Vojenské vybavení vytvořené na základě konceptů minulého století se přiblížilo k prahu, za jehož překročením dosahují obrovské úsilí a náklady neadekvátně nízkého výsledku. Jedním z důvodů je výrazný nárůst spotřeby energie nových zařízení AME. Existuje cesta ven ze slepé uličky?
Různé druhy energie (mechanické, tepelné, elektrické atd.) Jsou žádané ve všech fázích bojového použití: průzkum, přenos informací, zpracování, používání zbraní, ochrana před nepřítelem, manévr atd. V současné době probíhá generování předem a energii dodanou službami MTO. Objemy a sazby požadované jednotkami se ale začínají měnit v soběstačný cíl a problém.
Po stopách Tesly
Situaci zhoršuje vznik nových typů AME (elektromagnetické zbraně, cílené energetické zbraně). Je stále očividnější, že vývoj zbraňového systému vyžaduje změnu koncepcí dodávek energie. V opačném případě není možné realizovat potenciál stanovený v nových designech.
Tento trend je pozoruhodný. Na jedné straně probíhá aktivní vývoj plně elektrického a hybridního vojenského vybavení. Na druhé straně jsou generující systémy a prostředky vytvářeny bez nákladů nebo se sníženými náklady na nosiče energie dodávané vojskům (solární panely, větrné turbíny, nové druhy paliva). Současně probíhá (zejména aktivně v USA a Japonsku) zásadní výzkum bezdrátového přenosu energie na dlouhé vzdálenosti, který se jeví jako nejatraktivnější. Myšlenka je taková, že silný zdroj (jaderná elektrárna, vodní elektrárna atd.) Napájí přijímací zařízení zbraní a vojenského vybavení vzduchovým (vesmírným) kanálem. Zavedení takového schématu by téměř úplně odstranilo potřebu dodávat vojskům obrovské množství energie (paliva), což by radikálně zvýšilo jejich bojovou připravenost a bojovou účinnost.
Možnost přenosu energie na vzdálenost bez drátů byla poprvé prokázána a demonstrována experimentem v Colorado Springs v letech 1899-1900 Nikolou Teslou. Elektrický impuls byl přenesen 40 kilometrů. Opakování takového experimentu však dosud nebylo možné.
V roce 1968 americký kosmický výzkumník Peter Glazer navrhl umístění velkých solárních panelů na geostacionární oběžnou dráhu a energii, kterou generují (5-10 GW), aby byla přenášena na Zemi soustředěným mikrovlnným paprskem, přeměněna na přímý nebo střídavý proud a distribuována spotřebitelům …
Současná úroveň vývoje mikrovlnné elektroniky umožňuje hovořit o poměrně vysoké účinnosti přenosu energie takovým paprskem - 70–75 procent. Ale to je stále docela obtížné realizovat. Stačí říci, že průměr vysílací antény by měl být roven kilometru a pozemní přijímač by měl mít velikost 10x13 kilometrů pro oblast na 35 stupňů zeměpisné šířky. Proto byl projekt zapomenut, ale v poslední době, s přihlédnutím k nejnovějším technologickým pokrokům, byl výzkum obnoven. Probíhají experimenty s bezdrátovým přenosem energie pomocí laseru.
Ale náš silniční vlak …
Pokrok není s vývojem nových metod generování a přenosu energie tak výrazný, ale v oblasti vytváření čistě elektrických předmětů jsou působivé. Nelze říci, že by myšlenka vojenské (a nejen) technologie na tomto základě byla zcela nová. Bylo to ekonomicky a technicky atraktivní díky pokroku ve výrobě, skladování, transformaci a distribuci elektřiny, ve vysoce výkonné polovodičové elektronice, automatizaci a řízení. Zcela elektrická zařízení mají menší hluk, vyšší účinnost, možnost racionálního rozdělení energie mezi spotřebitele, vysokou šetrnost k životnímu prostředí a další vlastnosti, díky nimž jsou velmi atraktivní v civilní i vojenské oblasti.
První stroje s elektrickým přenosem pocházejí z počátku minulého století, kdy americká společnost LeTourneau začala používat elektrický pohon na škrabkách s vlastním pohonem. A od roku 1954 se vyrábějí jedinečná super těžká terénní vozidla, sněžné skútry, vojenské transportéry-evakuátory a víceúsekové silniční vlaky vybavené všemi předními kolovými vrtulemi poháněnými generátorem instalovaným na hlavním tahači (vůdci). Poprvé ve světové praxi začali používat silné kompaktní elektromotory namontované přímo do nábojů kol automobilu.
První sovětský aktivní dvoudílný silniční vlak se zjednodušeným elektrickým pohonem kol přívěsu byl vyvinut v roce 1959. Ale nebylo možné dosáhnout úplné koordinace práce všech hnacích kol se zdroji energie. Další vývoj ostatních tuzemských podniků také nevedl k očekávanému úspěchu. Kamenem úrazu byl problém automatizace řízení strojů s elektrickým přenosem: racionální rozdělení energetických toků mezi uzly, minimální spotřeba paliva primárního spalovacího motoru, optimální teplotní podmínky s maximální účinností atd. Ani výpočetní výkon počítačů té doby ani odpovídající software nestačily.
Situace se v posledních letech radikálně změnila a myšlenka plně elektrických zbraní a vojenského vybavení se vrátila na novou kvalitativní úroveň. Vznik bezpilotních vozidel ještě více podpořil zájem. Elektrický přenos usnadňuje vytváření plně automatizovaných bojových cílů ovládaných rádiem nebo prostřednictvím programovatelného zařízení.
Pod sluneční plachtou
Nejnaléhavější implementace konceptu čistě elektrického zařízení by měla být uznána v námořní technologii. Důvodů je několik:
velká délka silových převodů (přenosů) pro různé účely, velký rozsah pohonů a měničů energie různých typů: mechanické, tepelné, hydraulické a elektrické;
značný počet spotřebitelů energie: pohony vrtulí, dělostřeleckých a raketometů, radarových stanic a systémů elektronického boje, další mechanismy;
vznik zbraňových systémů vyžadujících vysokou spotřebu energie (cílené energetické zbraně a vojenské vybavení, elektromagnetická děla atd.).
Základem plně elektrických lodí je jediný (integrovaný) energetický systém, který zahrnuje zařízení na výrobu a distribuci vysokého napětí, kompaktní moduly pro jeho akumulaci a přeměnu, automatizované řídicí systémy se spotřebou energie v různých režimech provozu (plná rychlost, bojové použití) zbraní, manévrování atd.). Nejnázornějším zážitkem je americký program DDG 1000 a na něm postavený torpédoborec Zumvolt (https://vpk-news.ru/articles/17993). Bohužel mnoho domácích médií se zaměřilo na technické a technologické selhání tohoto projektu, přičemž pozornost čtenářů daleko od smyslu vývoje lodi a dokonce poněkud diskreditovalo myšlenku.
DDG 1000 je centrem nejnovějších úspěchů americké vědy a techniky v oblasti zbraňových komplexů a systémů. Ale všechny z nich jsou integrovány do lodi prostřednictvím porozumění charakteristickým rysům operace, místa a role, s přihlédnutím k schopnostem energie torpédoborce (Integrated Power System - IPS). Zajišťuje dodávku všech systémů a jednotek, monitoruje a řídí jejich provoz. Přechod na plně elektrický pohon umožnil uvolnit značné objemy vnitřního prostoru pro umístění munice a vytvořit pohodlné podmínky pro posádku. Parní, pneumatické a hydraulické pohony všech mechanismů jsou zcela nahrazeny elektrickými. Celkový výkon energetického systému - asi 80 MW - je dostatečný pro instalaci pokročilých zbraní (laserové, mikrovlnné, elektromagnetické zbraně) bez výrazného poškození výkonu ostatních spotřebitelů.
Loď má nízký radarový podpis. Efektivní rozptylová plocha (EPR) je téměř 50krát menší než u torpédoborců předchozí generace. Neviditelný!
Řízení se provádí prostřednictvím Total Ship Computing Environment (TSCE) se společným softwarem a „komerčním“rozhraním, které mimo jiné zajišťují snadnou údržbu a školení posádky. Nástavba torpédoborců třídy Zumvolt je vyrobena z kompozitních materiálů.
Plánuje se instalace vrtulových motorů využívajících účinek vysokoteplotní supravodivosti a elektromagnetických děl na třetí trup takového torpédoborce. Aby mohla železniční zbraň používat, musí zajistit generaci o výkonu 10 až 25 MW, což již bylo dosaženo.
Můžete pokračovat ve výčtu inovací, které byly na této lodi aplikovány nebo jsou plánovány, ale Američané již mají offshorovou platformu příští generace, kterou žádná jiná země nemá. Zatím pouze francouzská loďařská společnost DCNS oznámila plány na vytvoření plně elektrické bojové lodi Advansea do roku 2025.
Pokud jde o podmořskou technologii, hybridní nebo čistě elektrické napájení bylo původně předpokladem pro jeho konstrukci, takže nemá smysl podrobně diskutovat o inovacích v této oblasti.
V civilní stavbě lodí se vyvíjejí také modely, které si vystačí se sluneční energií. Jsou implementovány tři koncepty: plachta se solárními bateriemi umístěnými na nich zajišťuje pohon a napájení, jsou také umístěny na trupu pro pohyb a těžbu vodíku z vody, generovaná energie se používá k napájení elektromotorů vrtulových hřídelů a dobijte baterie.
Výletní loď Suntech VIP australské loďařské společnosti Solar Sailor byla postavena v roce 2010 podle prvního konceptu. Na druhém - katamarán Energy Observer, který se aktuálně připravuje na cestu kolem světa. Třetí je německá planeta Solar Turanor, která byla spuštěna v roce 2010 a obeplula ji v roce 2012. Plně elektrický bezpilotní americký člun Solar Voyager (5,5 metru dlouhý a 0,76 široký) se solárními panely byl vypuštěn v červnu 2016 a byl testován. Na podobných projektech pracují v Japonsku, Holandsku, Itálii a dalších zemích. To je stále exotické, ale časem najde uplatnění ve vojenské stavbě lodí.
Bázlivý „výhonek“
Dalším typem vojenského vybavení, které je nejatraktivnější pro implementaci konceptu čistě elektrického zařízení a zahrnuje zavedení významného počtu inovativních produktů, jsou letadla. Pokud jde o vojenskou oblast, je stále správnější hovořit o UAV.
Plně elektrická vozidla s posádkou byla dosud vyvinuta jako ukázka pokročilé technologie. V roce 2012 Long-ESA vytvořil rychlostní rekord pro elektrická letadla, během testu zrychlil na 326 kilometrů za hodinu. Swiss Solar-Impulse může létat neomezeně dlouho ze Slunce (pomocí baterií jako zdroje energie). V letech 2015-2016 provedl (s přistáním) let po celém světě. Jediným letounem, který byl pro praktické účely zatím použit, je dvoumístný cvičný Airbus E-Fan. Německá společnost Lilium Aviation vyvinula plně elektrický tiltrotor Lilium Jet. Letové zkoušky probíhaly v bezpilotní verzi.
Všechna tato zařízení (ve vztahu k vojenské oblasti) lze vzhledem k nízké hladině hluku považovat za prototypy průzkumných zařízení, ale nic víc. Hlavní obtíž při vytváření elektrických letadel s posádkou je nedostatečná kapacita baterií a prudce rostoucí požadavky na nosnost v důsledku přítomnosti osoby na palubě. Některé letecké společnosti však již pracují na projektech hybridních letadel. Zejména to provádí EADS společně s Rolls-Royce. Deklarovanými cíli je snížit množství spotřebovaného paliva, snížit škodlivé emise do životního prostředí a snížit hluk.
Pokud jde o drony, existuje mezi nimi několik zcela elektrických, vytvořených jak v zahraničí, tak u nás (i když na dovážených součástkách) a schémata letadel a vrtulníků. Byly vytvořeny první světové rekordy: Britský solární pohon QinetiQ-Zephyr zůstal ve vzduchu v roce 2010 dva týdny.
Aplikace ve vojenské oblasti má široké vyhlídky: monitorovací, průzkumné a úderné akce, určení cíle atd. Výroba takových letadel obecně zahrnuje řešení mnoha inovativních problémů, včetně vývoje vysoce pevných kompozitních materiálů, ultra velkých baterie, malé elektromotory s vysokou účinností, automatické systémy. správa.
Pokud jde o pozemní vojenské vybavení, zde je spektrum hybridního (kombinace spalovacího motoru, elektrického generátoru, zařízení pro ukládání energie, čistě elektrických pohonů) a zcela elektrického vývoje poměrně široké a domácí designéři mají také určitý úspěch.
Ale stejně jako v předchozích případech vyvstává otázka: jaké jsou výhody? Elektrická převodovka umožňuje optimalizovat režimy pohonu (kola nebo pásy), plynule upravovat rychlost jízdy a tažnou sílu v širokém rozsahu a zajistit vytvoření účinných protiblokovacích a trakčních kontrolních systémů. To umožňuje snížit požadavky na kvalifikaci a psychofyzický stav řidičů a současně zvýšit základní ukazatele mobility.
Elektrické převodovky mají vysokou charakteristiku spolehlivosti, vyrobitelnosti, provozu a oprav, kontrolních schopností. Snižuje hluk, zvyšuje šetrnost k životnímu prostředí. Slibná je možnost napájení zbraní a zařízení s vysokou spotřebou energie radarových stanic a systémů elektronického boje, elektrotepelných nebo EMP zbraní atd.
Jedním z úkolů je vytvoření výkonných malých trakčních motorů. Největšího úspěchu v tomto bylo dosaženo v USA a Německu, kde jsou vyráběny na bázi permanentních magnetů pomocí prvků vzácných zemin (samarium, kobalt atd.) S vysokým stupněm magnetismu. To umožnilo výrazně snížit objem a hmotnost elektrických strojů a usnadnit ovládání.
V Rusku bylo na základě výzkumného projektu Krymsk vytvořeno kolové bojové vozidlo s hybridní elektrárnou a elektrickým přenosem na základě BTR-90 Rostok. Jak bylo uvedeno, při pokusech na moři s výkonem motoru téměř jeden a půl krát menším než u prototypu vykazoval experimentální model hybridního obrněného transportéru výrazně lepší výsledky. Rozsah paliva je jeden a půlkrát větší než u BTR-90.
Pokud jde o bezpilotní (dálkově pilotované a robotizované) zcela elektrické předměty, v zahraničí i u nás byla vytvořena obrovská škála vzorků pozemních zbraní a vybavení. Jejich vývoj pokračuje zrychleným tempem, a to vzhledem k potřebám vojsk provádějících nepřátelské akce v Afghánistánu, Iráku, Sýrii a dalších regionech, jakož i vnitřním potřebám. Máme to k zajištění činnosti ministerstva vnitra, FSB, národní gardy, ministerstva pro mimořádné události a dalších útvarů.
Koncept plně elektrických nebo hybridních zařízení AME se zavádí ve všech vyspělých zemích světa. Nejsystematičtější a nejpraktičtější - v USA, Německu, Francii, Velké Británii. Existují vědecké a technické základy pro vývoj a výrobu široké škály produktů, které v blízké budoucnosti budou tvořit základ zbraňového systému postaveného na plně elektrických strojích. Zajistí efektivní a komplexní využití zbraní na základě nových fyzikálních principů.
Konstrukce plně elektrických předmětů vojenské techniky není určitou poctou módě. To je jeden z hlavních směrů formování zbraňového systému budoucnosti. Vznik nových metod generování, přenosu a spotřeby energie, její využití k porážce nepřítele, výrazně změní schopnosti vojsk, povahu a obsah procesu jejich logistické a logistické podpory. Je alarmující, že v naší zemi a ozbrojených silách stále neexistuje systematický přístup k určování seznamu, obsahu a výsledků tohoto druhu práce.
