Военные технологии аккумулирования энергии

Военные технологии аккумулирования энергии

Военные пристально смотрят за возникновением новых технологий, а именно, за возникновением продвинутых батарей, микрогенераторов, топливных частей, источников солнечной энергии, суперкондесаторов, которые созданы для аккумулирования энергии.

Полный боевой набор боец весит много, но боевые задачки подразумевают в текущее время и ношение огромного количества новейших электрических устройств. Применение более действенного оборудования и технологий умного управления энергопотреблением в значимой степени облегчили бы массу этого снаряжения. Потому появилась необходимость поиска и исследования новых технологических разработок. В свою очередь, в более продвинутых программках военной модернизации, центральное место занимает выработка и управление электроэнергией.
Процессы стандартизации и интеграции в НАТО очень сложны, поэтому как не существует одного натовского эталона соединительных устройств либо напряжения в системах обеспечения деятельности бойца. Потому, обычно, разработчики свои главные усилия направляют на разработку распределенных и централизованных систем сбережения энергии. 

Распределенная система характеризуется тем, что любая отдельная часть оборудования вооружена своей батареей, а связь с остальными частями осуществляется только для передачи данных. Централизованная система характеризуется тем, что набор аккумов, который в нее заходит, интегрирован в ранцевую энергетическую систему, и представляет собой единое целое с индивидуальной электроникой.

Благодаря централизованной системе может быть уменьшение нагрузки на человека, также объема логистических операций, которое получается из-за использования заместо нескольких батарей одного перезаряжаемого блока, являющегося источником энергии для оборудования. Чтоб внедрение их было действенным, нужно, чтоб все устройства имели однообразное напряжение, или имели собственные системы регулирования мощности либо же блок управления энергопотреблением. Внедрение централизованных энергосхем больше подходит для использования в современных разработках, а именно, в электрических тканях и плоских кабельных проводках.

Потребителем электроэнергии в текущее время становится также и стрелковое орудие. Ни для кого уже не является новинкой оптические прицелы, лазерные указатели, устройства подсветки, усилители изображения и тепловизоры. Многие военные также не исключают способности модернизации и доработки вооружения через интегрированные средства передачи данных и энергопитания. Так, например, программка модернизации солдатского снаряжения LAND 125 Австралии включает усовершенствованную винтовку Steyr F88, снаряженную батарейным блоком, который снабжает энергией дополнительные устройства.

ISSE DE&S (Управление по встроенным солдатским системам МО Англии) и компанией ABSL Power Systems совместными усилиями были разработаны легкие батареи для радиостанций с ультракоротким спектром BOWMAN, которые имеют больший срок службы. Батареи основаны на соединении литий-монофторид углерода, в ближайшее время находящего все большее применение.

В хим реакциях батарей употребляется кислород, в итоге чего вырабатывается электроэнергия. Свинцово-кислотные батареи, например, кислород вырабатывается благодаря электролиту с серной кислотой. В литиево-воздушных батареях кислород выходит из атмосферы, за счет чего понижается масса батареи. В теории, литиево-воздушные батареи получают огромную энергетическую плотность, равную 1000 Вт/ч на 1 килограмм элемента, но на практике батареи такового типа пока не добиваются этой плотности. Кроме этого, такие батареи не способны дать высочайшей выходной мощности, и на практике перезаряжаемые модели еще не реализованы. К тому же, есть определенные трудности со сроком эксплуатации и безопасностью, поэтому как литий является высокореактивным веществом и может взрываться либо воспламеняться при повреждениях либо неосмотрительном воззвании.

Английским МО в текущее время осуществляется программка RBDS, которая имеет собственной целью понижение нагрузки на бойца до 25 кг. В базу ее положены разработки индивидуального сбережения энергии и электрических систем. Конечным результатом должно стать создание встроенной архитектуры энергетических и электрических систем, которая будет полагаться на основной источник питания, имеющий энергетическую плотность порядка 600-800 Вт/ч на килограмм. 1-ые макеты были сделаны в 2011 году, а рабочие эталоны могут показаться уже через пару лет.

Программка RBDS предугадывает рассмотрение внедрения разных концепций с целью достигнуть ступенчатых конфигураций энергетической плотности энергоисточников. 

Нужно сказать, что ученые и промышленные группы занимаются исследовательскими работами разных технологий, а именно, программных агентов, которые способны совершать умственное управление сбережением энергии, также топливные элементы, хим многообещающие составы, фотогальванистические массивы, аккумулирование энергии, электрические ткани и микродвигатели.

Так, в рамках одной из программ МО Англии проводится исследование биомеханического аккумулирования энергии, которое состоит в том, что движение тела употребляется для выделения энергии, которая и употребляется для обеспечения работы индивидуальной радиостанции. Исследовательская работа «Солнечный солдат» занимается исследованием многоуровневого фотогальванического устройства, подающего энергию для устройств. Кроме этого, существует и очередное направление исследовательской работы, которое ориентировано на разработку быстроразвертываемых печатных антенн, которое можно носить на теле и с помощью их аккумулировать радиочастотную энергию. Необходимость большой мощности в определенные недлинные временные промежутки принуждает уделять свое внимание и на многообещающие суперконденсаторы.

Огромное количество исследовательских работ по продвинутым батареям сосредоточено на использовании литиево-воздушных систем, о которых мы упоминали выше. Ввиду того, что применение практических литиево-воздушных систем нерационально, в последние пару лет в мире появились новые батареи, имеющие литий-ионный состав. Ими являются литий-железофосфатные неопасные батареи, которые владеют высочайшей пиковой мощностью и высочайшей энергетической плотностью. Посреди производителей таких батарей ведущие позиции занимают южноамериканская компания A123 Sуstems и канадская Phostech Lithium. Особенность новых батарей состоит в том, что они владеют еще большей энергоплотностью, потому при перезарядке сумеют обеспечить уменьшение логистических задач. 

Существует и очередное направление в развитии аккумов, которое заключается в слиянии 2-ух технологий – конденсатора и батареи. Конденсатор – это пара проводников, которые разбиты диэлектриками. Меж этими проводниками скапливается разность потенциалов, которая представляет собой электронный статический заряд. Когда положительный и отрицательный полюса соединяются, конденсатор разряжается. Электроемкость измеряется в фарадах, но в ближайшее время появились мультифарадные конденсаторы, которые содержат большой электронный заряд в маленьком объеме, могут стремительно разряжаться и перезаряжаться. Недочетом их является неспособность сохранять заряд длительное время. Благодаря таким своим чертам суперконденсаторы могут дополнить батареи в тех случаях, когда нужна высочайшая импульсивная мощность на маленькой временной просвет.

Внедрение энергии как одного целого очень принципиально, независимо от типа силовой архитектуры. По сей день бойцы уже научились более уместно использовать энергию, управляя энергопотреблением с помощью включения и выключения оборудования. Совместно с тем, автоматические системы управления дадут возможность продлить срок службы батарей и понизить уровень рабочей нагрузки.

В особенности принципиально действенное управление энергопотреблением для боец в боевой обстановке. Например, в Афганистане, пехотинцы и связисты, которые проводят двухсуточное патрулирование по пересеченной местности, могут носить до 11 килограмм батарей. При всем этом фактически половина массы аккумов употребляется для защиты, в то время как для метровой радиостанции употребляется всего 39 процентов. Другие 22 процента делятся меж универсальной батареей, частотной радиостанцией, коммерческими элементами. 

Для того чтоб уменьшить вес аккумов, по заказу английских военных компанией ABSL Power Systems Ltd было создано новое устройство, которое способно извлекать остаток энергии из неперезаряжаемых севших батарей. Устройство, нареченное SPC, кроме извлечения энергии из батарей, может проделывать то же самое и с другими вероятными источниками энергии. Данное устройство можно подсоединить к аккумам тс и передать нужное количество энергии в перезаряжаемое устройство. Не считая того, устройство можно подсоединить к солнечной панели, тогда оно перевоплотится в зарядное устройство для батарей.

На поле боя уже издавна употребляются переносные генераторы, снаряженные движками внутреннего сгорания маленьких размеров. Такие генераторы экономны и надежны, но переносить их тяжело ввиду немаленького веса. Это стало предпосылкой того, что ученые и индустрия занялись разработками маленького генератора либо даже микрогенератора. 1-ый тип устройства очень близки к движкам беспилотников, и в скором времени могут показаться на рынке. Что касается второго типа, то это микроэлектромеханические системы, которые делаются с внедрением технологии получения полупроводников.

Так, компанией Cubewano проводятся разработки, направленные на создание устройств, которые при маленьком весе (порядка 10 кг) имели бы выходную мощность в 2 кВт. Такое устройство могло бы обеспечить энергией группу из 8-12 боец на 72 часа. Роторные движки Sonic от данной компании употребляют искровое зажигание, и могут работать на различном горючем.

Что касается движков внутреннего сгорания MEMS (микроэлектромеханические системы), то по ним еще ведутся исследования, направленные на решение вопросов герметизации, смесеобразования, смазки, зажигания, диагностики мотора, управления тепловыделением и сборки дополнительных систем.

Роторные движки MEMS, разработанные в институте Беркли, способны выработать около 26 милливатт энергии. Такая же программка существует и в Кембриджском институте. Кроме этого, в Беркли также проводятся разработки минироторного мотора, который сумел бы производить 10-100 Вт. Такие движки могли бы придти на замену аккумам.

Что касается топливных генераторов, то они уже длительное время находятся в центре внимания военных. Это обосновано более высочайшей, по сопоставлению с хим составами, энергетической плотностью горючего. Топливные элементы способны производить энергию, пока к ним поступает воздух и горючее. Некое время казалось, что такие элементы потеснят батареи, став более желательными портативными источниками энергии. Но на практике этого не случилось ввиду заморочек со снабжением их топливом. Кроме этого, неувязка заключается и в снабжении их водородом, нужным для соединения с кислородом и выработки тока. Водород очень проблематично перевозить, поэтому как он взрывоопасен и обладает низкой энергетической плотностью. Хранение его в водянистом состоянии также связано с определенными неуввязками, так как для этого требуются очень низкие температуры и высочайшее давление. Все эти свойства делают водород очень непрактичным для использования, в особенности на поле боя. 

Топливные элементы полностью могут работать на керосине либо дизельном горючем, но для этого нужна дополнительная обработка нефтепродуктов, а нужное для этого оборудование очень драгоценное. 

В итоге все эти трудности привели к тому, что сейчас главные разработки топливных частей для военных сосредоточены на использовании спиртного горючего, а именно, этанола и метанола. 

Топливные элементы находятся в центре 2-ух разработок английской лаборатории оборонной технологии и науки: программки RBDS-CV по понижению нагрузки на бойца и индивидуального источника энергии Personal Power Source. 

В разработке PPS учавствуют компании Qinetiq и ABSL, которые работают над созданием 2-ух систем с топливными элементами: Strand A и Strand B. 1-ая система создана для выделения мощности порядка 7,2 кВт в протяжении 2-ух суток. Ее внедрение может быть в силовой портативной электронике и коммуникационном оборудовании, а именно, BOWMAN C4I и FIST. Вес источника составляет порядка 1,4 килограмма, а сам он обладает энергетической мощностью 250 кВт в час на килограмм.

Компании занимаются совместными разработками и вторым источником, который представляет собой объединение аккума и топливных частей. Протоннообменная мембрана в качестве источника водорода употребляет жесткий тусклый гидрид бора-азота. Вес второго источника составит около 6,3 кг, а его энергетическая мощность будет равна 220 кВт в час на килограмм.

Существует и очередной многообещающий топливный элемент, предложенный компанией SFC Energy – это легкое портативное устройство для военного использования под заглавием JENNY 600S. В нем применена разработка прямого окисления метанола. Носить его можно на теле, также использовать для проведения работ дистанционных устройств.

В текущее время найти, какая из всех перечисленных технологий является наилучшей, нереально. Они все находятся в процессе развития и совершенствования, и полностью может быть, что в дальнейшем может быть возникновение устройств, которые будут соединять внутри себя данные технологии.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 49 | 0,290 сек. | 12.7 МБ