لقد اقتربت المعدات العسكرية التي تم إنشاؤها على أساس مفاهيم القرن الماضي من العتبة ، والتي بعد ذلك تعطي الجهود والتكاليف الهائلة نتيجة منخفضة بشكل غير كاف. أحد الأسباب هو الزيادة الكبيرة في استهلاك الطاقة لمنشآت AME الجديدة. هل هناك طريقة للخروج من المأزق؟
أنواع مختلفة من الطاقة (الميكانيكية ، الحرارية ، الكهربائية ، إلخ) مطلوبة في جميع مراحل الاستخدام القتالي: الاستطلاع ، نقل المعلومات ، المعالجة ، استخدام الأسلحة ، الحماية من العدو ، المناورة ، إلخ. حاليًا ، يتم تنفيذ التوليد مقدمًا ، والطاقة التي تقدمها خدمات MTO. لكن الكميات والمعدلات المطلوبة من قبل القوات بدأت تتحول إلى هدف ومشكلة مكتفية ذاتيا.
على خطى تسلا
يتفاقم الوضع بسبب ظهور أنواع جديدة من AME (المدافع الكهرومغناطيسية ، أسلحة الطاقة الموجهة). لقد أصبح من الواضح أكثر فأكثر أن تطوير نظام الأسلحة يتطلب تغييرًا في مفاهيم إمدادات الطاقة. خلاف ذلك ، من المستحيل إدراك الإمكانات المنصوص عليها في التصميمات الجديدة.
هذا الاتجاه جدير بالملاحظة. من ناحية ، هناك تطوير نشط للمعدات العسكرية الكهربائية والهجينة بالكامل قيد التنفيذ. من ناحية أخرى ، يتم إنشاء أنظمة ووسائل توليد بدون تكاليف أو بتكاليف مخفضة لحاملات الطاقة التي يتم تسليمها إلى القوات (الألواح الشمسية ، وتوربينات الرياح ، وأنواع جديدة من الوقود). في الوقت نفسه ، يتم إجراء بحث أساسي (خاصة في الولايات المتحدة واليابان) حول النقل اللاسلكي للطاقة عبر مسافات طويلة ، والذي يبدو أنه الأكثر جاذبية. الفكرة هي أن مصدرًا قويًا (محطة طاقة نووية ، محطة طاقة كهرومائية ، إلخ) يغذي أجهزة استقبال الأسلحة والمعدات العسكرية عبر القناة الجوية (الفضائية). سيؤدي إدخال مثل هذا المخطط إلى القضاء تمامًا تقريبًا على الحاجة إلى توفير كميات هائلة من الطاقة (الوقود) للقوات ، مما يزيد بشكل جذري من استعدادهم القتالي وفعاليتهم القتالية.
تم إثبات إمكانية نقل الطاقة عبر مسافة بدون أسلاك لأول مرة من خلال تجربة كولورادو سبرينغز في 1899-1900 بواسطة نيكولا تيسلا. تم نقل النبضات الكهربائية مسافة 40 كيلومترًا. ومع ذلك ، لم يكن من الممكن تكرار مثل هذه التجربة حتى الآن.
في عام 1968 ، اقترح الباحث الفضائي الأمريكي بيتر جلازر وضع ألواح شمسية كبيرة في مدار ثابت بالنسبة للأرض ، والطاقة التي تولدها (5-10 جيجاوات) ليتم نقلها إلى الأرض عن طريق حزمة موجات دقيقة مركزة ، وتحويلها إلى تيار مباشر أو متناوب وتوزيعها على المستهلكين. ….
إن المستوى الحالي لتطوير إلكترونيات الميكروويف يجعل من الممكن التحدث عن كفاءة عالية إلى حد ما في نقل الطاقة بواسطة مثل هذه الحزمة - 70-75 بالمائة. لكن هذا لا يزال صعب التنفيذ. يكفي أن نقول إن قطر هوائي الإرسال يجب أن يساوي كيلومترًا واحدًا ، ويجب أن يكون حجم جهاز الاستقبال الأرضي 10x13 كيلومترًا لمنطقة على خط عرض 35 درجة. لذلك ، تم نسيان المشروع ، ولكن في الآونة الأخيرة ، مع مراعاة أحدث التطورات التكنولوجية ، تم استئناف البحث. تُجرى تجارب على الإرسال اللاسلكي للطاقة باستخدام الليزر.
لكن قطار الطريق لدينا …
في حين أن التقدم ليس مهمًا جدًا مع تطوير طرق جديدة لتوليد الطاقة ونقلها ، إلا أنها مثيرة للإعجاب في مجال إنشاء كائنات كهربائية بالكامل. لا يمكن القول أن فكرة التكنولوجيا العسكرية (وليس فقط) على هذا الأساس جديدة تمامًا.لقد أصبحت جذابة اقتصاديًا وتقنيًا من خلال التقدم في توليد الكهرباء وتخزينها وتحويلها وتوزيعها ، في إلكترونيات الحالة الصلبة عالية الطاقة ، والأتمتة والتحكم. تتميز جميع المرافق الكهربائية بضوضاء أقل ، وكفاءة أعلى ، وإمكانية توزيع عقلاني للطاقة بين المستهلكين ، ومراعاة البيئة العالية والصفات الأخرى التي تجعلها جذابة للغاية في كل من المجالات المدنية والعسكرية.
تعود أولى الآلات المزودة بناقل حركة كهربائي إلى بداية القرن الماضي ، عندما بدأت شركة LeTourneau الأمريكية في استخدام محرك كهربائي على كاشطات ذاتية الدفع. ومنذ عام 1954 ، تم إنتاج مركبات فريدة من نوعها فائقة الثقل لجميع التضاريس وعربات ثلجية وناقلات عسكرية وقطارات طرق متعددة الأقسام ومجهزة بجميع مراوح العجلات الرائدة التي يقودها مولد مثبت على مركبة الجرارات الرئيسية (القائد). لأول مرة في الممارسة العالمية ، بدأوا في استخدام محركات كهربائية مدمجة قوية مثبتة مباشرة في محاور عجلات السيارة.
تم تطوير أول قطار طريق سوفيتي نشط من قسمين مع محرك كهربائي مبسط لعجلات المقطورة في عام 1959. لكن لم يكن من الممكن تحقيق التنسيق الكامل لعمل جميع عجلات القيادة مع مصادر الطاقة. كما أن التطورات الإضافية للشركات المحلية الأخرى لم تؤد إلى النجاح المتوقع. كانت العقبة هي مشكلة أتمتة التحكم في الآلات باستخدام ناقل الحركة الكهربائي: التوزيع العقلاني لتدفقات الطاقة بين العقد ، والحد الأدنى من استهلاك الوقود لمحرك الاحتراق الداخلي الأساسي ، وظروف درجة الحرارة المثلى بأقصى قدر من الكفاءة ، وما إلى ذلك. ولا قوة الحوسبة لأجهزة الكمبيوتر في ذلك الوقت ولا البرامج المقابلة كانت كافية.
لقد تغير الوضع بشكل جذري في السنوات الأخيرة وعادت فكرة الأسلحة والمعدات العسكرية الكهربائية بالكامل إلى مستوى نوعي جديد. أدى ظهور المركبات غير المأهولة إلى زيادة الاهتمام. يسهل ناقل الحركة الكهربائي إنشاء أهداف قتالية مؤتمتة بالكامل يتم التحكم فيها عن طريق الراديو أو من خلال جهاز قابل للبرمجة.
تحت شراع الشمس
يجب الاعتراف بالتنفيذ الأكثر إلحاحًا لمفهوم منشأة كهربائية بالكامل في التكنولوجيا البحرية. هناك عدة أسباب:
طول عمليات نقل الطاقة (عمليات النقل) لأغراض مختلفة ، ومجموعة كبيرة من المحركات ومحولات الطاقة من أنواع مختلفة: الميكانيكية والحرارية والهيدروليكية والكهربائية ؛
عدد كبير من مستهلكي الطاقة: محركات أعمدة المروحة والمدفعية وقاذفات الصواريخ ومحطات الرادار وأنظمة الحرب الإلكترونية وآليات أخرى ؛
ظهور أنظمة الأسلحة التي تتطلب استهلاكًا عاليًا للطاقة (أسلحة الطاقة الموجهة والمعدات العسكرية والمدافع الكهرومغناطيسية ، إلخ).
أساس السفن الكهربائية بالكامل هو نظام طاقة واحد (متكامل) ، والذي يتضمن مرافق توليد وتوزيع الجهد العالي ، ووحدات مدمجة لتراكمها وتحويلها ، وأنظمة تحكم مؤتمتة مع استهلاك الطاقة في أوضاع تشغيل مختلفة (السرعة الكاملة ، الاستخدام القتالي من الأسلحة والمناورة وما إلى ذلك). التجربة الأكثر توضيحًا هي البرنامج الأمريكي DDG 1000 والمدمرة Zumvolt المبنية عليه (https://vpk-news.ru/articles/17993). لسوء الحظ ، ركزت العديد من وسائل الإعلام المحلية على الإخفاقات التقنية والتكنولوجية لهذا المشروع ، وأخذت انتباه القراء بعيدًا عن معنى تطوير السفينة وحتى أنها تشوهت إلى حد ما الفكرة.
يعد DDG 1000 مركزًا لأحدث إنجازات العلوم والتكنولوجيا الأمريكية في مجال مجمعات وأنظمة الأسلحة. ولكن تم دمجهم جميعًا في السفينة من خلال فهم السمات المميزة للعملية والمكان والدور ، مع مراعاة قدرات طاقة المدمرة (نظام الطاقة المتكامل - IPS).يضمن توريد جميع الأنظمة والوحدات ويراقب ويتحكم في تشغيلها. أتاح الانتقال إلى الدفع الكهربائي الكامل تحرير كميات كبيرة من المساحة الداخلية لوضع الذخيرة ، لتهيئة ظروف مريحة للطاقم. يتم استبدال المحركات البخارية والهوائية والهيدروليكية لجميع الآليات بالكامل بمحركات كهربائية. الطاقة الإجمالية لنظام الطاقة - حوالي 80 ميغاواط - كافية لتركيب أسلحة متطورة (ليزر ، ميكروويف ، مدافع كهرومغناطيسية) دون إلحاق ضرر كبير بأداء المستهلكين الآخرين.
السفينة لديها توقيع رادار منخفض. تبلغ مساحة التبديد الفعال (EPR) حوالي 50 مرة أقل من مساحة مدمرات الجيل السابق. غير مرئى!
يتم التحكم من خلال Total Ship Computing Environment (TSCE) مع برنامج مشترك وواجهة "تجارية" ، والتي ، من بين أمور أخرى ، توفر سهولة الصيانة وتدريب الطاقم. يتكون الهيكل العلوي للمدمرات من فئة Zumvolt من مواد مركبة.
من المخطط تركيب محركات المروحة باستخدام تأثير الموصلية الفائقة ذات درجة الحرارة العالية والمدافع الكهرومغناطيسية على الهيكل الثالث لمثل هذه المدمرة. لاستخدام المدفع الكهرومغناطيسي ، يجب أن توفر السفينة توليدًا بقوة 10 إلى 25 ميجاوات ، وهو ما تم تحقيقه بالفعل.
يمكنك الاستمرار في سرد الابتكارات التي تم تطبيقها أو المخطط لها على هذه السفينة ، لكن الأمريكيين لديهم بالفعل منصة بحرية من الجيل التالي ، لا تمتلكها أي دولة أخرى. حتى الآن ، أعلنت شركة بناء السفن الفرنسية فقط DCNS عن خطط لإنشاء سفينة قتالية كهربائية بالكامل Advansea بحلول عام 2025.
فيما يتعلق بالتكنولوجيا تحت سطح البحر ، كان مصدر الطاقة الهجين أو الكهربائي بالكامل في الأصل شرطًا أساسيًا لتصميمه ، لذلك لا جدوى من مناقشة الابتكارات في هذا المجال بالتفصيل.
في بناء السفن المدنية ، يتم أيضًا تطوير نماذج يمكنها الاعتماد على طاقة الشمس. يتم تنفيذ ثلاثة مفاهيم: الشراع المزود ببطاريات شمسية عليه يوفر الدفع ومصدر الطاقة ، كما يتم وضعه على الهيكل للحركة واستخراج الهيدروجين من الماء ، وتستخدم الطاقة المولدة لتشغيل المحركات الكهربائية لعمود المروحة و أعد شحن البطاريات.
تم بناء سفينة الرحلات البحرية Suntech VIP التابعة لشركة بناء السفن الأسترالية Solar Sailor في عام 2010 وفقًا للمفهوم الأول. في الثانية - طوف Energy Observer ، الذي يستعد حاليًا للسفر حول العالم. والثالث هو الكوكب الألماني للطاقة الشمسية تورانور ، الذي تم إطلاقه في عام 2010 وطاف حوله في عام 2012. تم إطلاق القارب الأمريكي سولار فويجر (Solar Voyager) الذي يعمل بالكهرباء بالكامل بدون طيار (بطول 5.5 متر وعرض 0.76) مزودًا بألواح شمسية في يونيو 2016 وتم اختباره. إنهم يعملون في مشاريع مماثلة في اليابان وهولندا وإيطاليا ودول أخرى. لا يزال هذا غريبًا ، ولكن بمرور الوقت سيجد تطبيقًا في بناء السفن العسكرية.
خجول "تنبت"
هناك نوع آخر من المعدات العسكرية الأكثر جاذبية لتنفيذ مفهوم منشأة كهربائية بالكامل ويتضمن إدخال عدد كبير من المنتجات المبتكرة وهي الطائرات. فيما يتعلق بالمجال العسكري ، لا يزال من الأصح الحديث عن الطائرات بدون طيار.
تم تطوير المركبات الكهربائية المأهولة بالكامل حتى الآن لتكون بمثابة دليل على التكنولوجيا المتقدمة. في عام 2012 ، سجلت Long-ESA رقمًا قياسيًا في سرعة الطائرات الكهربائية ، حيث تسارعت إلى 326 كيلومترًا في الساعة أثناء الاختبار. يمكن أن تطير Swiss Solar-Impulse من الشمس إلى أجل غير مسمى (باستخدام البطاريات كمصدر للطاقة). في 2015-2016 ، قامت (مع الهبوط) برحلة حول العالم. الطائرة الوحيدة المستخدمة لأغراض عملية حتى الآن هي طائرة التدريب إيرباص إي-فان ذات المقعدين.قامت شركة Lilium Aviation الألمانية بتطوير المحرك المائل الكهربائي بالكامل Lilium Jet. أجريت اختبارات الطيران في نسخة بدون طيار.
يمكن اعتبار كل هذه الأجهزة (فيما يتعلق بالمجال العسكري) كنماذج أولية لأجهزة الاستطلاع نظرًا لانخفاض مستوى الضوضاء فيها ، ولكن ليس أكثر من ذلك. تتمثل الصعوبة الرئيسية في إنشاء طائرة كهربائية مأهولة في عدم كفاية سعة البطاريات والمتطلبات المتزايدة بشكل حاد للقدرة الاستيعابية بسبب وجود شخص على متنها. ومع ذلك ، فإن بعض شركات الطيران تعمل بالفعل في مشاريع الطائرات الهجينة. على وجه الخصوص ، يتم القيام بذلك بواسطة EADS مع Rolls-Royce. الأهداف المعلنة هي تقليل كمية الوقود المستهلكة وتقليل الانبعاثات الضارة في البيئة وتقليل الضوضاء.
أما بالنسبة للطائرات بدون طيار ، فهناك عدد غير قليل من الطائرات الكهربائية بالكامل ، التي تم إنشاؤها في الخارج وفي بلدنا (وإن كانت على مكونات مستوردة) ، وكذلك مخططات الطائرات والمروحيات. تم تسجيل أول الأرقام القياسية العالمية: بقيت QinetiQ-Zephyr البريطانية التي تعمل بالطاقة الشمسية في الهواء لمدة أسبوعين في عام 2010.
التطبيق في المجال العسكري له آفاق واسعة: المراقبة والاستطلاع وعمليات الإضراب ، وتعيين الهدف ، وما إلى ذلك بشكل عام ، يتضمن إنشاء مثل هذه الطائرات حل العديد من المشكلات المبتكرة ، بما في ذلك تطوير مواد مركبة عالية القوة ، كبيرة جدًا بطاريات ، محركات كهربائية صغيرة الحجم ذات كفاءة عالية ، أنظمة أوتوماتيكية.إدارة.
بالنسبة للمعدات العسكرية الأرضية ، فإن طيف الهجين (مزيج من محرك الاحتراق الداخلي ، والمولد الكهربائي ، وأجهزة تخزين الطاقة ، والمحركات الكهربائية بالكامل) والتطورات الكهربائية بالكامل واسع جدًا ، كما حقق المصممون المحليون بعض النجاح.
لكن السؤال الذي يطرح نفسه كما في الحالات السابقة: ما هي المزايا؟ يجعل ناقل الحركة الكهربائي من الممكن تحسين أوضاع الدفع (العجلات أو المسارات) ، وضبط سرعة السير وقوة الجر دون خطوات في نطاق واسع ، وضمان إنشاء أنظمة فعالة لمكافحة القفل والتحكم في الجر. هذا يجعل من الممكن تقليل متطلبات المؤهلات والحالة النفسية الجسدية للسائقين مع زيادة المؤشرات الأساسية للتنقل.
تتميز أجهزة النقل الكهربائية بخصائص عالية من الموثوقية والقدرة على التصنيع والتشغيل والإصلاح وقدرات التحكم. يقلل الضوضاء ويزيد من صداقة البيئة. إن إمكانية إمداد الطاقة بالأسلحة والمعدات ذات الاستهلاك العالي للطاقة لمحطات الرادار وأنظمة الحرب الإلكترونية أو البنادق الكهروحرارية أو الكهرومغناطيسية ، وما إلى ذلك أمر واعد.
تتمثل إحدى المهام في إنشاء محركات جر قوية صغيرة الحجم. تم تحقيق أكبر قدر من النجاح في هذا الأمر في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا ، حيث يتم تصنيعها على أساس مغناطيس دائم باستخدام عناصر أرضية نادرة (السماريوم والكوبالت وما إلى ذلك) بدرجة عالية من المغناطيسية. هذا جعل من الممكن تقليل حجم ووزن الآلات الكهربائية بشكل كبير ، وتسهيل التحكم.
في روسيا ، تم إنشاء مركبة قتالية بعجلات مزودة بمحطة طاقة هجينة وناقل حركة كهربائي يعتمد على BTR-90 Rostok نتيجة لمشروع أبحاث Krymsk. كما ورد ، في التجارب البحرية بقوة محرك أقل مرة ونصف تقريبًا من النموذج الأولي ، أظهر نموذج تجريبي لحاملة أفراد مدرعة هجينة نتائج أفضل بكثير. نطاق الوقود أكبر مرة ونصف من BTR-90.
بالنسبة للأجسام غير المأهولة (الموجهة عن بعد والروبوتية) الكهربائية بالكامل ، فقد تم إنشاء مجموعة كبيرة من عينات الأسلحة والمعدات الأرضية في الخارج وفي بلدنا. إن تطورها يسير بوتيرة متسارعة ، بسبب احتياجات القوات التي تقوم بأعمال عدائية في أفغانستان والعراق وسوريا ومناطق أخرى ، فضلاً عن الاحتياجات الداخلية.لدينا هذا لضمان أنشطة وزارة الشؤون الداخلية و FSB والحرس الوطني ووزارة الطوارئ والإدارات الأخرى.
يتم تنفيذ مفهوم مرافق AME الكهربائية أو الهجينة بالكامل في جميع البلدان المتقدمة في العالم. الأكثر منهجية وعملية - في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وفرنسا وبريطانيا العظمى. هناك أسس علمية وتقنية لتطوير وإنتاج مجموعة واسعة من المنتجات ، والتي ستشكل في المستقبل القريب أساسًا لنظام سلاح مبني على آلات كهربائية بالكامل. سيوفر استخدامًا فعالًا وشاملاً للأسلحة بناءً على مبادئ مادية جديدة.
تصميم الأشياء الكهربائية بالكامل للمعدات العسكرية ليس تكريمًا معينًا للموضة. هذا هو أحد الاتجاهات الرئيسية لتشكيل نظام الأسلحة في المستقبل. إن ظهور أساليب جديدة لتوليد الطاقة ونقلها واستهلاكها ، واستخدامها لهزيمة العدو ، سيغير بشكل كبير من قدرات القوات وطبيعة ومحتوى عملية دعمهم اللوجستي واللوجستي. إنه لأمر مقلق أنه في بلدنا والقوات المسلحة لا يوجد حتى الآن نهج منظم لتحديد قائمة ومحتوى ونتائج هذا النوع من العمل.
