Militārā tehnika, kas radīta, pamatojoties uz pagājušā gadsimta koncepcijām, ir tuvojusies slieksnim, kuru pārsniedzot gigantiski centieni un izmaksas dod neadekvāti zemu rezultātu. Viens no iemesliem ir ievērojams jauno AME iekārtu enerģijas patēriņa pieaugums. Vai ir izeja no strupceļa?
Dažādi enerģijas veidi (mehāniskā, termiskā, elektriskā utt.) Ir pieprasīti visos kaujas izmantošanas posmos: izlūkošana, informācijas nodošana, apstrāde, ieroču izmantošana, aizsardzība no ienaidnieka, manevrs utt. Pašlaik tiek veikta ģenerēšana. iepriekš, un enerģiju piegādā MTO pakalpojumi. Bet karaspēka pieprasītie apjomi un likmes sāk pārvērsties par pašpietiekamu mērķi un problēmu.
Teslas pēdās
Situāciju pasliktina jaunu AME veidu parādīšanās (elektromagnētiskie ieroči, virzīti enerģijas ieroči). Arvien vairāk kļūst skaidrs, ka ieroču sistēmas attīstībai ir jāmaina enerģijas piegādes jēdzieni. Pretējā gadījumā nav iespējams realizēt jaunā dizaina iespējas.
Šī tendence ir ievērības cienīga. No vienas puses, notiek aktīva pilnībā elektriskā un hibrīda militārā aprīkojuma izstrāde. No otras puses, ģenerēšanas sistēmas un līdzekļi tiek radīti bez izmaksām vai ar samazinātām izmaksām par karaspēkam piegādātajiem enerģijas nesējiem (saules paneļi, vēja turbīnas, jauna veida degviela). Tajā pašā laikā tiek veikti fundamentāli pētījumi (īpaši aktīvi ASV un Japānā) par enerģijas bezvadu pārraidi lielos attālumos, kas šķiet vispievilcīgākā. Ideja ir tāda, ka spēcīgs avots (atomelektrostacija, hidroelektrostacija utt.) Pa gaisa (kosmosa) kanālu baro ieroču un militārā aprīkojuma uztveršanas ierīces. Šādas shēmas ieviešana gandrīz pilnībā novērstu nepieciešamību piegādāt karaspēkam milzīgu daudzumu enerģijas (degvielas), radikāli palielinot to kaujas gatavību un kaujas efektivitāti.
Iespēju nodot enerģiju attālumā bez vadiem pirmo reizi pierādīja un pierādīja Nikola Tesla eksperiments Kolorādospringsā 1899.-1900. Elektriskais impulss tika pārraidīts 40 kilometrus. Tomēr līdz šim nav bijis iespējams atkārtot šādu eksperimentu.
1968. gadā amerikāņu kosmosa pētnieks Pīters Glāzers ierosināja ģeostacionārajā orbītā novietot lielus saules paneļus, un to radīto enerģiju (5-10 GW) pārnest uz Zemi ar fokusētu mikroviļņu staru, pārvērst līdzstrāvā vai maiņstrāvā un izplatīt patērētājiem ….
Pašreizējais mikroviļņu elektronikas attīstības līmenis ļauj runāt par diezgan augstu enerģijas pārneses efektivitāti ar šādu staru - 70–75 procenti. Bet to joprojām ir diezgan grūti īstenot. Pietiek teikt, ka raidīšanas antenas diametram jābūt vienādam ar kilometru, un zemes uztvērējam jābūt 10x13 kilometru lielumam apgabalā 35 grādu platumā. Tāpēc projekts tika aizmirsts, bet pēdējā laikā, ņemot vērā jaunākos tehnoloģiju sasniegumus, pētījumi ir atsākti. Tiek veikti eksperimenti ar enerģijas bezvadu pārraidi, izmantojot lāzeru.
Bet mūsu autotransports …
Lai gan progress nav tik nozīmīgs, izstrādājot jaunas ražošanas un elektroenerģijas pārvades metodes, pilnībā elektrisko objektu radīšanas jomā tie ir iespaidīgi. Nevar teikt, ka ideja par militāro (un ne tikai) tehnoloģiju, pamatojoties uz to, ir absolūti jauna. To padarīja ekonomiski un tehniski pievilcīgu elektroenerģijas ražošanas, uzglabāšanas, pārveidošanas un sadales, lieljaudas cietvielu elektronikas, automatizācijas un vadības jomā. Pilnībā elektriskām iekārtām ir mazāks troksnis, lielāka efektivitāte, iespēja racionāli sadalīt jaudu starp patērētājiem, augsta videi draudzīgums un citas īpašības, kas padara tās ļoti pievilcīgas gan civilā, gan militārajā jomā.
Pirmās mašīnas ar elektrisko transmisiju datējamas pagājušā gadsimta sākumā, kad amerikāņu kompānija LeTourneau sāka izmantot elektrisko piedziņu pašgājējiem skrāpjiem. Un kopš 1954. gada tiek ražoti unikāli īpaši smagi visurgājēji, sniega motocikli, militārie pārvadātāji-evakuatori un vairāku posmu ceļu vilcieni, kas aprīkoti ar visiem vadošajiem riteņu dzenskrūvēm, kurus vada ģenerators, kas uzstādīts uz galvenā traktora transportlīdzekļa (līderis). Pirmo reizi pasaules praksē viņi sāka izmantot jaudīgus kompaktus elektromotorus, kas uzstādīti tieši automašīnas riteņu rumbās.
Pirmais padomju aktīvais divu sekciju autotransporta vilciens ar vienkāršotu piekabes riteņu elektrisko piedziņu tika izstrādāts 1959. gadā. Bet nebija iespējams panākt pilnīgu visu piedziņas riteņu darba saskaņošanu ar enerģijas avotiem. Arī citu vietējo uzņēmumu turpmākā attīstība nedeva gaidītos panākumus. Klupšanas akmens bija problēma ar mašīnu vadības automatizāciju ar elektrisko pārnesumkārbu: racionāla enerģijas plūsmu sadale starp mezgliem, minimālais primārā iekšdedzes dzinēja degvielas patēriņš, optimāli temperatūras apstākļi ar maksimālu efektivitāti utt. ar to laiku vai ar atbilstošo programmatūru nebija pietiekami.
Pēdējos gados situācija ir radikāli mainījusies, un ideja par pilnībā elektriskiem ieročiem un militāro aprīkojumu ir atgriezusies jaunā kvalitatīvā līmenī. Bezpilota transportlīdzekļu parādīšanās vēl vairāk veicināja interesi. Elektriskā pārraide atvieglo pilnībā automatizētu kaujas mērķu izveidi, ko kontrolē radio vai izmantojot programmējamu ierīci.
Buru zem saules
Jūras tehnikā jāatzīst vissteidzamākā pilnīgi elektriskā objekta koncepcijas ieviešana. Ir vairāki iemesli:
liels jaudas pārvades (transmisijas) garums dažādiem mērķiem, liels dažādu veidu izpildmehānismu un enerģijas pārveidotāju klāsts: mehāniskie, termiskie, hidrauliskie un elektriskie;
ievērojams skaits enerģijas patērētāju: dzenskrūves vārpstas, artilērijas un raķešu palaišanas iekārtas, radaru stacijas un elektroniskās kara sistēmas, citi mehānismi;
tādu ieroču sistēmu rašanās, kurām nepieciešams liels enerģijas patēriņš (virzīti enerģijas ieroči un militārais aprīkojums, elektromagnētiskie lielgabali utt.).
Pilnībā elektrisku kuģu pamats ir viena (integrēta) energosistēma, kas ietver augstsprieguma ražošanas un sadales iekārtas, kompaktus moduļus tā uzkrāšanai un pārveidošanai, automatizētas vadības sistēmas ar enerģijas patēriņu dažādos darbības režīmos (pilnā ātrumā, kaujas vajadzībām) ieroču, manevrēšanas uc). Ilustratīvākā pieredze ir amerikāņu programma DDG 1000 un uz tās veidotais iznīcinātājs Zumvolt (https://vpk-news.ru/articles/17993). Diemžēl daudzi vietējie plašsaziņas līdzekļi koncentrējās uz šī projekta tehniskajām un tehnoloģiskajām kļūmēm, aizvedot lasītāju uzmanību tālu no kuģa attīstības jēgas un pat nedaudz diskreditējot šo ideju.
DDG 1000 ir amerikāņu zinātnes un tehnoloģiju jaunāko sasniegumu centrs ieroču kompleksu un sistēmu jomā. Bet tie visi ir integrēti kuģī, izprotot darbības, vietas un lomas raksturīgās iezīmes, ņemot vērā iznīcinātāja enerģijas iespējas (integrētā energosistēma - IPS). Tas nodrošina visu sistēmu un vienību piegādi, uzrauga un kontrolē to darbību. Pāreja uz pilnu elektrisko piedziņu ļāva atbrīvot ievērojamu iekšējās telpas daudzumu munīcijas novietošanai, lai radītu komfortablus apstākļus apkalpei. Visu mehānismu tvaika, pneimatiskās un hidrauliskās piedziņas tiek pilnībā aizstātas ar elektriskām. Energosistēmas kopējā jauda - aptuveni 80 MW - ir pietiekama, lai uzstādītu modernus ieročus (lāzeru, mikroviļņu krāsni, elektromagnētiskos ieročus), neradot būtisku kaitējumu citu patērētāju darbībai.
Kuģim ir zems radara paraksts. Efektīvā izkliedes zona (EPR) ir gandrīz 50 reizes mazāka nekā iepriekšējās paaudzes iznīcinātājiem. Neredzams!
Kontrole tiek veikta, izmantojot Total Ship Computing Environment (TSCE) ar kopīgu programmatūru un "komerciālu" saskarni, kas cita starpā nodrošina ērtu apkopi un apkalpes apmācību. Zumvolt klases iznīcinātāju virsbūve ir izgatavota no kompozītmateriāliem.
Šāda iznīcinātāja trešajā korpusā plānots uzstādīt dzenskrūves motorus, izmantojot augstas temperatūras supravadītspējas un elektromagnētisko lielgabalu efektu. Lai izmantotu dzelzceļa pistoli, kuģim ir jānodrošina ražošana ar jaudu no 10 līdz 25 MW, kas jau ir sasniegts.
Jūs varat turpināt uzskaitīt jauninājumus, kas ir piemēroti vai tiek plānoti uz šī kuģa, taču amerikāņiem jau ir nākamās paaudzes ārzonas platforma, kuras nav nevienai citai valstij. Līdz šim tikai Francijas kuģu būves uzņēmums DCNS ir paziņojis par plāniem līdz 2025. gadam izveidot pilnībā elektrisku kaujas kuģi Advansea.
Attiecībā uz zemūdens tehnoloģiju hibrīda vai pilnībā elektriskā barošana sākotnēji bija tās konstrukcijas priekšnoteikums, tāpēc nav jēgas sīkāk apspriest jauninājumus šajā jomā.
Civilā kuģu būvē tiek izstrādāti arī modeļi, kas var iztikt ar saules enerģiju. Tiek īstenotas trīs koncepcijas: bura ar saules baterijām, kas atrodas uz tām, nodrošina vilces un barošanas avotu, tās tiek novietotas arī uz korpusa, lai pārvietotos un iegūtu ūdeņradi no ūdens, saražotā enerģija tiek izmantota dzenskrūves vārpstas elektromotoru darbināšanai un uzlādējiet baterijas.
Austrālijas kuģu būves uzņēmuma Solar Sailor kruīza kuģis Suntech VIP tika uzbūvēts 2010. gadā pēc pirmās koncepcijas. Otrajā - katamarāns Energy Observer, kas šobrīd gatavojas ceļot pa pasauli. Trešā ir Vācijas planēta Solar Turanor, kas tika palaista 2010. gadā un apbraukta 2012. gadā. Pilnībā elektriskā bezpilota amerikāņu laiva Solar Voyager (5,5 metrus gara un 0,76 plata) ar saules paneļiem tika laista klajā 2016. gada jūnijā un tika pārbaudīta. Viņi strādā pie līdzīgiem projektiem Japānā, Holandē, Itālijā un citās valstīs. Tas joprojām ir eksotisks, bet laika gaitā tas atradīs pielietojumu militārajā kuģu būvē.
Kautrīgs "asns"
Vēl viens militārā aprīkojuma veids, kas ir vispievilcīgākais tikai elektriskā objekta koncepcijas īstenošanai un ietver ievērojama skaita novatorisku produktu ieviešanu, ir lidmašīnas. Attiecībā uz militāro jomu joprojām ir pareizāk runāt par UAV.
Pilnībā aprīkoti elektriskie transportlīdzekļi līdz šim ir izstrādāti kā progresīvu tehnoloģiju demonstrētāji. 2012. gadā Long-ESA uzstādīja elektrisko lidmašīnu ātruma rekordu, testa laikā paātrinoties līdz 326 kilometriem stundā. Swiss Solar-Impulse var lidot no Saules uz nenoteiktu laiku (kā enerģijas avotu izmantojot baterijas). No 2015. līdz 2016. gadam tā veica (ar nosēšanos) lidojumu visā pasaulē. Praktiskiem mērķiem līdz šim izmantotais vienīgais lidaparāts ir divu sēdvietu mācību Airbus E-Fan. Vācu kompānija Lilium Aviation ir izstrādājusi pilnībā elektrisko rotatoru Lilium Jet. Lidojuma testi notika bezpilota versijā.
Visas šīs ierīces (attiecībā uz militāro jomu) to zemā trokšņa līmeņa dēļ var uzskatīt par izlūkošanas ierīču prototipiem, bet neko vairāk. Galvenās grūtības, veidojot pilotējamus elektriskos lidaparātus, ir bateriju nepietiekamā ietilpība un strauji pieaugošās prasības attiecībā uz kravnesību personas klātbūtnes dēļ. Tomēr dažas aviācijas firmas jau strādā pie hibrīda lidmašīnu projektiem. Jo īpaši to dara EADS kopā ar Rolls-Royce. Deklarētie mērķi ir samazināt patērētās degvielas daudzumu, samazināt kaitīgās emisijas vidē un troksni.
Runājot par bezpilota lidaparātiem, starp tiem ir diezgan daudz pilnīgi elektrisku, kas radīti gan ārzemēs, gan mūsu valstī (kaut arī uz importētām sastāvdaļām), un gan lidmašīnu, gan helikopteru shēmas. Tika uzstādīti pirmie pasaules rekordi: Lielbritānijā ar saules enerģiju darbināmais QinetiQ-Zephyr 2010. gadā gaisā palika divas nedēļas.
Pielietojumam militārajā jomā ir plašas izredzes: uzraudzība, izlūkošana un trieciens, mērķu noteikšana utt. Kopumā šādu lidmašīnu radīšana ietver daudzu novatorisku problēmu risināšanu, tostarp augstas stiprības kompozītmateriālu izstrādi, īpaši lielas akumulatori, maza izmēra elektromotori ar augstu efektivitāti, automātiskās sistēmas.
Kas attiecas uz sauszemes militāro aprīkojumu, šeit hibrīda (iekšdedzes dzinēja, elektriskā ģeneratora, enerģijas uzkrāšanas ierīču, pilnībā elektrisku piedziņu kombinācija) un pilnībā elektriskās attīstības spektrs ir diezgan plašs, un arī vietējiem dizaineriem ir zināmi panākumi.
Bet, tāpat kā iepriekšējos gadījumos, rodas jautājums: kādas ir priekšrocības? Elektriskā transmisija ļauj optimizēt vilces režīmus (riteņus vai sliežu ceļus), pakāpeniski pielāgot braukšanas ātrumu un vilces spēku plašā diapazonā un nodrošināt efektīvu pretbloķēšanas un vilces kontroles sistēmu izveidi. Tas ļauj samazināt prasības autovadītāju kvalifikācijai un psihofiziskajam stāvoklim, vienlaikus palielinot mobilitātes pamatrādītājus.
Elektriskajām transmisijām ir augstas uzticamības, ražojamības, ekspluatācijas un remonta īpašības, kontroles iespējas. Samazina troksni, palielina videi draudzīgumu. Daudzsološa ir ieroču un aprīkojuma elektroapgādes iespēja ar lielu radaru staciju un elektroniskās kara sistēmu, elektrotermoķīmisko vai EMP ieroču u.c.
Viens no uzdevumiem ir jaudīgu mazu izmēru vilces motoru izveide. Vislielākie panākumi šajā jomā ir gūti ASV un Vācijā, kur tie tiek izgatavoti, pamatojoties uz pastāvīgajiem magnētiem, izmantojot retzemju elementus (samāriju, kobaltu utt.) Ar augstu magnētisma pakāpi. Tas ļāva ievērojami samazināt elektrisko mašīnu tilpumu un svaru un atvieglot vadību.
Krievijā Krymskas izpētes projekta rezultātā tika izveidots riteņu kaujas transportlīdzeklis ar hibrīda spēkstaciju un elektrisko transmisiju, kuras pamatā bija BTR-90 Rostok. Kā ziņots, izmēģinājumos pa jūru, kuru dzinēja jauda bija gandrīz pusotru reizi mazāka nekā prototipam, hibrīda bruņutransportiera eksperimentālais modelis uzrādīja ievērojami labākus rezultātus. Degvielas diapazons ir pusotru reizi lielāks nekā BTR-90.
Runājot par bezpilota (attālināti pilotētiem un robotizētiem) pilnīgi elektriskiem objektiem, ārvalstīs un mūsu valstī ir izveidots milzīgs sauszemes ieroču un ekipējuma paraugu klāsts. To attīstība notiek paātrinātā tempā, ņemot vērā Afganistānā, Irākā, Sīrijā un citos reģionos karadarbību veicošā karaspēka vajadzības, kā arī iekšējās vajadzības. Mums tas ir nepieciešams, lai nodrošinātu Iekšlietu ministrijas, FSB, Zemessardzes, Ārkārtas situāciju ministrijas un citu departamentu darbību.
Pilnībā elektrisku vai hibrīdu AME iekārtu koncepcija tiek ieviesta visās attīstītajās pasaules valstīs. Sistemātiskākā un praktiskākā - ASV, Vācijā, Francijā, Lielbritānijā. Ir zinātniski tehnisks pamats plaša produktu klāsta izstrādei un ražošanai, kas tuvākajā nākotnē veidos pamatu ieroču sistēmai, kas būvēta uz pilnībā elektriskām mašīnām. Tas nodrošinās efektīvu, visaptverošu ieroču izmantošanu, pamatojoties uz jauniem fiziskiem principiem.
Pilnībā elektriskā militārā aprīkojuma objektu dizains nav zināma cieņa modei. Tas ir viens no galvenajiem nākotnes ieroču sistēmas veidošanas virzieniem. Jaunas metodes enerģijas radīšanai, nodošanai un patēriņam, izmantojot to, lai uzvarētu ienaidnieku, radīs ievērojamas izmaiņas karaspēka spējās, to loģistikas un loģistikas atbalsta procesa būtībā un saturā. Ir satraucoši, ka mūsu valstī un bruņotajos spēkos joprojām nav sistemātiskas pieejas šāda veida darba saraksta, satura un rezultātu noteikšanai.
