МОДЕРНИЗАЦИЯ БЕСПИЛОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ «MATRЁSHKA»

Аннотация. В статье рассмотрена модернизация беспилотной платформы «Matrёshka» путем добавления дополнительного модуля – солнечная панель.

Ключевые слова: робот, модернизация, солнечная панель, матрёшка, беспилотная, электробус.

Технологии прошлых лет неизбежно устаревают. Что было ново и актуально 5-10 лет назад, сейчас кажется непрактичным, слабым, с точки зрения технической оснастки, а также дизайнерски не вписывающимся в то время, в котором мы живем. Именно поэтому российская компания «Volgabus», занимающаяся производством автобусов, представила концепт модульного электротранспорта «MatrЁshka».

Нашей же задачей было проанализировать данный электробус и предложить возможные варианты его улучшения.

«MATRЁSHKA - модульная система беспилотного коммерческого транспорта, позволяющая перевозить пассажиров и грузы, а также работать в качестве коммунальной техники. Особенности системы — полная автономность, широкий модельный ряд, возможность оперативного развертывания в любой точке мира» - так заявляет производитель. Однако, ознакомившись с техническими характеристиками, мы пришли к выводу, что, не смотря на «полную автономность» у данного устройства есть такой недостаток, как небольшой запас хода даже на полном заряде. Поэтому было принято решение увеличить длительность работы путем добавления солнечной панели на крышу электробуса.

В следствии достижения максимальной производительности необходимо заполнить 100% свободного пространства крыши, исходя из  габаритов электробуса (рис.1), именно поэтому солнечная панель будет собираться из отдельных элементов фотоэлектрического монокристаллического кремния, а в качестве материала для рамки будет использовать сплав магния (2% с выделением избыточной фазы) с алюминием, так как он такой же легкий, как и алюминий, но является его более прочным собратом, который также обладает свойством стойкости к коррозии.

Рисунок 1. Габариты электробуса

На крыше можно разместить панель размерами [4000мм X 1700мм]. Для нее были выбраны ячейки размерами [156мм X 156мм] (рис.2). Число ячеек, которые можно вместить с учетом свободного пространства между ними (для предотвращения короткого замыкания) = 275шт.

Рисунок 2. Пример элементов солнечной панели

Солнечная панель будет установлена на крыше с помощью креплений, аналогичному креплению дополнительного багажника на автомобилях.

На крыше электробуса будут приварены продольные дуги, на которые будут установлены упоры (рис.3).

В рамке солнечной панели будут просверлены отверстия для того, чтобы закрепить её на упорах при помощи болтового соединения.

Данная конструкция позволит быстро снимать и ставить панель на электробус.

Рисунок 3. Вариант креплений солнечной панели

Расчет

1. Заявленный километраж автобуса – 130 км

Заявленная максимальная скорость – 30 км/ч

2. Количество кВт·ч произведенное солнечной панелью

5W x 275эл. x 4,3ч = 5,913 кВт·ч

5W – мощность одной ячейки

275эл. – количество солнечных ячеек

4,3ч – время автобуса в движении

3. На 130км автобусу дана батарея 32 кВт.

                            20 %→5,913 x 0,2 ≈ 1,2 кВт

При 100 % мощности прирост составляет 18,4 %

При 20 % мощности → 3,7 %                                             

В ходе проведенной работы мы выяснили, что солнечные панели могут частично компенсировать расходы электроэнергии на работу двигателя. Однако, из-за многих факторов, таких как несовершенство технологии, а именно – малая мощность солнечных панель на единицу площади, привязанность к местности, погодным условия, нерациональности использования в условиях плотного слоя многоэтажек, которые закрывают прямые солнечные лучи и многих других, порой стоит отказаться от использования солнечных панелей.

Если, все же учесть при проектировании данные факторы, то уже на сегодняшний момент можно достаточно эффективно использовать энергию солнца. Как показали расчеты, можно получить до 18% -го прироста дальности движения электробуса.

Список литературы:

1. Поезжаева Е.В. Концепция развития робототехники: учеб. Пособие Пермь: Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2017. – 440 с.
2. Официальный сайт компании Volgabus URL:https://www.volgabus.ru/matreshka/
3. Сплавы алюминия URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Алюминиевые_сплавы
4. Схемы подключения солнечной панели URL:http://sovet-ingenera.com/eco-energy/sun/sxemy-i-sposoby-podklyucheniya-solnechnyx-batarej.html
5. Технические характеристики и изображение солнечных элементов URL: https://clck.ru/Eo9BQ