Разработан контейнер для «зажигательных» аккумуляторов
Американская компания Procyon-Alpha Squared провела демонстрационные испытания нового контейнера, который позволит безопасно перевозить самолетами литий-ионные аккумуляторы. Как пишет Aviation Week, проверки проводились в лаборатории Федерального управления гражданской авиации США и были признаны успешными.
Литий-ионные аккумуляторы представляют серьезную опасность для грузоперевозок. Повреждение такого аккумулятора с пробоем между анодом и катодом или короткое его замыкание может привести к быстрому разогреву батареи до температуры почти 600 градусов Цельсия, что чревато пожаром. При этом разогрев соседних аккумуляторов до 200-230 градусов Цельсия может запускать аналогичный процесс и в них.
Помимо сильного нагрева аккумулятора при повреждении или коротком замыкании, батареи также выделяют газовую смесь, на 30 процентов состоящую из водорода. Один аккумулятор стандарта 18650 при повреждении способен выделить 2,2 литра газовой смеси. При смешивании водорода с воздухом может образовываться взрывоопасная смесь.
Сегодня перевозка аккумуляторов по воздуху сильно ограничена. Их транспортируют либо морем, либо силами специализированных авиаперевозчиков. Во многих странах мира отправка аккумуляторов почтовыми службами строго запрещена. Например, в США запрещена отправка батарей отдельно от устройств, но при этом возможна, если аккумулятор вставлен в какой-либо электронный прибор.
Для того чтобы перевозка литий-ионных аккумуляторов почтовыми самолетами вновь стала возможна, несколько компаний занялись разработкой и испытаниями специальных защитных контейнеров. Как ожидается, в ближайшее время Федеральное управление гражданской авиации США представит правила, по которым будут проводиться сертификационные испытания контейнеров.
Новый контейнер компании Procyon-Alpha Squared получил название Omega Pak. Он выполнен из многослойных панелей, в которых слои алюминия чередуются с теплопоглощающими слоями. Стандартный контейнер рассчитан на 52 литий-ионных аккумулятора стандарта 18650 с 50 процентным зарядом.
Во время испытаний контейнер заполнили литий-ионными аккумуляторами и в одну из ячеек вместе с батареей положили и разогревающийся картридж. После этого контейнер закрыли, а рядом с ним поставили устройство, дающее электрическую искру. Такое устройство должно было бы поджечь газ, если бы поврежденный аккумулятор начал его выделять.
От нагрева картриджем литий-ионный аккумулятор получил внутренние повреждения, однако стенки контейнера Omega Pak сумели эффективно отвести от него тепло. В результате аккумуляторы в соседних ячейках не пострадали. Кроме того, поврежденный аккумулятор не вошел в стадию саморазогрева (температурный выбег) и не начал выделять опасный газ.
Procyon-Alpha Squared также провела испытания нескольких контейнеров Omega Pak, поставленных бок о бок и друг на друга. В этом случае поврежденные аккумуляторы в одном из контейнеров не привели к повреждению и температурному выбегу аккумуляторов в соседних.
Собственную версию контейнера для перевозки литий-ионных аккумуляторов создает и лаборатория Федерального управления гражданской авиации США. Контейнер, разработанный этим ведомством, представляет собой герметичную теплопроводящую упаковку на 16 аккумуляторов, которую нужно помещать в транспортировочный контейнер с водой. При перегреве одной батареи ее тепло будет передаваться воде.
Василий Сычёв
Его система управления автоматически находит оптимальные точки в воздушных потоках
Инженеры разработали алгоритм управления для беспилотников самолетного типа, который позволяет парить на восходящих воздушных потоках, расходуя в 150 раз меньше энергии, чем при активном полете с работающим двигателем. Алгоритм отслеживает и подстраивается под непрерывно изменяющиеся воздушные потоки, сохраняя высоту. Препринт доступен на arXiv.org. При поддержке Angie — первого российского веб-сервера Беспилотники самолетного типа более энергоэффективны, чем мультикоптеры. Благодаря крыльям они способны преодолевать большие дистанции и могут гораздо дольше находиться в воздухе. Причем эти параметры могут быть увеличены за счет парения — планирующего полета, в котором аппарат использует восходящие воздушные потоки для удержания в воздухе без использования тяги двигателей, аналогично тому, как это делают некоторые птицы. Группа инженеров под руководством Гвидо де Круна (Guido de Croon) из Делфтского технического университета разработала систему управления, которая позволяет беспилотникам самолетного типа без какой-либо предварительной информации о поле ветра самостоятельно находить оптимальные точки в восходящих воздушных потоках и использовать их для длительного парения с минимальным расходом энергии. В системе управления вместо обычного ПИД-регулятора используется метод инкрементальной нелинейной динамической инверсии, контролирующий угловое ускорение, подстраивая его под желаемые значения. Система управления может без изменения настроек работать и в режиме парения, и при полете с включенным двигателем во время поиска новых оптимальных точек в воздушных потоках или для компенсации резких порывов ветра. Для поиска оптимальных точек в поле ветра, в которых скорость снижения полностью компенсируется восходящим потоком воздуха, применяется алгоритм имитации отжига. Он случайно выбирает направления в пространстве пытаясь найти такую точку, в которой беспилотник может устойчиво лететь с минимально возможной тягой двигателя. Для тестов инженеры построили 3D-печатный прототип на основе модели радиоуправляемого самолета Eclipson model C. Он имеет размах крыла 1100 миллиметров и массу 716 грамм вместе с аккумуляторной батареей. В качестве полетного контроллера применяется Pixhawk 4. Помимо установленного под крылом и откалиброванного в аэродинамической трубе сенсора скорости, беспилотник имеет GPS-модуль для отслеживания положения во время полетов на открытом воздухе. В помещении применяется оптическая система Optitrack. Испытания проводились в аэродинамической трубе, возле которой установили наклонную рампу, для создания восходящего воздушного потока. Прототип запускали в воздушном потоке сначала на ручном управлении, после чего включали автопилот. Разработчики провели эксперименты двух типов. В первом они постепенно изменяли скорость воздушного потока от 8,5 до 9,8 метров в секунду при фиксированном угле наклона рампы. Во втором эксперименте скорость воздушного потока оставалась неизменной, зато менялся угол установки подиума. В обоих случаях алгоритм системы управления быстро находил в поле ветра точки, в которых мог поддерживать планирующий полет в течение более чем 25 минут, лишь изредка задействуя тягу двигателя в среднем лишь на 0,25 процента от максимальной, хотя при таких значениях воздушного потока для поддержания обычного полета требуется около 38 процентов. При изменении поля ветра из-за изменившегося угла наклона рампы или скорости воздушного потока алгоритм успешно находил и удерживал новое положение равновесия. В будущем инженеры планируют провести испытания на открытом воздухе. https://www.youtube.com/watch?v=b_YLoinHepo Американские инженеры и планетологи предложили использовать планер, способный длительное время держаться в воздухе за счет восходящих потоков и термиков, для изучения каньонов Марса. Предполагается, что такие аппараты с надувными разворачиваемыми крыльями могут стартовать с аэростата или дирижабля и затем планировать в атмосфере Марса от 20 минут до суток.