Определение параметров бортовой зарядной обмотки мультикоптера с увеличенным полетным временем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Обеспечение требуемого значения зарядного напряжения аккумуляторной батареи с помощью бортовой зарядной обмотки за счет энергии электромагнитного поля, созданного переменным током контактного провода.

Материалы и методы. Создана математическая модель в программе COMSOL Multiphysics® 6.0 с использованием уравнений Максвелла и метода конечных элементов для расчета наведенной электродвижущей силы в бортовой обмотке беспилотного летательного аппарата.

Результаты. Определены зависимости электродвижущей силы, индуцированной в бортовой зарядной обмотке, от ее параметров и расстояния до контактного провода. Показано, что для электрического тока в контактном проводе, равном 600 А, величина зарядного тока может обеспечить режим дозаряда аккумуляторной батареи, причем масса обмотки не превышает грузоподъемность мультикоптера.

Заключение. Данный способ может быть рекомендован только для дозаряда аккумуляторной батареи беспилотного летательного аппарата.

Об авторах

Константин Константинович Ким

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Автор, ответственный за переписку.
Email: kimkk@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-7282-4429
SPIN-код: 3278-4938

д-р техн. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Владимирович Михайлов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: mihanikk2001@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-6587-6008
SPIN-код: 8379-4655

аспирант

Россия, Санкт-Петербург

Елена Борисовна Королева

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I

Email: elzazybina@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-1804-6982
SPIN-код: 5664-6112

канд. техн. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bogushevskaya VA, Zayats OV, Maslyakov YaN, et al. Development of a remote power supply system for unmanned aerial vehicles. Proceedings of MAI. 2012;51:1–14. (In Russ.) EDN: OWPABH
  2. Nazarenko PA. Model of a solar-powered UAV / PA Nazarenko, VI Satarova, LV Makarova. Proceedings of Tula State University. Technical sciences. 2021;10:44–51. (In Russ.) doi: 10.24412/2071-6168-2021-10-44-51 EDN: RMUUSU
  3. Ovchinnikov AV, Novikova KO, Fetisov VS. Recharge of VTOL UAVs on Landing Platforms with Adaptable Contact Band Width. Electrical and Data Processing Facilities and Systems. 2023;2(19):80–89. (In Russ.) doi: 10.17122/1999-5458-2023-19-2-80-89 EDN: ZTPPNW
  4. Patent RUS № 2837679 / 03.04.2025. Byul. № 10. Kim KK, Koroleva EB, Mikhajlov MV, Solov’ev AS. Sistema posadki bespilotnogo letatel’nogo apparata vertikal’nogo vzleta i posadki. (In Russ.) EDN: GEOEEC
  5. Kim KK, Koroleva EB, Vataev AS. Monitoring of railway infrastructure facilities using unmanned aerial vehicles. In: Eltrans–2023: proceedings of the XI International Symposium, St. Petersburg, May 31 – June 02, 2023 / Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University. St. Petersburg: NP-Print; 2023:247–252. (In Russ.)
  6. Kim KK, Koroleva EB., Tkachuk AA. Unmanned electric aircraft and systems for railway monitoring Transport of the Russian Federation. A journal about science, practice, and economics. 2024;6(115):44–51. (In Russ.) EDN: ICAUZZ
  7. Frolova EA, Dobroskok NA. Kriticheskij obzor metodov elektromagnitnoj beskontaktnoj peredachi energii. Razvivaya energeticheskuyu povestku budushchego: Sb. dokladov mezhd. nauch.-prakt. konf. dlya predstavitelej soobshchestva molodyh inzhenerov TEK, Sankt-Peterburg, 10–11 dekabrya 2021 goda. St. Peterburg: Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj elektrotekhnicheskij universitet im. V.I. Ul’yanova (Lenina), 2021:153–157. (In Russ.) EDN: KSMAZT
  8. Nguyen M, Nguyen CV, Truong LH, et al. Electromagnetic Field Based WPT Technologies for UAVs: A Comprehensive Survey. Electronics. 2020;9(3):461. doi: 10.3390/electronics9030461 EDN: EROGIC
  9. Yıldırım O. Analysis and experimental verification of efficiency parameters affecting inductively coupled wireless power transfer systems. Heliyon. 2024;10(5). doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e27420 EDN: DDSEUF
  10. Shitov V. Jenergija po vozduhu: vse sposoby zarjadit’ dron // Mashiny i mehanizmy. 2022. №199 [Internet] [cited 2025 March 31]. Available from: https://21mm.ru/news/tehnologii/energiya-po-vozdukhu-vse-sposobyzaryadit-dron (In Russ.)
  11. Nikitin VV, Vasiliev VA, Zhao T. Wireless power transmission to the carriage of high speed magnetolevitational transport. Electronics and electrical equipment of transport. 2022; 1: 23-26. (In Russ.) EDN: HTBPUO
  12. Kim KK, Koroleva EB, Rybin PK, Stepanskaya OA. An unmanned aerial vehicle for monitoring an AC contact network. Modern Transportation Systems and Technologies. 2024;10(4):463–476. doi: 10.17816/transsyst636732 (In Russ.) EDN: KDGRRT
  13. Kim KK, Koroleva EB, Vataev AS, et al. Mathematical simulation of the contactless process in charging a multicopter battery from the external electromagnetic field. Herald of the Bauman Moscow State Technical University, Series Mechanical Engineering. 2024;4(151):28–46. (In Russ.) doi: 10.18698/0236-3941-2024-4 EDN: ZRDBMU
  14. Valinsky OS, Kim KK. Developments of St. Petersburg State University of Railway Communications in the Field of Non-traditional and Renewable Energy. Transport of the Russian Federation. A journal about science, practice, and economics. 2024;(2):32–38. (In Russ.)
  15. Patent № 042897 / 31.03.2023. Byul. 2023-03. Кim КК. Bespilotnyj letatel’nyj kompleks. (In Russ.) EDN: AGVBFH
  16. Kalantarov PL, Cejtlin LA. Calculating Inductances: Reference Book. Leningrad: Energoatomizdat, 1986 (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Ким К.К., Михайлов М.В., Королева Е.Б., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).