Проект ученых ЮУрГУ по разработке элементов механизации лопастей, обеспечивающих беспрерывную работу ветровых установок и квадрокоптеров, поддержан грантом РНФ. Это повысит эффективность использования заряда аккумулятора квадрокоптера гражданского назначения и сократит расходы ветроэлектростанций на аварийную остановку и повторный пуск. Надстраиваемая над системой управления нейросеть, разрабатываемая в рамках проекта, призвана настроить безукоризненную работу модернизированных аппаратов.
По замыслу научных сотрудников кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ЮУрГУ оснащение лопастей ветрогенераторов горизонтального типа элементами механизации, на подобии тех, которые входят в конструкцию самолетов, повысят эффективность ветроэлектростанций. При помощи таких функциональных элементов лопасть будет менее подвержена риску деформирования, а ветровая установка – угрозе остановки в условиях повышенной скорости ветров. Стоимость «сильных» ветрогенераторов (мощностью более 2 кВт) свыше 100 тыс. руб.
Элементы механизации позволят избежать полного отключения ветроэлектростанции – лопасти будут замедляться до безопасных скоростей. Постоянная работа ветряка не допустит сбоя в подаче электроэнергии и устранит потребность в резервном источнике электропитания. Кроме того, разработанный элемент механизации применим, в том числе, и для повышения эксплуатационных возможностей квадрокоптеров гражданского назначения, которые используются для обслуживания электро- и теплосетей, сельскохозяйственных нужд, например, проведения кадастровых работ.
Возможность настройки угла наклона лопастей квадрокоптера при его взлете и посадке позволит снизить количество потребляемой электроэнергии от аккумулятора. Заряд батарей сохранится благодаря тому, что станет возможным обращать часть лопасти вверх-вниз, влево-вправо. Другое преимущество в этом направлении исследования – траектория движения квадрокоптера станет более устойчивой, а вероятность опрокидывания устройства снизится к минимуму.
В рамках работы над грантом, ученые также разрабатывают нейросеть, которая установит качественную работу ветряков и квадрокоптеров в усовершенствованном виде. Нейросеть нужна в промышленном назначении для сбора данных об ошибках работы оператора и систем управления, которые необходимо избежать в дальнейшем.
«Наша задача номер один – разработать лопасти с элементами механизации; задача номер два – разработать нейросеть, которая бы этим управляла. Программа будет отслеживать всевозможные ошибки в работе и не допускать их в дальнейшем. Для ветряков это будет полностью автоматизированная система без участия человека, а для беспилотных летательных аппаратов – самообучающаяся сеть при участии человека», – поделился кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Промышленная теплоэнергетика» Константин Осинцев.
Сеть сможет корректировать движение квадрокоптера, за счет этого можно будет свести к минимуму влияние человеческого фактора. Это гарантирует наименьшую вероятность негативного исхода полета.
«Смоделируем ситуацию: квадрокоптер находился в устойчивом положении, но в какой-то момент пытается упасть. Оператор регулирует положение устройства, пытаясь вернуть его на прежнюю траекторию. В это время сеть запоминает допущенные ошибки оператора и в дальнейшем при попытке оператора совершить какое-либо обратное действие, корректирует его конечное решение. Если все ошибки в своих прогнозах будет исправлять нейросетевой алгоритм, то и разработка имеет перспективу к внедрению», – рассказывает ученый.
Научные сотрудники ЮУрГУ планируют создать экспериментальные модели квадрокоптера и ветряка при помощи 3Д принтера, способного отливать пластические материалы. Квадрокоптер будет воссоздан в натуральном размере, а лопасти ветряной установки – в уменьшенном.
Исследование эффективности работы лопастей, оснащенных элементами механизации, учеными ЮУрГУ будет производиться в аэродинамическом стенде. Аэродинамический стенд будет закуплен специально для реализации данного проекта. В аэродинамическом стенде происходит обтекание лопастей потоками воздуха на высоких скоростях. По направлениям линий тока исследователи узнают траекторию течения воздуха в зависимости от положения элементов механизации. В зависимости от полученного результата будут сделаны выводы об оптимальной конструкции.
На развитие исследовательского направления Российским научным фондом в рамках проекта, рассчитанного на 3 года, выделено 6,9 млн рублей.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».
Читайте нас:
- «Наука ЮУрГУ» в Яндекс.Дзен
- «ЮУрГУNews» в Telegram
- «Я люблю ЮУрГУ» в VK
- «Твой ЮУрГУ» в Одноклассники.ру