Vojenské vybavenie vytvorené na základe konceptov minulého storočia sa priblížilo k prahu, za ktorého prekročením obrovského úsilia a nákladov je neadekvátne nízky výsledok. Jedným z dôvodov je výrazný nárast spotreby energie nových zariadení AME. Existuje východisko zo slepej uličky?
Rôzne druhy energie (mechanická, tepelná, elektrická atď.) Sú žiadané vo všetkých fázach bojového použitia: prieskum, prenos informácií, spracovanie, používanie zbraní, ochrana pred nepriateľom, manéver atď. V súčasnej dobe prebieha generovanie vopred a energiu dodanú službami MTO. Objemy a sadzby požadované jednotkami sa však začínajú meniť na sebestačný cieľ a problém.
Po stopách Tesly
Situáciu zhoršuje vznik nových typov AME (elektromagnetické delá, smerované energetické zbrane). Čoraz viac je zrejmé, že vývoj zbraňového systému si vyžaduje zmenu koncepcií dodávok energie. V opačnom prípade nie je možné využiť potenciál stanovený v nových prevedeniach.
Tento trend je pozoruhodný. Na jednej strane prebieha aktívny vývoj plne elektrického a hybridného vojenského vybavenia. Na druhej strane sa výrobné systémy a prostriedky vytvárajú bez nákladov alebo so zníženými nákladmi na nosiče energie dodávané jednotkám (solárne panely, veterné turbíny, nové druhy paliva). Súčasne prebieha (najmä aktívne v USA a Japonsku) zásadný výskum bezdrôtového prenosu energie na dlhé vzdialenosti, ktorý sa javí ako najatraktívnejší. Ide o to, že silný zdroj (jadrová elektráreň, vodná elektráreň atď.) Napája prijímacie zariadenia zbraní a vojenského materiálu vzduchovým (vesmírnym) kanálom. Zavedenie takejto schémy by takmer úplne eliminovalo potrebu dodávať vojskám obrovské množstvo energie (paliva), čo by radikálne zvýšilo ich bojovú pripravenosť a bojovú účinnosť.
Možnosť prenosu energie na vzdialenosť bez drôtov bola prvýkrát dokázaná a demonštrovaná experimentom v Colorado Springs v rokoch 1899-1900 Nikolom Teslom. Elektrický impulz bol prenášaný 40 kilometrov. Opakovať takýto experiment sa však doteraz nepodarilo.
V roku 1968 americký vesmírny výskumník Peter Glazer navrhol umiestniť veľké solárne panely na geostacionárnu dráhu a energia, ktorú generujú (5-10 GW), sa mala prenášať na Zem zaostreným mikrovlnným lúčom, prevádzať na priamy alebo striedavý prúd a distribuovať spotrebiteľom. …
Súčasná úroveň vývoja mikrovlnnej elektroniky umožňuje hovoriť o pomerne vysokej účinnosti prenosu energie takýmto lúčom - 70 - 75 percent. Ale toto je stále dosť ťažké implementovať. Stačí povedať, že priemer vysielacej antény by mal byť rovný kilometru a pozemný prijímač by mal mať veľkosť 10 x 13 kilometrov pre oblasť na 35 stupňoch zemepisnej šírky. Preto sa na projekt zabudlo, ale nedávno sa s prihliadnutím na najnovší technologický pokrok výskum obnovil. Vykonávajú sa experimenty s bezdrôtovým prenosom energie pomocou laseru.
Ale náš cestný vlak …
Pokrok pri vývoji nových spôsobov generovania a prenosu energie nie je taký výrazný, ale v oblasti vytvárania čisto elektrických predmetov sú pôsobivé. Nedá sa povedať, že myšlienka vojenskej (a nielen) technológie na tomto základe je úplne nová. Ekonomicky a technicky atraktívny bol vďaka pokroku vo výrobe, skladovaní, transformácii a distribúcii elektrickej energie vo vysokovýkonnej polovodičovej elektronike, automatizácii a riadení. Všetky elektrické zariadenia majú menší hluk, vyššiu účinnosť, možnosť racionálneho rozdelenia energie medzi spotrebiteľov, vysokú šetrnosť k životnému prostrediu a ďalšie vlastnosti, ktoré ich robia veľmi atraktívnymi v civilnej aj vojenskej oblasti.
Prvé stroje s elektrickým prenosom pochádzajú zo začiatku minulého storočia, keď americká spoločnosť LeTourneau začala používať elektrický pohon na škrabkách s vlastným pohonom. A od roku 1954 sa vyrábajú jedinečné superťažké terénne vozidlá, snežné skútre, vojenské transportéry-evakuátory a viacdielne cestné vlaky vybavené všetkými prednými kolesovými vrtuľami poháňanými generátorom inštalovaným na hlavnom ťahači (vodiaci). Prvýkrát vo svetovej praxi začali používať výkonné kompaktné elektromotory namontované priamo do nábojov kolies automobilu.
Prvý sovietsky aktívny dvojdielny cestný vlak so zjednodušeným elektrickým pohonom kolies prívesu bol vyvinutý v roku 1959. Nebolo však možné dosiahnuť úplnú koordináciu práce všetkých hnacích kolies so zdrojmi energie. Ďalší vývoj ostatných domácich podnikov taktiež neviedol k očakávanému úspechu. Kameňom úrazu bol problém automatizácie riadenia strojov s elektrickým prenosom: racionálne rozloženie tokov energie medzi uzlami, minimálna spotreba paliva primárneho spaľovacieho motora, optimálne teplotné podmienky s maximálnou účinnosťou atď. Ani výpočtový výkon počítačov toho času ani zodpovedajúci softvér nestačili.
Situácia sa za posledné roky radikálne zmenila a myšlienka plne elektrických zbraní a vojenského vybavenia sa vrátila na novú kvalitatívnu úroveň. Vznik bezpilotných vozidiel ešte viac podnietil záujem. Elektrická prevodovka uľahčuje vytváranie plne automatizovaných bojových cieľov riadených rádiom alebo prostredníctvom programovateľného zariadenia.
Pod slnečnou plachtou
Naliehavú implementáciu koncepcie čisto elektrického zariadenia treba uznať v námornej technológii. Existuje niekoľko dôvodov:
veľká dĺžka výkonových prevodoviek (prevodoviek) na rôzne účely, veľký sortiment pohonov a meničov energie rôznych typov: mechanické, tepelné, hydraulické a elektrické;
značný počet spotrebiteľov energie: pohony vrtuľových hriadeľov, delostreleckých a raketometov, radarové stanice a systémy elektronického boja, iné mechanizmy;
vznik zbraňových systémov vyžadujúcich vysokú spotrebu energie (smerované energetické zbrane a vojenské vybavenie, elektromagnetické delá atď.).
Základom plne elektrických lodí je jeden (integrovaný) energetický systém, ktorý zahŕňa zariadenia na výrobu a distribúciu vysokého napätia, kompaktné moduly na jeho akumuláciu a konverziu, automatizované riadiace systémy so spotrebou energie v rôznych režimoch prevádzky (plná rýchlosť, bojové využitie) zbraní, manévrovania atď.). Najnázornejšou skúsenosťou je americký program DDG 1000 a torpédoborec Zumvolt na ňom postavený (https://vpk-news.ru/articles/17993). Mnoho domácich médií sa bohužiaľ zameralo na technické a technologické zlyhania tohto projektu, pričom pozornosť čitateľov vzďaľovalo zmyslu vývoja lode a dokonca myšlienku trochu diskreditovalo.
DDG 1000 je centrom najnovších úspechov americkej vedy a techniky v oblasti zbraňových komplexov a systémov. Všetky sú však integrované do lode prostredníctvom pochopenia charakteristických vlastností operácie, miesta a úlohy, pričom sa zohľadňujú schopnosti energie torpédoborce (Integrovaný energetický systém - IPS). Zabezpečuje dodávku všetkých systémov a jednotiek, monitoruje a riadi ich prevádzku. Prechod na plne elektrický pohon umožnil uvoľniť značné objemy vnútorného priestoru na umiestnenie munície a vytvoriť pre posádku pohodlné podmienky. Parné, pneumatické a hydraulické pohony všetkých mechanizmov sú úplne nahradené elektrickými. Celkový výkon energetického systému - asi 80 MW - je dostatočný na inštaláciu pokročilých zbraní (laserové, mikrovlnné, elektromagnetické pištole) bez výrazného poškodenia výkonu ostatných spotrebiteľov.
Loď má nízky radarový podpis. Účinná rozptylová oblasť (EPR) je takmer 50 -krát menšia ako plocha torpédoborcov predchádzajúcej generácie. Neviditeľný!
Riadenie sa vykonáva prostredníctvom Total Ship Computing Environment (TSCE) so spoločným softvérom a „komerčným“rozhraním, ktoré okrem iného poskytuje jednoduchú údržbu a školenie posádky. Nadstavba torpédoborcov triedy Zumvolt je vyrobená z kompozitných materiálov.
Na tretí trup takéhoto torpédoborce sa plánuje inštalácia vrtuľových motorov využívajúcich účinok vysokoteplotnej supravodivosti a elektromagnetických zbraní. Na použitie železničnej pištole musí loď poskytnúť generáciu s výkonom 10 až 25 MW, čo už bolo dosiahnuté.
Môžete pokračovať v zozname inovácií, ktoré boli na tejto lodi aplikované alebo sú plánované, ale Američania už majú offshore platformu ďalšej generácie, ktorú žiadna iná krajina nemá. Doteraz iba francúzska spoločnosť zaoberajúca sa stavbou lodí DCNS oznámila plány na vytvorenie čisto elektrickej bojovej lode Advansea do roku 2025.
Pokiaľ ide o podmorskú technológiu, pôvodne hybridný alebo čisto elektrický zdroj bol predpokladom jeho návrhu, takže nemá zmysel podrobne diskutovať o inováciách v tejto oblasti.
V civilnej stavbe lodí sa vyvíjajú aj modely, ktoré si vystačia so slnečnou energiou. Implementované sú tri koncepty: plachta so solárnymi batériami, ktoré sú na nich umiestnené, poskytuje pohon a napájanie, sú tiež umiestnené na trupe na pohyb a získavanie vodíka z vody, generovaná energia sa používa na pohon elektromotorov vrtuľového hriadeľa a dobiť batérie.
Výletná loď Suntech VIP austrálskej staviteľskej spoločnosti Solar Sailor bola postavená v roku 2010 podľa prvého konceptu. Na druhom - katamarán Energy Observer, ktorý sa v súčasnosti pripravuje na cestu okolo sveta. Treťou je nemecká planéta Solar Turanor, ktorá bola spustená v roku 2010 a oboplávaná v roku 2012. Plne elektrický bezpilotný americký čln Solar Voyager (dlhý 5,5 metra a široký 0,76) so solárnymi panelmi bol uvedený na trh v júni 2016 a bol testovaný. Na podobných projektoch pracujú v Japonsku, Holandsku, Taliansku a ďalších krajinách. To je stále exotické, ale postupom času nájde uplatnenie vo vojenskej stavbe lodí.
Plachý „výhonok“
Ďalším typom vojenského vybavenia, ktoré je najatraktívnejšie na implementáciu koncepcie čisto elektrického zariadenia a zahŕňa zavedenie značného počtu inovatívnych produktov, sú lietadlá. Pokiaľ ide o vojenskú oblasť, je stále správnejšie hovoriť o UAV.
Celoelektrické vozidlá s posádkou boli doteraz vyvinuté ako ukážky vyspelej technológie. V roku 2012 Long-ESA stanovila rýchlostný rekord pre elektrické lietadlá, pričom počas testu zrýchlila na 326 kilometrov za hodinu. Swiss Solar-Impulse môže lietať neobmedzene dlho zo Slnka (pomocou batérií ako zdroja energie). V rokoch 2015-2016 uskutočnil (s pristátím) let po celom svete. Jediným lietadlom, ktoré sa zatiaľ používalo na praktické účely, je dvojmiestny cvičný Airbus E-Fan. Nemecká spoločnosť Lilium Aviation vyvinula čisto elektrický tiltrotor Lilium Jet. Letové testy prebiehali v bezpilotnej verzii.
Všetky tieto zariadenia (vo vzťahu k vojenskej oblasti) možno vzhľadom na nízku hladinu hluku považovať za prototypy prieskumných zariadení, ale nič viac. Hlavnou ťažkosťou pri vytváraní elektrického lietadla s posádkou je nedostatočná kapacita batérií a prudko sa zvyšujúce požiadavky na nosnosť v dôsledku prítomnosti osoby na palube. Niektoré letecké spoločnosti však už pracujú na projektoch hybridných lietadiel. Robí to najmä EADS spolu s Rolls-Royce. Deklarovanými cieľmi je zníženie množstva spotrebovaného paliva, zníženie škodlivých emisií do životného prostredia a zníženie hluku.
Pokiaľ ide o drony, existuje medzi nimi niekoľko úplne elektrických, vytvorených v zahraničí aj u nás (aj keď na dovážaných komponentoch), ako aj schém lietadiel a helikoptér. Vytvorili sa prvé svetové rekordy: Britský solárny pohon QinetiQ-Zephyr zostal vo vzduchu v roku 2010 dva týždne.
Aplikácia vo vojenskej oblasti má široké perspektívy: monitorovacie, prieskumné a úderné akcie, určenie cieľa atď. Výroba týchto lietadiel vo všeobecnosti zahŕňa riešenie mnohých inovatívnych problémov, vrátane vývoja vysokopevnostných kompozitných materiálov, ultra veľkých batérie, malé elektromotory s vysokou účinnosťou, automatické systémy.
Pokiaľ ide o pozemné vojenské vybavenie, tu je spektrum hybridného (kombinácia spaľovacieho motora, elektrického generátora, zariadení na skladovanie energie, čisto elektrických pohonov) a úplne elektrického vývoja pomerne široké a domáci dizajnéri majú tiež určitý úspech..
Ale, rovnako ako v predchádzajúcich prípadoch, vzniká otázka: aké sú výhody? Elektrická prevodovka umožňuje optimalizovať režimy pohonu (kolesá alebo pásy), plynule upravovať rýchlosť jazdy a trakčnú silu v širokom rozsahu a zaistiť vytvorenie účinných protiblokovacích a trakčných kontrolných systémov. To umožňuje znížiť požiadavky na kvalifikáciu a psychofyzický stav vodičov pri súčasnom zvýšení základných ukazovateľov mobility.
Elektrické prevodovky majú vysoké charakteristiky spoľahlivosti, vyrobiteľnosti, prevádzky a opravy, riadiace schopnosti. Znižuje hluk, zvyšuje šetrnosť k životnému prostrediu. Sľubná je možnosť napájania zbraní a zariadení s vysokou spotrebou energie radarových staníc a systémov elektronického boja, elektrotermochemických alebo EMP zbraní a pod.
Jednou z úloh je vytvorenie výkonných malých trakčných motorov. Najväčší úspech v tomto smere dosiahli USA a Nemecko, kde sú vyrobené na báze permanentných magnetov s použitím prvkov vzácnych zemín (samárium, kobalt a pod.) S vysokým stupňom magnetizmu. To umožnilo výrazne znížiť objem a hmotnosť elektrických strojov a uľahčiť ovládanie.
V Rusku bolo kolesové bojové vozidlo s hybridnou elektrárňou a elektrickým prevodom podľa BTR-90 Rostok vytvorené ako výsledok výskumného projektu Krymsk. Ako bolo uvedené, pri námorných skúškach s výkonom motora takmer jeden a pol krát menším ako bol prototyp, experimentálny model hybridného obrneného transportéra ukázal výrazne lepšie výsledky. Rozsah paliva je jeden a pol krát väčší ako u BTR-90.
Pokiaľ ide o bezpilotné (diaľkovo riadené a robotizované) úplne elektrické predmety, v zahraničí i u nás bola vytvorená obrovská škála vzoriek pozemných zbraní a vybavenia. Ich rozvoj prebieha zrýchleným tempom, a to vzhľadom na potreby vojakov vedúcich nepriateľské akcie v Afganistane, Iraku, Sýrii a ďalších regiónoch, ako aj na vnútorné potreby. Máme to na zabezpečenie činnosti ministerstva vnútra, FSB, národnej gardy, ministerstva pre mimoriadne situácie a ďalších oddelení.
Koncept plne elektrických alebo hybridných zariadení AME sa implementuje vo všetkých vyspelých krajinách sveta. Naj Systematickejšie a najpraktickejšie - v USA, Nemecku, Francúzsku, Veľkej Británii. Existujú vedecké a technické základy pre vývoj a výrobu širokého spektra produktov, ktoré v blízkej budúcnosti vytvoria základ zbraňového systému postaveného na plne elektrických strojoch. Poskytne efektívne a komplexné používanie zbraní založených na nových fyzikálnych princípoch.
Dizajn čisto elektrických predmetov vojenského vybavenia nie je určitou poctou móde. Toto je jeden z hlavných smerov formovania zbraňového systému budúcnosti. Vznik nových metód generovania, prenosu a spotreby energie, ich použitie na porazenie nepriateľa, výrazne zmení možnosti vojsk, povahu a obsah procesu ich logistickej a logistickej podpory. Je alarmujúce, že v našej krajine a ozbrojených silách stále neexistuje systematický prístup k určovaniu zoznamu, obsahu a výsledkov tohto druhu práce.
