Det militære udstyr, der blev skabt på grundlag af begreberne i det sidste århundrede, har nærmet sig tærsklen, ud over hvilken gigantiske indsatser og omkostninger giver et utilstrækkeligt lavt resultat. En af årsagerne er en markant stigning i energiforbruget til nye AME -faciliteter. Er der en vej ud af dødvandet?
Forskellige energityper (mekanisk, termisk, elektrisk osv.) Er efterspurgte på alle stadier af kampbrug: rekognoscering, informationsoverførsel, behandling, brug af våben, beskyttelse mod fjenden, manøvre osv. I øjeblikket udføres generation på forhånd og energi leveret af MTO -tjenester. Men mængderne og satserne, som kræves af tropperne, begynder at blive til et selvforsynende mål og problem.
I Teslas fodspor
Situationen forværres af fremkomsten af nye typer AME (elektromagnetiske kanoner, styrede energivåben). Det bliver mere og mere indlysende, at udviklingen af våbensystemet kræver en ændring af begreberne energiforsyning. Ellers er det umuligt at realisere potentialet i nye designs.
Denne tendens er bemærkelsesværdig. På den ene side er en aktiv udvikling af fuldt elektrisk og hybrid militært udstyr i gang. På den anden side skabes genereringssystemer og midler uden omkostninger eller med reducerede omkostninger ved energibærere leveret til tropperne (solpaneler, vindmøller, nye typer brændstof). Samtidig udføres grundforskning (især aktivt i USA og Japan) om trådløs overførsel af energi over lange afstande, hvilket synes at være det mest attraktive. Ideen er, at en kraftfuld kilde (atomkraftværk, vandkraftværk osv.) Fodrer våben og militært udstyrs modtagende enheder gennem luft (rum) kanalen. Indførelsen af en sådan ordning ville næsten fuldstændigt eliminere behovet for at levere enorme mængder energi (brændstof) til tropperne, hvilket radikalt øger deres kampberedskab og kampeffektivitet.
Muligheden for at overføre energi over en afstand uden ledninger blev først bevist og demonstreret ved forsøg i Colorado Springs i 1899-1900 af Nikola Tesla. Den elektriske impuls blev overført 40 kilometer. Det har imidlertid ikke været muligt at gentage et sådant forsøg hidtil.
I 1968 foreslog den amerikanske rumforsker Peter Glazer at placere store solpaneler i geostationær bane, og den energi, de genererer (5-10 GW), skal overføres til Jorden af en fokuseret mikrobølgestråle, konverteres til jævnstrøm eller vekselstrøm og distribueres til forbrugere …
Det nuværende udviklingsniveau for mikrobølgeelektronik gør det muligt at tale om en temmelig høj effektivitet ved energioverførsel med en sådan stråle - 70–75 procent. Men dette er stadig ret svært at gennemføre. Det er tilstrækkeligt at sige, at transmitterantennens diameter skal være lig med en kilometer, og jordmodtageren skal være 10x13 kilometer i størrelse for et område på en breddegrad på 35 grader. Derfor blev projektet glemt, men for nylig under hensyntagen til de seneste teknologiske fremskridt er forskningen blevet genoptaget. Eksperimenter på trådløs overførsel af energi ved hjælp af en laser udføres.
Men vores vejtog …
Selvom fremskridtene ikke er så betydningsfulde med udviklingen af nye metoder til produktion og kraftoverførsel, er de imponerende inden for oprettelse af helelektriske objekter. Det kan ikke siges, at ideen om militær (og ikke kun) teknologi på dette grundlag er helt ny. Det blev gjort økonomisk og teknisk attraktivt ved fremskridt inden for produktion, lagring, transformation og distribution af elektricitet inden for højtydende solid state elektronik, automatisering og kontrol. Alle elektriske anlæg har mindre støj, højere effektivitet, mulighed for rationel magtfordeling mellem forbrugere, høj miljøvenlighed og andre kvaliteter, der gør dem meget attraktive på både civile og militære områder.
De første maskiner med elektrisk transmission går tilbage til begyndelsen af forrige århundrede, hvor det amerikanske firma LeTourneau begyndte at bruge et elektrisk drev på selvkørende skrabere. Og siden 1954 er der produceret unikke supertunge terrængående køretøjer, snescootere, militære transport-evakuatorer og flersektionede vejtog udstyret med alle førende hjulpropeller drevet af en generator installeret på hovedtraktorkøretøjet (fører). For første gang i verdenspraksis begyndte de at bruge kraftige kompakte elmotorer monteret direkte i hjulnavene på en bil.
Det første sovjetiske aktive todelt sektionstog med en forenklet elektrisk kørsel af trailerhjulene blev udviklet i 1959. Men det var ikke muligt at opnå fuldstændig koordinering af arbejdet på alle drivhjul med energikilder. Yderligere udvikling af andre indenlandske virksomheder førte heller ikke til den forventede succes. Anstødsstenen var problemet med at automatisere styringen af maskiner med elektrisk transmission: rationel fordeling af energistrømme mellem knudepunkter, minimalt brændstofforbrug i den primære forbrændingsmotor, optimale temperaturforhold med maksimal effektivitet osv. Hverken computernes computerkraft. dengang eller den tilhørende software var nok.
Situationen har ændret sig radikalt i de seneste år, og ideen om fuldt elektriske våben og militært udstyr er vendt tilbage til et nyt kvalitativt niveau. Fremkomsten af ubemandede køretøjer vakte interesse endnu mere. Elektrisk transmission gør det lettere at oprette fuldautomatiske kampmål, der styres af radio eller via en programmerbar enhed.
Under solen sejle
Den mest presserende implementering af konceptet om et helelektrisk anlæg bør anerkendes inden for søteknologi. Der er flere grunde:
høj længde af kraftoverførsler (transmissioner) til forskellige formål, et stort udvalg af aktuatorer og energiomformere af forskellige typer: mekanisk, termisk, hydraulisk og elektrisk;
et betydeligt antal energiforbrugere: drev af propelleraksler, artilleri- og raketkastere, radarstationer og elektroniske krigsførelsessystemer, andre mekanismer;
fremkomsten af våbensystemer, der kræver et højt energiforbrug (rettet energivåben og militært udstyr, elektromagnetiske kanoner osv.).
Grundlaget for fuldt elektriske skibe er et enkelt (integreret) elsystem, der omfatter højspændingsgenerations- og distributionsfaciliteter, kompakte moduler til akkumulering og konvertering, automatiserede kontrolsystemer med energiforbrug i forskellige driftsformer (fuld hastighed, kampbrug våben, manøvrering osv.). Den mest illustrative oplevelse er det amerikanske program DDG 1000 og destroyeren Zumvolt bygget på det (https://vpk-news.ru/articles/17993). Desværre fokuserede mange indenlandske medier på de tekniske og teknologiske fejl i dette projekt og tog læsernes opmærksomhed langt væk fra betydningen af skibets udvikling og endda diskrediterede ideen noget.
DDG 1000 er et knudepunkt for de seneste resultater inden for amerikansk videnskab og teknologi inden for våbenkomplekser og -systemer. Men alle er integreret i skibet gennem en forståelse af de karakteristiske træk ved operationen, stedet og rollen under hensyntagen til ødelæggelsesenergiens evner (Integrated Power System - IPS). Det sikrer levering af alle systemer og enheder, overvåger og styrer deres drift. Overgangen til fuld elektrisk fremdrift gjorde det muligt at frigøre betydelige mængder af intern plads til placering af ammunition for at skabe behagelige forhold for besætningen. Damp, pneumatiske og hydrauliske drev af alle mekanismer erstattes fuldstændigt af elektriske. Den samlede effekt af elsystemet - ca. 80 MW - er tilstrækkelig til installation af avancerede våben (laser, mikrobølgeovn, elektromagnetiske kanoner) uden væsentlig skade på andre forbrugeres ydeevne.
Skibet har en lav radarsignatur. Det effektive dissipationsområde (EPR) er næsten 50 gange mindre end forrige generations destroyere. Usynlig!
Kontrol udføres gennem et Total Ship Computing Environment (TSCE) med fælles software og en "kommerciel" grænseflade, som blandt andet giver let vedligeholdelse og træning af besætningen. Overbygningen af Zumvolt-klasse destroyere er lavet af kompositmaterialer.
Det er planlagt at installere propelmotorer ved hjælp af effekten af høj temperatur superledningsevne og elektromagnetiske kanoner på det tredje skrog i en sådan destroyer. For at bruge railgun skal skibet levere en effekt på 10 til 25 MW, hvilket allerede er opnået.
Du kan fortsætte med at liste de innovationer, der er anvendt eller planlagt på dette skib, men amerikanerne har allerede en næste generations offshore-platform, som intet andet land besidder. Indtil videre har kun det franske skibsbygningsfirma DCNS annonceret planer om at oprette et helelektrisk kampskib Advansea inden 2025.
Med hensyn til undervands teknologi var hybrid eller helelektrisk strømforsyning oprindeligt en forudsætning for dets design, så der er ingen mening i at diskutere innovationer på dette område i detaljer.
I civil skibsbygning udvikles der også modeller, der kan nøjes med solens energi. Tre begreber er implementeret: sejlet med solbatterier placeret på dem giver fremdrift og strømforsyning, de er også placeret på skroget til bevægelse og udvinding af brint fra vandet, den genererede energi bruges til at drive propellerakselens elektriske motorer og genoplade batterierne.
Krydstogtskibet Suntech VIP fra det australske skibsbygningsfirma Solar Sailor blev bygget i 2010 efter det første koncept. På den anden - Energy Observer katamaran, som i øjeblikket forbereder sig på at rejse rundt i verden. Den tredje er den tyske Planet Solar Turanor, der blev lanceret i 2010 og blev omgået i 2012. Den fuldt elektriske ubemandede amerikanske båd Solar Voyager (5,5 meter lang og 0,76 bred) med solpaneler blev søsat i juni 2016 og blev testet. De arbejder på lignende projekter i Japan, Holland, Italien og andre lande. Dette er stadig eksotisk, men med tiden vil det finde anvendelse i militær skibsbygning.
Frygtelig "Spire"
En anden type militært udstyr, der er mest attraktivt til implementering af konceptet om et helelektrisk anlæg og involverer introduktion af et betydeligt antal innovative produkter, er fly. Med hensyn til det militære område er det stadig mere korrekt at tale om UAV'er.
Bemandede helelektriske køretøjer er hidtil blevet udviklet som demonstratorer af avanceret teknologi. I 2012 satte Long-ESA en hastighedsrekord for elektriske fly, der accelererede til 326 kilometer i timen under testen. Den schweiziske Solar-Impulse kan flyve på ubestemt tid fra solen (ved hjælp af batterier som strømkilde). I 2015-2016 udførte den (med landinger) en flyvning rundt om i verden. Det eneste fly, der hidtil er anvendt til praktiske formål, er Airbus E-Fan med to sæder. Det tyske firma Lilium Aviation har udviklet den helelektriske tiltrotor Lilium Jet. Flyvningstest fandt sted i en ubemandet version.
Alle disse enheder (i forhold til det militære område) kan betragtes som prototyper af rekognosceringsanordninger på grund af deres lave støjniveau, men intet mere. Den største vanskelighed ved at skabe bemandede elektriske fly er batteriernes utilstrækkelige kapacitet og de stærkt stigende krav til bæreevne på grund af tilstedeværelsen af en person om bord. Nogle luftfartsfirmaer arbejder dog allerede på hybridflyprojekter. Dette gøres især af EADS sammen med Rolls-Royce. De erklærede mål er at reducere mængden af brændstof, der forbruges, reducere skadelige emissioner til miljøet og reducere støj.
Hvad angår droner, blandt dem er der ganske få helt elektriske, skabt både i udlandet og i vores land (omend på importerede komponenter), og både fly- og helikopterordninger. De første verdensrekorder blev sat: Storbritanniens soldrevne QinetiQ-Zephyr blev i luften i to uger i 2010.
Anvendelse på militærområdet har brede udsigter: overvågning, rekognoscering og strejkehandlinger, målbetegnelse osv. Generelt indebærer oprettelsen af sådanne fly løsning på mange innovative problemer, herunder udvikling af højstyrke kompositmaterialer, ultra-store batterier, små elektriske motorer med høj effektivitet, automatisk systemstyring.
Hvad angår jordbaseret militært udstyr, er spektret af hybrid her (en kombination af en forbrændingsmotor, en elektrisk generator, energilagringsenheder, helt elektriske drev) og helt elektriske udviklinger ganske bredt, og indenlandske designere har også en vis succes.
Men som i de tidligere sager opstår spørgsmålet: hvad er fordelene? Den elektriske transmission gør det muligt at optimere fremdriftstilstandene (hjul eller spor), trinløst justere kørehastigheden og trækkraften i et bredt område og sikre oprettelsen af effektive låse- og trækkontrolsystemer. Dette gør det muligt at reducere kravene til chaufførers kvalifikationer og psykofysiske tilstand og samtidig øge de grundlæggende indikatorer for mobilitet.
Elektriske transmissioner har høje egenskaber ved pålidelighed, fremstillingsevne, drift og reparation, kontrolfunktioner. Reducerer støj, øger miljøvenligheden. Mulighed for strømforsyning af våben og udstyr med højt strømforbrug fra radarstationer og elektroniske krigsførelsessystemer, elektrotermokemiske eller EMP -kanoner osv. Er lovende.
En af opgaverne er oprettelsen af kraftfulde små traktionsmotorer. Den største succes i dette er opnået i USA og Tyskland, hvor de fremstilles på basis af permanente magneter ved hjælp af sjældne jordartselementer (samarium, kobolt osv.) Med en høj grad af magnetisme. Dette gjorde det muligt at reducere mængden og vægten af elektriske maskiner betydeligt og lette kontrollen.
I Rusland blev et kampvogn med hjul med et hybridkraftværk og en elektrisk transmission baseret på BTR-90 Rostok skabt som et resultat af forskningsprojektet Krymsk. Som rapporteret viste en forsøgsmodel af et hybridpansret mandskabsvogn signifikant bedre resultater på søforsøg med en motoreffekt på næsten halvanden gang mindre end prototypens. Brændstofområdet er halvanden gang mere end BTR-90's.
Hvad angår ubemandede (fjernstyrede og robotiserede) fuldstændig elektriske objekter, er der blevet skabt et stort udvalg af prøver af jordvåben og udstyr i udlandet og i vores land. Deres udvikling forløber i et accelereret tempo på grund af behovene hos de tropper, der udfører fjendtligheder i Afghanistan, Irak, Syrien og andre regioner samt interne behov. Vi har dette for at sikre aktiviteterne i indenrigsministeriet, FSB, nationalgarden, nødministeriet og andre afdelinger.
Konceptet med fuldt elektriske eller hybrid AME -faciliteter implementeres i alle avancerede lande i verden. Det mest systematiske og praktiske - i USA, Tyskland, Frankrig, Storbritannien. Der er videnskabeligt og teknisk grundlag for udvikling og produktion af en lang række produkter, som i den nærmeste fremtid vil danne grundlag for et våbensystem bygget på fuldt elektriske maskiner. Det vil give en effektiv, omfattende brug af våben baseret på nye fysiske principper.
Designet af helelektriske objekter af militært udstyr er ikke en bestemt hyldest til mode. Dette er en af hovedretningerne for dannelsen af fremtidens våbensystem. Fremkomsten af nye metoder til at generere, overføre og forbruge energi, bruge den til at besejre fjenden, vil væsentligt ændre troppernes evner, arten og indholdet af processen med deres logistiske og logistiske støtte. Det er alarmerende, at der i vores land og de væbnede styrker stadig ikke er nogen systematisk tilgang til at bestemme listen, indholdet og resultaterne af denne form for arbejde.
