<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">agroengineering</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Агроинженерия</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Agricultural Engineering (Moscow)</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2687-1149</issn><issn pub-type="epub">2687-1130</issn><publisher><publisher-name>РГАУ-МСХА</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.26897/2687-1149-2025-5-82-89</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">agroengineering-1126</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>POWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTION</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Исследование процесса электронагрева газа в рабочем объеме дирижабля сельскохозяйственного назначения</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Electrical heating of gas in the working volume of agricultural airships</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-9907-8825</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Белов</surname><given-names>М. И.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Belov</surname><given-names>M. I.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Михаил Иванович Белов, д-р техн. наук, профессор</p><p>127434; ул. Тимирязевская, 49; Москва</p><p>Scopus Author ID: 57212563127; ResearcherID: T-5622-2018</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Mikhail I. Belov, DSc (Eng), Professor</p><p>127434; 49 Timiryazevskaya Str.; Moscow</p><p>Scopus Author ID: 57212563127; ResearcherID: T-5622-2018</p></bio><email xlink:type="simple">belov@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0009-0005-8015-2067</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Белов</surname><given-names>Д. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Belov</surname><given-names>D. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Дмитрий Владимирович Белов, ассистент </p><p>127434; ул. Тимирязевская, 49; Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Dmitry V. Belov, Assistant Professor</p><p>127434; 49 Timiryazevskaya Str.; Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">dmitri.belov@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0001-8608-9904</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Андреев</surname><given-names>С. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Andreev</surname><given-names>S. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Сергей Андреевич Андреев, д-р техн. наук, доцент</p><p>127434; ул. Тимирязевская, 49; Москва</p><p>Scopus Author ID: 57212200432; Scopus Author ID: 57205072878</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Sergey A. Andreev, DSc (Eng), Associate Professor</p><p>127434; 49 Timiryazevskaya Str.; Moscow</p><p>Scopus Author ID: 57212200432; Scopus Author ID: 57205072878</p></bio><email xlink:type="simple">energo-andreev@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-4104-4187</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кабдин</surname><given-names>Н. Е.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kabdin</surname><given-names>N. E.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Николай Егорович Кабдин, канд. техн. наук, доцент</p><p>127434; ул. Тимирязевская, 49; Москва</p><p>Scopus Author ID: 57224401953</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nikolay E. Kabdin, CSc (Eng), Associate Professor</p><p>127434; 49 Timiryazevskaya Str.; Moscow</p><p>Scopus Author ID: 57224401953</p></bio><email xlink:type="simple">energo-nek@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Селезнева</surname><given-names>Д. М.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Selezneva</surname><given-names>D. M.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Дарья Михайловна Селезнева, канд. техн. наук, доцент</p><p>127434; ул. Тимирязевская, 49; Москва</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Darya M. Selezneva, CSc (Eng), Associate Professor</p><p>127434; 49 Timiryazevskaya Str.; Moscow</p></bio><email xlink:type="simple">energo-dms@rgau-msha.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Российский государственный аграрный университет – МCХА имени К.А. Тимирязева</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Russian Timiryazev State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>25</day><month>10</month><year>2025</year></pub-date><volume>27</volume><issue>5</issue><fpage>82</fpage><lpage>89</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Белов М.И., Белов Д.В., Андреев С.А., Кабдин Н.Е., Селезнева Д.М., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Белов М.И., Белов Д.В., Андреев С.А., Кабдин Н.Е., Селезнева Д.М.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Belov M.I., Belov D.V., Andreev S.A., Kabdin N.E., Selezneva D.M.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1126">https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/1126</self-uri><abstract><p>   Мониторинг местности, наблюдение за сельскохозяйственными животными, ретрансляцию радиосигналов с наземных датчиков можно осуществлять с помощью дистанционно управляемого дирижабля. Регулировать высоту полета дирижабля сельскохозяйственного назначения целесообразно изменением температуры газа в рабочем объеме. Быстрый и равномерный электронагрев газа можно осуществлять за счет энергии бортовой сети. Предложено выполнить электронагреватель в виде параллелепипеда, расположенного внутри рабочего объема дирижабля. При этом ребра параллелепипеда – это токопроводящие элементы, обладающие большим удельным сопротивлением. Снижение массы конструкции обеспечивается сокращением проводов с большим сечением. Подвод электрической энергии от бортового аккумулятора к электронагревателю предложено провести к двум наиболее удаленным точкам. Критерием подбора сопротивлений ребер параллелепипеда является одинаковая скорость выделения тепловой энергии при протекании электрического тока через единицу длины токопроводящих элементов электронагревателя. С целью определения параметров электронагревателя из токопроводящих элементов представлен алгоритм вычислительных операций. На основании законов Кирхгофа установлена связь между сопротивлениями нагревательных элементов, напряжения источника питания и током в каждом нагревательном элементе. Для вычисления сопротивлений нагревательных элементов определены дополнительные условия и составлены 3 системы из 25 алгебраических уравнений, связывающих электротехнические параметры процесса. Установлено, что сопротивления токопроводящих элементов нагревателя, обеспечивающие одинаковое тепловыделение во всех элементах на единицу длины, однозначно связаны с отношением максимальной и минимальной длин элементов, напряжением источника тока и его мощностью. Определены условия изменения мощности и выделяемой теплоты изменением сопротивлений электронагревателя. Представлен алгоритм расчета параметров электронагревателя. Алгоритм позволяет оперативно вычислять величины сопротивлений токопроводящих элементов, обеспечивающих одинаковое выделение тепловой энергии во всех участках разветвленной электрической цепи.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>   Remotely controlled airships offer promising solutions for terrain monitoring, livestock observation, and relaying signals from ground-based sensors in agricultural settings. Controlling an airship’s altitude by adjusting the gas temperature within its working volume presents an efficient approach. This can be achieved through rapid and uniform electrical heating of the gas using onboard power. This article proposes a parallelepiped-shaped electric heater, positioned inside the airship’s working volume, where the edges of the parallelepiped act as high-resistivity, current-conducting elements. To minimize weight, the design reduces the number of thick wires by supplying electrical energy from the onboard battery to two of the most distant points on the heater. The key design criterion is achieving a uniform heat release rate per unit length across all current-conducting elements. To determine the necessary parameters, the authors developed an algorithm to calculate the required resistances. Based on Kirchhoff’s laws, they established the relationship between element resistances, power source voltage, and current distribution. The algorithm incorporates additional conditions to solve three systems of 25 algebraic equations, linking the electrical parameters. The results demonstrate that the ratio of maximum to minimum element lengths, the source voltage, and the desired power uniquely determine the resistances ensuring uniform heat release per unit length across all elements. Furthermore, the algorithm identifies conditions for adjusting power and heat release by modifying the electric heater’s resistances. The presented algorithm enables rapid calculation of resistance values for the current-conducting elements, guaranteeing consistent heat generation throughout the branchedelectrical circuit.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>дирижабль сельскохозяйственного назначения</kwd><kwd>подъемная сила</kwd><kwd>нагрев</kwd><kwd>электронагрев газа</kwd><kwd>электронагреватель</kwd><kwd>токопроводящие элементы</kwd><kwd>параллелепипед</kwd><kwd>сопротивление</kwd><kwd>ток</kwd><kwd>мощность</kwd><kwd>алгоритм расчета параметров электронагревателя</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>agricultural airship</kwd><kwd>lift</kwd><kwd>heating</kwd><kwd>electrical heating of gas</kwd><kwd>electric heater</kwd><kwd>current-conducting elements</kwd><kwd>parallelepiped</kwd><kwd>resistance</kwd><kwd>current</kwd><kwd>power</kwd><kwd>algorithm for calculating the parameters of an electric heater</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В., Ялоза Ю.А., Ковалев И.Е. Оценка надежности конвертируемого летательного аппарата с гибридной силовой установкой и многовинтовой несущей системой // Научный Вестник МГТУ ГА. 2020. Т. 23, № 5. С. 76-96. doi: 10.26467/2079-0619-2020-23-5-76-96</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Redkin A.V., Yaloza Yu.A., Kovalev I.E. Reliability assessment of convertible aircraft with hybrid propulsion system and multirotor lifting system. Civil Aviation High Technologies. 2020;23(5):76-96. (In Russ.) doi: 10.26467/2079-0619-2020-23-5-76-96</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Редькин А.В., Ковалев И.Е., Костюченков А.Н. Рациональный облик высотного дирижабля и его энергоустановки для длительного барражирования в северных и арктических районах нашей страны // Полет. Общероссийский научно-технический журнал. 2021. № 10. С. 28-37. EDN: NFFUTO</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Redkin A.V., Kovalev I.E., Kostyuchenkov A.N. Determ rational concept of high-altitude airship and its power systems for long hovering in the northern and arctic regions of our country. Polet. 2021;10:28-37. (In Russ.) EDN: NFFUTO</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Дирижабль : Патент RU2751924 C1, МКП B64B1/06 (2006.01), МКП B64B1/62 (2006.01), МКП H011 35/40 (2006.01) / Д.В. Белов, С.А. Андреев; заявка № 2020136535 от 11. 01. 2021, опубл. 10. 07. 2021, бюл. № 20. EDN: XCESVN</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Andreev S.A., Belov D.V. Airship : patent No. 2751924 Russian Federation, IPC B64B1/06 (2006.01), B64B1/62 (2006.01), H011 35/40 (2006.01), 2021. (In Russ.) EDN: XCESVN</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Воздухоплавательный аппарат : Патент RU197257 U1, МПК B64B1/62 / С.А. Андреев, Д.В. Белов; заявка № 2020106046, заявл. 10. 02. 2020, опубл. 16. 04. 2020, бюл. № 11. EDN: FOXVEE</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Andreev S.A., Belov D.V. Airship : patent No. 197257 Russian Federation, IPC B64B1/62, 2020. (In Russ.) EDN: FOXVEE</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Способ нагрева холодного газа гелия для системы наддува бака и устройство для его реализации : Патент RU2788240 C1, МКП B64G1/40 (2006.01), МКП F02K9/42 (2006.01), F02K9/94 (2006.01) / В.И. Трушляков В.А Урбанский; заявка № 2021138966 от 27. 12. 2021, опубл. 17. 01. 2023, бюл. № 2. EDN: DWKLGI</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Trushliakov V.I., Urbanskii V.A. Method for heating cold helium gas for a tank pressurization system and a device for its implementation : patent No. 2788240 Russian Federation, IPC B64G1/40 (2006.01), F02K9/42 (2006.01), F02K9/94 (2006.01), 2023. (In Russ.) EDN: DWKLGI</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Maruf N.I., Morales-Espana G., Sijm J. et al. Classification, potential role, and modeling of power-to-heat and thermal energy storage in energy systems : A review. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022;53(B):102553. doi: 10.1016/j.seta.2022.102553</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Maruf N.I., Morales-Espana G., Sijm J. et al. Classification, potential role, and modeling of power-to-heat and thermal energy storage in energy systems : A review. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2022;53(B):102553. doi: 10.1016/j.seta.2022.102553</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Торопов А.Л. Использование электрических котлов с иерархическим управлением нагрузкой для квартирного теплоснабжения // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17, № 11. С. 1488-1498. EDN: AHDYIY</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Toropov A.L. Using electric boilers with hierarchical load control systems to supply heat to apartments. Vestnik MGSU. 2022;17(11):1488-1498. EDN: AHDYIY</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Вадова Л.Ю. Способы и средства повышения эффективности работы трансформаторного нагревателя // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2022, № 8. С. 51-55. EDN: BEZBFZ</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vadova L.Yu. Methods and means of increasing the efficiency of the transformer heater. Mezhdunarodniy zhurnal prikladnykh i fundamentalnykh issledovaniy. 2022;8:51-155. (In Russ.) EDN: BEZBFZ</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Комолддинов С.С., Кодиров А.А. Разработка сложного алгоритма электрической цепи // Universum: технические науки. 2021. № 11-5. С. 71-75. EDN: HHOMEO</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Komolddinov S.S., Kodirov A.A. Development of a complex electric circuit algorithm. Universum: Tekhnicheskie nauki. 2021;11-5:71-75. (In Russ.) EDN: HHOMEO</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бодня А.В., Ньорба Е.А. Решение задач повышенного уровня сложности на расчет параметров разветвленных электрических цепей // Калининградский вестник образования. 2022. № 4 С. 42-54. EDN: GQRZGV</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bodnya A.V., Niorba E.A. Solving tasks of the increased level of complexity for calculating parameters of branched electrical circuits. Kaliningradskiy vestnik obrazovaniya. 2022;4:42-54. (In Russ.) EDN: GQRZGV</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
