим, что собираемся взлетать. В процессе полета держим телефон включенным, чтобы всегда быть доступным для уведомлений от диспетчера. В некоторых случаях, таких как полеты в зоне аэропортов и других зон, требующих дополнительных разрешений, надо будет сделать звонки еще и туда, как до, так и после полета.

Полеты над Москвой

Рассмотрим один случай.

Допустим, мы собираемся запускать БВС около Москвы, с юго-западной стороны, в районе Коммунарки. Старт запланирован в Бутовском лесопарке на горе Высокая (N55°34′10″ E37°31′52″). Нам надо понять, можем ли мы выбрать это место в качестве старта (то есть легально ли там в принципе взлететь) и если да, то на каких условиях будет разрешено провести полет. Открываем сайт…

Сразу надо сказать, что полеты над Москвой и около нее сопряжены с кучей проблем. Связано это с несколькими пунктами. Во-первых, полеты непосредственно над Москвой в пределах МКАД запрещены приказом Минтранса № 254 от 24 июля 2020 года. Несанкционированный полет может закончится для физического лица штрафом до 50 тысяч рублей. Выдачу разрешений осуществляет Департамент региональной безопасности и противодействия коррупции Москвы, но мне доподлинно известен лишь один случай, когда физлицо добилось возможности полетать в городе, и это разрешение было выдано по суперуважительной причине, а именно для проведения поисково-спасательных работ.

Во-вторых, окрестности Москвы изобилуют различными запретными для полетов зонами. Например, в непосредственной близости от места нашего теоретического запуска расположена штаб-квартира Службы внешней разведки, а над ней летать нельзя.

Дотошный читатель заметит, что в запретную зону залетать совершенно необязательно, и в таком случае получать разрешение не нужно. Формально – да. Но на практике в подобных местах получить кучу проблем вплоть до принудительной посадки дрона можно, не залетая в зону, а рядом с ней. Рискованно.

В-третьих, место старта находится на расстоянии менее 5 километров сразу от нескольких посадочных площадок. Чтобы взлететь, нам потребуются разрешения от оператора каждой из них.

Расстояние до ближайшей посадочной площадки — 3 км

В-четвертых, на высоте 1500 футов AMSL и выше проходит схема захода на международный аэропорт Внуково, а само место находится в радиусе диспетчерской зоны аэропорта. Если мы хотим летать здесь, это потребует установления временного режима ИВП и, скорее всего, дополнительных согласований с диспетчерами аэропорта.

Короче говоря, крайне неудачное место для полета. Именно так мне ответил оператор московского ЗЦ, когда я позвонил на горячую линию и спросил, что они думают о моем намерении летать в этой зоне

Резюмируя все вышесказанное – друзья, для развлекательных полетов Москва и ближнее Подмосковье нельзя назвать хорошим выбором. Гораздо приятнее прыгнуть в электричку и уехать подальше от многочисленных запретных зон и заодно бюрократической волокиты.

Случай из жизни

Кстати о бюрократической волоките. Нередко обилие бумажных препонов создает забавные казусы. В далеком 2004 году состоялось два пуска «неболета» — самодельного сверхлегкого воздушного судна. Специально для статьи я взял комментарий у пилота и создателя «неболета» Виталия Куликова о его диалоге с Росавиацией при подготовке первого полёта.

Из личного архива Виталия

Так что в случае беспилотного дрона в 2022 году ситуация просто отличная – законодательная база существует, и ясно, что делать можно, а что нельзя.

Подробнее о полете Виталия можно прочитать по ссылкам:

Угрозы от «коптеров»

Понятно, что СМИ нам демонстрируют лишь успешные применения таких летательных аппаратов, а массу неудачных попыток не показывают. Несмотря на факт такого медийного выпячивания, беспилотники реально стали одной из главных угроз на текущей войне.

Дронов на передовой много. Научиться пользоваться в разведывательном варианте – вообще без проблем. Использование со сбросами боеприпасов – более рискованно для оператора. Нужно уверенно обращаться с гранатами и самодельными взрывными устройствами (СВУ).

Все дроны ведут разведку, передавая видеосигнал на смартфон или планшет оператора. При обнаружении перспективных целей, по координатам наводят артиллерию. Лишь 10-20% снабжены системами сброса взрывающихся «сюрпризов».

Наиболее распространённые коммерческие дроны Dji Mavic 3 способны нести груз весом не более 400-500 грамм.

Обычно это:

• Ручные гранаты РГД-5 (могут быть и РГН, но с ними связываются реже).
• Переделанные кустарно ВОГ-17 (30 мм).
• ВОГ-25 (40 мм).
• НАТОвские выстрелы для гранатомётов 40х53 мм.
• Кустарные устройства на базе тротиловых шашек.

Гранаты Ф-1 тоже применяют. Либо на «Мавиках 3» в безветренную погоду, либо на более солидных летательных аппаратах, способных поднимать их вес.

Беспилотники помощнее могут нести либо более грозные СВУ, либо сразу несколько сбрасываемых боеприпасов (гранат, ВОГов). Благо, таких дронов немного (цены заоблачные).

Особую угрозу представляют беспилотники с тепловизорами. Они могут рассмотреть человека не только ночью, но и через кроны деревьев, масксети и тому подобное. Радует их относительная редкость (по причине высокой цены).

Заключительные положения

Давайте сделаем заключение по тому, о чем мы писали выше:

• Оригинальное решение;
• Футуристический дизайн;
• Высокие характеристики;
• Абсолютно новейшие технологии.

После такой презентации, которую провела компания, каждому хочется подержать данный дрон в руках. Ведь думаем, изготовлен он будет из прочного и легко углеволокна. Также будет иметь новейшую начинку и микроскопические электронные компоненты. Надеемся, производитель решит вопрос теплоотведения, ведь при столь длительном использовании возможен перегрев силовых электромоторов.

Пожелаем руководству компании решить все проблемные вопросы, касающиеся выпуска данного аппарата

Хочется, конечно, чтобы наибольшее внимание было уделено производству коммерческого изделия, но этот вопрос решать не нам. Поэтому ничего не остается, как закончить наш обзор и ждать этой новинки на прилавках мировых магазинов, а также надеяться, что модель появится и в нашей стране

Как работают воздушные воздушные змеи Google

Это не традиционные воздушные змеи — они больше похожи на самолеты — но они опираются на те же принципы, что и воздушные змеи, чтобы оставаться в воздухе и генерировать электричество. Их отправляют в воздух, когда они привязаны к док-станции на земле. После освобождения они начинают делать большие круги в небе, которые вращают винты самолета и вращают внутренние турбины для выработки энергии. Затем электрическая энергия передается обратно на землю через кабель в тросе кайта.

Чтобы полностью понять, как работают эти воздушные змеи, полезно знать, что происходит внутри обычной ветряной турбины, поскольку процесс в основном такой же.

В правильных условиях современные ветряные турбины могут достаточно эффективно использовать энергию. Сила ветра вращает большой винт, который преобразует кинетическую энергию в механическую силу. Затем генераторы преобразуют и передают эту энергию в виде электричества. Проблема в том, что ветер прерывистый — мы можем генерировать энергию только тогда, когда дует ветер, и это может сделать энергию ветра очень дорогой. Хуже того, это ненадежно, а это означает, что нам нужно значительно больше емкости, чем мы фактически используем, чтобы гарантировать, что сеть не выйдет из строя при всплеске использования.

Ветры сильнее и более устойчивы на больших высотах, поэтому ветровые турбины установлены на высоких башнях. Но энергетические змеи Макани могут работать более чем в десять раз выше, чем традиционные ветряные турбины, что делает их намного более эффективными. Поскольку воздушный змей летит по воздуху большим кругом, он отражает функциональность кончика лопасти ветряной турбины.

Пролетая на высоте 1500 футов в воздухе, воздушные змеи могут захватывать на 50 процентов больше энергии, чем наземные турбины. Кроме того, им требуется меньше ресурсов для производства, поэтому они могут быть развернуты быстрее и дешевле, чтобы генерировать больше энергии при меньших затратах.

Ядерная энергия

Ядерная энергетика является одним из наиболее эффективных источников энергии, доступных сегодня. Однако, поскольку ядерная энергия сопряжена с таким высоким риском, если что-то пойдет не так, ядерные установки должны управляться с использованием строгих эксплуатационных стандартов для обеспечения безопасности. Ядерные материалы могут представлять серьезную угрозу безопасности для инспекционного персонала, поэтому дистанционные инспекции являются лучшим способом минимизировать риск вокруг. Дроны могут безопасно проводить инспекции ядерной энергии, чтобы обеспечить целостность конструкции и безопасность эксплуатации. Благодаря технологии зума дроны могут осматривать труднодоступные участки объектов ядерной энергетики на безопасном расстоянии.

Биоэнергетика

Биоэнергетика представляет собой вид возобновляемой энергии, получаемой из источников биомассы. Жидкое биотопливо, качество которого сравнимо с бензином, непосредственно смешивается для использования в транспортных средствах. Для достижения этого качества компании совершенствуют процессы и методы обновления биотоплива.

Большинство процессов преобразования биотоплива, таких как гидротермальное сжижение (HTL), пиролиз, плазменная технология, измельчение и газификация, используют термическое преобразование для получения биотоплива. Кроме того, для удаления серы и азота используются такие методы модернизации, как криогенное, гидратное, на месте и мембранное разделение. Точно так же в процессе ферментации образуется биоэтанол.который легко смешивается с бензином.

Ферментация также способна преобразовывать отходы, пищевые зерна и растения в биоэтанол, тем самым обеспечивая изменчивость исходного сырья. С другой стороны, энергоемкое сырье обеспечивает оптимальное качество топлива. По этой причине стартапы и крупные компании рассматривают исходное сырье из водорослей и микроводорослей для использования в вышеупомянутых процессах конверсии.

Phycobloom производит водорослевое био-масло

Phycobloom — британский стартап, который использует синтетическую биологию для производства био-масла из водорослей. Генно-инженерные водоросли стартапа выделяют это масло в окружающую среду. Поскольку одна и та же партия водорослей используется повторно, это делает процесс быстрым и недорогим.

Учитывая, что для роста водорослям требуется только воздух, вода и солнечный свет, эта технология также замыкает петлю между выбросами парниковых газов и производством топлива. Таким образом, решение стартапа снижает зависимость транспортного сектора от ископаемого топлива.

Bioenzematic Fuel Cells (BeFC) создает биотопливный элемент на бумажной основе

Французский стартап BeFC вырабатывает электроэнергию, используя систему биотопливных элементов на бумажной основе. Система включает угольные электроды, ферменты и микрофлюидики. Ферменты превращают глюкозу и кислород в электричество с помощью миниатюрного бумажного материала. Технология подходит для приложений с низким энергопотреблением, таких как сбор и передача данных с датчиков. Более того, отсутствие пластика и металла делает его устойчивым и нетоксичным видом энергии.