La tecnología de transferencia de energía inalámbrica submarina

Diagrama lógico de control de un sistema de carga inalámbrica subacuática como referencia

Las diferencias en los parámetros entre los medios de transmisión TIP se encuentran principalmente en la conductividad, la permitividad relativa, la salinidad relativa y la permeabilidad relativa. Esto afectará la frecuencia operativa óptima, las características de salida y el estado operativo del sistema [1]

Descripción general de los efectos de los medios de agua de mar en la transferencia de energía inalámbrica bajo el agua. 

  Tiene las incomparables ventajas técnicas del reemplazo de batería tradicional o de los conectores húmedos, que pueden mejorar efectivamente la seguridad, la conveniencia y la ocultación de la carga bajo el agua [1]

los equipos submarinos no tripulados (UUE) se han convertido en un punto de investigación en el campo de la ingeniería marina .  la tecnología TIP se ha expandido cada vez más al medio de agua de mar debido al avance y la gran demanda [47][48].

Los resultados experimentales muestran que a frecuencias superiores a 100 kHz, el agua de mar comienza a afectar negativamente la resistencia y el rendimiento del acoplador. Sin embargo, el nivel de potencia del sistema era relativamente bajo y no excedía los 100 W [1]

propio del medio

dan pérdidas de energía adicionales a una frecuencia de funcionamiento más alta y alteran las propiedades del sistema UWP

corrientes parásitas en el medio de agua de mar.

Usos

vehículo submarino autónomo (AUV) [6,7], el vehículo operado a distancia (ROV) [8,9], el planeador submarino autónomo (AUG) [10,11] y la boya sumergida [12][13]

ROV es el vehículo cableado utilizado para observación, inspección y construcción submarina [14] . El cable entre el ROV y la nave nodriza sirve como canal de transmisión de energía eléctrica e información, mientras que su alcance operativo y autonomía están limitados  [15][16] Con el desarrollo de la tecnología de ingeniería oceánica, se ha creado una especie de ROV inalámbrico para liberarse de estas limitaciones [17][18]

AUG es una categoría de nuevos vehículos submarinos no tripulados [1] 

En el ámbito civil, los AUV se pueden utilizar para la investigación y construcción del fondo marino, la recopilación de datos y el apoyo a la perforación [71][72]

La boya sumergida es un dispositivo de seguimiento marino típico que se puede utilizar para medir información hidrológica y meteorológica [66][67]

Redes inalámbricas de transferencia de energía y suministro de energía para futuros dispositivos submarinos no tripulados.

Problemas

La tecnología UWPT encuentra problemas con la atenuación de las ondas electromagnética [49][50]

La interferencia irregular de las corrientes de agua de mar  [51] 

 el acoplamiento de precisión bajo el agua [52] 

Existen diferentes especificaciones de sistemas UWPT sin un estándar claro hasta el momento para cumplir con los requisitos de suministro de energía de diferentes diámetros, modelos y niveles de potencia de los UUV  [1]

debido a la influencia de la conductividad y la permitividad relativa del medio de agua de mar, es difícil medir con precisión la impedancia portuaria del sistema UWPT, , y la medición de la inductancia mutua también se verá afectada por el efecto piezomagnético del agua de mar a diferentes profundidades [1]

Formas de atraque, tipos de acopladores magnéticos y escenarios de aplicación de equipos submarinos autónomos.

Boya sumergida y componentes del sistema UWPT [1]

Un transductor fotovoltaico convierte la energía solar en energía eléctrica para alimentar el sensor submarino a través de un cable de amarre. Las primeras UWPT de las que se tiene noticia utilizaban un acoplador magnético de tipo cable de anillo, que extraía energía eléctrica del cable de amarre sin contacto [1]

Las primeras UWPT de las que se tiene noticia utilizaban un acoplador magnético de tipo cable de anillo, que extraía energía eléctrica del cable de amarre sin contacto [1] 

El acoplador magnético tipo cable de anillo tiene alta flexibilidad y capacidad de expansión en cascada. Los receptores suelen construirse con núcleos desmontables para una instalación fácil y rápida, y el número de acopladores está limitado únicamente por la longitud física del bucle y la capacidad del convertidor de fuente, propuso el acoplador magnético de tipo de cable de anillo de entrada única y salida múltiple (SIMO) para escenarios de carga múltiple. intentó aplicar el acoplador magnético de cable en anillo a las aplicaciones AUV, sin embargo, se informó que la eficiencia del sistema era inferior al 9 % debido a las pérdidas por corrientes parásitas causadas por la fuga de flujo..

 se han propuesto tipos de acopladores magnéticos planos  y coaxiales integrados con circuitos magnéticos relativamente cerrados [1]

Wireless For Subsea (WFS) lanzó un conector comercial húmedo sin contacto “Seatooth Connect” en 2015[1]

El acoplador magnético adoptó un par de bobinas circulares planas simétricas, que pueden soportar la transferencia de energía de 50 W a 3 kW. Se informó que el producto WFS había proporcionado 50 W de potencia con una eficiencia del 80 % en el planeador ROUGHIE[1]

 propuso un acoplador magnético plano con bobinas circulares y núcleos en forma de cruz para lograr una transmisión MIMO con una eficiencia del sistema de hasta el 70,5 %[1]

La forma más sencilla de obtener energía eléctrica es utilizar un acoplador magnético de tipo cable de anillo directamente en el cable de amarreo, para generar un campo electromagnético intenso, el sistema debe funcionar a altas frecuencias. eN una sola vuelta del bucle principal del cable de amarre, las líneas laterales primarias sufren importantes pérdidas de energía debido a las altas corrientes

utilizar acopladores magnéticos de tipo conector que funcionen en condiciones de campo cercano relativamente cerradas. El tipo integrado plano o coaxial tiene un mayor grado de acoplamiento, lo que resulta en una mayor potencia transmitida y eficiencia. El estado de acoplamiento de este método es muy susceptible a los cambios de posición

o El acoplador magnético plano es el acoplador magnético más simple para sistemas UWPT en términos de estructura y normalmente puede consistir en bobinas planas y núcleos magnéticos planos correspondientes [1]

Más interesante aún, se ha propuesto un nuevo acoplador magnético UWPT de simetría rotacional similar a un moto

se ha propuesto un acoplador magnético tridimensional Carcasas fabricadas con materiales no metálicos. omnidireccion

. El acoplador magnético omnidireccional espacial podría diseñarse generalmente como dos  o tres  bobinas ortogonales que se cruzan y se desacoplan entre sí para formar diferentes rutas espaciales de transmisión de energía inalámbrica

acoplador magnético dividido coaxial construido usando un par de núcleos en forma de E, con bobinas solenoides simétricas enrolladas en el brazo medio de los núcleo

lano curvo Tabla 12 Clasificación de acopladores magnéticos de sistemas UWP

Comparación de métodos analíticos para la pérdida por corrientes parásitas en agua de mar.

Parámetros detallados de la investigación típica de características de frecuencia

todavía no se han extraído conclusiones científicas sólidas sobre la cuestión del impacto de la radiación electromagnética en el medio marino y la vida marina.

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