تجهیزات نظامی ایجاد شده بر اساس مفاهیم قرن گذشته به آستانه ای نزدیک شده است که فراتر از آن تلاش ها و هزینه های غول پیکر نتیجه ناچیز کم می دهد. یکی از دلایل افزایش چشمگیر مصرف انرژی تأسیسات جدید AME است. آیا راهی برای خروج از بن بست وجود دارد؟
انواع مختلف انرژی (مکانیکی ، حرارتی ، الکتریکی و غیره) در تمام مراحل استفاده از رزم مورد نیاز است: شناسایی ، انتقال اطلاعات ، پردازش ، استفاده از سلاح ، محافظت در برابر دشمن ، مانور و غیره. در حال حاضر ، تولید انجام می شود از قبل ، و انرژی ارائه شده توسط خدمات MTO. اما حجم و میزان مورد نیاز سربازان در حال تبدیل شدن به یک هدف و مشکل خودکفا است.
در رکاب تسلا
وضعیت با ظهور انواع جدیدی از AME (اسلحه های الکترومغناطیسی ، سلاح های انرژی جهت دار) تشدید می شود. بیش از پیش آشکار می شود که توسعه سیستم تسلیحاتی مستلزم تغییر مفاهیم تامین انرژی است. در غیر این صورت ، درک پتانسیل طرح های جدید غیرممکن است.
این روند قابل توجه است. از یک سو ، توسعه فعال تجهیزات نظامی کاملاً الکتریکی و ترکیبی در حال انجام است. از سوی دیگر ، سیستم ها و ابزارهای تولید بدون هزینه یا با کاهش هزینه حامل های انرژی تحویل داده شده به نیروها (پنل های خورشیدی ، توربین های بادی ، انواع جدید سوخت) ایجاد می شوند. در همان زمان ، تحقیقات بنیادی (به ویژه در ایالات متحده و ژاپن) در مورد انتقال بی سیم انرژی در مسافت های طولانی انجام می شود ، که به نظر می رسد جذاب ترین باشد. ایده این است که یک منبع قدرتمند (نیروگاه هسته ای ، نیروگاه برق آبی و غیره) دستگاه های دریافت کننده سلاح و تجهیزات نظامی را از طریق کانال هوا (فضا) تغذیه می کند. معرفی چنین طرحی تقریباً به طور کامل نیاز به تحویل حجم عظیمی از انرژی (سوخت) به نیروها را از بین می برد و آمادگی رزمی و کارآیی رزمی آنها را بطور اساسی افزایش می دهد.
امکان انتقال انرژی از راه دور بدون سیم برای اولین بار با آزمایش در کلرادو اسپرینگز در سالهای 1899-1900 توسط نیکولا تسلا ثابت شد و نشان داده شد. ضربه الکتریکی 40 کیلومتر منتقل شد. با این حال ، تکرار چنین آزمایشی تاکنون امکان پذیر نبوده است.
در سال 1968 ، محقق فضایی آمریکایی پیتر گلیزر پیشنهاد کرد که صفحات بزرگ خورشیدی را در مدار زمین ثابت قرار دهید و انرژی تولید شده توسط آنها (5 تا 10 گیگاوات) برای انتقال به زمین توسط یک پرتو متمرکز مایکروویو ، تبدیل به جریان مستقیم یا متناوب و توزیع بین مصرف کنندگان. ….
سطح فعلی توسعه وسایل الکترونیکی مایکروویو این امکان را می دهد که در مورد کارآیی نسبتاً زیاد انتقال انرژی توسط چنین پرتو - 70-75 درصد صحبت کنیم. اما پیاده سازی آن هنوز کاملاً دشوار است. کافی است بگوییم که قطر آنتن فرستنده باید برابر یک کیلومتر باشد و گیرنده زمین باید به اندازه 10x13 کیلومتر برای منطقه ای در عرض جغرافیایی 35 درجه باشد. بنابراین ، این پروژه فراموش شد ، اما اخیراً با در نظر گرفتن آخرین پیشرفت های تکنولوژیکی ، تحقیقات از سر گرفته شده است. آزمایش هایی در مورد انتقال بی سیم انرژی با استفاده از لیزر در حال انجام است.
اما قطار جاده ای ما …
در حالی که پیشرفت با توسعه روشهای جدید تولید و انتقال قدرت چندان قابل توجه نیست ، در زمینه ایجاد اجسام تمام الکتریکی آنها چشمگیر هستند. نمی توان گفت که ایده فناوری نظامی (و نه تنها) بر این اساس کاملاً جدید است.با پیشرفت در تولید ، ذخیره سازی ، تبدیل و توزیع برق ، در تجهیزات الکترونیکی حالت جامد با قدرت بالا ، اتوماسیون و کنترل ، از نظر اقتصادی و فنی جذاب شد. تاسیسات تمام الکتریکی دارای سر و صدای کمتری هستند ، کارایی بالاتری دارند ، امکان توزیع منطقی قدرت بین مصرف کنندگان ، سازگاری با محیط زیست بالا و سایر ویژگیهایی که آنها را در زمینه های نظامی و نظامی بسیار جذاب می کند.
اولین ماشینهای دارای گیربکس الکتریکی به اوایل قرن گذشته برمی گردد ، زمانی که شرکت آمریکایی LeTourneau شروع به استفاده از یک درایو برقی بر روی اسکریپرهای خودران کرد. و از سال 1954 ، وسایل نقلیه فوق سنگین همه جانبه ، موترهای برفی ، حمل کننده های نظامی-تخلیه کننده و قطارهای جاده ای چند قسمتی مجهز به تمام پروانه های چرخ پیشرو که توسط ژنراتور نصب شده بر روی وسیله نقلیه تراکتور (لیدر) هدایت می شوند ، تولید شده است. برای اولین بار در تمرینات جهانی ، آنها شروع به استفاده از موتورهای الکتریکی جمع و جور قدرتمندی کردند که مستقیماً در توپی چرخ خودرو نصب شده بودند.
اولین قطار جاده ای دو قسمتی شوروی با حرکت الکتریکی ساده چرخ های تریلر در سال 1959 توسعه یافت. اما دستیابی به هماهنگی کامل کار همه چرخ های محرک با منابع انرژی امکان پذیر نبود. پیشرفتهای بیشتر سایر شرکتهای داخلی نیز به موفقیت مورد انتظار منجر نشد. مشکل اصلی خودکارسازی ماشینهای دارای گیربکس الکتریکی است: توزیع منطقی جریان انرژی بین گرهها ، حداقل مصرف سوخت موتور احتراق داخلی اولیه ، شرایط دمای مطلوب با حداکثر کارایی و غیره. نه قدرت محاسباتی کامپیوترها در آن زمان و نه نرم افزار مربوطه کافی نبود.
اوضاع در سال های اخیر به طور اساسی تغییر کرده است و ایده سلاح های کاملا برقی و تجهیزات نظامی به سطح کیفی جدیدی بازگشته است. ظهور وسایل نقلیه بدون سرنشین علاقه را بیش از پیش برانگیخت. انتقال الکتریکی ایجاد اهداف جنگی کاملاً خودکار را که توسط رادیو یا از طریق یک دستگاه قابل برنامه ریزی کنترل می شوند ، آسان تر می کند.
زیر باد خورشید بادبان
فوری ترین اجرای مفهوم تاسیسات تمام الکتریکی باید در فناوری نیروی دریایی شناخته شود. دلایل متعددی وجود دارد:
طول زیاد انتقال نیرو (انتقال) برای اهداف مختلف ، طیف وسیعی از محرک ها و مبدل های انرژی از انواع مختلف: مکانیکی ، حرارتی ، هیدرولیکی و الکتریکی ؛
تعداد قابل توجهی از مصرف کنندگان انرژی: حرکت شفت های پروانه ، توپخانه و موشک انداز ، ایستگاه های راداری و سیستم های جنگ الکترونیکی ، مکانیسم های دیگر ؛
ظهور سیستم های تسلیحاتی که نیاز به مصرف زیاد انرژی (سلاح های انرژی مستقیم و تجهیزات نظامی ، اسلحه های الکترومغناطیسی و غیره) دارد.
اساس کشتی های تمام الکتریکی یک سیستم قدرت واحد (یکپارچه) است که شامل امکانات تولید و توزیع ولتاژ بالا ، ماژول های جمع و جور برای تجمع و تبدیل آن ، سیستم های کنترل خودکار با مصرف انرژی در حالت های مختلف عملکرد (سرعت کامل ، استفاده از رزمی) سلاح ، مانور و غیره). بارزترین تجربه ، برنامه آمریکایی DDG 1000 و ناوشکن زومولت است که بر روی آن ساخته شده است (https://vpk-news.ru/articles/17993). متأسفانه بسیاری از رسانه های داخلی بر شکست های فنی و تکنولوژیکی این پروژه تمرکز کردند و توجه خوانندگان را از معنای توسعه کشتی دور کردند و حتی تا حدودی این ایده را بی اعتبار کردند.
DDG 1000 مرکز جدیدترین دستاوردهای علم و فناوری آمریکا در زمینه مجتمع ها و سیستم های تسلیحاتی است. اما همه آنها با در نظر گرفتن ویژگی های مشخصه عملیات ، مکان و نقش ، با در نظر گرفتن قابلیت های انرژی ناوشکن (سیستم قدرت یکپارچه - IPS) در کشتی ادغام می شوند.تامین تمام سیستم ها و واحدها را تضمین می کند ، عملکرد آنها را نظارت و کنترل می کند. گذار به پیشرانه کامل الکتریکی امکان آزادسازی حجم قابل توجهی از فضای داخلی برای قرار دادن مهمات و ایجاد شرایط راحت برای خدمه را فراهم کرد. درایوهای بخار ، پنوماتیک و هیدرولیک همه مکانیزم ها به طور کامل با سیستم های برقی جایگزین می شوند. کل قدرت سیستم قدرت - حدود 80 مگاوات - برای نصب سلاح های پیشرفته (لیزر ، مایکروویو ، اسلحه های الکترومغناطیسی) بدون آسیب قابل توجه به عملکرد دیگر مصرف کنندگان کافی است.
این کشتی دارای امضای راداری پایینی است. منطقه اتلاف موثر (EPR) تقریبا 50 برابر کمتر از ناوشکن های نسل قبلی است. نامرئی!
کنترل از طریق یک محیط محاسبه کشتی کامل (TSCE) با نرم افزارهای رایج و یک رابط "تجاری" انجام می شود ، که علاوه بر موارد دیگر ، تعمیر و نگهداری آسان و آموزش خدمه را نیز فراهم می کند. روبنای ناوشکن های کلاس زومولت از مواد کامپوزیت ساخته شده است.
برنامه ریزی شده است که موتورهای ملخ را با استفاده از تأثیر ابررسانایی با درجه حرارت بالا و تفنگ های الکترومغناطیسی بر روی بدنه سوم چنین ناوشکن نصب کنند. برای استفاده از اسلحه راه آهن ، کشتی باید قدرت 10 تا 25 مگاوات تولید کند که قبلاً به دست آمده است.
شما می توانید فهرست نوآوری هایی را که در این کشتی اعمال شده یا برنامه ریزی شده است ادامه دهید ، اما آمریکایی ها در حال حاضر دارای یک سکوی دریایی نسل بعدی هستند که هیچ کشور دیگری از آن برخوردار نیست. تا کنون ، تنها شرکت کشتی سازی فرانسوی DCNS اعلام کرده است که قصد دارد یک کشتی جنگی تمام برقی Advansea تا سال 2025 ایجاد کند.
با توجه به فناوری زیر دریا ، منبع تغذیه هیبریدی یا تمام الکتریکی در ابتدا پیش نیاز طراحی آن بود ، بنابراین بحث در مورد نوآوری ها در این زمینه به تفصیل فایده ای ندارد.
در کشتی سازی غیرنظامی ، مدل هایی نیز در حال توسعه هستند که می توانند با انرژی خورشید سازگار شوند. سه مفهوم اجرا می شود: بادبان با باتری های خورشیدی که روی آنها قرار دارد ، نیروی محرکه و منبع تغذیه را فراهم می کند ، آنها همچنین برای حرکت و استخراج هیدروژن از آب روی بدنه قرار می گیرند ، انرژی تولید شده برای تغذیه موتورهای الکتریکی شافت پروانه و باتری ها را شارژ کنید
کشتی تفریحی Suntech VIP شرکت کشتی سازی استرالیا Solar Sailor در سال 2010 طبق اولین مفهوم ساخته شد. در دوم - کاتاماران Energy Observer ، که در حال حاضر آماده سفر به سراسر جهان است. سومین سیاره آلمانی Solar Turanor است که در سال 2010 پرتاب شد و در سال 2012 دور زد. قایق کاملاً برقی بدون سرنشین آمریکایی Solar Voyager (طول 5.5 متر و عرض 0.76) با صفحات خورشیدی در ژوئن 2016 به فضا پرتاب شد و مورد آزمایش قرار گرفت. آنها روی پروژه های مشابه در ژاپن ، هلند ، ایتالیا و دیگر کشورها کار می کنند. این هنوز عجیب و غریب است ، اما به مرور زمان در کشتی سازی نظامی کاربرد پیدا می کند.
"جوانه" ترسو
نوع دیگری از تجهیزات نظامی که برای اجرای مفهوم تاسیسات تمام الکتریکی جذابیت بیشتری دارد و شامل معرفی تعداد قابل توجهی از محصولات نوآورانه می شود ، هواپیما است. با توجه به زمینه نظامی ، صحبت در مورد پهپادها هنوز صحیح تر است.
خودروهای تمام الکتریکی سرنشین دار تاکنون به عنوان نشان دهنده فناوری پیشرفته توسعه یافته اند. در سال 2012 ، Long-ESA رکورد سرعت هواپیماهای برقی را ثبت کرد و در حین آزمایش به سرعت 326 کیلومتر در ساعت رسید. Solar-Impulse سوییس می تواند به طور نامحدود از خورشید پرواز کند (با استفاده از باتری ها به عنوان منبع تغذیه). در سال 2015-2016 ، پرواز (با فرود) را در سراسر جهان انجام داد. تنها هواپیمایی که تا کنون برای اهداف کاربردی مورد استفاده قرار گرفته ، آموزش ایرباس E-Fan دو نفره است.شرکت آلمانی Lilium Aviation یک دستگاه چرخشی تمام الکتریکی Lilium Jet را توسعه داده است. آزمایشات پرواز در نسخه بدون سرنشین انجام شد.
همه این دستگاه ها (در ارتباط با حوزه نظامی) می توانند به دلیل سطح نویز پایین ، نمونه اولیه دستگاه های شناسایی محسوب شوند ، اما نه بیشتر. مشکل اصلی در ایجاد هواپیماهای برقی سرنشین دار ، ظرفیت ناکافی باتری ها و افزایش شدید الزامات ظرفیت حمل به دلیل حضور یک نفر در کشتی است. با این حال ، برخی از شرکت های هواپیمایی در حال حاضر روی پروژه های ترکیبی هواپیما کار می کنند. به طور خاص ، این کار توسط EADS همراه با رولزرویس انجام می شود. اهداف اعلام شده کاهش میزان مصرف سوخت ، کاهش انتشارات مضر در محیط زیست و کاهش سر و صدا است.
در مورد هواپیماهای بدون سرنشین ، در میان آنها تعداد زیادی هواپیمای کاملاً برقی وجود دارد که هم در خارج و هم در کشور ما ایجاد شده است (البته در قطعات وارداتی) ، و هر دو طرح هواپیما و هلیکوپتر. اولین رکوردهای جهانی ثبت شد: QinetiQ-Zephyr بریتانیایی با انرژی خورشیدی دو هفته در سال 2010 در هوا ماند.
کاربرد در زمینه نظامی دارای چشم اندازهای گسترده ای است: نظارت ، اقدامات شناسایی و حمله ، تعیین هدف و … باتری ها ، موتورهای برقی کوچک با راندمان بالا ، سیستم های اتوماتیک.
در مورد تجهیزات نظامی زمینی ، در اینجا طیف ترکیبی (ترکیبی از موتور احتراق داخلی ، ژنراتور الکتریکی ، دستگاه های ذخیره انرژی ، درایوهای تمام الکتریکی) و پیشرفت های کاملاً الکتریکی بسیار گسترده است و طراحان داخلی نیز موفقیت هایی را به دست آورده اند. به
اما ، مانند موارد قبلی ، این سال مطرح می شود: مزایا چیست؟ گیربکس الکتریکی امکان بهینه سازی حالت های پیشران (چرخ ها یا ریل ها) را فراهم می کند ، سرعت حرکت و نیروی کشش را به صورت گام به گام در محدوده وسیعی تنظیم می کند و از ایجاد سیستم های م antiثر ضد قفل و کنترل کشش اطمینان حاصل می کند. این امر باعث می شود تا بتوان شرایط لازم برای صلاحیت و وضعیت روانی و فیزیکی رانندگان را کاهش داد و در عین حال شاخص های اساسی تحرک را افزایش داد.
گیربکس های برقی دارای قابلیت اطمینان بالا ، قابلیت تولید ، عملکرد و تعمیر ، قابلیت های کنترل هستند. سر و صدا را کاهش می دهد ، سازگاری با محیط زیست را افزایش می دهد. امکان تأمین قدرت تسلیحات و تجهیزات با مصرف زیاد نیروگاه های راداری و سیستم های جنگ الکترونیکی ، اسلحه های الکتروترموشیمیایی یا EMP و … امیدوار کننده است.
یکی از وظایف ایجاد موتورهای کششی قدرتمند با اندازه کوچک است. بزرگترین موفقیت در این زمینه در ایالات متحده و آلمان به دست آمده است ، جایی که آنها بر اساس آهنرباهای دائمی با استفاده از عناصر کمیاب زمین (ساماریوم ، کبالت و غیره) با درجه بالای مغناطیس ساخته می شوند. این امر باعث کاهش قابل توجه حجم و وزن ماشین های الکتریکی و تسهیل کنترل می شود.
در روسیه ، یک وسیله نقلیه جنگی چرخ دار با نیروگاه ترکیبی و گیربکس برقی بر اساس BTR-90 Rostok در نتیجه پروژه تحقیقاتی Krymsk ایجاد شد. همانطور که گزارش شد ، در آزمایشات دریایی با قدرت موتور تقریباً یک و نیم برابر نمونه اولیه ، یک مدل آزمایشی از یک نفربر زرهی ترکیبی نتایج قابل توجهی بهتر را نشان داد. محدوده سوخت یک و نیم برابر بیشتر از BTR-90 است.
در مورد اجسام کاملاً الکتریکی بدون سرنشین (هدایت از راه دور و ربات سازی) ، طیف وسیعی از نمونه های سلاح و تجهیزات زمینی در خارج و در کشور ما ایجاد شده است. توسعه آنها با توجه به نیاز نیروهای نظامی که در افغانستان ، عراق ، سوریه و سایر مناطق و همچنین نیازهای داخلی انجام می دهند ، با سرعت بیشتری پیش می رود.ما این کار را برای اطمینان از فعالیت های وزارت امور داخلی ، FSB ، گارد ملی ، وزارت فوریت های اضطراری و سایر بخش ها انجام می دهیم.
مفهوم امکانات کاملاً برقی یا ترکیبی AME در همه کشورهای پیشرفته جهان در حال اجرا است. سیستماتیک ترین و عملی ترین - در ایالات متحده ، آلمان ، فرانسه ، بریتانیا. زمینه های علمی و فنی برای توسعه و تولید طیف وسیعی از محصولات وجود دارد که در آینده نزدیک اساس سیستم تسلیحاتی ساخته شده بر روی ماشین های کاملاً برقی را تشکیل می دهد. بر اساس اصول فیزیکی جدید ، استفاده م effectiveثر و جامع از سلاح را فراهم می کند.
طراحی اجسام تمام الکتریکی تجهیزات نظامی ادای احترام خاصی به مد نیست. این یکی از جهات اصلی شکل گیری سیستم تسلیحاتی آینده است. ظهور روش های جدید تولید ، انتقال و مصرف انرژی ، استفاده از آن برای غلبه بر دشمن ، قابلیت های سربازان ، ماهیت و محتوای روند پشتیبانی لجستیکی و لجستیکی آنها را به میزان قابل توجهی تغییر می دهد. نگران کننده است که در کشور ما و نیروهای مسلح هنوز هیچ رویکرد سیستماتیک برای تعیین لیست ، محتوا و نتایج این نوع کارها وجود ندارد.
