کوچکترین پهپاد خورشیدی جهان می تواند تا ابد پرواز کند
به گزارش گروه هوش مصنوعی، کوچک ترین پهپاد خورشیدی جهان که تنها چهار گرم وزن دارد با راندمان بالابری ۳۰.۷ گرم بر وات و استفاده از انرژی نور خورشید، امکان پرواز مداوم را در نور طبیعی دارد.
به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا، محققان یک پهپاد فوق سبک با انرژی خورشیدی ساخته اند که قادر به پرواز نامحدود در طول روز است.
به نقل از آی ای، این دستگاه که «کلمب فلای»(ColumbFly) نام دارد، تنها چهار گرم وزن داشته و از یک سلول خورشیدی برای تولید الکتریسیته استفاده می نماید و یک میدان الکتریکی بین صفحات دارای بار مخالف که به صورت دایره ای مرتب شده اند، به وجود می آورد.
این بارهای متضاد مانند فرایند دفع آهنربا عمل می کنند و نیروی کافی برای چرخاندن پره های روتور تولید می کنند. این سبب تولید نیروی گشتاور می شود و ربات را از روی زمین بلند می کند.
این پهپاد دارای راندمان بالابری ۳۰.۷ گرم بر وات و سیستم نیروی بسیار سبکی است که تنها ۰.۵۶۸ وات انرژی مصرف می کند. این به آن اجازه می دهد تا با بهره گیری از انرژی خورشیدی زیر نور طبیعی خورشید به صورت مداوم پرواز کند.
گروه دانشگاه بی هانگ در پکن ادعا می کنند که هر جزء برای متعادل کردن کارایی و وزن سبک طراحی شده است و چنین طراحی می تواند وظایف نظارت ازراه دور را برای مدت زمان طولانی ممکن کند.
طراحی نوآورانه پهپاد
مدت زمان محدود پرواز یک چالش بزرگ جهت استفاده گسترده از وسایل نقلیه هوایی میکرو(MAVs) بخصوص وسایلی با وزن کمتر از ۱۰ گرم است. این وسایل نقلیه معمولاً بیشتر از ۱۰ دقیقه زمان پرواز ندارند.
قدرت نور خورشید یک چاره بالقوه برای بهبود استقامت این وسایل نقلیه هوایی کوچک و فوق سبک است. با این وجود، به سبب ظرفیت بار محدود آنها و راندمان پایین بالابر نسبت به نیرو در سیستم های پیشران سنتی، مطالعات قبلی به قابلیت پرواز بدون اتصال و پایدار برای وسایل نقلیه ای که کاملا از نور طبیعی خورشید نیرو می گیرند، دست نیافته بودند.
به قول محققان، این محدودیت ها مانع از کاربرد عملی وسایل نقلیه هوایی میکرو خورشیدی برای کارهای عملیاتی طولانی شده است.
برای مقابله با این چالش ها، این گروه یک پهپاد با یک موتور بزرگ ابداع کردند که دارای یک حلقه داخلی از صفحات آبستن ثابت، تولید شده از صفحات نازک فیبر کربنی با روکش فویل آلومینیومی است. صفحات آبستن ثابت مجاور، بارهای مخالفی را حمل می کنند که توسط حلقه ای از ۶۴ صفحه چرخان احاطه شده است.
فعال سازی زمانی اتفاق می افتد که صفحات حلقه بیرونی شارژ می شوند و جذب بین صفحات استاتور مخالف را آغاز می کنند و چرخش را ایجاد می کنند. همانطور که صفحات ثابت و روتور به صورت نزدیک در یک راستا قرار می گیرند، تماس از راه سیم های نازک انتقال بار و یکسان سازی تسهیل می شود و جاذبه به دافعه تبدیل می شود. این مکانیسم حرکت روتور را حفظ می نماید.
محققان از یک لایه نازک از آرسنید گالیم برای ساخت سلول های خورشیدی استفاده کردند که بازده ۳۰ درصدی را به دست آورد اما به سبب ولتاژ پایین به مبدل ولتاژ بالا نیاز داشت. آنها کارایی را فدای وزن کم کردند و چندین مبدل را به صورت یک مجموعه مرتب کردند. این سیستم ۱.۱۳ گرم وزن دارد و ولتاژ را از ۴.۵ ولت به ۹ کیلو ولت با بازده ۲۴ درصد می افزاید.
بهینه سازی پرواز خورشیدی
در خلال یک پرواز آزمایشی، «کلمب فلای» در عرض یک ثانیه بعد از قرار گرفتن سلول خورشیدی آن در معرض نور خورشید به آسمان رفت. محققان ادعا می کنند که هم اکنون می تواند بدون اتصال به مدت یک ساعت در ارتفاع ۱۵ سانتی متری پرواز کنند و حداکثر دو گرم سنسور یا سیستم کنترل کوچک را حمل کنند.
در صورتیکه این امکان دارد ساده به نظر برسد، تیم خوشبین است که بهبودهای طراحی، استقامت و ظرفیت بارگیری آنرا در طول زمان افزایش دهد.
محققان قبل از این چندین پیشرفت همچون افزایش گشتاور موتور، تقویت پروانه بالابر، ترکیب سلول های خورشیدی در عناصر ساختاری و افزایش کارایی مبدل ولتاژ را اعلام نموده اند.
قابل توجه است که اندازه آن هم پیشتر اصلاح شده است و نسخه کم شده تنها ۹ میلی گرم وزن و فقط ۸ میلی متر ارتفاع دارد. این پهپاد می تواند ملخ خویش را با سرعت بیشتر از ۱۵ هزار دور در دقیقه با یک میلی وات انرژی بچرخاند.
جزئیات تحقیقات این تیم در مجله «نیچر»(Nature) انتشار یافته است.
منبع: iagrp.ir
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب