Inžinieri prekonali problém komunikácie pod vodou pomocou špeciálnych antén

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:​

• Magnetoelektrické antény zabezpečujú stabilnú podvodnú komunikáciu.

• Systém funguje na vzdialenosť viac ako 700 metrov.

• Zariadenie spotrebuje menej energie ako bežná žiarovka.

Zabezpečenie spoľahlivej komunikácie s podmorskými zariadeniami patrí medzi technické výzvy súčasnosti. Bežné rádiové vlny sa vo vodnom prostredí tlmia a stávajú sa nepoužiteľnými. Výskumníci vyvinuli nový typ magnetoelektrickej antény, inšpirovaný technológiami používanými v lekárskych implantátoch.

Súčasné rádiové signály dokážu vo vode prekonať iba malú vzdialenosť, kým stratia svoju energiu. Zvukové vlny síce pod vodou fungujú na veľké vzdialenosti, ale trpia odrazmi a sú pomalé. Kombinácia magnetických a elektrických polí predstavuje vhodný kompromis medzi dosahom a kvalitou signálu.

Zdroj foto: Md Jahidul Islam, Ph.D., and Adam Khalifa, Ph.D./UF

Tento komunikačný systém umožňuje autonómnym podvodným vozidlám vymieňať si dáta na vzdialenosť až 730 m. Prenos prebieha pri spotrebe energie pod hranicou 10 W, čo je menej ako vyžaduje svetelná dióda. Takáto energetická náročnosť predlžuje operačný čas ponoriek aj robotov.

Anténa využíva fyzikálny proces, pri ktorom magnetické pole deformuje magnetostrikčnú vrstvu materiálu. Táto mechanická deformácia vyvoláva zmenu elektrického napätia v priľahlej piezoelektrickej keramickej vrstve. Obrátením tohto procesu vzniká vysielač pracujúci na nízkych frekvenciách okolo 35 kHz.

Zdroj foto: Md Jahidul Islam, Ph.D., and Adam Khalifa, Ph.D./UF

Zaujímavosťou tohto dizajnu je fakt, že výkon magnetoelektrických antén sa po ponorení do vody neznižuje. Kompaktnosť systému je ďalšou výhodou oproti tradičným elektrickým anténam pracujúcim na rovnakých frekvenciách. Celý komunikačný modul pozostáva z pätnástich antén usporiadaných v kompaktnej sieti.

Zariadenie je uložené vo vodotesných puzdrách s olejovou kompenzáciou, ktorá vyrovnáva hydrostatický tlak. Počas testov v slanej vode zostal výkon systému stabilný bez ohľadu na zakalenie vody alebo fyzické prekážky. Odolný bol aj voči interferenciám spôsobeným viacnásobným šírením signálu.

Rýchlosť prenosu dát sa pohybuje v rozmedzí od 1 do 100 kb/s. Tieto hodnoty zaručujú stabilné spojenie v podmienkach s nulovou viditeľnosťou. Optické systémy sú v zakalenej vode nepoužiteľné, zatiaľ čo magnetoelektrický prístup funguje nepretržite.

Zdroj foto: Md Jahidul Islam, Ph.D., and Adam Khalifa, Ph.D./UF

Nové možnosti komunikácie posunú limity využitia podvodnej robotiky v oblasti výskumu a priemyslu. Autonómne zariadenia budú môcť pracovať v rojoch na mapovaní morského dna alebo kontrole infraštruktúry. Stabilné spojenie umožňuje posielať príkazy a prijímať telemetrické dáta bez nutnosti vynorenia sa na hladinu.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Inovácia zabezpečuje stabilnú komunikáciu pod vodou a predlžuje operačný čas autonómnych robotických systémov.

Zdroj: newatlas.com foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu