Vojaška oprema, ustvarjena na podlagi konceptov prejšnjega stoletja, se je približala pragu, čez katerega velikanski napori in stroški dajejo neustrezno nizek rezultat. Eden od razlogov je znatno povečanje porabe energije novih objektov AME. Ali obstaja pot iz slepe ulice?
Različne vrste energije (mehanska, toplotna, električna itd.) So povpraševane na vseh stopnjah bojne uporabe: izvidništvo, prenos informacij, obdelava, uporaba orožja, zaščita pred sovražnikom, manever itd. vnaprej in energijo, ki jo zagotavljajo storitve MTO. Količine in stopnje, ki jih zahtevajo čete, pa se začenjajo spreminjati v samozadosten cilj in problem.
Po Teslovih stopinjah
Razmere se poslabšajo s pojavom novih vrst AME (elektromagnetne puške, orožje z usmerjeno energijo). Vse bolj očitno je, da razvoj orožnega sistema zahteva spremembo konceptov oskrbe z energijo. V nasprotnem primeru je nemogoče uresničiti potencial novih modelov.
Ta trend je vreden omembe. Po eni strani je v teku aktivni razvoj popolnoma električne in hibridne vojaške opreme. Po drugi strani pa se ustvarjajo sistemi in sredstva za proizvodnjo brez stroškov ali z zmanjšanimi stroški nosilcev energije, dostavljenih vojakom (sončne celice, vetrne turbine, nove vrste goriva). Hkrati potekajo temeljne raziskave (zlasti aktivno v ZDA in na Japonskem) o brezžičnem prenosu energije na dolge razdalje, kar se zdi najbolj privlačno. Ideja je, da močan vir (jedrska elektrarna, hidroelektrarna itd.) Napaja sprejemne naprave orožja in vojaške opreme po zračnem (vesoljskem) kanalu. Uvedba take sheme bi skoraj v celoti odpravila potrebo po oskrbi vojakov z ogromno količino energije (goriva), kar bi korenito povečalo njihovo bojno pripravljenost in bojno učinkovitost.
Možnost prenosa energije na daljavo brez žic je prvi dokazal in pokazal Nikola Tesla s poskusom v Colorado Springsu v letih 1899-1900. Električni impulz se je prenašal 40 kilometrov. Vendar takšnega poskusa doslej ni bilo mogoče ponoviti.
Leta 1968 je ameriški vesoljski raziskovalec Peter Glazer predlagal, da se velike solarne plošče postavijo v geostacionarno orbito, energijo, ki jo ustvarijo (5-10 GW), pa se prenese na Zemljo z usmerjenim mikrovalovnim žarkom, pretvori v enosmerni ali izmenični tok in razdeli potrošnikom. … …
Trenutna stopnja razvoja mikrovalovne elektronike omogoča govoriti o precej visoki učinkovitosti prenosa energije s takšnim žarkom - 70–75 odstotkov. Toda to je še vedno precej težko uresničiti. Dovolj je reči, da mora biti premer oddajne antene enak kilometru, zemeljski sprejemnik pa mora biti velik 10x13 kilometrov za območje na zemljepisni širini 35 stopinj. Zato je bil projekt pozabljen, vendar so se pred kratkim ob upoštevanju najnovejših tehnoloških dosežkov raziskave nadaljevale. Izvajajo se poskusi brezžičnega prenosa energije z laserjem.
Toda naš cestni vlak …
Medtem ko napredek pri razvoju novih metod proizvodnje in prenosa energije ni tako pomemben, so na področju ustvarjanja povsem električnih objektov impresivni. Ni mogoče reči, da je ideja o vojaški (in ne samo) tehnologiji na tej podlagi popolnoma nova. Ekonomsko in tehnično privlačen je bil zaradi napredka pri pridobivanju, shranjevanju, preoblikovanju in distribuciji električne energije, v trdni elektroniki z veliko močjo, avtomatizaciji in krmiljenju. Povsem električni objekti imajo manj hrupa, večjo učinkovitost, možnost racionalne porazdelitve moči med odjemalci, visoko prijaznost do okolja in druge lastnosti, zaradi katerih so zelo privlačni tako na civilnem kot na vojaškem področju.
Prvi stroji z električnim prenosom segajo v začetek prejšnjega stoletja, ko je ameriško podjetje LeTourneau začelo uporabljati električni pogon na samohodnih strgalih. In od leta 1954 se izdelujejo edinstvena super težka terenska vozila, motorne sani, vojaški transporterji-evakuatorji in večdelni cestni vlaki, opremljeni z vsemi vodilnimi kolesnimi propelerji, ki jih poganja generator, nameščen na glavnem traktorskem vozilu (vodilni). Prvič v svetovni praksi so začeli uporabljati zmogljive kompaktne elektromotorje, nameščene neposredno v pesta koles avtomobila.
Prvi sovjetski aktivni dvodelni cestni vlak s poenostavljenim električnim pogonom koles priklopnika je bil razvit leta 1959. Toda popolne koordinacije dela vseh pogonskih koles z viri energije ni bilo mogoče doseči. Nadaljnji razvoj drugih domačih podjetij prav tako ni pripeljal do pričakovanega uspeha. Kamen spotike je bil problem avtomatizacije krmiljenja strojev z električnim prenosom: racionalna porazdelitev tokov energije med vozlišči, minimalna poraba goriva primarnega motorja z notranjim zgorevanjem, optimalni temperaturni pogoji z največjo učinkovitostjo itd. Niti računalniška moč računalnikov takrat niti ustrezna programska oprema ni bila dovolj.
Razmere so se v zadnjih letih korenito spremenile in ideja o popolnoma električnem orožju in vojaški opremi se je vrnila na novo kakovostno raven. Pojav brezpilotnih vozil je še dodatno spodbudil zanimanje. Električni prenos olajša ustvarjanje popolnoma avtomatiziranih bojnih ciljev, ki jih nadzira radio ali prek programabilne naprave.
Pod soncem jadra
Najnujnejšo izvedbo koncepta popolnoma električnega objekta je treba prepoznati v pomorski tehnologiji. Razlogov je več:
velika dolžina prenosov moči (prenosov) za različne namene, velika paleta aktuatorjev in pretvornikov energije različnih vrst: mehanskih, toplotnih, hidravličnih in električnih;
veliko število porabnikov energije: pogoni gredi, topniških in raketnih raket, radarskih postaj in sistemov za elektronsko vojskovanje, drugi mehanizmi;
nastanek orožnih sistemov, ki zahtevajo visoko porabo energije (orožje z usmerjeno energijo in vojaška oprema, elektromagnetne puške itd.).
Osnova popolnoma električnih ladij je en sam (integriran) elektroenergetski sistem, ki vključuje visokonapetostne naprave za proizvodnjo in distribucijo, kompaktne module za njegovo kopičenje in pretvorbo, avtomatizirane krmilne sisteme s porabo energije v različnih načinih delovanja (polna hitrost, bojna uporaba) orožja, manevriranja itd.). Najbolj ponazorljiva izkušnja je ameriški program DDG 1000 in na njem zgrajen uničevalec Zumvolt (https://vpk-news.ru/articles/17993). Na žalost so se številni domači mediji osredotočili na tehnične in tehnološke pomanjkljivosti tega projekta, s čimer so bralce odmaknili od pomena razvoja ladje in celo nekoliko diskreditirali idejo.
DDG 1000 je središče najnovejših dosežkov ameriške znanosti in tehnologije na področju kompleksov in sistemov orožja. Toda vsi so integrirani v ladjo z razumevanjem značilnih značilnosti delovanja, kraja in vloge ob upoštevanju zmogljivosti energije uničevalca (Integrirani energetski sistem - IPS). Zagotavlja dobavo vseh sistemov in enot, spremlja in nadzoruje njihovo delovanje. Prehod na popolnoma električni pogon je omogočil sprostitev znatnih količin notranjega prostora za namestitev streliva in ustvarjanje udobnih pogojev za posadko. Parni, pnevmatski in hidravlični pogoni vseh mehanizmov so v celoti zamenjani z električnimi. Celotna moč elektroenergetskega sistema - približno 80 MW - zadostuje za namestitev naprednega orožja (laser, mikrovalovna pečica, elektromagnetna pištola) brez znatne škode za delovanje drugih porabnikov.
Ladja ima nizek radarski podpis. Učinkovito disipacijsko območje (EPR) je skoraj 50 -krat manjše kot pri uničevalcih prejšnje generacije. Nevidno!
Nadzor se izvaja prek Total Ship Computing Environment (TSCE) s skupno programsko opremo in "komercialnim" vmesnikom, ki med drugim omogoča enostavno vzdrževanje in usposabljanje posadke. Nadgradnja uničevalcev razreda Zumvolt je izdelana iz kompozitnih materialov.
Načrtuje se namestitev propelerskih motorjev z učinkom visokotemperaturne superprevodnosti in elektromagnetnih pušk na tretji trup takšnega uničevalca. Za uporabo tirnice mora ladja zagotoviti proizvodnjo z močjo od 10 do 25 MW, kar je že doseženo.
Lahko nadaljujete z naštevanjem novosti, ki so bile uporabljene ali so načrtovane na tej ladji, toda Američani že imajo na morju platformo naslednje generacije, ki je nima nobena druga država. Doslej je samo francosko ladjedelniško podjetje DCNS napovedalo, da bo do leta 2025 ustvarilo popolnoma električno bojno ladjo Advansea.
Kar zadeva podmorsko tehnologijo, je bila hibridna ali popolnoma električna oskrba prvotno predpogoj za njeno zasnovo, zato ni smiselno podrobneje razpravljati o novostih na tem področju.
V civilni ladjedelništvu se razvijajo tudi modeli, ki lahko zadovoljijo energijo sonca. Izvedeni so trije koncepti: jadro s sončnimi baterijami, nameščenimi na njih, zagotavlja pogon in oskrbo z električno energijo, nameščeni so tudi na trupu za premikanje in črpanje vodika iz vode, proizvedena energija se uporablja za pogon elektromotorjev gredi propelerja in napolnite baterije.
Ladja za križarjenje Suntech VIP avstralske ladjedelniške družbe Solar Sailor je bila zgrajena leta 2010 po prvem konceptu. Na drugem - katamaran Energy Observer, ki se trenutno pripravlja na potovanje po svetu. Tretji je nemški planet Solar Turanor, izstreljen leta 2010 in obkrožen leta 2012. Popolnoma električni ameriški čoln brez posadke Solar Voyager (dolg 5,5 metra in širok 0,76) s sončnimi celicami je bil izstreljen junija 2016 in je bil preizkušen. S podobnimi projekti se ukvarjajo na Japonskem, Nizozemskem, v Italiji in drugih državah. To je še vedno eksotika, vendar bo sčasoma našla uporabo v vojaški ladjedelništvu.
Plašni "kalček"
Druga vrsta vojaške opreme, ki je najbolj privlačna za izvajanje koncepta popolnoma električnega objekta in vključuje uvedbo znatnega števila inovativnih izdelkov, so letala. Kar zadeva vojaško področje, je še vedno pravilneje govoriti o brezpilotnih letalih.
Popolnoma električna vozila s posadko so bila doslej razvita kot demonstratorji napredne tehnologije. Leta 2012 je Long-ESA postavil rekord v hitrosti električnih letal, ki je med preskusom pospešil na 326 kilometrov na uro. Švicarski solarni impulz lahko neomejeno leti s Sonca (z uporabo baterij kot vira energije). V letih 2015–2016 je izvedel (s pristanki) polet po vsem svetu. Edino letalo, ki se doslej uporablja v praktične namene, je dvosedežni Airbus E-Fan za usposabljanje. Nemško podjetje Lilium Aviation je razvilo popolnoma električni tiltrotor Lilium Jet. Letalski testi so potekali v brezpilotni različici.
Vse te naprave (glede na vojaško področje) lahko zaradi nizke ravni hrupa štejemo za prototipe izvidniških naprav, vendar nič več. Glavna težava pri ustvarjanju električnih letal s posadko je nezadostna zmogljivost baterij in močno povečanje zahtev glede nosilnosti zaradi prisotnosti osebe na krovu. Nekatera letalska podjetja pa že delajo na projektih hibridnih letal. Zlasti to počne EADS skupaj z Rolls-Royceom. Navedeni cilji so zmanjšati količino porabljenega goriva, zmanjšati škodljive emisije v okolje in zmanjšati hrup.
Kar zadeva brezpilotne letalnike, je med njimi kar nekaj povsem električnih, ki so nastali tako v tujini kot pri nas (čeprav na uvoženih sestavnih delih), ter sheme letal in helikopterjev. Doseženi so bili prvi svetovni rekordi: britanski sončni pogon QinetiQ-Zephyr je leta 2010 dva tedna ostal v zraku.
Uporaba na vojaškem področju ima široke možnosti: spremljanje, izvidništvo in udarna dejanja, označevanje ciljev itd. Na splošno ustvarjanje takšnih letal vključuje reševanje številnih inovativnih problemov, vključno z razvojem visoko trdnih kompozitnih materialov, ultra velikih baterije, majhni elektromotorji z visokim izkoristkom, avtomatski sistemi. upravljanje.
Kar zadeva zemeljsko vojaško opremo, je tukaj spekter hibridnih (kombinacija motorja z notranjim zgorevanjem, električnega generatorja, naprav za shranjevanje energije, povsem električnih pogonov) in povsem električnega razvoja precej širok, nekaj uspeha pa imajo tudi domači oblikovalci.
Toda tako kot v prejšnjih primerih se postavlja vprašanje: kakšne so prednosti? Električni prenos omogoča optimizacijo pogonskih načinov (kolesa ali gosenice), brezstopenjsko prilagajanje hitrosti vožnje in vlečne sile v širokem razponu ter zagotavljanje ustvarjanja učinkovitih sistemov proti blokiranju in vlečenju. To omogoča zmanjšanje zahtev glede usposobljenosti in psihofizičnega stanja voznikov ob hkratnem povečanju osnovnih kazalcev mobilnosti.
Električni menjalniki imajo visoke značilnosti zanesljivosti, proizvodnosti, delovanja in popravil, nadzornih sposobnosti. Zmanjša hrup, povečuje prijaznost do okolja. Obeta se možnost napajanja orožja in opreme z visoko porabo energije radarskih postaj in sistemov elektronskega bojevanja, elektrotermokemičnih ali EMP pušk itd.
Ena od nalog je ustvarjanje zmogljivih majhnih vlečnih motorjev. Največji uspeh pri tem so dosegli v ZDA in Nemčiji, kjer so izdelani na osnovi stalnih magnetov z uporabo redkih zemeljskih elementov (samarij, kobalt itd.) Z visoko stopnjo magnetizma. Tako je bilo mogoče znatno zmanjšati prostornino in težo električnih strojev ter olajšati nadzor.
V Rusiji je kot rezultat raziskovalnega projekta Krymsk nastalo bojno vozilo na kolesih s hibridno elektrarno in električnim menjalnikom na osnovi BTR-90 Rostok. Kot so poročali, je poskusni model hibridnega oklepnega transporterja na morju z močjo motorja skoraj enkrat in pol manj kot pri prototipu pokazal bistveno boljše rezultate. Razpon goriva je en in pol krat večji kot pri BTR-90.
Kar zadeva popolnoma električne objekte brez posadke (daljinsko pilotirane in robotizirane), je v tujini in pri nas nastala ogromna paleta vzorcev kopenskega orožja in opreme. Njihov razvoj poteka pospešeno zaradi potreb vojakov, ki vodijo sovražnosti v Afganistanu, Iraku, Siriji in drugih regijah, pa tudi zaradi notranjih potreb. To imamo za zagotovitev dejavnosti Ministrstva za notranje zadeve, FSB, Nacionalne garde, Ministrstva za nujne primere in drugih oddelkov.
Koncept popolnoma električnih ali hibridnih objektov AME se izvaja v vseh naprednih državah sveta. Najbolj sistematično in praktično - v ZDA, Nemčiji, Franciji, Veliki Britaniji. Obstajajo znanstvene in tehnične podlage za razvoj in proizvodnjo široke palete izdelkov, ki bodo v bližnji prihodnosti osnova orožnega sistema, zgrajenega na popolnoma električnih strojih. Zagotovila bo učinkovito, celovito uporabo orožja, ki temelji na novih fizikalnih načelih.
Oblikovanje popolnoma električnih objektov vojaške opreme ni določen poklon modi. To je ena od glavnih smeri oblikovanja orožnega sistema prihodnosti. Pojav novih metod pridobivanja, prenosa in porabe energije, ki jih bodo uporabili za premagovanje sovražnika, bo bistveno spremenil zmogljivosti vojakov, naravo in vsebino procesa njihove logistične in logistične podpore. Zaskrbljujoče je, da pri nas in v oboroženih silah še vedno ni sistematičnega pristopa k določanju seznama, vsebine in rezultatov tovrstnega dela.
