Eelmise sajandi kontseptsioonide alusel loodud sõjatehnika on lähenenud lävele, millest kaugemale hiiglaslikud pingutused ja kulud annavad ebaadekvaatselt madala tulemuse. Üks põhjus on uute AME -rajatiste energiatarbimise märkimisväärne kasv. Kas ummikseisust on väljapääsu?
Erinevat tüüpi energia (mehaaniline, termiline, elektriline jne) on lahingukasutuse kõikides etappides nõutud: luure, teabe edastamine, töötlemine, relvade kasutamine, kaitse vaenlase eest, manööverdamine jne. Praegu toimub tootmine ettetellimisel ja keskpika perioodi teenuste kaudu tarnitud energia. Kuid vägede nõutavad mahud ja määrad hakkavad muutuma isemajandavaks eesmärgiks ja probleemiks.
Tesla jälgedes
Olukorda raskendab uut tüüpi AME (elektromagnetilised relvad, suunatud energiarelvad) tekkimine. Üha enam on ilmne, et relvasüsteemi arendamine nõuab energiavarustuse mõistete muutmist. Vastasel juhul on võimatu realiseerida uute kujunduste potentsiaali.
See suundumus on tähelepanuväärne. Ühest küljest on käimas aktiivne täiselektrilise ja hübriidsõjavarustuse arendamine. Teisest küljest luuakse tootmissüsteeme ja -vahendeid ilma kuludeta või vähendatud kuludega vägedele tarnitud energiakandjatele (päikesepaneelid, tuulikud, uut tüüpi kütus). Samal ajal tehakse (eriti aktiivselt USA -s ja Jaapanis) fundamentaalseid uuringuid energia juhtmevaba edastamise kohta pikkadel vahemaadel, mis tundub olevat kõige atraktiivsem. Idee on selles, et võimas allikas (tuumajaam, hüdroelektrijaam jne) toidab relvade ja sõjavarustuse vastuvõtuseadmeid õhu (kosmose) kanali kaudu. Sellise skeemi kasutuselevõtt kaotaks peaaegu täielikult vajaduse tarnida vägedele tohutult energiat (kütust), suurendades radikaalselt nende lahinguvalmidust ja lahingutõhusust.
Võimalust edastada energiat kauguseta ilma juhtmeteta tõestas ja demonstreeris Nikola Tesla aastatel 1899–1900 Colorado Springsis tehtud katse. Elektriline impulss edastati 40 kilomeetrit. Sellist katset pole aga seni õnnestunud korrata.
1968. aastal tegi Ameerika kosmoseuurija Peter Glazer ettepaneku paigutada suured päikesepaneelid geostatsionaarsele orbiidile ning nende tekitatud energia (5-10 GW) edastada Maale fokuseeritud mikrolainekiire abil, muuta see alalis- või vahelduvvooluks ning jagada tarbijatele. … …
Praegune mikrolaineelektroonika arengutase võimaldab rääkida sellise tala energiaülekande üsna kõrgest efektiivsusest - 70–75 protsenti. Kuid seda on endiselt üsna raske rakendada. Piisab, kui öelda, et saateantenni läbimõõt peaks olema võrdne kilomeetriga ja maapealne vastuvõtja peaks olema 35 -kraadise laiuskraadi jaoks 10x13 kilomeetri suurune. Seetõttu unustati projekt, kuid viimasel ajal, võttes arvesse uusimaid tehnoloogilisi edusamme, on uuringuid jätkatud. Tehakse katseid energia juhtmevabaks edastamiseks laseriga.
Aga meie maanteerong …
Kuigi uute tootmis- ja jõuülekandemeetodite väljatöötamisel ei ole edusammud nii märkimisväärsed, on need täiesti elektriliste objektide loomise valdkonnas muljetavaldavad. Ei saa öelda, et sõjapõhise (ja mitte ainult) tehnoloogia idee sellel alusel oleks täiesti uus. Selle muutis majanduslikult ja tehniliselt atraktiivseks edusammud elektri tootmisel, salvestamisel, muundamisel ja jaotamisel, suure võimsusega tahkis-elektroonika, automaatika ja juhtimise alal. Täielikult elektrilistel rajatistel on vähem müra, suurem efektiivsus, võimalus tarbijatele võimsust ratsionaalselt jaotada, kõrge keskkonnasõbralikkus ja muud omadused, mis muudavad need väga atraktiivseks nii tsiviil- kui ka militaarvaldkonnas.
Esimesed elektrilise ülekandega masinad pärinevad eelmise sajandi algusest, kui Ameerika ettevõte LeTourneau hakkas iseliikuvatel kaabitsatel kasutama elektriajamit. Ja alates 1954. aastast toodetakse ainulaadseid üliraskeid maastikusõidukeid, mootorsaane, sõjaväe transportijaid-evakueerijaid ja mitme sektsiooniga maanteeronge, mis on varustatud kõigi juhtrataste propelleritega, mida juhib peatraktorile (juht) paigaldatud generaator. Esmakordselt maailma praktikas hakkasid nad kasutama võimsaid kompaktseid elektrimootoreid, mis olid paigaldatud otse auto ratta rummudesse.
Esimene Nõukogude aktiivne kahesektsiooniline maanteerong, millel oli haagise rataste lihtsustatud elektriline ajam, töötati välja 1959. aastal. Kuid kõigi veorataste töö täielikku kooskõlastamist energiaallikatega ei olnud võimalik saavutada. Ka teiste kodumaiste ettevõtete edasine areng ei toonud oodatud edu. Komistuskiviks oli elektriülekandega masinate juhtimise automatiseerimise probleem: energiavoogude ratsionaalne jaotus sõlmede vahel, esmase sisepõlemismootori minimaalne kütusekulu, optimaalsed temperatuuritingimused maksimaalse kasuteguriga jne. Ka arvutite arvutusvõimsus tolleaegsest ega vastavast tarkvarast ei piisanud.
Olukord on viimastel aastatel kardinaalselt muutunud ning täielikult elektriliste relvade ja sõjatehnika idee on naasnud uuele kvalitatiivsele tasemele. Mehitamata sõidukite ilmumine suurendas huvi veelgi. Elektriline ülekanne lihtsustab täisautomaatsete lahingu sihtmärkide loomist raadio või programmeeritava seadme kaudu.
Purje päikese all
Täieelektrilise rajatise kontseptsiooni kõige kiiremat rakendamist tuleks tunnustada meretehnoloogias. Põhjuseid on mitu:
suure pikkusega jõuülekanded (ülekanded) erinevatel eesmärkidel, suur valik erinevat tüüpi ajameid ja energiamuundureid: mehaanilised, termilised, hüdraulilised ja elektrilised;
märkimisväärne hulk energiatarbijaid: sõukruvide, suurtükiväe ja raketiheitjate, radarijaamade ja elektroonilise sõjapidamise süsteemide ajamid, muud mehhanismid;
suurt energiatarbimist nõudvate relvasüsteemide tekkimine (suunatud energiarelvad ja sõjavarustus, elektromagnetilised relvad jne).
Täielikult elektriliste laevade aluseks on üks (integreeritud) toitesüsteem, mis sisaldab kõrgepingetootmis- ja -jaotusseadmeid, kompaktseid mooduleid selle kogumiseks ja muundamiseks, automatiseeritud juhtimissüsteeme energiatarbimisega erinevates töörežiimides (täiskiirus, lahingukasutus) relvad, manööverdamine jne). Kõige illustreerivam kogemus on Ameerika programm DDG 1000 ja sellele ehitatud hävitaja Zumvolt (https://vpk-news.ru/articles/17993). Kahjuks keskendusid paljud kodumaised meediad selle projekti tehnilistele ja tehnoloogilistele ebaõnnestumistele, viies lugejate tähelepanu laevaarenduse mõttest kaugele ja isegi mõneti diskrediteerides seda ideed.
DDG 1000 on Ameerika teaduse ja tehnoloogia viimaste saavutuste keskus relvakomplekside ja -süsteemide valdkonnas. Kuid kõik need on integreeritud laevale operatsiooni, koha ja rolli iseloomulike tunnuste mõistmise kaudu, võttes arvesse hävitajaenergia võimalusi (integreeritud toitesüsteem - IPS). See tagab kõigi süsteemide ja üksuste tarnimise, jälgib ja kontrollib nende tööd. Üleminek täiselektrilisele tõukejõule võimaldas laskemoona paigutamiseks vabastada märkimisväärses koguses siseruumi, luua meeskonnale mugavad tingimused. Kõikide mehhanismide auru-, pneumaatilised ja hüdraulilised ajamid asendatakse täielikult elektrilistega. Toitesüsteemi koguvõimsus - umbes 80 MW - on piisav täiustatud relvade (laser, mikrolaineahi, elektromagnetilised relvad) paigaldamiseks, ilma et see kahjustaks oluliselt teiste tarbijate jõudlust.
Laeval on madal radari allkiri. Tõhus hajumispiirkond (EPR) on peaaegu 50 korda väiksem kui eelmise põlvkonna hävitajatel. Nähtamatu!
Juhtimine toimub Total Ship Computing Environment (TSCE) kaudu, millel on ühine tarkvara ja "kommertslik" liides, mis muu hulgas hõlbustab hooldust ja meeskonna koolitamist. Zumvolt-klassi hävitajate pealisehitus on valmistatud komposiitmaterjalidest.
Sellise hävitaja kolmandale korpusele on kavas paigaldada kõrgtemperatuurse ülijuhtivuse ja elektromagnetiliste relvade mõju kasutades propellermootorid. Röövpüssi kasutamiseks peab laev tagama tootmisvõimsuse 10–25 MW, mis on juba saavutatud.
Võite jätkuvalt loetleda uuendusi, mida sellel laeval rakendati või plaanitakse, kuid ameeriklastel on juba järgmise põlvkonna avamereplatvorm, mida ühelgi teisel riigil pole. Seni on ainult Prantsuse laevaehitusettevõte DCNS teatanud plaanist luua 2025. aastaks täiselektriline lahingulaev Advansea.
Mis puudutab merealust tehnoloogiat, siis hübriid- või täiselektriline toiteallikas oli algselt selle projekteerimise eeltingimus, seega pole mõtet selle valdkonna uuendusi üksikasjalikult arutada.
Tsiviillaevaehituses töötatakse välja ka mudeleid, mis suudavad päikeseenergiaga hakkama saada. Rakendatakse kolme kontseptsiooni: puri, millel asuvad päikesepatareid, tagab tõukejõu ja toiteallika, need asetatakse ka kerele, et liikuda ja vesinikku veest välja tõmmata, toodetud energiat kasutatakse sõukruvivõlli elektrimootorite ja patareisid laadida.
Austraalia laevaehitusettevõtte Solar Sailor kruiisilaev Suntech VIP ehitati 2010. aastal esimese kontseptsiooni järgi. Teisel - katamaraan Energy Observer, mis valmistub praegu ümbermaailmareisiks. Kolmas on Saksa planeet Solar Turanor, mis käivitati 2010. aastal ja ületati 2012. aastal. Päikesepaneelidega täielikult elektriline mehitamata ameerika paat Solar Voyager (5,5 meetrit pikk ja 0,76 lai) lasti vette 2016. aasta juunis ja seda katsetati. Nad töötavad sarnaste projektide kallal Jaapanis, Hollandis, Itaalias ja teistes riikides. See on endiselt eksootiline, kuid aja jooksul leiab see rakendust sõjaväe laevaehituses.
Arglik "idanemine"
Teine sõjavarustuse tüüp, mis on kõige elektrilisemate rajatiste kontseptsiooni rakendamiseks kõige atraktiivsem ja hõlmab märkimisväärse hulga uuenduslike toodete kasutuselevõttu, on lennukid. Mis puutub sõjaväesse, siis ikkagi on õigem rääkida UAV -dest.
Mehitatud täiselektrilised sõidukid on siiani välja töötatud kõrgtehnoloogia demonstreerijatena. 2012. aastal püstitas Long-ESA elektrilennukite kiirusrekordi, kiirendades katse ajal 326 kilomeetrini tunnis. Šveitsi Solar-Impulse võib piiramatult Päikesest lennata (kasutades toiteallikana patareisid). Aastatel 2015-2016 sooritas ta (koos maandumistega) lennu ümber maakera. Praktilistel eesmärkidel on seni kasutatud ainult kahekohalist koolitust Airbus E-Fan. Saksa ettevõte Lilium Aviation on välja töötanud täiselektrilise rototori Lilium Jet. Lennukatsed toimusid mehitamata versioonis.
Kõiki neid seadmeid (seoses sõjaväega) võib nende madala mürataseme tõttu lugeda luureseadmete prototüüpideks, kuid ei midagi enamat. Peamine raskus mehitatud elektrilennukite loomisel on patareide ebapiisav võimsus ja järsult kasvavad nõuded kandevõimele, mis on tingitud pardal oleva inimese olemasolust. Mõned lennundusettevõtted töötavad aga juba hübriidreisijate projektide kallal. Eelkõige teeb seda EADS koos Rolls-Royce'iga. Deklareeritud eesmärgid on vähendada tarbitud kütuse kogust, vähendada kahjulikke heitmeid keskkonda ja vähendada müra.
Mis puudutab droone, siis nende hulgas on üsna palju täiesti elektrilisi, mis on loodud nii välismaal kui ka meie riigis (ehkki imporditud komponentidel), ja nii lennukite kui ka helikopterite skeeme. Püstitati esimesed maailmarekordid: Suurbritannia päikeseenergial töötav QinetiQ-Zephyr jäi 2010. aastal õhku kaheks nädalaks.
Kasutamisel sõjaväes on laiad väljavaated: seire, luure- ja löögitoimingud, sihtmärgi määramine jne. Üldiselt hõlmab selliste õhusõidukite loomine paljude uuenduslike probleemide lahendamist, sealhulgas ülitugevate komposiitmaterjalide väljatöötamist. patareid, väikese võimsusega elektrimootorid, kõrge efektiivsusega, automaatsed süsteemid.
Mis puutub maapealsesse sõjavarustusse, siis siin on hübriidide (sisepõlemismootori, elektrigeneraatori, energiasalvestusseadmete, täiselektriliste ajamite kombinatsioon) ja täielikult elektriliste arenduste spekter üsna lai ning ka kodumaistel disaineritel on teatud edu.
Kuid nagu eelmistel juhtudel, tekib küsimus: millised on eelised? Elektriline jõuülekanne võimaldab optimeerida tõukejõurežiime (rattad või rööpad), reguleerida astmeliselt sõidukiirust ja veojõudu laias vahemikus ning tagada tõhusate mitteblokeeruvate ja veojõukontrolli süsteemide loomine. See võimaldab vähendada autojuhtide kvalifikatsioonile ja psühhofüüsilisele seisundile esitatavaid nõudeid, suurendades samal ajal liikuvuse põhinäitajaid.
Elektrilistel jõuülekannetel on kõrged töökindluse, valmistatavuse, töö ja remondi omadused, juhtimisvõimalused. Vähendab müra, suurendab keskkonnasõbralikkust. Paljulubav on relvade ja varustuse toitevõimalus radarijaamade ja elektrooniliste sõjapidamissüsteemide, elektrotermokeemiliste või EMP -relvade jms suure energiatarbega.
Üks ülesandeid on võimsate väikese suurusega veomootorite loomine. Suurimat edu selles on saavutatud USA -s ja Saksamaal, kus need on valmistatud püsimagnetite baasil, kasutades haruldaste muldmetallide elemente (samarium, koobalt jne), millel on kõrge magnetism. See võimaldas oluliselt vähendada elektrimasinate mahtu ja kaalu ning hõlbustada juhtimist.
Venemaal loodi Krymski uurimisprojekti tulemusena ratastega lahingumasin hübriidjaama ja elektriajamiga, mis põhineb BTR-90 Rostokil. Nagu teatatud, näitasid merekatsed, mille mootori võimsus oli prototüübist peaaegu poolteist korda väiksem, hübriidsoomukikandja eksperimentaalne mudel näitas oluliselt paremaid tulemusi. Kütusevahemik on BTR-90 omast poolteist korda suurem.
Mis puudutab mehitamata (kaugjuhitavaid ja robotiseeritud) täiesti elektrilisi objekte, siis välismaal ja meie riigis on loodud tohutu valik maapealsete relvade ja varustuse proove. Nende areng kulgeb kiirendatud tempos, mis on tingitud Afganistanis, Iraagis, Süürias ja teistes piirkondades sõjategevust korraldavate vägede vajadustest ning sisevajadustest. Meil on see siseministeeriumi, FSB, rahvuskaardi, hädaolukordade ministeeriumi ja muude osakondade tegevuse tagamiseks.
Täielikult elektriliste või hübriidsete AME -rajatiste kontseptsiooni rakendatakse kõigis arenenud maailma riikides. Kõige süstemaatilisem ja praktilisem - USA -s, Saksamaal, Prantsusmaal, Suurbritannias. Laia tootevaliku väljatöötamiseks ja tootmiseks on olemas teaduslikud ja tehnilised alused, mis lähitulevikus moodustavad täiselektrilistel masinatel ehitatud relvasüsteemi aluse. See pakub uutel füüsilistel põhimõtetel põhinevat tõhusat ja igakülgset relvade kasutamist.
Sõjavarustuse täiselektriliste objektide kujundus ei ole teatav austusavaldus moele. See on tuleviku relvasüsteemi moodustamise üks peamisi suundi. Uute energia genereerimise, ülekandmise ja tarbimise meetodite ilmumine, kasutades seda vaenlase võitmiseks, muudab oluliselt vägede võimeid, nende logistilise ja logistilise toetamise protsessi olemust ja sisu. On murettekitav, et meie riigis ja relvajõududes puudub siiani süstemaatiline lähenemisviis sellise töö loetelu, sisu ja tulemuste kindlaksmääramiseks.
