Vojna oprema stvorena na osnovu 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 upotrebe: izviđanje, prijenos informacija, obrada, upotreba oružja, zaštita od neprijatelja, manevar itd. Trenutno se vrši proizvodnja unaprijed, a energiju isporučuju usluge MTO. Ali količine i stope koje trupe zahtijevaju počinju se pretvarati u samodostatni cilj i problem.
Teslinim stopama
Situaciju pogoršava pojava novih tipova AME (elektromagnetski topovi, oružje usmjerene energije). Sve je očiglednije da razvoj sistema naoružanja zahtijeva promjenu koncepata opskrbe energijom. U suprotnom, 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, proizvodni sistemi i sredstva stvaraju se bez troškova ili sa smanjenim troškovima nosača energije isporučenih trupama (solarni paneli, vjetroturbine, nove vrste goriva). Istodobno se provode temeljna istraživanja (posebno 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 eliminirala potreba za isporukom ogromnih količina energije (goriva) trupama, radikalno povećavajući njihovu borbenu gotovost i borbenu efikasnost.
Mogućnost prijenosa energije na daljinu bez žica prvi je dokazao i pokazao eksperiment u Colorado Springsu 1899.-1900. Od strane Nikole Tesle. Električni impuls se prenosio 40 kilometara. Međutim, do sada nije bilo moguće ponoviti takav eksperiment.
Godine 1968. američki svemirski istraživač Peter Glazer predložio je postavljanje velikih solarnih panela u geostacionarnu orbitu, a energiju koju generiraju (5-10 GW) prenijeli na Zemlju fokusiranim mikrovalnim zrakom, pretvorili u istosmjernu ili izmjeničnu struju i distribuirali potrošačima ….
Trenutni stupanj razvoja mikrovalne elektronike omogućuje govoriti o prilično visokoj učinkovitosti prijenosa energije takvim snopom - 70–75 posto. Ali ovo je još uvijek prilično teško implementirati. 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 stepeni. Stoga je projekt zaboravljen, ali nedavno je, uzimajući u obzir najnovija tehnološka dostignuća, istraživanje nastavljeno. Provode se pokusi bežičnog prijenosa energije pomoću lasera.
Ali naš drumski voz …
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 velikih snaga, poluprovodničkoj elektronici, automatizaciji i upravljanju. Potpuno električni objekti imaju manju buku, veću učinkovitost, mogućnost racionalne raspodjele energije među potrošačima, visoku ekološku prihvatljivost i druge kvalitete koje ih čine vrlo atraktivnim kako u civilnom tako i u vojnom području.
Prvi strojevi s električnim prijenosom datiraju s početka prošlog stoljeća, kada je američka kompanija 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 vozovi 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 direktno 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. Dalji razvoj drugih domaćih preduzeća takođe nije doveo do očekivanog uspjeha. Kamen spoticanja bio je problem automatizacije upravljanja mašinama s električnim prijenosom: racionalna raspodjela tokova energije između čvorova, minimalna potrošnja goriva primarnog motora sa unutrašnjim sagorijevanjem, optimalni temperaturni uvjeti s maksimalnom efikasnošću itd. Ni računarska snaga računara tada ni odgovarajući softver nije bio dovoljan.
Situacija se radikalno promijenila posljednjih godina i ideja o potpuno električnom naoružanju i vojnoj opremi vratila se na novi kvalitativni nivo. 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.
Jedrite pod suncem
Najhitniju implementaciju koncepta potpuno električnog objekta treba prepoznati u pomorskoj tehnologiji. Postoji nekoliko razloga:
velika dužina prenosa energije (transmisije) za različite namjene, veliki izbor pokretača i pretvarača energije različitih vrsta: mehaničkih, toplinskih, hidrauličkih i električnih;
značajan broj potrošača energije: pogoni osovina propelera, artiljerijskih i raketnih bacača, radarskih stanica i sistema za elektroničko ratovanje, drugi mehanizmi;
pojava sistema naoružanja koji zahtijevaju visoku potrošnju energije (oružje usmjerene energije i vojna oprema, elektromagnetski topovi itd.).
Osnova potpuno električnih brodova je jedinstveni (integrirani) energetski sustav, koji uključuje visokonaponske proizvodne i distribucijske objekte, kompaktne module za njegovu akumulaciju i konverziju, 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 pažnju čitatelja daleko od značenja razvoja broda, pa čak i donekle diskreditirajući tu ideju.
DDG 1000 središte je najnovijih dostignuća američke nauke i tehnologije na području kompleksa i sistema naoružanja. No, svi su oni integrirani u brod razumijevanjem karakterističnih karakteristika djelovanja, mjesta i uloge, uzimajući u obzir mogućnosti energije razarača (Integrirani energetski sustav - IPS). Osigurava opskrbu svih sistema i jedinica, prati i kontrolira njihov rad. Prelazak na potpuno električni pogon omogućio je oslobađanje značajnih količina unutrašnjeg prostora za postavljanje municije i stvaranje ugodnih uslova 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. Efektivna disipacijska površina (EPR) je gotovo 50 puta manja od one razarača prethodne generacije. Nevidljiv!
Kontrola se vrši putem Total Ship Computing Environment (TSCE) sa zajedničkim softverom i "komercijalnim" interfejsom, koji, između ostalog, omogućava lako održavanje i obuku posade. Nadgradnja razarača klase Zumvolt izrađena je od kompozitnih materijala.
Planirano je da se na treći trup takvog razarača ugrade elisni motori s učinkom supertemperature visoke temperature i elektromagnetskih topova. 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 nove generacije, koju ne posjeduje nijedna druga država. Do sada je samo francuska brodograđevna kompanija DCNS najavila planove za stvaranje potpuno električnog borbenog broda Advansea do 2025. godine.
Što se tiče podmorske tehnologije, hibridno ili potpuno električno napajanje izvorno je bilo preduvjet za njegovo projektiranje, pa nema smisla detaljno raspravljati o inovacijama u ovoj oblasti.
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 australijske brodograditeljske kompanije Solar Sailor izgrađeno je 2010. godine prema prvom konceptu. Na drugom - katamaran Energy Observer, koji se trenutno priprema za putovanje 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 junu 2016. godine i testiran je. Rade na sličnim projektima u Japanu, Holandiji, 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 implementaciju koncepta potpuno električnog objekta i uključuje uvođenje značajnog broja inovativnih proizvoda su avioni. Što se tiče vojne oblasti, još 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 avione, ubrzavajući do 326 kilometara na sat tokom testa. Švicarski Solar-Impulse može neograničeno letjeti sa Sunca (koristeći baterije kao izvor energije). U razdoblju 2015-2016 izveo je (sa slijetanjem) let oko svijeta. Jedini avion koji se do sada koristio u praktične svrhe je dvosjedni Airbus E-Fan za obuku. Njemačka kompanija Lilium Aviation razvila je potpuno električni tiltrotor Lilium Jet. Letni testovi su izvedeni u bespilotnoj verziji.
Svi ovi 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 kompanije već rade na projektima hibridnih aviona. Ovo posebno radi EADS zajedno sa 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 kako u inozemstvu tako i kod nas (doduše iz uvezenih komponenti), te shema aviona i helikoptera. Postavljeni su prvi svjetski rekordi: britanski solarni pogon QinetiQ-Zephyr ostao je u zraku dvije sedmice 2010. godine.
Primjena u vojnoj oblasti 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 sa visokom efikasnošću, automatski sistemi.
Što se tiče kopnene vojne opreme, ovdje je spektar hibridnih (kombinacija motora s unutrašnjim sagorijevanjem, 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 rada (kotači ili gusjenice), postupno podešavanje brzine vožnje i vučne sile u širokom rasponu te osiguravanje stvaranja učinkovitih sustava protiv blokiranja i proklizavanja. To omogućava smanjenje zahtjeva za kvalifikacijom 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 stanica i sistema za elektroničko ratovanje, elektrotermohemijskih 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 bazi stalnih magneta korištenjem rijetkih zemljanih elemenata (samarij, kobalt itd.) S visokim stupnjem magnetizma. To je omogućilo značajno smanjenje volumena i težine električnih mašina i olakšavanje kontrole.
U Rusiji je kao rezultat istraživačkog projekta Krymsk stvoreno borbeno vozilo na kotačima s hibridnom elektranom i električnim mjenjačem zasnovano na BTR-90 Rostok. Kako je izviješteno, na morskim pokusima 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 razvoj se odvija ubrzanim tempom, zbog potreba trupa koje vode neprijateljstva u Afganistanu, Iraku, Siriji i drugim regijama, kao i zbog unutrašnjih potreba. To moramo učiniti 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 naučni i tehnički temelji za razvoj i proizvodnju širokog spektra proizvoda, koji će u bliskoj budućnosti činiti osnovu sistema naoružanja izgrađenog na potpuno električnim mašinama. Omogućit će djelotvornu, sveobuhvatnu upotrebu oružja zasnovanu na novim fizičkim principima.
Dizajn potpuno električnih objekata vojne opreme nije izvjestan danak modi. Ovo je jedan od glavnih pravaca formiranja sistema naoružanja budućnosti. Pojava novih metoda generiranja, prijenosa i trošenja energije, pomoću kojih će se poraziti neprijatelj, značajno će promijeniti sposobnosti trupa, prirodu i sadržaj procesa njihove logističke i logističke podrške. Zabrinjavajuće je da u našoj zemlji i Oružanim snagama još uvijek ne postoji sistemski pristup utvrđivanju popisa, sadržaja i rezultata ove vrste rada.