Vojna oprema stvorena na temelju koncepata prošlog stoljeća približila se pragu, iza kojeg ogromni napori i troškovi daju neadekvatno nizak rezultat. Jedan od razloga je značajno povećanje potrošnje energije novih AME objekata. Postoji li izlaz iz ćorsokaka?
Različite vrste energije (mehanička, toplinska, električna itd.) Tražene su u svim fazama borbene uporabe: izviđanje, prijenos informacija, obrada, uporaba oružja, zaštita od neprijatelja, manevar itd. Trenutno se vrši proizvodnja unaprijed, a energiju isporučuju usluge MTO. No količine i stope koje trupe zahtijevaju počinju se pretvarati u samodostatni cilj i problem.
Teslinim stopama
Situaciju pogoršava pojava novih vrsta AME (elektromagnetski topovi, oružje usmjerene energije). Sve je očitije da razvoj sustava naoružanja zahtijeva promjenu koncepata opskrbe energijom. U protivnom, nemoguće je ostvariti potencijal položen u novim dizajnom.
Ovaj trend je vrijedan pažnje. S jedne strane, u tijeku je aktivan razvoj potpuno električne i hibridne vojne opreme. S druge strane, sustavi i sredstva za proizvodnju stvaraju se bez troškova ili sa smanjenim troškovima nosača energije isporučenih trupama (solarni paneli, vjetroturbine, nove vrste goriva). Istodobno se provode temeljna istraživanja (osobito aktivno u SAD -u i Japanu) o bežičnom prijenosu energije na velike udaljenosti, što se čini najatraktivnijim. Ideja je da snažan izvor (nuklearna elektrana, hidroelektrana itd.) Napaja prijemne uređaje naoružanja i vojne opreme kroz zračni (svemirski) kanal. Uvođenjem takve sheme gotovo bi se potpuno uklonila potreba za isporukom ogromnih količina energije (goriva) postrojbama, radikalno povećavajući njihovu borbenu gotovost i borbenu učinkovitost.
Mogućnost prijenosa energije na daljinu bez žica prvi je put dokazao i pokazao eksperimentom u Colorado Springsu 1899.-1900. Nikola Tesla. Električni impuls se prenosio 40 kilometara. Međutim, do sada nije bilo moguće ponoviti takav eksperiment.
1968. američki svemirski istraživač Peter Glazer predložio je postavljanje velikih solarnih panela u geostacionarnu orbitu, a energiju koju generiraju (5-10 GW) prenijeti na Zemlju fokusiranom mikrovalnom zrakom, pretvoriti u istosmjernu ili izmjeničnu struju i distribuirati potrošačima ….
Trenutna razina razvoja mikrovalne elektronike omogućuje govoriti o prilično visokoj učinkovitosti prijenosa energije takvim snopom - 70–75 posto. No to je još uvijek prilično teško provesti. Dovoljno je reći da bi promjer odašiljačke antene trebao biti jednak kilometru, a zemaljski prijemnik trebao bi biti veličine 10x13 kilometara za područje na zemljopisnoj širini od 35 stupnjeva. Stoga je projekt zaboravljen, no nedavno su, uzimajući u obzir najnovija tehnološka dostignuća, istraživanja nastavljena. Provode se pokusi bežičnog prijenosa energije pomoću lasera.
Ali naš cestovni vlak …
Iako napredak nije toliko značajan s razvojem novih metoda proizvodnje i prijenosa energije, u području stvaranja potpuno električnih objekata oni su impresivni. Ne može se reći da je ideja vojne (i ne samo) tehnologije na ovoj osnovi apsolutno nova. Ekonomski i tehnički privlačan učinjen je napretkom u proizvodnji, skladištenju, transformaciji i distribuciji električne energije, u elektronici velike snage, poluprovodničkoj elektronici, automatizaciji i upravljanju. Potpuno električni objekti imaju manje buke, veću učinkovitost, mogućnost racionalne raspodjele energije među potrošačima, visoku prihvatljivost za okoliš i druge kvalitete koje ih čine vrlo atraktivnim kako na civilnom tako i na vojnom području.
Prvi strojevi s električnim prijenosom datiraju s početka prošlog stoljeća, kada je američka tvrtka LeTourneau počela koristiti električni pogon na samohodnim strugačima. A od 1954. godine proizvode se jedinstvena superteška terenska vozila, motorne sanke, vojni transporteri-evakuatori i višesječni cestovni vlakovi opremljeni svim vodećim propelerima na kotačima koje pokreće generator ugrađen na glavno traktorsko vozilo (predvodnik). Prvi put u svjetskoj praksi počeli su koristiti moćne kompaktne elektromotore ugrađene izravno u glavčine kotača automobila.
Prvi aktivni sovjetski cestovni vlak s dvije dionice s pojednostavljenim električnim pogonom kotača prikolice razvijen je 1959. godine. No nije bilo moguće postići potpunu koordinaciju rada svih pogonskih kotača s izvorima energije. Daljnji razvoj drugih domaćih poduzeća također nije doveo do očekivanog uspjeha. Kamen spoticanja bio je problem automatizacije upravljanja strojevima s električnim prijenosom: racionalna raspodjela tokova energije između čvorova, minimalna potrošnja goriva primarnog motora s unutarnjim izgaranjem, optimalni temperaturni uvjeti s maksimalnom učinkovitošću itd. Ni računalna snaga računala tog vremena niti odgovarajući softver nije bio dovoljan.
Situacija se radikalno promijenila posljednjih godina i ideja o potpuno električnom oružju i vojnoj opremi vratila se na novu kvalitativnu razinu. Pojava bespilotnih vozila potaknula je interes još više. Električni prijenos olakšava stvaranje potpuno automatiziranih borbenih ciljeva kojima se upravlja putem radija ili putem programabilnog uređaja.
Pod suncem jedriti
Najhitniju provedbu koncepta potpuno električnog objekta trebalo bi prepoznati u pomorskoj tehnologiji. Postoji nekoliko razloga:
velika duljina prijenosa snage (prijenosa) za različite namjene, veliki raspon aktuatora i pretvarača energije različitih vrsta: mehanički, toplinski, hidraulični i električni;
značajan broj potrošača energije: pogoni osovina propelera, topničkih i raketnih bacača, radarskih stanica i sustava za elektroničko ratovanje, drugi mehanizmi;
pojava oružanih sustava koji zahtijevaju veliku potrošnju energije (oružje usmjerene energije i vojna oprema, elektromagnetski topovi itd.).
Temelj potpuno električnih brodova je jedinstveni (integrirani) elektroenergetski sustav koji uključuje visokonaponske proizvodne i distribucijske objekte, kompaktne module za njegovu akumulaciju i pretvorbu, automatizirane sustave upravljanja s potrošnjom energije u različitim načinima rada (puna brzina, borbena upotreba oružja, manevriranje itd.). Najilustrativnije iskustvo je američki program DDG 1000 i razarač Zumvolt izgrađen na njemu (https://vpk-news.ru/articles/17993). Nažalost, mnogi su se domaći mediji usredotočili na tehničke i tehnološke nedostatke ovog projekta, skrećući pozornost čitatelja daleko od značenja razvoja broda, pa čak i donekle diskreditirajući tu ideju.
DDG 1000 središte je najnovijih dostignuća američke znanosti i tehnologije na području oružanih kompleksa i sustava. No svi su oni integrirani u brod razumijevanjem karakterističnih značajki djelovanja, mjesta i uloge, uzimajući u obzir mogućnosti energije razarača (Integrirani sustav napajanja - IPS). Osigurava opskrbu svih sustava i jedinica, prati i kontrolira njihov rad. Prijelaz na potpuno električni pogon omogućio je oslobađanje značajnih količina unutarnjeg prostora za postavljanje streljiva, te stvaranje ugodnih uvjeta za posadu. Parni, pneumatski i hidraulični pogoni svih mehanizama potpuno su zamijenjeni električnim. Ukupna snaga elektroenergetskog sustava - oko 80 MW - dovoljna je za ugradnju naprednog oružja (laser, mikrovalna, elektromagnetski pištolji) bez značajnih oštećenja performansi drugih potrošača.
Brod ima nizak radarski potpis. Učinkovito područje disipacije (EPR) gotovo je 50 puta manje od onog razarača prethodne generacije. Nevidljiv!
Kontrola se provodi putem Total Ship Computing Environment (TSCE) s uobičajenim softverom i "komercijalnim" sučeljem, koje, između ostalog, omogućuje jednostavno održavanje i obuku posade. Nadgradnja razarača klase Zumvolt izrađena je od kompozitnih materijala.
Planira se ugradnja elisnih motora korištenjem učinka visokotemperaturne supravodljivosti i elektromagnetskih topova na treći trup takvog razarača. Za uporabu oružanog oružja, brod mora osigurati proizvodnju snage od 10 do 25 MW, što je već postignuto.
Možete nastaviti s nabrajanjem inovacija koje su primijenjene ili su planirane na ovom brodu, ali Amerikanci već imaju offshore platformu sljedeće generacije, koju ne posjeduje nijedna druga država. Do sada je samo francuska brodograđevna tvrtka DCNS najavila planove za stvaranje potpuno električnog borbenog broda Advansea do 2025. godine.
S obzirom na podmorsku tehnologiju, hibridno ili potpuno električno napajanje izvorno je bilo preduvjet za njegovo projektiranje, pa nema smisla detaljno raspravljati o inovacijama u ovom području.
U civilnoj brodogradnji također se razvijaju modeli koji mogu zadovoljiti energiju sunca. Implementirana su tri koncepta: jedro sa solarnim baterijama smještenim na njima osigurava pogon i napajanje električnom energijom, također se postavljaju na trup za kretanje i izvlačenje vodika iz vode, generirana energija se koristi za pogon elektromotora osovine propelera i napunite baterije.
Krstarenje Suntech VIP australske brodograditeljske tvrtke Solar Sailor izgrađeno je 2010. prema prvom konceptu. Na drugom - katamaran Energy Observer, koji se trenutno sprema putovati po svijetu. Treći je njemački planet Solar Turanor, lansiran 2010. godine i oplovljen 2012. godine. Potpuno električni američki brod bez posade Solar Voyager (dugačak 5,5 metara i širok 0,76) sa solarnim panelima porinut je u lipnju 2016. godine i testiran je. Rade na sličnim projektima u Japanu, Nizozemskoj, Italiji i drugim zemljama. Ovo je još uvijek egzotično, ali s vremenom će pronaći primjenu u vojnoj brodogradnji.
Plašljivi "izdanak"
Druga vrsta vojne opreme koja je najatraktivnija za provedbu koncepta potpuno električnog objekta i uključuje uvođenje značajnog broja inovativnih proizvoda su zrakoplovi. Što se tiče vojnog područja, ipak je ispravnije govoriti o bespilotnim letjelicama.
Potpuno električna vozila s posadom do sada su se razvijala kao demonstranti napredne tehnologije. 2012. Long-ESA je postavila rekord u brzini za električne zrakoplove, ubrzavajući do 326 kilometara na sat tijekom testa. Švicarski Solar-Impulse može neograničeno letjeti sa Sunca (koristeći baterije kao izvor energije). U razdoblju 2015.-2016. izveo je (s slijetanjem) let oko svijeta. Jedini zrakoplov koji se dosad koristio u praktične svrhe je dvosjedni Airbus E-Fan za obuku. Njemačka tvrtka Lilium Aviation razvila je potpuno električni tiltrotor Lilium Jet. Letni testovi odvijali su se u bespilotnoj verziji.
Svi ti uređaji (u odnosu na vojno područje) mogu se smatrati prototipima izviđačkih uređaja zbog niske razine buke, ali ništa više. Glavna poteškoća u stvaranju električnih zrakoplova s posadom je nedovoljan kapacitet baterija i naglo rastući zahtjevi za nosivost zbog prisutnosti osobe na brodu. Međutim, neke zrakoplovne tvrtke već rade na projektima hibridnih zrakoplova. To posebno radi EADS zajedno s Rolls-Royceom. Deklarirani ciljevi su smanjenje količine potrošenog goriva, smanjenje štetnih emisija u okoliš i smanjenje buke.
Što se tiče bespilotnih letjelica, među njima ima poprilično potpuno električnih, stvorenih i u inozemstvu i kod nas (doduše na uvezenim komponentama), te sheme zrakoplova i helikoptera. Postavljeni su prvi svjetski rekordi: britanski solarni pogon QinetiQ-Zephyr ostao je u zraku dva tjedna 2010. godine.
Primjena u vojnom području ima široke izglede: praćenje, izviđanje i udarne akcije, označavanje ciljeva itd. Općenito, stvaranje takvih zrakoplova uključuje rješavanje mnogih inovativnih problema, uključujući razvoj kompozitnih materijala velike čvrstoće, ultra velikih baterije, elektromotori malih dimenzija s visokom učinkovitošću, automatski sustavi. upravljanje.
Što se tiče kopnene vojne opreme, ovdje je spektar hibridnih (kombinacija motora s unutarnjim izgaranjem, električnog generatora, uređaja za skladištenje energije, potpuno električnih pogona) i potpuno električnih razvoja prilično širok, a domaći dizajneri također imaju izvjestan uspjeh.
No, kao i u prethodnim slučajevima, postavlja se pitanje: koje su prednosti? Električni prijenos omogućuje optimiziranje pogonskih načina (kotači ili gusjenice), postupno podešavanje brzine vožnje i vučne sile u širokom rasponu te osiguravanje stvaranja učinkovitih sustava protiv blokiranja i proklizavanja. To omogućuje smanjenje zahtjeva za kvalifikacijama i psihofizičkim stanjem vozača uz povećanje osnovnih pokazatelja mobilnosti.
Električni prijenosnici imaju visoke karakteristike pouzdanosti, proizvodnosti, rada i popravka, sposobnosti upravljanja. Smanjuje buku, povećava ekološku prihvatljivost. Mogućnost napajanja oružja i opreme s velikom potrošnjom energije radarskih postaja i sustava za elektroničko ratovanje, elektrotermokemijskih ili EMP topova itd. Obećava.
Jedan od zadataka je stvaranje snažnih vučnih motora malih dimenzija. Najveći uspjeh u tome postignut je u SAD -u i Njemačkoj, gdje se izrađuju na temelju stalnih magneta pomoću rijetkih zemljanih elemenata (samarij, kobalt itd.) S visokim stupnjem magnetizma. To je omogućilo značajno smanjenje volumena i težine električnih strojeva te olakšavanje upravljanja.
U Rusiji je kao rezultat istraživačkog projekta Krymsk stvoreno borbeno vozilo na kotačima s hibridnom elektranom i električnim mjenjačem na temelju BTR-90 Rostok. Kako je izviješteno, na pokusima na moru s snagom motora gotovo jedan i pol puta manjom od one prototipa, eksperimentalni model hibridnog oklopnog transportera pokazao je znatno bolje rezultate. Raspon goriva je jedan i pol puta veći od onog kod BTR-90.
Što se tiče bespilotnih (daljinski upravljanih i robotiziranih) potpuno električnih objekata, u inozemstvu i kod nas stvoren je ogroman raspon uzoraka kopnenog naoružanja i opreme. Njihov se razvoj odvija ubrzanim tempom, zbog potreba postrojbi koje vode neprijateljstva u Afganistanu, Iraku, Siriji i drugim regijama, kao i zbog unutarnjih potreba. To imamo kako bismo osigurali aktivnosti Ministarstva unutarnjih poslova, FSB -a, Nacionalne garde, Ministarstva za hitne slučajeve i drugih odjela.
Koncept potpuno električnih ili hibridnih AME objekata provodi se u svim naprednim zemljama svijeta. Najsustavniji i najpraktičniji - u SAD -u, Njemačkoj, Francuskoj, Velikoj Britaniji. Postoje znanstveni i tehnički temelji za razvoj i proizvodnju širokog spektra proizvoda koji će u bliskoj budućnosti činiti osnovu sustava oružja izgrađenog na potpuno električnim strojevima. Omogućit će učinkovitu, sveobuhvatnu uporabu oružja temeljenu na novim fizičkim načelima.
Dizajn potpuno električnih objekata vojne opreme nije izvjestan danak modi. Ovo je jedan od glavnih pravaca formiranja oružanog sustava budućnosti. Pojava novih metoda generiranja, prijenosa i trošenja energije, njihove uporabe za poraz neprijatelja značajno će promijeniti sposobnosti postrojbi, prirodu i sadržaj procesa njihove logističke i logističke potpore. Zabrinjavajuće je da u našoj zemlji i Oružanim snagama još uvijek nema sustavnog pristupa utvrđivanju popisa, sadržaja i rezultata ove vrste rada.