پروژه های کشتی های جنگی آینده بزرگترین وبلاگ در RuNet. نیروی دریایی روسیه قرن بیست و یکم: کشتی‌ها و سلاح‌های امیدوارکننده. کشتی آینده "پروتئوس"

کشتی های جنگی آینده چگونه خواهند بود؟ تاکنون، اولین نمونه‌های اولیه و طرح‌های منتشر شده، تصاویری از کشتی‌های جنگی باستانی یا حمل‌ونقل اقیانوسی را از فیلم‌های علمی تخیلی تداعی می‌کنند. اما ظاهر هنوز چیز اصلی نیست.

آرمان های مهندسی در زمینه طراحی ناوهای رزمی سطحی بازتابی از مفاهیم نظامی-سیاسی کشورهای مربوطه است. اولین چیزی که توجه شما را به خود جلب می کند، مد عمومی برای دید کم یا فناوری "خفا" است. این فناوری‌ها هستند که به کشتی‌ها ظاهری آینده‌نگر می‌دهند و اولین نمونه از این سری، ناو سوئدی Visby است که در سال 2000 به بازار عرضه شد. طراحی زاویه ای مشخص که مکان یابی رادار را دشوار می کند، بدنه پلاستیکی کامپوزیت سبک وزن و حداقل عناصر بیرون زده.

مفهوم سوئدی این بود که یک کوروت زیرک و رادار، هدف دشمن را در آب‌های ساحلی شناسایی می‌کند و آن را بسیار سریع‌تر از شناسایی و نابودی خود نابود می‌کند. در شماره ژانویه، PM در مورد جدیدترین کوروت روسی، پروژه 20380، نوشت که از کامپوزیت ها و عناصر فناوری پنهانکاری نیز استفاده می کند.

طراحی ناو USS Independence بر اساس کشتی پرسرعت Benchijigua Express که توسط شرکت استرالیایی Austal ساخته شده است. امروزه، کشتی سازی غیرنظامی اغلب از نظر فناوری از کشتی سازی نظامی جلوتر است.

اکنون، وقتی به trimaran USS Independence، نماینده کلاس جدید کشتی‌های رزمی ساحلی (LCS) نگاه می‌کنیم، به نظر می‌رسد که ویژگی‌های مشخصه مخفی کاری چیزی بدیهی است. اما اگر ویسبی و ناو روسی برای عملیات در منطقه ساحلی ملی برای اهداف دفاعی طراحی شده باشند، آنگاه LCS برای شرکت در عملیات عمدتاً در سواحل خارجی طراحی شده است. و خیلی به این نکته اشاره می کند.

به سواحل دوردست

به طور دقیق، LCS دو پروژه متفاوت هستند. یکی یک کشتی تک بدنه است که توسط لاکهید مارتین ساخته شده است. اولین فرزند این پروژه در سال 2006 ناو USS Freedom بود. نوع دوم LCS، زاییده فکر General Dynamics، یک trimaran است (شماره یک در این سری USS Independence است). در ابتدا نیروی دریایی آمریکا قصد داشت از بین این دو مفهوم یکی را انتخاب کند، اما پس از آن تصمیم گرفته شد که هر دو خط را با کشتی های جدید تکمیل کنند.

در همان زمان، از آنجایی که شرکت های تسلیحاتی معروف مشخصات فنی مشابهی را انجام دادند، پارامترها و قابلیت های دو نوع LCS کاملاً نزدیک بود. نکته اصلی که بلافاصله متوجه می شوید این است که برد بسیار مناسبی برای یک کشتی در منطقه ساحلی دارد. Lockheed's Freedom بردی معادل 3500 مایل دریایی با سرعت 18 گره دریایی دارد، در حالی که ایندیپندنس دارای 4300 مایل است که تقریباً 8000 کیلومتر است. خودمختاری - 21 روز. دومی حداکثر سرعت است که حدود 45 گره (83 کیلومتر بر ساعت) است و توسط موتورهای جت آب تامین می شود. این به طور قابل توجهی از عملکرد Visby (35 گره) و کوروت روسی پروژه 20380 (27 گره) فراتر رفته است.

ما به وضوح در مورد چیزی بیش از جایگزین کردن ناوها و مین روب های قدیمی صحبت می کنیم، به خصوص اگر به یاد داشته باشیم که در زمان پرتاب، USS Freedom نماینده تنها کلاس کشتی های جنگی آمریکایی بود که در کل 20 سال گذشته راه اندازی شده بود.

ظهور کشتی‌های پرسرعت سبک، شبیه به ناوها، نتیجه آگاهی از واقعیتی جدید بود. واقعیت این بود که AUGها، رزمناوهای سنگین و ناوشکن‌ها برای نمایش نیرو در دوران جنگ سرد مناسب بودند، اما برای درگیری‌های کم شدت، ابزار نازک‌تر و ارزان‌تری مورد نیاز بود. در میان تحلیلگران نظامی آمریکایی، حتی مفهوم "جنگنده خیابانی" متولد شد - یک کشتی ارزان، کوچک و تخصصی که می تواند در آب های کم عمق در منطقه ساحلی دشمن عمل کند.

ایده LCS به این مفهوم نزدیک است - آزادی یا استقلال را می توان به راحتی در حال انجام وظایف در جایی در سواحل خلیج فارس تصور کرد. در آنجا، چنین شناورهایی می‌توانند زیردریایی‌های دیزلی و قایق‌های موشکی پرسرعت (که ایران به آنها متکی است) شکار کنند، آب‌ها را از مین‌ها پاکسازی کنند، شناسایی انجام دهند و در نهایت راه را برای تهاجم گسترده از دریا باز کنند.

دگرگونی های ساده

در مورد تخصص چطور؟ این مشکل به دلیل ماژولار بودن ذاتی در هر دو پروژه LCS به راحتی حل می شود. مدولار بودن بدیهی است یکی دیگر از روندهای اساسی در توسعه کشتی های رزمی سطحی و زیر آب است. هنگامی که برای کشتی های ساحلی اعمال می شود، این به معنای امکان تجهیز آنها (بسته به عملیات آینده) به یک ماژول برای مبارزه با مین، یک ماژول برای عملیات ضد زیردریایی یا یک ماژول برای مقابله با دشمن واقع در سطح آب یا زمین است. .

ماژول ها در کانتینرهای مخصوصی قرار می گیرند که به راحتی بر روی کشتی سوار می شوند و در صورت لزوم به سرعت با سایرین تعویض می شوند. این ماژول ها شامل انواع تجهیزات شناسایی هستند: به عنوان مثال، یک کاوشگر خودمختار روباتیک برای شناسایی مین استفاده می شود، سنسورهای زیر آب و سیستم های مبتنی بر هوا در جنگ ضد زیردریایی استفاده می شود: LCS قادر به حمل یک جفت هلیکوپتر MH-60R است. روی عرشه و همچنین پهپادها.

بسته اقدامات متقابل سطحی شامل یک توپ 30 میلی‌متری mk46 است که 200 گلوله در دقیقه شلیک می‌کند و همچنین پرتابگرهای NLOS (فراتر از برد بصری) با موشک‌های هدایت‌شونده دقیق.

روبنای یکپارچه و بدنه غیرمعمول، ناوشکن های موشکی کلاس زوموالت را شبیه زیردریایی ها می کند. شاید آنها بتوانند در حالت نیمه غوطه ور بجنگند تا از مخفی کاری بیشتر اطمینان حاصل کنند.

"نزدیکتر به ساحل" - این می تواند شعار بسیاری از پروژه های کشتی های جنگی امیدوار کننده باشد. کلاس جدید ناوشکن های مجهز به موشک که مدت ها تبلیغ می شد - به اصطلاح کلاس زوموالت - وظایف خود را هم در مناطق دور دریا و هم در آب های کم عمق ساحلی به خوبی انجام خواهند داد. اولین نماینده این کلاس یعنی DDG 1000 Zumwalt باید به زودی راه اندازی شود.

مشخص است که فرماندهی تفنگداران دریایی ایالات متحده علاقه خاصی به این ناوشکن نشان داد که برای اولین بار در بیش از صد سال گذشته بر اساس طرحی با بدنه در حال گسترش در پایین (a la the Cruiser Aurora) ساخته می شود. . تفنگداران دریایی زوموالت را به عنوان یک سلاح پشتیبانی قوی آبی خاکی می دانند. این ناو می‌توانست با حملات موشکی و توپخانه‌ای پشت خطوط دشمن به نیروی فرود کمک کند و همچنین دفاع هوایی را برای محل عملیات فراهم کند. حتی پیشنهاد شده است که یک ناوشکن کلاس زوموالت می‌تواند به عنوان یک عنصر پشتیبانی از گروه LCS کلاس آزادی یا استقلال که در آب‌های ساحلی دشمن فعالیت می‌کنند، عمل کند.

به خاطر عملیات در منطقه ساحلی، توجه ویژه ای به پنهان کاری می شود که در واقع طراحی غیر معمول کشتی را دیکته می کند. و این در حالی است که زوموالت (جابه جایی 14500 تن) در واقع ابعاد یک رزمناو جنگی را دارد و به طور قابل توجهی بزرگتر از یک ناوشکن موشکی کلاس مشابه از نوع آرلی برک است. زوموالت یک هلیکوپتر و سه پهپاد چند منظوره MQ-8 Fire Scout را حمل می‌کند که بر اساس طراحی هلیکوپتر ساخته شده‌اند (LCS نیز به همین نوع مجهز است).

طراحی ناوشکن روند جالب دیگری را در کشتی سازی نشان می دهد - انتقال به یک منبع الکتریکی واحد. دو موتور توربین گازی Rolls-Royce Marine Trent 30 ژنراتورهای Curtiss-Wright را می چرخانند و این الکتریسیته به موتورهایی که ملخ ها را می چرخانند نیرو می دهد. علاوه بر این، این امکان وجود دارد که در آینده، سیستم‌های تسلیحاتی امیدوارکننده مختلفی مانند تفنگ‌های ریلی با برق کار کنند.

کشتی ربات

سیستم BAE بریتانیا، به عنوان یک قاعده، به طور فعال در پروژه های دفاعی بزرگ آمریکا شرکت می کند، اما همچنین پیشرفت های خاص خود را دارد که کاملاً با روندهای مدرن مدرن مطابقت دارد. به طور خاص، از حدود سال 2012، "کشتی رزمی جهانی 26" باید وارد خدمت نیروی دریایی سلطنتی بریتانیا شود.

تایپ 26 از نظر جابجایی به عنوان یک ناو طبقه بندی می شود (یعنی بزرگتر از یک ناو و کوچکتر از یک ناوشکن) و در نهایت تبدیل به "اسب کار" ناوگان می شود که نشان دهنده درجه بالایی از تطبیق پذیری است. این امر به طور طبیعی با کمک یک طراحی مدولار محقق خواهد شد - کشتی را می توان به راحتی به مبارزه با دزدی دریایی، عملیات بشردوستانه یا وظیفه ایجاد محاصره ساحلی تبدیل کرد.

بریتانیا با پیشرفت های بسیار پیشرفته متمایز است. علاوه بر ناوشکن های تیپ 45 با فناوری پیشرفته، ناوچه تایپ 26 نیز در حال ساخت است که کشتی رزمی جهانی نام دارد.

اما شاید خنده دارترین مفهوم انگلیسی برای یک کشتی سطحی آینده (این نیز یک پروژه BAE است، اگرچه زمان اجرای آن نامشخص است) را بتوان به اصطلاح UXV Combatant در نظر گرفت. این کشتی به اندازه ناوشکن برای تبدیل شدن به یک پایگاه شناور در نظر گرفته شده است که بر روی کار با وسایل نقلیه بدون سرنشین، اعم از پرنده و شناور متمرکز است.

فرض بر این است که UXV Combatant به یک خدمه کوچک (حدود 60 نفر) خدمت خواهد کرد و همه برخاستن و پرتاب هواپیماهای بدون سرنشین شناسایی یا حمله به صورت خودکار انجام می شود. در نهایت، احتمالاً این پروژه بریتانیایی است که نشان می دهد کل صنعت تسلیحات در کشورهای توسعه یافته به تدریج در حال حرکت است و کشتی سازی نیز از این قاعده مستثنی نیست: به زودی فقط روبات ها به جنگ فرستاده خواهند شد.

در آینده، سرعت در همه جا و در همه چیز حرف اول را می زند و ما می توانیم آن را حس کنیم. برای کشتی‌ها و کشتی‌های آینده، آب دشمن آن خواهد بود، بنابراین زمان طولانی که برای حرکت در اقیانوس‌های جهان صرف می‌شود مسافران را می‌ترساند و کشتی‌های سریعی را انتخاب می‌کنند که می‌توانند به هر جایی که دلشان می‌خواهد برسند.

کشتی آینده "ارتراس"

اولین کشتی آینده قبلا ساخته شده و چندین سفر دریایی را به پایان رسانده است. چیزی است بین یک کشتی و یک هواپیما و به عنوان یک تیر دریایی ترجمه شده است. این یک کشتی شگفت انگیز و به اندازه کافی سریع است که می تواند بر امواج بزرگ غلبه کند، اما در حال حاضر فقط برای مسافت های کوتاه. با توجه به ویژگی های ظاهری و طراحی، کشتی Earthrace می تواند سرعت بسیار خوبی داشته باشد. بدنه آن قادر به فرو رفتن در امواج است، اما بارزترین ویژگی این کشتی قدرت آن است. بدنه کشتی از کربن ساخته شده است. یکی دیگر از ویژگی های کشتی Earthrace سیستم پیشرانه اقتصادی آن است که با سوخت زیستی نیرو می گیرد. برای عبور از کره زمین، این کشتی تنها به یک کانتینر از چنین سوختی نیاز دارد که از روغن سویا ساخته شده و انتشار دی اکسید کربن مضر به محیط زیست را تا 75 درصد کاهش می دهد. در آینده، چنین کشتی های دریایی رایج خواهند شد، و علاوه بر این، آزمایش هایی در حال حاضر روی واحد توسعه یافته ای انجام می شود که سوخت زیستی را از جلبک دریایی دریافت می کند.

کشتی آینده "پروتئوس"

سال هاست که کشتی ها و کشتی هایی که در اقیانوس های جهان حرکت می کنند با مشکل مقاومت در برابر امواج مواجه بوده اند. دانشمندان در مورد طراحی بدنه کشتی و قابلیت های آن تجدید نظر کرده اند. نتیجه یک کشتی با شکل غیر معمول است که از سایر کشتی های دریایی متمایز است زیرا بدنه ندارد.

کشتی آینده "پروتئوس" که به معنای "پرومته" است، می تواند امواج را تسخیر کند. به راحتی با امواج محیط دریا سازگار می شود و حرکت را تکرار می کند، بنابراین نیازی به غلبه بر مقاومت آنها ندارد.

این مفهوم ظرف مدولار تطبیقی ​​موج (WAM-V) نامیده می شود. خالق اولین کشتی آینده نگر در نوع خود، اقیانوس شناس ایتالیایی Ugo Conti بود که در موسسه تحقیقات دریایی در کارولینای شمالی کار می کند. هزینه پروژه آزمایشی او 1.5 میلیون دلار آمریکا بود.

"پروتئوس" نوع کاملا جدیدی از کشتی است که قسمت کار آن به آرامی سطح آب را لمس می کند و امواجی را که در طول مسیر ایجاد می شود سوراخ می کند و به لطف انعطاف پذیری خود با ساختار یعنی موج سازگار می شود.

عکس کشتی آینده "پروتئوس".

کشتی آینده "Proteus" از چندین نوع مواد سبک وزن و بادوام ساخته شده است: تیتانیوم، آلومینیوم و پارچه های تقویت شده.

ماژول معلق بالای آب بسته به عملکرد یا هدف کشتی قابل تعویض است. «پروتئوس» را می توان از وسیله ای برای حمل و نقل مردم به وسیله ای برای حمل کالا تبدیل کرد. یکی از مزایای تبدیل سرعت است. تحول زمان و تلاش زیادی نمی خواهد.

حتی طرفداران بازی های رایانه ای نیز می توانند کشتی های آینده مانند "Proteus" را کنترل کنند. دو کنترلر جوی استیک کنترل را آسان و لذت بخش می کند. این شناور نیز بدون هیچ مشکلی به راحتی به ساحل می رسد و اسکله می کند.

در حال حاضر پروتئوس برای تماشای نهنگ و شناسایی زیر آب استفاده می شود. این مفهوم کلیشه های حرکت کشتی های آبی موجود بر روی امواج را می شکند و در نهایت ممکن است صاحبان کشتی های کروز یا انواع دیگر کشتی ها را مورد توجه قرار دهد.

اطلاعات فنی کشتی آینده "Proteus":

طول - 30 متر؛
جابجایی - 12 تن؛
نیروگاه - دو موتور دیزل با ظرفیت 355 اسب بخار. با.؛
محدوده کروز - تا 5000 مایل؛
حداکثر سرعت - 70 گره؛

کشتی های باری و مسافری پرسرعت آینده

ما در عصر توسعه حمل و نقل آبی زندگی می کنیم - دانستن این موضوع خوب است. اما راه اندازی یک کشتی کوچک یک چیز است و یک کشتی اقیانوس پیما با بار. علاوه بر این، زمان صرف شده برای پردازش محموله به طور غیرمنطقی صرف می شود.

شرکت Hydro Lance طرح‌هایی را برای کشتی‌های جدید از انواع مختلف توسعه داده است که در آینده شامل جنبه‌های مهمی می‌شود - سرعت حرکت و بارگیری، تغییر شکل و امکانات داخل کشتی.

کشتی حمل و نقل کانتینری با سرعت بالا

کشتی کانتینری باری-مسافری با سرعت بالا

تانکر چند منظوره

کشتی از نوع حامل گاز پرسرعت (LNG)

این کشتی ها در عرض 3 روز بدون هیچ مشکلی از اقیانوس اطلس عبور خواهند کرد. طراحی آنها به آنها امکان می دهد در هر شرایط آب و هوایی به سرعت برسند زیرا به دلیل طراحی بدنه در معرض ضربه امواج قرار نمی گیرند.

اما در دنیای حمل و نقل بار، این سوال که چگونه به سرعت یک کشتی را بارگیری یا تخلیه کنیم، مدتهاست مطرح بوده است. رویکرد معمولی در حال منسوخ شدن است. حدود 30 ظرف در 1 ساعت پردازش می شود. تسمه های خودکششی و سایر دستگاه های مدرن به بارگیری ظروف چند تنی پر از کالا در عرض چند دقیقه کمک می کنند. منطقه وسیع بزرگراه ها دیگر زمان زیادی برای تخلیه و بارگیری وسایل نقلیه نمی گیرد. همچنین دیگر نیازی به جرثقیل در بنادر یا پایانه های کانتینری نخواهد بود. این کشتی های منحصر به فرد آینده به طور مساوی محموله را مستقیماً روی عرشه قرار می دهند و نسبتاً سریع با محموله پر می شوند.

بنادر دریایی برای پذیرایی از مسافران در کشتی نیازی نخواهند داشت، زیرا طراحی کشتی های باری-مسافری آینده به آنها اجازه می دهد تا به راحتی به سواحل نزدیک شوند.

کشتی آینده برای حمل و نقل اتومبیل "E/S Orcelle"

جهان روزانه میلیون ها لیتر سوخت مصرف می کند. با قیمت های ناپایدار فرآورده های نفتی و ذخایر محدود این مواد معدنی، مهندسان دائماً به دنبال منابع انرژی جایگزین هستند. کشتی‌های باری عظیم سالانه میلیون‌ها متر مکعب دی اکسید کربن را وارد جو می‌کنند که آسیب‌های زیادی به جو وارد می‌کند و آب شدن یخچال‌های طبیعی در قطب را تسریع می‌کند. برخی از دانشمندان بر این باورند که توسعه کشتی سازی مسیر اشتباهی را طی می کند.

به مهندسان شرکت کشتیرانی سوئدی والنیوس ویلهلمسن سلطنت رایگان داده شد و در نتیجه کشتی باری ساخته شد که از انرژی محیط زیست بهره می برد. "E/S Orcelle" یک مفهوم جدید در زمینه کشتی های باری آینده است.

این کشتی باری آینده نگر اولین کشتی در نوع خود خواهد بود که از سه منبع انرژی جایگزین - خورشید، باد و امواج استفاده می کند.

هشت عرشه آن، مساحتی برابر با 14 زمین فوتبال (85000 متر مربع)، تا 10000 ماشین را در خود جای می دهد. سه عرشه بار قابل تنظیم ارتفاع بوده و امکان حمل بارهای بزرگ را فراهم می کند.

سازندگان کشتی دوربرد آینده "E/S Orcelle" از فاتح فضاهای دور - آلباتروس الهام گرفتند. اعتقاد بر این است که 90 درصد انرژی آن از طبیعت می آید. مانند این پرنده، پروژه شگفت انگیز E/S Orcelle از انرژی محیط برای کاهش مصرف خود استفاده خواهد کرد.

طراحی غیر معمول بدنه کشتی و عدم وجود ملخ و سکان سنتی یکی از تهدیدات اصلی اقیانوس های جهان - آب بالاست - را از بین می برد.

بدنه کشتی از آلومینیوم و مواد کامپوزیت ترموپلاستیک ساخته خواهد شد که به آن استحکام، حداقل تعمیر و نگهداری و سهولت پردازش و دفع می‌دهد.

اولین منبع جایگزین در کشتی آینده انرژی خورشیدی خواهد بود. سه بادبان بزرگ متشکل از پانل‌های فتوولتائیک، انرژی خورشیدی را در هوای آرام جمع‌آوری می‌کنند و سپس برای استفاده فوری یا ذخیره به برق تبدیل می‌شوند.

دومین منبع جایگزین کشتی آینده "E/S Orcelle" انرژی امواج خواهد بود. کشتی باری مجهز به دوازده دستگاه - "باله" خواهد بود که می تواند انرژی جنبشی گرداب ها را به مکانیکی و سپس به برق تبدیل کند.

و در نهایت پیل های سوختی. این فناوری امروزه به طور فزاینده ای در حال گسترش است و به سرعت در حال توسعه است. حدود نیمی از برق مصرفی کشتی آینده E/S Orcelle توسط سلول های سوختی تولید خواهد شد. آنها متداول ترین عناصر شیمیایی روی سیاره ما - هیدروژن و اکسیژن - را برای تولید انرژی الکتریکی برای موتورهای محرکه کشتی و همچنین تولید برق برای سایر مصرف کنندگان در کشتی، ترکیب خواهند کرد.

مدیران والنیوس ویلهلمسن معتقدند که شرکت های کشتیرانی باید تلاش بیشتری برای توسعه راه حل های فنی جدید برای حمل و نقل دریایی انجام دهند. هزینه های مادی ساخت کشتی آینده ارزان نخواهد بود و بسیار بیشتر از ساخت یک کشتی باری استاندارد با هزینه ۴۶ میلیون دلار خواهد بود، اما در آینده با توسعه فناوری های مورد استفاده، هزینه ها کمتر خواهد شد. و طبیعتا از نظر اقتصادی سودآور است. شرکت Wallenius Wilhelmsen قصد دارد تا سال 2025 کشتی حمل و نقل خودرو E/S Orcelle را بسازد.

اطلاعات فنی کشتی باری آینده "E/S Orcelle":

طول - 250 متر؛
عرض - 50 متر؛
ارتفاع - 40 متر؛
پیش نویس - 9 متر;
جابجایی - 21000 تن؛
سرعت - 27 گره؛

من می خواهم باور کنم که روندها و راه حل های به دست آمده در آینده نزدیک برای کشتی های موجود اعمال خواهد شد. با ارتباط با اقیانوس، بشریت جهان را تغییر خواهد داد. ما امواج را با دریافت انرژی از خود طبیعت تسخیر خواهیم کرد و برای کشف مناطق جدید به اعماق فرود خواهیم آمد.

کشتی های آینده زندگی ما را تغییر خواهند داد

چشم انداز سلاح های آینده ساخته شده بر اساس اصول فیزیکی جدید که در کشتی های جنگی ظاهر می شوند، علاقه ملوانان نظامی را به موضوع نیروی محرکه الکتریکی افزایش می دهد. ایده ترکیب تسلیحات و سیستم رانش یک کشتی در یک مدار منفرد بر اساس انرژی الکتریکی، در واقع همان چیزی است که به حامیان «حرکت تمام الکتریکی» استدلال های بیشتری می دهد. بر این اساس، این موضوع در حال تبدیل شدن به یک حوزه کاری مهم برای مهندسین طراح شاغل در شرکت های صنعت کشتی سازی داخلی است. "سیستم های تسلیحاتی ساخته شده بر اساس اصول فیزیکی جدید" نوعی تعریف کلی است که به طور خاص شامل سیستم های امیدوار کننده می شود. که از یک پالس الکترومغناطیسی برای از کار انداختن موقت یا حتی دائمی ایستگاه های رادار، کامپیوترها و دیگر سیستم های مهندسی رادیویی و دیجیتالی کشتی های دشمن استفاده می کنند. علاوه بر این، می توان از برق کشتی برای پرتاب و شتاب دادن به یک پرتابه خاص استفاده کرد. مهم است که چنین سیستم‌هایی به منبع زیادی از برق در کشتی و توانایی بازیابی/نگهداری آن بدون ورود به پایگاه نیاز داشته باشند. «پیش‌ران کامل الکتریکی» زمانی تحقق می‌یابد که ملخ (یا سایر دستگاه‌های محرکه) فقط توسط یک نیروی محرکه رانده شود. موتور الکتریکی در تمام حالت های حرکت کشتی. اگر یک منبع مکانیکی روی هواپیما (دیزل، توربین و غیره) وجود داشته باشد که توانایی چرخش محور پروانه (معمولاً در سرعت‌های بالا) را داشته باشد، به عبارت ساده، "درایو مستقیم با موتور الکتریکی کمکی" وجود دارد. "حرکت الکتریکی جزئی." پیشرانه الکتریکی "کامل" که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و سپس بازگشت به انرژی مکانیکی ساخته شده است، کارایی کلی را کاهش می دهد. هم کشتی سازان و هم ملوانان نیروی دریایی باید این واقعیت را در نظر بگیرند. به نظر می رسد در رابطه با ایجاد نسل بعدی کشتی سطحی، رویکرد مطابق با وظایفی بود که حل کرد. ظاهر مورد انتظار توپ‌های الکترومغناطیسی (برای رزمناوها، ناوشکن‌ها) و منجنیق‌ها (روی ناوهای هواپیمابر) باعث می‌شود در هنگام تبدیل از یک نوع به نوع دیگر، مقداری تلفات انرژی توجیه شود. باتری یون لیتیومدر این راستا و همچنین با در نظر گرفتن روند افزایش مصرف انرژی در سیستم های مختلف کشتی (از جمله رادار، سونار، سیستم کنترل و غیره)، طراحان باید توجه بیشتری به موضوع تولید و ذخیره سازی برق داشته باشند. انرژی. کشورهای پیشرفته از نظر علمی و تکنولوژیکی به طور فعال روی باتری های لیتیومی با ظرفیت بالا کار می کنند. در این زمینه متخصصان داخلی به نتایج دلگرم کننده ای از جمله استفاده در نیروی دریایی دست یافته اند. به ویژه، دفتر طراحی مرکزی تجهیزات دریایی روبین، خالق زیردریایی های پروژه های 955 Borei، 677 Lada و دیگران، از تکمیل توسعه و آزمایش باتری یون لیتیوم برای زیردریایی ها خبر داد.
توجه داشته باشید که باتری های دارای برچسب Ion-Lithium مدت هاست که به طور گسترده در دستگاه های قابل حمل (تلفن های همراه و غیره) استفاده می شود و خود را به خوبی ثابت کرده است. با این حال آنها هنوز جایگاه خود را در امور دریایی پیدا نکرده اند. در همین حال، آنها نسبت به باتری های اسیدی کلاسیک مزایایی دارند، از جمله افزایش ظرفیت، توانایی مقاومت در برابر افزایش جریان تخلیه و شارژ، چرخه عمر طولانی، هزینه های عملیاتی کمتر و غیره. جنبه تاریخیهموطنان ما جزو اولین کسانی بودند که موتور کشش الکتریکی را روی شناورهای سطحی آزمایش کردند. طراحی آن توسط فیزیکدان روسی بوریس سمنوویچ جاکوبی پیشنهاد شد. از یک قایق تفریحی با ظرفیت 12 سرنشین استفاده شد که طی آزمایش چند ده کیلومتر را طی کرد. متن گزارش کروزنشترن به کنت اوواروف حفظ شده است، که به ویژه می گوید: "در 13 سپتامبر 1838، آزمایشی بر روی نوا در قایقرانی کشتی با نیروی الکترومغناطیسی انجام شد." شایان ذکر است که این قایق دارای نیروگاه جایگزین نبود، به این معنی که اصل "پیشرانش کامل الکتریکی" بر روی آن اجرا شده است. بنابراین این جهت در کشتی سازی را نمی توان چیزی کاملاً جدید در نظر گرفت.مرحله جالب بعدی در تاریخ کشتی سازی داخلی ساخت کشتی موتوری وندال در آغاز قرن گذشته با نیروگاه دیزلی-الکتریکی طراحی شده توسط کنستانتین پتروویچ بوکلوفسکی بود. مدار انتخاب شده (موتور دیزلی یک ژنراتور الکتریکی را به حرکت در می آورد که باتری را شارژ می کند و سپس جریان به یک موتور DC می رود) بازدهی کمتر از 85٪ داشت. این کشتی برای مدت طولانی در حال استفاده فعال بود و پس از انقلاب به دلیل فرسودگی و آسیب از رده خارج شد. در دهه 50، اتحاد جماهیر شوروی یک سری کشتی های دیزلی الکتریکی ساخت. چنین کشتی هایی گسترش یافته اند و همچنان در کشتیرانی تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. کشتی های الکتریکی مدرن بازدهی چندین درصد بیشتر از کشتی های وندال دارند.
امروزه موتورهای الکتریکی هم به عنوان نیروی محرکه کمکی و هم به عنوان بخشی از نیروگاه اصلی در کشتی ها استفاده می شوند. از آنجایی که موتورهای مدرن سرعت بالایی دارند، لازم است یک دنده کاهش بین آنها و پروانه نصب شود که تلفات قدرت در آن حدود 2٪ است. و در مورد سیستم الکتریکی استفاده از ژنراتورها و مبدل های فرکانس با راندمان کلی کمتر از 90% ضروری است. این کمتر از یک سیستم "صرفاً مکانیکی" است (مثلاً توربین گاز و واحد دنده اصلی توربو). در یک کلام، از نظر اقتصادی، نیروی محرکه الکتریکی ضرری ندارد، اگر اختراع موتور محرکه الکتریکی انگیزه ای شدید به توسعه کشتی سازی زیر آب داد، در رابطه با کشتی های رزمی سطحی فقط مشکلات کمکی را حل کرد. در همین حال، علاقه مندان به استفاده گسترده تر از "نیروی الکترومغناطیسی" ترجمه نمی شوند. در تلاش برای ایجاد علاقه به موضوع، آنها اصطلاحات جدیدی مانند "کاربردهای پیشرفته پیشرانه الکتریکی" و موارد مشابه را معرفی کردند.
میل به توصیف یک روند شناخته شده با یک عبارت زیبا دیگر باعث لبخند متخصصان می شود و یک بار دیگر صحت این جمله رایج را ثابت می کند که "نو، همان کهنه فراموش شده است." در عین حال، نمی توان به جنبه های مثبت مشخصه پیشرانه الکتریکی توجه نکرد. کشتی ضد زیردریاییبرای ملوانان نظامی، مهم است که علائم آشکارسازی را به طور کامل کاهش دهند، و موتور پیشرانه الکتریکی (PEM) بی صداترین در بین انواع متداول نیروگاه های کشتی در نظر گرفته می شود. درست است، برای یک کشتی سطحی، کاهش میدان صوتی به اندازه یک کشتی زیر آب مهم نیست. از آنجایی که عامل اصلی آشکارسازی، دید در رادار (امواج رادیویی منعکس شده از کنار و روسازه ها) و میدان های مادون قرمز (نیروگاه مبتنی بر موتورهای احتراق داخلی) است.
شاید مرتبط‌ترین کاهش میدان هیدروآکوستیک خود در رابطه با کشتی ضد زیردریایی (یا گشتی) باشد. به عنوان یک قاعده، جستجوی زیردریایی‌های دشمن در حالت سرعت کم و متوسط ​​(بیش از 15 گره) با استفاده از سیستم‌های هیدروآکوستیک با آنتن‌های یدک‌کش، زیردریایی و زیرکیل انجام می‌شود که محدوده آن به نویز و لرزش پرتره بستگی دارد. نمونه‌های شناخته شده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد چگونه طراحان فردی سعی می‌کنند ویژگی‌های صوتی یک کشتی را با کاهش طول شفت‌ها کاهش دهند، با این استدلال که این امر با قرار دادن صحیح عناصر نیروگاه در داخل بدنه و بدنه به دست می‌آید. روبنا برخی از این راه حل ها بر روی ناوشکن های انگلیسی نوع 45 Daring با نیروگاه دو توربین گازی رولزرویس، یک جفت دیزل ژنراتور Wärtsilä و موتورهای الکتریکی Converteam استفاده شد.
شش خودروی برقی از این دست برای نیروی دریایی سلطنتی بین سال‌های 2003 تا 2013 ساخته شد. همه ژنراتورهای کشتی جریان متناوب تولید می کنند که طراحی و کنترل آنها را ساده می کند (هنوز امکان ایجاد ژنراتورهای پرقدرت با استفاده از جریان مستقیم وجود ندارد). ترانسفورماتورها برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم (موتورهای محرکه با جریان مستقیم کار می کنند) استفاده می شود، یکی برای هر موتور الکتریکی. ایالات متحده از سال 2008 نسل جدید ناوشکن زوموالت را می سازد. این نیروگاه شامل توربین های گازی و موتورهای الکتریکی ناهمزمان با توان 36.5 مگاوات و ولتاژ کاری 6600 ولت است. در سومین کشتی DDG-1002 Lyndon B. Johnson برنامه ریزی شده است که یک موتور سنکرون ابررسانا با دمای بالا با آهنرباهای دائمی نصب شود. با قدرت 36.5 مگاوات و سرعت چرخش شفت دو دور در هر ثانیه به من بدهید. عملیات اولیه DDG-1000 Zumwalt از اکتبر سال گذشته تاکنون با خرابی های متعددی همراه بوده است. نیروگاه اصلی در 22 نوامبر 2016 هنگامی که ناوشکن در حال عبور از کانال پاناما بود از کار افتاد. کشتی بی حرکت باید با استفاده از کشتی های معمولی به پایگاه کشیده می شد، نه نیروگاه های چند میلیون دلاری از نوع جدید. پیشرانه الکتریکی جزئیبا درک اینکه در سرعت بالا (بیش از 18 گره دریایی) نمی توان صدای کشتی را به شدت کاهش داد (به دلیل پدیده کاویتاسیون پروانه و دلایل دیگر)، طراحان معروف داخلی کشتی های ضد زیردریایی تمایل بیشتری به این موضوع دارند. استفاده از نیروی محرکه الکتریکی جزئی. توجه داشته باشید که اولین کلمه در این ترکیب، لمس عمیق «علم‌گرایی» و «نوآوری» را که در گوش مقامات عالی رتبه و مخترعان تشنه شهرت و پول می‌پسندد، از بین می‌برد و به همین دلیل از سوی آنها تلقی منفی می‌شود. از نقطه نظر عملی، این است که "پیشران الکتریکی جزئی" نشان دهنده جالب ترین جهت برای کشتی های جنگی است. علاوه بر کاهش نویز، امکان مانورپذیری کشتی‌ها را به ویژه هنگام عبور از مکان‌های باریک، پهلوگیری و غیره نیز ممکن می‌سازد. استفاده از موتور الکتریکی به‌عنوان وسیله شنتینگ مطلوب است، زیرا امکان تنظیم آسان فرکانس و جهت چرخش محور پروانه و در نتیجه سرعت و جهت حرکت کشتی را تغییر دهید. در حال حاضر، موتورهای الکتریکی کمکی به طور گسترده در جرثقیل های شناور، کشتی ها، یدک کش ها و یخ شکن ها استفاده می شود.
اجرای رویکرد "پیش رانش الکتریکی جزئی" در یک کشتی حمله (به عنوان مثال، کلاس "ناوشکن") می تواند در این واقعیت تجسم یابد که توربین های گاز پایدار در کشتی باقی می مانند (آنها راندمان بالایی را ارائه می دهند). و در وضعیت "تعقیب"، موتورهای الکتریکی نیز به‌علاوه مورد استفاده قرار می‌گیرند (احتمالا همراه با دیزل ژنراتور)، که می‌توانند برای مانور و/یا در حالت اجرای آرام، در مواقعی که برای اطمینان از شرایط عملکرد بهتر برای اطمینان از شرایط عملیاتی بهتر مورد نیاز است، استفاده شوند. هیدروآکوستیک Azipodsعلیرغم بسیاری از عوامل پیچیده، علاقه مندان به طور مداوم ایده های نیروی محرکه الکتریکی را ترویج می کنند و حتی بر کنار گذاشتن کامل ملخ های کلاسیک به نفع به اصطلاح "مجموعه های پروانه سکان" (RPC) اصرار دارند. یکی از گزینه ها برای اجرای آنها استفاده از موتور الکتریکی کششی در یک کانتینر-فیرینگ غوطه ور (درایو غلاف) است که در خارج از بدنه کشتی قرار می گیرد.نمونه ای از موتور کنترل کشش به اصطلاح آزیپاد است که توسط مهندسان ABB پیشنهاد شده است. . آنها از اوایل دهه 90 قرن گذشته راه حل های مشابهی را تمرین کرده اند. این کلمه از اختراع انگلیسی Azipod (سیستم محرکه غلاف دار azimuthing) گرفته شده است، که نشان دهنده سیستمی برای ارائه نیروی محرکه با جهت دهی فضایی یک محفظه فیرینگ با موتور الکتریکی پروانه ای است. فلز. از جمله مزایای این نوع پروانه می توان به موارد زیر اشاره کرد: امکان چرخش کامل افقی (در زاویه 360 درجه) و معکوس شدن پروانه (پروانه ها) که در افزایش قابل توجه قدرت مانور کشتی حامل بیان می شود. برای ناو هواپیمابر امیدوار کننده نیروی دریایی فرانسه، گزینه نیروگاه ترکیبی دیزل-الکتریک/گاز بر اساس طرح CODLAG از دو "پله"، که هر یک شامل یک توربین گازی پیشرانه 40 مگاواتی است، وجود دارد. ، دو عدد دیزل ژنراتور 9-11 مگاواتی، دو موتور محرکه القایی 20 مگاواتی. با این حال، ملوانان نیروی دریایی فرانسه از ساخت چنین کشتی خودداری کردند و تصمیم گرفتند بودجه ناوگان را برای ناوهای هلیکوپتربرهای دوزیست میسترال با یک نیروگاه دیزلی-الکتریکی، از جمله RVK با موتور پیشرانه با قدرت 7 مگاوات، خرج کنند. اعتقاد بر این است که علاقه روسیه به میسترال، از جمله، به دلیل وجود نسخه پیشرفته آزیپودها بوده است، که متعاقباً می تواند در کشتی های نیروی دریایی روسیه سایر پروژه ها کاربرد داشته باشد.
مشخص است که سیستم های نیروی محرکه الکتریکی در حمل و نقل دریایی سلاح "Akademik Kovalev" استفاده می شود. این توسط Severodvinsk CS Zvezdochka ساخته شد و در دسامبر 2015 توسط ناوگان پذیرفته شد. یکی از ویژگی های خاص پروژه 20181 که توسط دفتر طراحی مرکزی آلماز توسعه یافته است، سیستم پیشرانه است: ژنراتورهای دیزلی جریان الکتریکی تولید می کنند که موتورهای الکتریکی را به عنوان بخشی از مجموعه های سکان جهت گیری نیرو می دهد. به لطف RPK، حمل و نقل سلاح قدرت مانور را افزایش داده و می تواند یک مسیر معین را در شرایط دریایی قابل توجهی حفظ کند که به آن امکان می دهد مشکلات را با موفقیت حل کند که توسط فرماندهی نیروی دریایی ارائه شده است. در حال حاضر، مرکز طراحی Zvezdochka در حال ساخت دومین کشتی از پروژه Akademik Makeev است.

این چشم‌انداز که کشتی‌های جنگی آینده به سلاح‌های ساخته شده بر اساس اصول فیزیکی جدید مجهز شوند، به علاقه روزافزون ملوانان نظامی به موضوع پیشرانه الکتریکی کمک می‌کند. این ایده که شامل ترکیب نیروگاه کشتی و سلاح های آن در یک مدار واحد بر اساس انرژی الکتریکی است، بسیار وسوسه انگیز به نظر می رسد. این بدان معنی است که این موضوع به طور فزاینده ای توسط مهندسان و طراحان از جمله در شرکت های کشتی سازی روسیه مورد مطالعه قرار می گیرد.

سیستم‌های تسلیحاتی که بر اساس اصول فیزیکی جدید ساخته شده‌اند را می‌توان به‌ویژه سیستم‌های امیدوارکننده نامید که از یک پالس الکترومغناطیسی برای از کار انداختن موقت یا حتی دائم رادار، سیستم‌های رادیویی و دیجیتالی و رایانه‌های کشتی‌های دشمن استفاده می‌کنند. علاوه بر این، به نظر می رسد استفاده از برق کشتی برای پرتاب و تسریع یک پرتابه (ریل تفنگ) ممکن باشد. نباید فراموش کرد که همه این سیستم‌ها به ذخایر بسیار زیادی انرژی الکتریکی در کشتی و همچنین توانایی بازیابی آن یا حفظ آن در سطح مورد نیاز بدون ورود کشتی به پایگاه نیاز دارند.

امروزه موتورهای الکتریکی در کشتی های جنگی هم به عنوان بخشی از نیروگاه اصلی و هم به عنوان نیروی محرکه کمکی استفاده می شوند. از آنجایی که موتورهای مدرن سرعت بالایی دارند، لازم است یک دنده کاهش بین آنها و پروانه قرار داده شود؛ تلفات قدرت در آن می تواند تا 2٪ برسد. و در مورد سیستم الکتریکی استفاده از مبدل های فرکانس و ژنراتورهای با راندمان کلی کمتر از 90% ضروری است. این کمتر از یک سیستم "صرفاً مکانیکی" است (مثلاً توربین گاز و واحد دنده اصلی توربو). بنابراین از نظر اقتصادی، پیشرانه الکتریکی زیان ده به نظر می رسد.

در یک زمان، اختراع موتور پیشرانه الکتریکی جهشی نسبتاً تیز به کل توسعه کشتی سازی زیر آب داد، در حالی که در رابطه با کشتی های رزمی سطحی فقط مشکلات کمکی را حل می کند. با وجود این، علاقه مندان به استفاده گسترده تر از "نیروی الکترومغناطیسی" در نیروی دریایی ناپدید نمی شوند. در تلاش برای برانگیختن علاقه به این موضوع، آنها اصطلاحات جدیدی را معرفی کردند، به عنوان مثال، "استفاده گسترده از نیروی محرکه الکتریکی". تحقق نیروی محرکه الکتریکی کامل تنها زمانی امکان پذیر است که ملخ (یا سایر وسایل محرکه) فقط توسط یک موتور الکتریکی در تمام حالت های حرکت کشتی رانده شود. اگر منابع انرژی مکانیکی روی کشتی (توربین، موتور دیزل و غیره) وجود داشته باشد که توانایی چرخش محور پروانه (اغلب در سرعت‌های بالا) را داشته باشد، می‌توان در مورد "درایو مستقیم با موتور الکتریکی کمکی" صحبت کرد. » یا «الکتروموشن جزئی».

پیشرانه کامل الکتریکی، که مبتنی بر تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و سپس بازگشت به انرژی مکانیکی است، بازده کلی را کاهش می‌دهد. این باید توسط کشتی سازان و ملوانان مورد توجه قرار گیرد. به نظر می رسد ظاهر مورد انتظار اسلحه های الکترومغناطیسی (روی ناوچه ها، ناوها و ناوشکن ها) و منجنیق ها (روی ناوهای هواپیمابر) بخشی از تلفات انرژی را که در هنگام تبدیل آن از نوعی به نوع دیگر رخ می دهد موجه و امکان پذیر خواهد کرد.

باتری های لیتیوم یون برای زیردریایی ها

در ارتباط با روند کلی افزایش مصرف انرژی توسط سیستم‌های مختلف کشتی (از جمله رادار، سیستم کنترل، سونار و غیره)، طراحان باید توجه بیشتری به موضوع تولید و ذخیره‌سازی برق داشته باشند. در این راستا، کشورهای پیشرفته از نظر علمی و فناوری جهان کاملاً فعالانه روی ایجاد باتری های لیتیوم یون با ظرفیت افزایش یافته کار می کنند. در روسیه نیز موفقیت هایی در این زمینه وجود دارد.

شایان ذکر است که خود باتری لیتیوم یون (Li-ion) اولین بار توسط سونی در سال 1991 عرضه شد، اما برای مدت طولانی این باتری ها فقط در بخش غیرنظامی استفاده می شدند. این نوع باتری در حال حاضر در تمام لوازم خانگی و الکترونیک بسیار گسترده شده است، همچنین به عنوان یک وسیله ذخیره انرژی در سیستم های مختلف انرژی و به عنوان منبع انرژی در وسایل نقلیه الکتریکی کاربرد دارد. امروزه محبوب‌ترین نوع باتری برای دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ، تلفن‌های همراه، دوربین‌های فیلم‌برداری و دوربین‌های دیجیتال دیجیتال و وسایل نقلیه الکتریکی است. باتری های لیتیوم یونی سابقه کارایی ثابتی دارند، اما تا همین اواخر هیچ استفاده ای از آنها در نیروی دریایی وجود نداشت. علیرغم این واقعیت که چنین باتری هایی نسبت به باتری های اسیدی کلاسیک دارای چندین مزیت مهم هستند، از جمله توانایی مقاومت در برابر افزایش جریان تخلیه و شارژ، افزایش ظرفیت، چرخه عمر طولانی تر، هزینه های عملیاتی کمتر و غیره.

طبیعتاً همه اینها نمی توانست از طراحان تجهیزات دریایی دور بماند. به عنوان مثال، در پایان سال 2014، دفتر طراحی مرکزی روسیه روبین، متخصص در طراحی زیردریایی ها و دفتر پیشرو کشتی سازی زیر آب در کشورمان، از اتمام موفقیت آمیز چرخه آزمایش باتری های لیتیوم یون جدید در نظر گرفته شده برای غیره خبر داد. زیردریایی های هسته ای مدیر کل دفتر طراحی مرکزی روبین، ایگور ویلنیت، در آن زمان به خبرنگاران در این باره گفت. چنین باتری هایی به طور قابل توجهی استقلال زیردریایی ها را افزایش می دهند، عمر طولانی دارند و همچنین برای تعمیر و نگهداری و بهره برداری به تجهیزات پیچیده ای نیاز ندارند. در همان زمان، ناوگان روسیه از باتری های قابل شارژ استفاده می کند که عمر آنها محدود است و قیمت، به گفته کارشناسان، می تواند به 300 میلیون روبل برسد. به گفته آندری دیاچکوف، رئیس سابق دفتر طراحی مرکزی روبین، باتری‌های لیتیوم یونی مدرن زمان ماندن زیردریایی‌ها در زیر آب را حداقل 1.4 برابر افزایش می‌دهند، در حالی که پتانسیل این ایده فنی در حال حاضر تنها 35 تا 40 درصد استفاده می‌شود. ریا گزارش داد.

جهت برای ناوگان امیدوار کننده است، این مدت طولانی است که در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس منبع shephardmedia.com، در مارس 2020، نیروی دفاع از خود نیروی دریایی ژاپن قرار است اولین زیردریایی غیرهسته ای جهان (یازدهمین زیردریایی سری زیردریایی کلاس سوریو) را راه اندازی کند که باتری های لیتیوم یونی دریافت می کند. این به ژاپنی‌ها اجازه می‌دهد تا نه تنها از باتری‌های سرب-اسید سنتی در زیردریایی‌ها، بلکه از موتورهای استرلینگ مستقل از هوا نیز استفاده نکنند.

زیردریایی غیرهسته ای ژاپنی SS 503 Hakuryū از کلاس Soryu.

به گفته معاون بازنشسته ماسائو کوبایاشی، استفاده از باتری‌های لیتیوم یونی «باید عملکرد زیردریایی‌های غیرهسته‌ای را به طرز چشمگیری تغییر دهد». چنین باتری‌هایی برای زیردریایی‌ها مدت زمان سفر در زیر آب فراهم می‌کنند که با مدت زمان سفر در هنگام استفاده از نیروگاه‌های مستقل از هوا (VNEU) در سرعت‌های پایین قابل مقایسه است؛ با این حال، به دلیل ظرفیت بالا، می‌توانند مدت زمان سفر زیر آب را با سرعت‌های بالا فراهم کنند. ، که به ویژه برای زیردریایی ها هنگام حمله یا فرار از دشمن بسیار مهم است. علاوه بر این، برخلاف VNEU، این زیردریایی قادر است به طور مداوم ذخیره انرژی در باتری های لیتیوم یونی را با شارژ مجدد باتری ها با استفاده از دستگاه RDP (دستگاهی برای کارکرد موتور در زیر آب) دوباره پر کند.

به گفته معاون دریاسالار کوبایاشی، باتری‌های لیتیوم یونی نیز به دلیل جریان شارژ بالاتر، زمان شارژ کوتاه‌تری نسبت به باتری‌های سرب اسیدی دارند. همچنین چنین باتری هایی دوام بیشتری دارند و مدارهای الکتریکی با استفاده از آنها ساخت شبکه های الکتریکی و کنترل آنها را آسان تر می کنند. روی دیگر سکه هزینه بالای باتری های لیتیوم یونی است. بنابراین قیمت قرارداد یازدهمین زیردریایی کلاس سوریو 64.4 میلیارد ین (حدود 566 میلیون دلار) در مقابل 51.7 میلیارد ین (454 میلیون دلار) برای دهمین زیردریایی از همین نوع است. تقریباً تمام تفاوت قیمت زیردریایی ها به خاطر باتری های لیتیوم یونی و سیستم های الکتریکی مرتبط خواهد بود.

استفاده از موتورهای محرکه

برای ملوانان نظامی، کاهش تابلوهای عدم نقاب بسیار مهم است. این به بهترین وجه با استفاده از یک موتور الکتریکی پیشرانه (PEM) تسهیل می‌شود، که در بین تمام سیستم‌های پیشران کشتی رایج امروزی در نظر گرفته می‌شود. درست است، برای یک کشتی سطحی، کاهش میدان صوتی به اندازه ناوگان زیردریایی مهم نیست. نکته این است که عامل اصلی آشکارسازی کشتی های سطحی، دید در رادار (امواج رادیویی به خوبی از روسازه ها و کناره ها منعکس می شوند) و همچنین میدان های مادون قرمز (نیروگاه بر اساس موتور احتراق داخلی ساخته شده است).

بنابراین، برای کشتی های سطحی، به نظر می رسد که بیشترین کاهش در زمینه هیدروآکوستیک مربوط به کشتی های تخصصی - کشتی های ضد زیردریایی (گشتی) باشد. اغلب آنها زیردریایی های دشمن را با سرعت کم و متوسط ​​جستجو می کنند - نه بیشتر از 15 گره (حدود 28 کیلومتر در ساعت) با استفاده از سیستم های هیدروآکوستیک با آنتن های یدک کش، زیردریایی و زیر کیل. برد چنین آنتن هایی مستقیماً به لرزش و نویز "پرتره" کشتی حامل بستگی دارد؛ هر چه سرعت کشتی کمتر باشد، آنتن ها کارآمدتر کار می کنند.

مدل موتور محرکه رندر realred.ru

سر و صدای کمتر است که مزیت اصلی تاسیسات با نیروی محرکه الکتریکی است. هیچ نیروگاه دیگری را نمی توان کمتر از نیروگاهی با موتور الکتریکی پر سر و صدا کرد. در این مورد، شفت پروانه، که به طور سفت و سخت از طریق یک جعبه دنده به موتورهای اصلی متصل می شود، سهم قابل توجهی در "پس زمینه" سر و صدای کلی کشتی دارد. برای کاهش این صدا از کوپلینگ های مخصوص استفاده می شود. علاوه بر این، ارتعاش موتورها به آبکاری بدنه منتقل می شود (موتورهای کشتی، گیربکس ها و مکانیسم ها بر روی پایه ای قرار می گیرند که به طور صلب به قاب بدنه متصل می شود، که به نوبه خود به آبکاری بدنه متصل می شود). این بدنه کشتی است که ارتعاشاتی را به محیط خارجی (آب) منتشر می کند و منشأ ایجاد صدا است که به آن نویز سازه ای می گویند. برای کاهش "صدای ساختاری"، نصب تمام مکانیزم ها روی کمک فنرها به طور گسترده انجام می شود.

در نیروگاه هایی با نیروی محرکه کامل الکتریکی، شفت پروانه به هیچ وجه با منبع اصلی (برای آن) سر و صدا - موتور اصلی متصل نیست، زیرا در تمام حالت های پیشرانه فقط توسط یک موتور الکتریکی می چرخد. علاوه بر این، در نیروگاه اصلی "الکتریکی"، ژنراتور همراه با محرک اصلی می تواند حتی در روبنای کشتی قرار گیرد (به عنوان مثال، اینگونه است که برخی از دیزل ژنراتورها روی ناوچه های پروژه 23 بریتانیا قرار می گیرند). ، آنها را تا حد امکان از بدنه بیرونی کشتی خارج کنید.

درست است، در سرعت بیش از 15 گره، تمام مزایای پیشرانه الکتریکی از نظر بی صدا بودن چنین حرکتی به پایان می رسد. این به این دلیل است که مؤلفه اصلی سر و صدای زیر آب (در فاصله ای از کشتی) نویز ناشی از کاویتاسیون پروانه است. بنابراین، در کشتی های جنگی، مبارزه با کاهش سر و صدا از نیروگاه ها فقط با سرعت تا 15 گره منطقی است. بنابراین، استفاده از نیروی محرکه الکتریکی تنها می تواند برای ایجاد حرکت جستجو برای کشتی که برای شناورهای ضد زیردریایی مناسب است، استفاده شود.

امروزه نمونه‌هایی وجود دارد که طراحان فردی سعی کردند با کاهش طول شفت‌ها، امضای صوتی کشتی‌های جنگی را کاهش دهند، با این استدلال که چنین راه‌حلی از طریق قرار دادن مناسب عناصر نیروگاه در داخل بدنه و روبنای کشتی جنگی به دست می‌آید. برخی از این راه حل ها عملاً در عمل اجرا شدند، به عنوان مثال، روی ناوشکن های بریتانیایی نوع 45 Daring که نیروگاه آن از 2 توربین گازی رولزرویس، یک جفت دیزل ژنراتور Wärtsilä و موتورهای الکتریکی Converteam تشکیل شده است. از سال 2003 تا 2011، 6 ناوشکن از این دست برای KVMS ساخته شد.

ناوشکن تایپ 45 دارینگ

در ایالات متحده، ساخت ناوشکن های نسل جدید امیدوار کننده، با نام زوموالت، به طور فعال در حال انجام است. کار در سال 2008 آغاز شد، کشتی اصلی این سری در اکتبر 2016 وارد خدمت شد. نیروگاه کشتی شامل توربین های گازی و موتورهای الکتریکی ناهمزمان با توان 36.5 مگاوات با ولتاژ کاری 6600 ولت است. قرار است موتور سنکرون ابررسانا با دمای بالا با آهنرباهای دائمی بر روی سومین کشتی DDG-1002 Lyndon نصب شود. سری B. Johnson، قدرت آن همان 36.5 مگاوات خواهد بود و سرعت چرخش شفت 2 دور در ثانیه است. در عین حال، عملیات اولیه ناوشکن نسل جدید به تمام دنیا نشان داد که هنوز قابل اعتماد نیست و از بیماری های دوران کودکی رنج می برد؛ عملکرد آن با خرابی های متعددی همراه است. بنابراین در 22 نوامبر 2016، نیروگاه ناوشکن زوموالت هنگام عبور از کانال پاناما از کار افتاد. کشتی بی حرکت باید با استفاده از معمولی ترین یدک کش ها به پایگاه یدک می کشید، که با نوع جدیدی از نیروگاه ها بار نمی شد.

یکی دیگر از ویژگی های مثبت پیشرانه های الکتریکی، علاوه بر کاهش صدا، افزایش قدرت مانور کشتی ها است. هر دو توربین گاز و موتور دیزل دارای حداقل مقدار قدرت هستند، بنابراین، حداقل مقدار سرعت پایدار وجود دارد. در حالی که با کمک یک موتور الکتریکی می توانید به راحتی فرکانس و جهت چرخش محور پروانه و در نتیجه سرعت و جهت حرکت کشتی را تغییر دهید. به همین دلیل، نیروگاه اصلی با موتور الکتریکی برای مدت طولانی در آن دسته از کشتی هایی استفاده می شود که با توجه به هدف آنها باید بیشترین قابلیت مانور ممکن را داشته باشند: یدک کش ها، کشتی ها، یخ شکن ها، جرثقیل های شناور و غیره.

Azipods

در آینده، یکی دیگر از مزیت های بدون شک نیروی محرکه الکتریکی برای کشتی های جنگی ممکن است کنار گذاشتن استفاده از شفت پروانه باشد. از سال 1992، مجتمع‌های پروانه-سکان (RPC) با موتور ملخ غوطه‌ور (درایو غلاف) به طور گسترده به عنوان موتورهای محرکه الکتریکی (PEM) مورد استفاده قرار گرفتند، که در آن PPM به خارج از بدنه کشتی منتقل شد و در یک کپسول زیر آب نصب شد. پیله) با خواص هیدرودینامیکی بالا.

Azipod - سیستم محرکه غلاف آزیموتینگ

پروانه های معمولی با یک رانش یا دو پیچ کواکسیال (کشش و رانش) ایجاد می شوند. در کشور ما گسترده ترین سیستم های فنلاندی تحت عنوان "Azipod" (Azipod - سیستم پیشرانه غلاف آزیموتینگ) با یک پیچ رانش و موتور با قدرت 1.5 تا 4.5 مگاوات است. مزایای اصلی پروانه عبارتند از: توانایی چرخش کپسول در یک صفحه افقی به طور همزمان 360 درجه، یعنی معکوس کردن جهت چرخش پروانه با قدرت 100٪. شفت کردن و توانایی کار با پروانه گام ثابت در سرعت های پایین (تا 0.1 نسبت به حالت عادی). علاوه بر این، VRK به شما امکان می دهد تا سطح ارتعاش و سر و صدای نیروگاه را به میزان قابل توجهی کاهش دهید و همچنین تجهیزات برق را در مکان هایی نصب کنید که دسترسی به آن برای قرار دادن محموله دشوار است، این به نوبه خود به طراحان اجازه می دهد تا از موارد قابل استفاده استفاده کنند. فضای کشتی کارآمدتر است.

کارآمدترین منبع جریان برای پروانه ها شبکه جریان متناوب نامیده می شود که نه تنها به افزایش کارایی و قابلیت اطمینان نیروگاه اصلی اجازه می دهد، بلکه از موتورهای ناهمزمان مجهز به روتور قفس سنجابی که نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند نیز استفاده می کند. در حین کار برای راندن پروانه. به منظور بهبود کیفیت شروع یک درایو ناهمزمان، اغلب از روتورهای شکاف عمیق و دو قفس با طراحی خاص استفاده می شود. سرعت پروانه در سیستم هایی به نام آزیپاد با استفاده از مبدل های فرکانس تریستور قابل تنظیم است. استفاده از سیستم های کنترل پروانه در عمل به طور قابل توجهی قدرت مانور کشتی ها را افزایش می دهد و حتی به کشتی های نسبتاً بزرگ اجازه می دهد بدون کمک یدک کش ها در بندر حرکت کنند. علاوه بر این عدم وجود محور پروانه باعث افزایش حجم مفید در بدنه کشتی می شود.

مشخص است که سیستم های پیشران الکتریکی در حمل و نقل تسلیحاتی روسی Akademik Kovalev که در Zvyozdochka CS در Severodvinsk ساخته شده بود و در دسامبر 2015 به ناوگان پذیرفته شد، استفاده شد. ویژگی خاص کشتی Project 20180TV که توسط متخصصان دفتر طراحی مرکزی دریایی آلماز ایجاد شده است، سیستم رانش آن بود: ژنراتورهای دیزلی کشتی برق تولید می کنند که موتورهای الکتریکی را به عنوان بخشی از مجتمع های سکان جهت گیری نیرو می دهد. به لطف وجود یک سیستم کنترل نظامی در کشتی، این حمل و نقل سلاح با افزایش مانور مشخص می شود؛ می تواند یک مسیر معین را در شرایط دریایی قابل توجه حفظ کند و وظایف محول شده توسط فرماندهی نیروی دریایی را با موفقیت حل کند. در حال حاضر، مرکز طراحی Zvezdochka در حال ساخت کشتی دوم در چارچوب همین پروژه است.

کارشناسان بر این باورند که کشتی‌های زیر آب و سطحی با نیروی محرکه الکتریکی که رایج‌ترین آنها امروزی است، فقط در آینده بهبود خواهند یافت، به‌ویژه با در نظر گرفتن استفاده گسترده از سیستم‌های پروانه-سکان. در عین حال، در آینده، نیروی محرکه الکتریکی در کشتی های نیروی دریایی در تمام کشورهای جهان به طور فزاینده ای گسترش خواهد یافت.

منابع اطلاعاتی:
https://tvzvezda.ru/news/opk/content/201706150803-999y.htm
http://bmpd.livejournal.com/2443028.html
http://www.arms-expo.ru/news/perspektivnye_razrabotki/tskb_rubin_litievye_batarei_dlya_podlodok_proshli_ispytaniya
Tseluiko I.G. توسعه نیروی محرکه الکتریکی ناوگان نظامی در جهان // دانشمند جوان. - 2012. - شماره 4. - ص 54-57.

این چشم‌انداز که کشتی‌های جنگی آینده به سلاح‌های ساخته شده بر اساس اصول فیزیکی جدید مجهز شوند، به علاقه روزافزون ملوانان نظامی به موضوع پیشرانه الکتریکی کمک می‌کند. این ایده که شامل ترکیب نیروگاه کشتی و سلاح های آن در یک مدار واحد بر اساس انرژی الکتریکی است، بسیار وسوسه انگیز به نظر می رسد. این بدان معنی است که این موضوع به طور فزاینده ای توسط مهندسان و طراحان از جمله در شرکت های کشتی سازی روسیه مورد مطالعه قرار می گیرد.

سیستم‌های تسلیحاتی که بر اساس اصول فیزیکی جدید ساخته شده‌اند را می‌توان به‌ویژه سیستم‌های امیدوارکننده نامید که از یک پالس الکترومغناطیسی برای از کار انداختن موقت یا حتی دائم رادار، سیستم‌های رادیویی و دیجیتالی و رایانه‌های کشتی‌های دشمن استفاده می‌کنند. علاوه بر این، به نظر می رسد استفاده از برق کشتی برای پرتاب و تسریع یک پرتابه (ریل تفنگ) ممکن باشد. نباید فراموش کرد که همه این سیستم‌ها به ذخایر بسیار زیادی انرژی الکتریکی در کشتی و همچنین توانایی بازیابی آن یا حفظ آن در سطح مورد نیاز بدون ورود کشتی به پایگاه نیاز دارند.

امروزه موتورهای الکتریکی در کشتی های جنگی هم به عنوان بخشی از نیروگاه اصلی و هم به عنوان نیروی محرکه کمکی استفاده می شوند. از آنجایی که موتورهای مدرن سرعت بالایی دارند، لازم است یک دنده کاهش بین آنها و پروانه قرار داده شود؛ تلفات قدرت در آن می تواند تا 2٪ برسد. و در مورد سیستم الکتریکی استفاده از مبدل های فرکانس و ژنراتورهای با راندمان کلی کمتر از 90% ضروری است. این کمتر از یک سیستم "صرفاً مکانیکی" است (مثلاً توربین گاز و واحد دنده اصلی توربو). بنابراین از نظر اقتصادی، پیشرانه الکتریکی زیان ده به نظر می رسد.

در یک زمان، اختراع موتور پیشرانه الکتریکی جهشی نسبتاً تیز به کل توسعه کشتی سازی زیر آب داد، در حالی که در رابطه با کشتی های رزمی سطحی فقط مشکلات کمکی را حل می کند. با وجود این، علاقه مندان به استفاده گسترده تر از "نیروی الکترومغناطیسی" در نیروی دریایی ناپدید نمی شوند. در تلاش برای برانگیختن علاقه به این موضوع، آنها اصطلاحات جدیدی را معرفی کردند، به عنوان مثال، "استفاده گسترده از نیروی محرکه الکتریکی".

نیروی محرکه کامل الکتریکی تنها زمانی قابل تحقق است که ملخ (یا سایر وسایل محرکه) در تمام حالت های حرکت کشتی فقط توسط یک موتور الکتریکی به حرکت درآید. اگر منابع انرژی مکانیکی روی کشتی (توربین، موتور دیزل و غیره) وجود داشته باشد که توانایی چرخش محور پروانه (اغلب در سرعت‌های بالا) را داشته باشد، می‌توان در مورد "درایو مستقیم با موتور الکتریکی کمکی" صحبت کرد. » یا «الکتروموشن جزئی».

پیشرانه کامل الکتریکی، که مبتنی بر تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و سپس بازگشت به انرژی مکانیکی است، بازده کلی را کاهش می‌دهد. این باید توسط کشتی سازان و ملوانان مورد توجه قرار گیرد. به نظر می رسد ظاهر مورد انتظار اسلحه های الکترومغناطیسی (روی ناوچه ها، ناوها و ناوشکن ها) و منجنیق ها (روی ناوهای هواپیمابر) بخشی از تلفات انرژی را که در هنگام تبدیل آن از نوعی به نوع دیگر رخ می دهد موجه و امکان پذیر خواهد کرد.

باتری های لیتیوم یون برای زیردریایی ها

در ارتباط با روند کلی افزایش مصرف انرژی توسط سیستم‌های مختلف کشتی (از جمله رادار، سیستم کنترل، سونار و غیره)، طراحان باید توجه بیشتری به موضوع تولید و ذخیره‌سازی برق داشته باشند. در این راستا، کشورهای پیشرفته از نظر علمی و فناوری جهان کاملاً فعالانه روی ایجاد باتری های لیتیوم یون با ظرفیت افزایش یافته کار می کنند. در روسیه نیز موفقیت هایی در این زمینه وجود دارد.

شایان ذکر است که خود باتری لیتیوم یون (Li-ion) اولین بار توسط سونی در سال 1991 عرضه شد، اما برای مدت طولانی این باتری ها فقط در بخش غیرنظامی استفاده می شدند. این نوع باتری در حال حاضر در تمام لوازم خانگی و الکترونیک بسیار گسترده شده است، همچنین به عنوان یک وسیله ذخیره انرژی در سیستم های مختلف انرژی و به عنوان منبع انرژی در وسایل نقلیه الکتریکی کاربرد دارد. امروزه محبوب‌ترین نوع باتری برای دستگاه‌هایی مانند لپ‌تاپ، تلفن‌های همراه، دوربین‌های فیلم‌برداری و دوربین‌های دیجیتال دیجیتال و وسایل نقلیه الکتریکی است.

باتری های لیتیوم یونی سابقه کارایی ثابتی دارند، اما تا همین اواخر هیچ استفاده ای از آنها در نیروی دریایی وجود نداشت. علیرغم این واقعیت که چنین باتری هایی دارای چندین مزیت مهم نسبت به باتری های اسیدی کلاسیک هستند، از جمله توانایی مقاومت در برابر افزایش جریان تخلیه و شارژ، افزایش ظرفیت، چرخه عمر طولانی تر، هزینه های عملیاتی کمتر و غیره.

طبیعتاً همه اینها نمی توانست از طراحان تجهیزات دریایی دور بماند. به عنوان مثال، در پایان سال 2014، دفتر طراحی مرکزی روسیه روبین، متخصص در طراحی زیردریایی ها و دفتر پیشرو کشتی سازی زیر آب در کشورمان، از اتمام موفقیت آمیز چرخه آزمایش باتری های لیتیوم یون جدید در نظر گرفته شده برای غیره خبر داد. زیردریایی های هسته ای مدیر کل دفتر طراحی مرکزی روبین، ایگور ویلنیت، در آن زمان به خبرنگاران در این باره گفت. چنین باتری هایی به طور قابل توجهی استقلال زیردریایی ها را افزایش می دهند، عمر طولانی دارند و همچنین برای تعمیر و نگهداری و بهره برداری به تجهیزات پیچیده ای نیاز ندارند.

در همان زمان، ناوگان روسیه از باتری های قابل شارژ استفاده می کند که عمر آنها محدود است و قیمت، به گفته کارشناسان، می تواند به 300 میلیون روبل برسد. به گفته آندری دیاچکوف، رئیس سابق دفتر طراحی مرکزی روبین، باتری‌های لیتیوم یونی مدرن زمان ماندن زیردریایی‌ها در زیر آب را حداقل 1.4 برابر افزایش می‌دهند، در حالی که پتانسیل این ایده فنی در حال حاضر تنها 35 تا 40 درصد استفاده می‌شود. ریانووستی گزارش داد.

جهت برای ناوگان امیدوار کننده است، این مدت طولانی است که در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. بر اساس منبع shephardmedia.com، در مارس 2020، نیروی دفاع از خود نیروی دریایی ژاپن قرار است اولین زیردریایی غیرهسته ای جهان (یازدهمین زیردریایی سری زیردریایی کلاس سوریو) را راه اندازی کند که باتری های لیتیوم یونی دریافت می کند. این به ژاپنی‌ها اجازه می‌دهد تا نه تنها از باتری‌های سرب-اسید سنتی در زیردریایی‌ها، بلکه از موتورهای استرلینگ مستقل از هوا نیز استفاده نکنند.

زیردریایی غیرهسته ای ژاپنی SS 503 Hakuryū از کلاس Soryu.

به گفته معاون بازنشسته ماسائو کوبایاشی، استفاده از باتری‌های لیتیوم یونی «باید عملکرد زیردریایی‌های غیرهسته‌ای را به طرز چشمگیری تغییر دهد». چنین باتری‌هایی برای زیردریایی‌ها مدت زمان سفر در زیر آب فراهم می‌کنند که با مدت زمان سفر در هنگام استفاده از نیروگاه‌های مستقل از هوا (VNEU) در سرعت‌های پایین قابل مقایسه است؛ با این حال، به دلیل ظرفیت بالا، می‌توانند مدت زمان سفر زیر آب را با سرعت‌های بالا فراهم کنند. ، که به ویژه برای زیردریایی ها هنگام حمله یا فرار از دشمن بسیار مهم است. علاوه بر این، برخلاف VNEU، این زیردریایی قادر است به طور مداوم ذخیره انرژی در باتری های لیتیوم یونی را با شارژ مجدد باتری ها با استفاده از دستگاه RDP (دستگاهی برای کارکرد موتور در زیر آب) دوباره پر کند.

به گفته معاون دریاسالار کوبایاشی، باتری‌های لیتیوم یونی نیز به دلیل جریان شارژ بالاتر، زمان شارژ کوتاه‌تری نسبت به باتری‌های سرب اسیدی دارند. همچنین چنین باتری هایی دوام بیشتری دارند و مدارهای الکتریکی با استفاده از آنها ساخت شبکه های الکتریکی و کنترل آنها را آسان تر می کنند. روی دیگر سکه هزینه بالای باتری های لیتیوم یونی است. بنابراین قیمت قرارداد یازدهمین زیردریایی کلاس سوریو 64.4 میلیارد ین (حدود 566 میلیون دلار) در مقابل 51.7 میلیارد ین (454 میلیون دلار) برای دهمین زیردریایی از همین نوع است. تقریباً تمام تفاوت قیمت زیردریایی ها به خاطر باتری های لیتیوم یونی و سیستم های الکتریکی مرتبط خواهد بود.

استفاده از موتورهای محرکه

برای ملوانان نظامی، کاهش تابلوهای عدم نقاب بسیار مهم است. این به بهترین وجه با استفاده از یک موتور الکتریکی پیشرانه (PEM) تسهیل می‌شود، که در بین تمام سیستم‌های پیشران کشتی رایج امروزی در نظر گرفته می‌شود. درست است، برای یک کشتی سطحی، کاهش میدان صوتی به اندازه ناوگان زیردریایی مهم نیست. نکته این است که عامل اصلی آشکارسازی کشتی های سطحی، دید در رادار (امواج رادیویی به خوبی از روسازه ها و کناره ها منعکس می شوند) و همچنین میدان های مادون قرمز (نیروگاه بر اساس موتور احتراق داخلی ساخته شده است).

بنابراین، برای کشتی های سطحی، به نظر می رسد که بیشترین کاهش در زمینه هیدروآکوستیک مربوط به کشتی های تخصصی - کشتی های ضد زیردریایی (گشتی) باشد. اغلب آنها زیردریایی های دشمن را با سرعت کم و متوسط ​​جستجو می کنند - نه بیشتر از 15 گره (حدود 28 کیلومتر در ساعت) با استفاده از سیستم های هیدروآکوستیک با آنتن های یدک کش، زیردریایی و زیر کیل. برد چنین آنتن هایی مستقیماً به لرزش و نویز "پرتره" کشتی حامل بستگی دارد؛ هر چه سرعت کشتی کمتر باشد، آنتن ها کارآمدتر کار می کنند.

مدل HED

سر و صدای کمتر است که مزیت اصلی تاسیسات با نیروی محرکه الکتریکی است. هیچ نیروگاه دیگری را نمی توان کمتر از نیروگاهی با موتور الکتریکی پر سر و صدا کرد. در این مورد، شفت پروانه، که به طور سفت و سخت از طریق یک جعبه دنده به موتورهای اصلی متصل می شود، سهم قابل توجهی در "پس زمینه" سر و صدای کلی کشتی دارد. برای کاهش این صدا از کوپلینگ های مخصوص استفاده می شود. علاوه بر این، ارتعاش موتورها به آبکاری بدنه منتقل می شود (موتورهای کشتی، گیربکس ها و مکانیسم ها بر روی پایه ای قرار می گیرند که به طور صلب به قاب بدنه متصل می شود، که به نوبه خود به آبکاری بدنه متصل می شود). این بدنه کشتی است که ارتعاشاتی را به محیط خارجی (آب) منتشر می کند و منشأ ایجاد صدا است که به آن نویز سازه ای می گویند. برای کاهش "صدای ساختاری"، نصب تمام مکانیزم ها روی کمک فنرها به طور گسترده انجام می شود.

در نیروگاه هایی با نیروی محرکه کامل الکتریکی، شفت پروانه به هیچ وجه با منبع اصلی (برای آن) سر و صدا - موتور اصلی متصل نیست، زیرا در تمام حالت های پیشرانه فقط توسط یک موتور الکتریکی می چرخد. علاوه بر این، در نیروگاه اصلی "الکتریکی"، ژنراتور همراه با محرک اصلی می تواند حتی در روبنای کشتی قرار گیرد (به عنوان مثال، اینگونه است که برخی از دیزل ژنراتورها روی ناوچه های پروژه 23 بریتانیا قرار می گیرند). ، آنها را تا حد امکان از بدنه بیرونی کشتی خارج کنید.

درست است، در سرعت بیش از 15 گره، تمام مزایای پیشرانه الکتریکی از نظر بی صدا بودن چنین حرکتی به پایان می رسد. این به این دلیل است که مؤلفه اصلی سر و صدای زیر آب (در فاصله ای از کشتی) نویز ناشی از کاویتاسیون پروانه است. بنابراین، در کشتی های جنگی، مبارزه با کاهش سر و صدا از نیروگاه ها فقط با سرعت تا 15 گره منطقی است. بنابراین، استفاده از نیروی محرکه الکتریکی تنها می تواند برای ایجاد حرکت جستجو برای کشتی که برای شناورهای ضد زیردریایی مناسب است، استفاده شود.

امروزه نمونه‌هایی وجود دارد که طراحان فردی سعی کردند با کاهش طول شفت‌ها، امضای صوتی کشتی‌های جنگی را کاهش دهند، با این استدلال که چنین راه‌حلی از طریق قرار دادن مناسب عناصر نیروگاه در داخل بدنه و روبنای کشتی جنگی به دست می‌آید. برخی از این راه حل ها عملاً در عمل پیاده شده اند، به عنوان مثال، روی نمونه های بریتانیایی که نیروگاه آن از 2 توربین گازی رولزرویس، یک جفت دیزل ژنراتور Wärtsilä و موتورهای الکتریکی Converteam تشکیل شده است. از سال 2003 تا 2011، 6 ناوشکن از این دست برای KVMS ساخته شد.

ناوشکن تایپ 45 دارینگ

در ایالات متحده، ساخت ناوشکن های نسل جدید امیدوار کننده، تعیین شده است. کار در سال 2008 آغاز شد، کشتی اصلی این سری در اکتبر 2016 وارد خدمت شد. نیروگاه کشتی شامل توربین های گازی و موتورهای الکتریکی ناهمزمان با توان 36.5 مگاوات با ولتاژ کاری 6600 ولت است. قرار است موتور سنکرون ابررسانا با دمای بالا با آهنرباهای دائمی بر روی سومین کشتی DDG-1002 Lyndon نصب شود. سری B. Johnson، قدرت آن همان 36.5 مگاوات خواهد بود و سرعت چرخش شفت 2 دور در ثانیه است.

در عین حال، عملیات اولیه ناوشکن نسل جدید به تمام دنیا نشان داد که هنوز قابل اعتماد نیست و از بیماری های دوران کودکی رنج می برد؛ عملکرد آن با خرابی های متعددی همراه است. بنابراین در 22 نوامبر 2016، نیروگاه ناوشکن زوموالت هنگام عبور از کانال پاناما از کار افتاد. کشتی بی حرکت باید با استفاده از معمولی ترین یدک کش ها به پایگاه یدک می کشید، که با نوع جدیدی از نیروگاه ها بار نمی شد.

یکی دیگر از ویژگی های مثبت پیشرانه های الکتریکی، علاوه بر کاهش صدا، افزایش قدرت مانور کشتی ها است. هم برای یک توربین گاز و هم برای موتور دیزل، حداقل مقدار توان وجود دارد و بنابراین حداقل مقدار سرعت پایدار وجود دارد. در حالی که با کمک یک موتور الکتریکی می توانید به راحتی فرکانس و جهت چرخش محور پروانه و در نتیجه سرعت و جهت حرکت کشتی را تغییر دهید. به همین دلیل، نیروگاه اصلی با موتور الکتریکی برای مدت طولانی در آن دسته از کشتی هایی استفاده می شود که با توجه به هدف آنها باید بیشترین قابلیت مانور ممکن را داشته باشند: یدک کش ها، کشتی ها، یخ شکن ها، جرثقیل های شناور و غیره.

Azipods

در آینده، یکی دیگر از مزیت های بدون شک نیروی محرکه الکتریکی برای کشتی های جنگی ممکن است کنار گذاشتن استفاده از شفت پروانه باشد. از سال 1992، مجتمع های پروانه-سکان (RPC) با یک موتور ملخ غوطه ور (درایو غلاف) به طور گسترده ای به عنوان موتورهای محرکه الکتریکی (PEM) مورد استفاده قرار گرفتند، که در آن PPM به خارج از بدنه کشتی منتقل شد و در یک کپسول زیر آب نصب شد. پیله) با خواص هیدرودینامیکی بالا.

Azipod - سیستم محرکه غلاف آزیموتینگ

پروانه های معمولی با یک رانش یا دو پیچ کواکسیال (کشش و رانش) ایجاد می شوند. در کشور ما گسترده ترین سیستم های فنلاندی تحت عنوان "Azipod" (Azipod - سیستم پیشرانه غلاف آزیموتینگ) با یک پیچ رانش و موتور با قدرت 1.5 تا 4.5 مگاوات است. مزایای اصلی پروانه عبارتند از: توانایی چرخش کپسول در یک صفحه افقی به طور همزمان 360 درجه، یعنی معکوس کردن جهت چرخش پروانه با قدرت 100٪. شفت کردن و توانایی کار با پروانه گام ثابت در سرعت های پایین (تا 0.1 نسبت به حالت عادی). علاوه بر این، VRK به شما امکان می دهد تا سطح ارتعاش و سر و صدای نیروگاه را به میزان قابل توجهی کاهش دهید و همچنین تجهیزات برق را در مکان هایی نصب کنید که دسترسی به آن برای قرار دادن محموله دشوار است، این به نوبه خود به طراحان اجازه می دهد تا از موارد قابل استفاده استفاده کنند. فضای کشتی کارآمدتر است.

کارآمدترین منبع جریان برای پروانه ها شبکه جریان متناوب نامیده می شود که نه تنها به افزایش کارایی و قابلیت اطمینان نیروگاه اصلی اجازه می دهد، بلکه از موتورهای ناهمزمان مجهز به روتور قفس سنجابی که نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند نیز استفاده می کند. در حین کار برای راندن پروانه. به منظور بهبود کیفیت شروع یک درایو ناهمزمان، اغلب از روتورهای شکاف عمیق و دو قفس با طراحی خاص استفاده می شود. سرعت پروانه در سیستم هایی به نام آزیپاد با استفاده از مبدل های فرکانس تریستور قابل تنظیم است. استفاده از سیستم های کنترل پروانه در عمل به طور قابل توجهی قدرت مانور کشتی ها را افزایش می دهد و حتی به کشتی های نسبتاً بزرگ اجازه می دهد بدون کمک یدک کش ها در بندر حرکت کنند. علاوه بر این عدم وجود محور پروانه باعث افزایش حجم مفید در بدنه کشتی می شود.

مشخص است که سیستم های پیشران الکتریکی در حمل و نقل تسلیحاتی روسی Akademik Kovalev که در Zvyozdochka CS در Severodvinsk ساخته شده بود و در دسامبر 2015 به ناوگان پذیرفته شد، استفاده شد. ویژگی خاص کشتی Project 20180TV که توسط متخصصان دفتر طراحی مرکزی دریایی آلماز ایجاد شده است، سیستم رانش آن بود: ژنراتورهای دیزلی کشتی برق تولید می کنند که موتورهای الکتریکی را به عنوان بخشی از مجتمع های سکان جهت گیری نیرو می دهد. به لطف وجود یک سیستم کنترل نظامی در کشتی، این حمل و نقل سلاح با افزایش مانور مشخص می شود؛ می تواند یک مسیر معین را در شرایط دریایی قابل توجه حفظ کند و وظایف محول شده توسط فرماندهی نیروی دریایی را با موفقیت حل کند. در حال حاضر، مرکز طراحی Zvezdochka در حال ساخت کشتی دوم در چارچوب همین پروژه است.

کارشناسان بر این باورند که کشتی‌های زیر آب و سطحی با نیروی محرکه الکتریکی که رایج‌ترین آنها امروزی است، فقط در آینده بهبود خواهند یافت، به‌ویژه با در نظر گرفتن استفاده گسترده از سیستم‌های پروانه-سکان. در عین حال، در آینده، نیروی محرکه الکتریکی در کشتی های نیروی دریایی در تمام کشورهای جهان به طور فزاینده ای گسترش خواهد یافت.