Ateities karo laivų projektai – didžiausias „RuNet“ tinklaraštis. XXI amžiaus Rusijos karinis jūrų laivynas: perspektyvūs laivai ir ginklai. ateities laivas „Proteus“

Kokie bus ateities karo laivai? Iki šiol pirmieji prototipai ir paskelbti eskizai primena senovinių mūšio laivų arba vandenyno transporto vaizdus iš mokslinės fantastikos filmų. Tačiau išvaizda vis tiek nėra pagrindinis dalykas.

Inžinerijos siekiai antvandeninių kovinių laivų projektavimo srityje yra atitinkamų šalių karinių-politinių sampratų atspindys. Pirmas dalykas, kuris patraukia jūsų dėmesį, yra bendra prasto matomumo mada arba „slapta“ technologija. Būtent šios technologijos suteikia laivams futuristinį vaizdą, o pirmoji šioje serijoje – švediška korvetė Visby, išleista dar 2000 m. Būdingas kampinis dizainas, dėl kurio radarą sunku rasti, lengvas kompozitinis plastikinis korpusas ir mažiausiai išsikišusių elementų.

Švedijos koncepcija buvo tokia, kad vikrus ir slaptas korvetė aptiks priešo taikinį pakrantės vandenyse ir sunaikins jį daug greičiau, nei būtų aptikta ir sunaikinta pati. Sausio numeryje PM rašė apie naujausią Rusijos korvetę „Project 20380“, kuri taip pat naudoja kompozitus ir slaptosios technologijos elementus.

„USS Independence“ dizainas pagrįstas greitaeigiu keltu „Benchijigua Express“, kurį sukūrė Australijos įmonė „Austal“. Šiais laikais civilinė laivų statyba dažnai technologiškai lenkia karinę laivų statybą.

Dabar, žvelgiant į naujos Littoral Combat Ship (LCS) klasės atstovą trimaraną USS Independence, būdingi slaptumo bruožai jau atrodo savaime suprantami dalykai. Bet jei Visbis ir Rusijos korvetė yra skirti veikti nacionalinėje pakrantės zonoje gynybiniais tikslais, tai LCS akivaizdžiai skirta dalyvauti operacijose pirmiausia prie užsienio krantų. Ir daug kas tai rodo.

Į tolimus krantus

Griežtai kalbant, LCS yra du skirtingi projektai. Vienas iš jų yra vieno korpuso laivas, kurį sukūrė „Lockheed Martin“. 2006 m. projekto pirmagimis buvo USS Freedom. Antrasis LCS variantas, „General Dynamics“ sumanymas, yra trimaranas (pirmas numeris serijoje yra „USS Independence“). Iš pradžių JAV karinis jūrų laivynas planavo rinktis vieną iš šių dviejų koncepcijų, tačiau vėliau buvo nuspręsta abi linijas užbaigti naujais laivais.

Tuo pačiu metu, kadangi žinomos ginklų korporacijos vykdė panašias technines specifikacijas, abiejų tipų LCS parametrai ir galimybės pasirodė gana artimi. Pagrindinis dalykas, kurį iškart pastebite, yra tai, kad pakrantės zonoje jis turi labai neblogą atstumą laivui. „Lockheed's Freedom“ nuvažiuoja 3500 jūrmylių 18 mazgų greičiu, o „Independence“ – 4300, tai yra beveik 8000 km. Savarankiškumas – 21 diena. Antrasis – maksimalus greitis, kuris yra apie 45 mazgai (83 km/h) ir užtikrinamas vandens reaktyvinių variklių. Tai gerokai lenkia Visby (35 mazgai) ir minėtos rusiškos korvetės Project 20380 (27 mazgai) našumą.

Akivaizdu, kad kalbame apie ką nors daugiau nei tik apie pasenusių korvečių ir minų naikintuvų pakeitimą, ypač jei prisiminsime, kad starto metu „USS Freedom“ tapo vienintelės klasės amerikiečių karo laivų, pradėtų eksploatuoti per visus 20 metų, atstovu.

Lengvų greitaeigių laivų, savo klasėje panašių į korvetes, atsiradimas buvo naujos realybės suvokimo rezultatas. Realybė buvo tokia, kad AUG, sunkieji kreiseriai ir minininkai puikiai tiko jėgų projekcijai Šaltojo karo laikais, tačiau mažo intensyvumo konfliktams reikėjo plonesnių ir pigesnių įrankių. Tarp amerikiečių karinių analitikų gimė net „gatvės naikintuvo“ koncepcija - nebrangus, mažas, specializuotas laivas, galintis veikti sekliuose vandenyse priešo pakrantės zonoje.

LCS idėja yra artima šiai koncepcijai – Laisvę ar Nepriklausomybę galima lengvai įsivaizduoti atliekant užduotis kažkur prie Persijos įlankos krantų. Ten tokie laivai galėtų medžioti dyzelinius povandeninius laivus ir greitaeigius raketinius laivus (kuriais remiasi Iranas), išvalyti vandenis nuo minų, atlikti žvalgybą ir galiausiai atverti kelią didelio masto invazijai iš jūros.

Paprastos transformacijos

O kaip su specializacija? Ši problema lengvai išsprendžiama dėl abiem LCS projektams būdingo moduliškumo. Akivaizdu, kad moduliavimas yra dar viena pagrindinė tiek antvandeninių, tiek povandeninių kovinių laivų plėtros tendencija. Taikant pakrančių laivus, tai reiškia galimybę juos aprūpinti moduliu (priklausomai nuo būsimos operacijos) kovos su minomis moduliu, priešpovandeninių operacijų moduliu arba moduliu, skirtu kovoti su priešu, esančiu vandens ar sausumos paviršiuje. .

Moduliai dedami į specialius konteinerius, kurie lengvai montuojami laive ir, esant reikalui, greitai pakeičiami kitais. Moduliai apima įvairią žvalgybos įrangą: pavyzdžiui, robotas autonominis zondas naudojamas minoms aptikti, povandeniniai jutikliai ir oro sistemos naudojamos priešpovandeniniame kare: LCS gali gabenti porą sraigtasparnių MH-60R. denyje, taip pat UAV.

Antžeminių atsakomųjų priemonių paketą sudaro 30 mm mk46 pabūkla, šaudanti 200 šovinių per minutę, taip pat NLOS (be regėjimo diapazono) paleidimo įrenginiai su tiksliai valdomomis raketomis.

Dėl vientiso antstato ir neįprasto korpuso Zumwalt klasės raketomis ginkluoti naikintuvai primins povandeninius laivus. Galbūt jie sugebės kautis pusiau panardintoje būsenoje, kad užtikrintų didesnį slaptumą.

„Arčiau kranto“ – tai galėtų būti daugelio perspektyvių karo laivų projektų šūkis. Ilgai reklamuojama naujoji raketomis ginkluotų naikintuvų klasė – vadinamoji Zumwalt klasė – vienodai gerai atliks savo funkcijas tiek tolimoje jūros zonoje, tiek sekliuose pakrantės vandenyse. Greitai turėtų pasirodyti pirmasis šios klasės atstovas – DDG 1000 Zumwalt.

Būdinga, kad JAV jūrų pėstininkų korpuso vadovybė ypač susidomėjo šiuo minininku, kuris pirmą kartą per daugiau nei šimtą metų bus pastatytas pagal projektą su apačioje besiplečiančiu korpusu (a la kreiseris Aurora). . Jūrų pėstininkai į Zumwalt žiūri kaip į galingą amfibinį pagalbinį ginklą. Laivas galėtų padėti desantinėms pajėgoms raketų ir artilerijos smūgiais už priešo linijų, taip pat užtikrintų oro gynybą operacijos vietoje. Net buvo manoma, kad Zumwalt klasės minininkas gali veikti kaip pagalbinis Laisvės ar Nepriklausomybės klasės LCS grupės, veikiančios priešo pakrantės vandenyse, elementas.

Vykdant operacijas pakrantės zonoje ypatingas dėmesys skiriamas slaptumui, o tai iš tikrųjų diktuoja neįprastą laivo dizainą. Ir tai nepaisant to, kad Zumwalt (14 500 tonų talpa) iš tikrųjų turi kovinio kreiserio matmenis ir yra žymiai didesnis nei panašios klasės raketomis ginkluotas Arleigh Burke tipo minininkas. „Zumwalt“ gabena sraigtasparnį ir tris daugiafunkcius MQ-8 Fire Scout bepiločius orlaivius, pagamintus pagal sraigtasparnio konstrukciją (LCS taip pat aprūpintas tuo pačiu).

Naikintuvo konstrukcija atskleidžia dar vieną įdomią laivų statybos tendenciją – perėjimą prie vieno elektros šaltinio. Du Rolls-Royce Marine Trent 30 dujų turbinų varikliai sukasi Curtiss-Wright generatorius, o ši elektra maitina variklius, kurie suka sraigtus. Be to, gali būti, kad ateityje įvairios perspektyvios ginklų sistemos, tokios kaip railguns, bus maitinamos elektra.

Robotas laivas

Britų BAE Systems, kaip taisyklė, aktyviai dalyvauja dideliuose Amerikos gynybos projektuose, tačiau taip pat turi savo plėtrą, kuri visiškai atitinka šiuolaikines aukštųjų technologijų tendencijas. Visų pirma, maždaug nuo 2012 m. „Global Combat ShipType 26“ turėtų pradėti eksploatuoti Didžiosios Britanijos karališkąjį laivyną.

26 tipas yra priskiriamas fregatai pagal poslinkį (tai yra, ji yra didesnė už korvetę ir mažesnė už naikintuvą), ir ilgainiui taps laivyno „darbiniu arkliu“, o tai reiškia didelį universalumą. Natūralu, kad tai bus pasiekta naudojant modulinę konstrukciją – laivą galima lengvai paversti kovai su piratavimu, humanitarinėms operacijoms ar pakrantės blokados įvedimui.

Didžioji Britanija išsiskiria labai pažangia raida. Be aukštųjų technologijų 45 tipo naikintuvų, kuriama ir Type 26 fregata, vadinama Global Combat Ship.

Tačiau bene juokingiausia angliška ateities antvandeninio laivo koncepcija (tai irgi BAE projektas, nors jo įgyvendinimo laikas neaiškus) gali būti laikomas vadinamuoju UXV Combatant. Šis naikintuvo dydžio laivas turi tapti plūduriuojančia baze, orientuota į darbą su nepilotuojamais automobiliais – tiek skraidančiais, tiek plūduriuojančiais.

Spėjama, kad UXV Combatant aptarnaus nedidelę įgulą (apie 60 žmonių), o visi žvalgybinių ar puolimo dronų pakilimai ir paleidimai galės būti atliekami automatiškai. Galiausiai turbūt būtent šis britų projektas parodo, kur pamažu juda visa išsivysčiusių šalių ginklų pramonė, ne išimtis ir laivų statyba: netrukus į karą bus siunčiami tik robotai.

Ateityje greitis bus pirmoje vietoje visur ir visame kame, ir mes jau dabar tai jaučiame. Ateities laivams ir laivams vanduo bus priešas, todėl ilgas laikas, praleistas keliaujant po pasaulio vandenynus, keliautojus gąsdina ir jie renkasi greitus laivus, kuriais gali patekti bet kur, kur tik širdis geidžia.

ateities laivas "Earthrace"

Pirmasis ateities laivas jau sukurtas ir baigęs keletą jūrų kelionių. Tai kažkas tarp laivo ir lėktuvo ir verčiama kaip jūros strėlė. Tai nuostabus ir pakankamai greitas laivas, galintis įveikti dideles bangas, tačiau kol kas tik trumpus atstumus. Dėl savo išvaizdos ir dizaino ypatybių „Earthrace“ laivas gali išvystyti puikų greitį. Jo korpusas gali pasinerti į bangas, tačiau ryškiausia šio laivo savybė yra jo stiprumas. Laivo korpusas pagamintas iš anglies. Kitas „Earthrace“ laivo bruožas yra ekonomiška varomoji sistema, varoma biokuru. Šiam laivui, norint perplaukti Žemės rutulį, prireiks tik vienos talpos tokio kuro, kuris pagamintas iš sojų aliejaus ir iki 75 procentų sumažina kenksmingo anglies dvideginio išmetimą į aplinką. Ateityje tokie jūrų laivai taps įprasti, be to, jau dabar atliekami eksperimentai sukurtame bloke, kuris biokurą gauna iš jūros dumblių.

ateities laivas „Proteus“

Daugelį metų pasaulio vandenynais keliaujantys laivai ir laivai susiduria su bangų pasipriešinimo problema. Mokslininkai pergalvojo laivo korpuso dizainą ir jo galimybes. Rezultatas – netipiškos formos laivas, kuris išsiskiria iš kitų jūrų laivų, nes neturi korpuso.

Ateities laivas „Proteus“, reiškiantis „Prometėjas“, gali užkariauti bangas. Jis lengvai prisitaiko prie jūros aplinkos bangų, kartodamas judesį, todėl jai nereikia įveikti jų pasipriešinimo.

Ši koncepcija vadinama bangų adaptyviu moduliniu indu (WAM-V). Pirmojo futuristinio tokio tipo laivo kūrėjas buvo italų okeanografas Ugo Conti, dirbantis Jūrų tyrimų institute Šiaurės Karolinoje. Jo bandomojo projekto kaina siekė 1,5 mln.

„Proteus“ – tai visiškai naujo tipo indas, kurio darbinė dalis lengvai liečia vandens paviršių, pramušdama pakeliui kylančias bangas ir savo lankstumo dėka prisitaiko prie struktūros, t.y. bangos.

būsimo laivo „Proteus“ nuotr

Ateities laivas „Proteus“ pagamintas iš kelių rūšių lengvų ir patvarių medžiagų: titano, aliuminio ir armuotų audinių.

Virš vandens kabantį modulį galima pakeisti priklausomai nuo laivo funkcijų ar paskirties. „Proteus“ iš žmonių pervežimo priemonės gali būti paverstas prekių gabenimo priemone. Vienas iš transformacijos privalumų yra greitis. Transformacija nereikalauja daug laiko ir pastangų.

Net kompiuterinių žaidimų gerbėjai galės valdyti tokius ateities laivus kaip „Proteus“. Dėl dviejų vairasvirtės valdiklių valdymas yra lengvas ir malonus. Laivas taip pat lengvai, be jokių sunkumų pasiekia krantą ir krantines.

Šiuo metu „Proteus“ naudojamas banginių stebėjimui ir povandeninei žvalgybai. Ši koncepcija laužo esamų laivų, judančių ant bangų, stereotipus ir galiausiai gali sudominti kruizinių laivų ar kitų tipų laivų savininkus.

Būsimo „Proteus“ laivo techniniai duomenys:

Ilgis - 30 m;
Talpa - 12 tonų;
Jėgainė – du dyzeliniai varikliai, kurių galia 355 AG. Su.;
Kreiserinis nuotolis - iki 5000 mylių;
Maksimalus greitis – 70 mazgų;

greitaeigiai ateities krovininiai ir keleiviniai laivai

Mes gyvename vandens transporto vystymosi eroje - malonu tai žinoti. Tačiau vienas dalykas yra valdyti nedidelį laivą, o kitas dalykas – valdyti okeaninį laivą su kroviniu. Be to, neracionaliai išleidžiamas laikas, skirtas krovinių apdorojimui.

„Hydro Lance Corporation“ sukūrė naujų įvairių tipų laivų projektus, kurie ateityje apims svarbius aspektus – judėjimo ir pakrovimo greitį, transformaciją ir laive esančius patogumus.

greitaeigis konteinerių gabenimo laivas

Greitaeigis krovininis-keleivinis konteinerinis laivas

daugiafunkcis tanklaivis

greitaeigis dujovežio tipo laivas (SGD)

Šie laivai be problemų galės kirsti Atlantą per 3 dienas. Jų konstrukcija leis jiems pasiekti greitį bet kokiomis oro sąlygomis, nes dėl korpuso konstrukcijos jie nėra veikiami bangų poveikio.

Tačiau krovinių gabenimo pasaulyje jau seniai aktualus klausimas, kaip greitai pakrauti ar iškrauti laivą. Tipiškas požiūris pasensta. Per 1 valandą apdorojama apie 30 konteinerių. Savaeigiai diržai ir kiti modernūs įrenginiai padės per kelias minutes pakrauti kelių tonų konteinerius, pripildytus prekėmis. Didelis greitkelių plotas nebereikės daug laiko iškrauti ir pakrauti transporto priemones. Taip pat kranų nebereikės uostuose ar konteinerių terminaluose. Šie unikalūs ateities laivai tolygiai išdėlios krovinius tiesiai ant denio ir gana greitai pasipildys kroviniais.

Keleiviams priimti į laivus jūrų uostų nereikės, nes ateities krovininių-keleivinių laivų konstrukcija leis jiems nesunkiai priplaukti prie krantų.

ateities laivas automobiliams gabenti „E/S Orcelle“

Pasaulis per dieną sunaudoja milijonus litrų degalų. Dėl nestabilių naftos produktų kainų ir ribotų šių mineralų atsargų inžinieriai nuolat ieško alternatyvių energijos šaltinių. Didžiuliai krovininiai laivai kasmet į atmosferą išmeta milijonus kubinių metrų anglies dvideginio, todėl atmosferai daroma didžiulė žala ir spartinamas ledynų tirpimas ašigaliuose. Kai kurie mokslininkai mano, kad laivų statybos plėtra vyksta klaidingu keliu.

Švedijos laivybos bendrovės Wallenius Wilhelmsen inžinieriai gavo laisvą valdžią, todėl buvo sukurtas krovininis laivas, kuris panaudoja aplinkos energiją. „E/S Orcelle“ yra nauja koncepcija ateities krovininių laivų srityje.

Futuristinis krovininis laivas bus pirmasis tokio pobūdžio, kuriame bus naudojami trys alternatyvūs energijos šaltiniai – saulė, vėjas ir bangos.

Jo aštuoniuose deniuose, kurių plotas prilygsta 14 futbolo aikščių (85 000 kv. m), tilps iki 10 000 automobilių. Trys krovinių deniai bus reguliuojamo aukščio ir leis gabenti didelius krovinius.

Ateities tolimųjų reisų laivo „E/S Orcelle“ kūrėjus įkvėpė tolimų erdvių užkariautojas – albatrosas. Manoma, kad 90 procentų jo energijos gaunama iš gamtos. Kaip ir šis paukštis, nuostabus E/S Orcelle projektas naudos aplinkos energiją, kad sumažintų savo suvartojimą.

Netipiška laivo korpuso konstrukcija ir tradicinių sraigtų bei vairo nebuvimas pašalins vieną pagrindinių grėsmių pasaulio vandenynams – balastinį vandenį.

Laivo korpusas bus pagamintas iš aliuminio ir termoplastinių kompozitinių medžiagų, kurios suteiks jam tvirtumo, minimalios priežiūros ir lengvumo apdirbimui bei šalinimui.

Pirmasis alternatyvus šaltinis ateities laive bus saulės energija. Trys didžiulės burės, sudarytos iš fotovoltinių plokščių, ramiu oru rinks saulės energiją, kuri vėliau bus paversta elektros energija, kurią bus galima nedelsiant panaudoti arba saugoti.

Antrasis alternatyvus būsimo laivo „E/S Orcelle“ šaltinis bus bangų energija. Krovininiame laive bus sumontuota dvylika prietaisų – „pelekų“, kurie sūkurinių vonių kinetinę energiją galės paversti mechanine, o vėliau – elektra.

Ir galiausiai kuro elementai. Ši technologija šiandien vis labiau plinta ir sparčiai vystosi. Apie pusę būsimo laivo E/S Orcelle sunaudotos elektros energijos pagamins kuro elementai. Jie sujungs mūsų planetoje labiausiai paplitusius cheminius elementus – vandenilį ir deguonį – gamins elektros energiją laivo varomiesiems varikliams, taip pat gamins elektros energiją kitiems laive esantiems vartotojams.

Wallenius Wilhelmsen vadovai mano, kad laivybos įmonės turi dėti daugiau pastangų kurdamos naujus techninius jūrų transporto sprendimus. Ateities laivo statybos materialinės sąnaudos nebus pigios ir bus daug didesnės nei standartinio krovininio laivo, kainuojančio 46 milijonus dolerių, statyba, tačiau ateityje, tobulėjant naudojamoms technologijoms, išlaidos mažės. ir natūraliai ekonomiškai pelninga. Automobilių transporto laivą E/S Orcelle bendrovė Wallenius Wilhelmsen planuoja pastatyti iki 2025 m.

Būsimo krovininio laivo „E/S Orcelle“ techniniai duomenys:

Ilgis - 250 m;
Plotis - 50 m;
Aukštis - 40 m;
Grimzlė - 9 m;
Talpa - 21 000 tonų;
Greitis - 27 mazgai;

Norėčiau tikėti, kad jau gautos tendencijos ir sprendimai artimiausiu metu bus pritaikyti esamiems laivams. Susisiekdama su vandenynu žmonija pakeis pasaulį. Įveiksime bangas, gaudami energijos iš pačios gamtos, ir leisimės į gelmes tyrinėti naujų teritorijų.

Ateities laivai pakeis mūsų gyvenimą

Perspektyva, kad karo laivuose pasirodys būsimi ginklai, sukurti remiantis naujais fiziniais principais, didina karinių jūreivių susidomėjimą elektrinio varymo tema. Idėja sujungti ginklus ir laivo varomąją sistemą į vieną elektros energija pagrįstą grandinę iš tikrųjų yra tai, kas suteikia papildomų argumentų „visiško elektros varymo“ šalininkams. Atitinkamai ši tema tampa svarbia vietinės laivų statybos pramonės įmonėse dirbančių projektuotojų darbo sfera. „Ginklų sistemos, sukurtos remiantis naujais fiziniais principais“ yra tam tikras bendras platus apibrėžimas, apimantis visų pirma perspektyvias sistemas. kurie naudoja elektromagnetinį impulsą laikinai ar net visam laikui išjungti radarų stotis, kompiuterius ir kitas priešo laivų radijo inžinerines ir skaitmenines sistemas. Be to, galima panaudoti laivo elektros energiją tam tikram sviediniui paleisti ir pagreitinti. Svarbu, kad tokioms sistemoms reikalingas didelis elektros energijos tiekimas laive ir galimybė ją atkurti/prižiūrėti neįplaukiant į bazę. „Visa elektrinė varomoji jėga“ realizuojama tada, kai laivas (ar kitas varomasis įtaisas) varomas tik elektros variklis visuose laivo judėjimo režimuose. Jei laive yra mechaninis šaltinis (dyzelinas, turbina ir kt.), galintis pasukti sraigto veleną (dažniausiai dideliu greičiu), tada yra „tiesioginė pavara su pagalbiniu elektros varikliu“, paprastais žodžiais tariant, „Dalinis elektrinis judesys“. „Visa“ elektrinė varomoji jėga, sukurta mechaninei energijai paversti elektros energija, o paskui vėl mechanine, sumažina bendrą efektyvumą. Į šį faktą turi atsižvelgti ir laivų statytojai, ir jūrų jūreiviai. Atrodo, kad kuriant naujos kartos antvandeninį laivą požiūris atitiko jo išspręstas užduotis. Atrodo, kad numatomas elektromagnetinių pabūklų (kreiseriams, naikintojams) ir katapultų (orlaivių vežėjams) pasirodymas, keičiantis iš vieno tipo į kitą, gali sukelti tam tikrų energijos nuostolių. Jonų-ličio baterija Atsižvelgiant į tai, taip pat į įvairių laivų sistemų (įskaitant radarą, sonarą, valdymo sistemą ir kt.) bendros energijos suvartojimo didėjimo tendenciją, dizaineriai turi būti atidesni elektros generavimo ir saugojimo temai. energijos. Moksliškai ir technologiškai pažangios pasaulio šalys aktyviai dirba su didelės talpos ličio baterijomis. Šioje srityje vietiniai specialistai pasiekė džiuginančių rezultatų, įskaitant naudojimą kariniame jūrų laivyne. Visų pirma, Centrinis jūrų įrangos projektavimo biuras Rubin, projektų 955 Borei, 677 Lada ir kitų povandeninių laivų kūrėjas, paskelbė apie povandeninių laivų jonų-ličio baterijos kūrimo ir bandymo pabaigą.
Atkreipkite dėmesį, kad baterijos, paženklintos Jono-Lithium, jau seniai buvo plačiai naudojamos nešiojamuose įrenginiuose (mobiliuosiuose telefonuose ir kt.) ir pasiteisino. Tačiau jie dar nerado savo vietos jūrų reikaluose. Tuo tarpu jie turi nemažai privalumų, palyginti su klasikiniais rūgštiniais akumuliatoriais, įskaitant padidintą talpą, gebėjimą atlaikyti padidėjusias iškrovimo ir įkrovimo sroves, ilgą gyvavimo ciklą, mažesnes eksploatacijos išlaidas ir pan. Istorinis aspektas Mūsų tautiečiai vieni pirmųjų antvandeniniuose laivuose išbandė elektrinį traukos variklį. Jo dizainą pasiūlė rusų fizikas Borisas Semenovičius Jacobi. Buvo naudojamas 12 keleivių talpinantis pramoginis kateris, kuris bandymų metu įveikė kelias dešimtis kilometrų. Išsaugotas Kruzenšterno pranešimo grafui Uvarovui tekstas, kuriame ypač rašoma: „1838 m. rugsėjo 13 d. Nevoje buvo atliktas eksperimentas plaukiant elektromagnetinės jėgos varomu laivu. Verta paminėti, kad kateris neturėjo alternatyvios jėgainės, o tai reiškia, kad jame buvo įgyvendintas „visiško elektros varymo“ principas. Taigi ši kryptis laivų statyboje negali būti laikoma kažkuo visiškai nauja.Kitas įdomus šalies laivų statybos istorijos etapas buvo praėjusio amžiaus pradžioje Konstantino Petrovičiaus Boklevskio suprojektuotas motorlaivis Vandal su dyzeline-elektrine jėgaine. Pasirinktos grandinės (dyzelinis variklis varė elektros generatorių, kuris įkrovė akumuliatorių, o tada srovė atiteko nuolatinės srovės varikliui) naudingumo koeficientas buvo mažesnis nei 85%. Laivas ilgą laiką buvo aktyviai naudojamas ir po revoliucijos buvo nutrauktas dėl susidėvėjimo ir pažeidimų. 50-aisiais Sovietų Sąjunga pastatė daugybę dyzelinių elektrinių laivų. Tokie laivai tapo plačiai paplitę ir toliau naudojami komercinėje laivyboje. Šiuolaikinių elektrinių laivų efektyvumas keliais procentais didesnis nei Vandalo.
Šiandien elektriniai varikliai laivuose naudojami ir kaip pagalbinis variklis, ir kaip pagrindinės jėgainės dalis. Kadangi šiuolaikiniai varikliai yra greitaeigiai, tarp jų ir sraigto būtina įrengti reduktorių, kurio galios nuostoliai yra apie 2%. O elektros sistemos atveju būtina naudoti generatorius ir dažnio keitiklius, kurių bendras efektyvumas nesiekia 90%. Tai yra mažesnė nei „grynai mechaninė“ sistema (pvz., dujų turbina ir pagrindinė turbininė pavara). Žodžiu, ekonomine prasme elektrinis varymas yra nuostolingas.Jei elektrinio varymo variklio išradimas davė staigų postūmį povandeninės laivų statybos plėtrai, tai antvandeninių kovinių laivų atžvilgiu jis išsprendė tik pagalbines problemas. Tuo tarpu platesnio „elektromagnetinės jėgos“ naudojimo entuziastai nėra verčiami. Siekdami paskatinti susidomėjimą šia tema, jie įveda naujus terminus, tokius kaip „pažangios elektrinės varymo priemonės“ ir panašiai.
Noras apibūdinti seniai žinomą tendenciją dar viena gražia fraze specialistams kelia šypseną ir dar kartą įrodo populiaraus teiginio, kad „nauja – tai gerai pamiršta sena“, pagrįstumą. Tuo pačiu metu negalima nepaminėti teigiamų aspektų, būdingų elektriniam varymui. Priešvandeninis laivas Kariniams jūreiviams svarbu visiškai sumažinti demaskuojančius ženklus, o elektrinis variklis (PEM) laikomas tyliausiu iš visų įprastų laivų elektrinių tipų. Tiesa, antvandeniniam laivui akustinio lauko mažinimas nėra toks svarbus kaip povandeniniam laivui. Kadangi pagrindinis demaskavimo veiksnys yra matomumas radare (radijo bangos, atsispindinčios iš šono ir antstatų) ir infraraudonieji laukai (vidaus degimo variklių pagrindu veikianti jėgainė).
Bene aktualiausias savo hidroakustinio lauko sumažinimas yra susijęs su priešvandeninio (arba patrulinio) laivo atveju. Paprastai priešo povandeninių laivų paieška vykdoma mažo ir vidutinio greičio režimu (ne daugiau kaip 15 mazgų), naudojant hidroakustines sistemas su velkamomis, povandeninėmis ir povandeninėmis antenomis, kurių diapazonas priklauso nuo triukšmo ir vibracijos „portretai “. Yra žinomi pavyzdžiai, kaip atskiri projektuotojai bando sumažinti laivo akustines charakteristikas mažindami velenų ilgį, teigdami, kad tai pasiekiama tinkamai įdedant jėgainės elementus korpuso viduje ir antstatas. Kai kurie iš šių sprendimų buvo naudojami angliškuose 45 tipo „Daring“ naikintuvuose su dviejų „Rolls-Royce“ dujų turbinų jėgaine, pora Wärtsilä dyzelinių generatorių ir „Converteam“ elektros varikliais.
Šeši tokie elektromobiliai buvo pagaminti Karališkajam laivynui 2003–2013 m. Visi laivų generatoriai generuoja kintamąją srovę, o tai supaprastina jų projektavimą ir valdymą (kol kas nėra galimybės sukurti didelės galios generatorių naudojant nuolatinę srovę). Transformatoriai naudojami kintamajai srovei paversti nuolatine (varomieji varikliai veikia nuolatine srove), po vieną kiekvienam elektros varikliui.Jungtinės Valstijos naujos kartos Zumwalt naikintuvus stato nuo 2008 m. Jėgainėje yra 36,5 MW galios ir 6600 V darbinės įtampos dujų turbinos ir asinchroniniai elektros varikliai. Trečiame laive DDG-1002 Lyndon B. Johnson planuojama sumontuoti aukštos temperatūros superlaidų sinchroninį variklį su nuolatiniais magnetais. kurio galia 36,5 MW ir veleno sukimosi greitis du apsisukimai per duok man sek. Pradinis švino DDG-1000 Zumwalt veikimas nuo praėjusių metų spalio buvo lydimas daugybės gedimų. Pagrindinė elektrinė sugedo 2016 metų lapkričio 22 dieną, naikintojui važiuojant Panamos kanalu. Imobilizuotas laivas turėjo būti tempiamas į bazę paprastais laivais, o ne apkrautas daugiamilijoninėmis naujoviško tipo elektrinėmis. "Dalinė elektrinė varomoji jėga" Suprasdami, kad dideliu greičiu (virš 18 mazgų) nepavyks radikaliai sumažinti laivo keliamo triukšmo (dėl sraigto kavitacijos reiškinio ir kitų priežasčių), žinomi šalies priešvandeninių laivų konstruktoriai palankiau žiūri į vadinamosios „dalinės elektrinės varomosios jėgos“ naudojimas. Atkreipkite dėmesį, kad pirmasis žodis iš šio derinio pašalina gilų „moksliškumo“ ir „naujovių“ prisilietimą, kurio trokšta šlovės ir pinigų ištroškę aukšto lygio valdininkai ir išradėjai, todėl jie yra neigiamai vertinami. Praktiniu požiūriu „dalinis elektrinis varymas“ yra įdomiausia kryptis karo laivams. Be triukšmo mažinimo, tai taip pat leidžia pagerinti laivų manevringumą, ypač praplaukiant siauromis vietomis, švartuojantis ir pan. Pageidautina naudoti elektrinį variklį kaip manevravimo įrenginį, nes jį galima lengvai nustatyti/ keisti sraigto veleno sukimosi dažnį ir kryptį, taigi ir laivo greitį bei judėjimo kryptį. Šiuo metu pagalbiniai elektros varikliai plačiai naudojami plūduriuojančiuose kranuose, keltuose, vilkikuose ir ledlaužiuose.
„Dalinio elektros varymo“ metodo įgyvendinimas puolimo laive (pavyzdžiui, „naikintojų“ klasėje) gali būti įkūnytas tuo, kad laive išliks dujų turbinos (jos užtikrins didelį efektyvumą). O „persekiojimo“ situacijoje papildomai bus naudojami elektros varikliai (galbūt kartu su dyzeliniais generatoriais), kurie taip pat gali būti naudojami manevravimui ir/ar „tylaus darbo“ režimu, kai reikia užtikrinti geresnes darbo sąlygas hidroakustika. Azipodai Nepaisant daugelio sudėtingų veiksnių, entuziastai atkakliai propaguoja elektrinio varymo idėjas ir netgi primygtinai reikalauja visiškai atsisakyti klasikinių sraigtų ir pasirinkti vadinamuosius „vairo sraigtų kompleksus“ (RPC). Vienas iš jų įgyvendinimo variantų – traukos elektros variklio panaudojimas panardintame konteinerio aptakoje (podded drive), patalpintame už laivo korpuso. Traukos kontrolės variklio pavyzdys – vadinamasis azipodas, kurį pasiūlė ABB inžinieriai. . Panašius sprendimus jie taiko nuo praėjusio amžiaus 90-ųjų pradžios. Žodis kilęs iš patentuoto angliško „sutrumpinimo“ Azipod (azimuthing podded propulsion system), nurodančio sistemą, užtikrinančią varomąją jėgą erdviškai orientuojant gaubto talpyklą su sraigtiniu elektros varikliu. Azipodus labai vertina jų kūrėjai, nenuilstamai tobulinantys jų įgyvendinimą metalo. Tarp šio tipo sraigtų pranašumų yra šie: visiško horizontalaus posūkio (360 laipsnių kampu) ir sraigto (sraigtų) atbulinės eigos galimybė, kuri išreiškiama pastebimu laivo sraigto manevringumo padidėjimu. , ypač judant uoste.. Perspektyviam Prancūzijos karinio jūrų laivyno lėktuvnešiui – kombinuotos dyzelinės-elektros/dujų turbinos jėgainės variantas pagal CODLAG schemą dviejų „ešelonų“, kurių kiekviename yra 40 MW varomoji dujų turbina , du 9-11 MW dyzeliniai generatoriai, du 20 MW asinchroniniai varikliai. Tačiau prancūzų karinio jūrų laivyno jūreiviai atsisakė statyti tokį laivą, nusprendę laivyno biudžetą išleisti amfibiniams sraigtasparnių vežėjams „Mistral“ su dyzeline-elektrine jėgaine, įskaitant RVK su 7 MW galios varomuoju varikliu. Manoma, kad Rusijos susidomėjimą „Mistral“, be kita ko, sukėlė pažangi azipodų versija, kuri vėliau galėjo būti pritaikyta kitų projektų Rusijos karinio jūrų laivyno laivuose.
Yra žinoma, kad „Akademik Kovalev“ ginklų transportavimui jūroje naudojamos elektrinės varymo sistemos. Jį pastatė Severodvinsk CS Zvezdochka ir laivynas priėmė 2015 m. gruodžio mėn. Ypatinga Almazo centrinio jūrų projektavimo biuro sukurto projekto 20181 ypatybė yra varomoji sistema: dyzeliniai generatoriai generuoja elektros srovę, kuri varo elektros variklius kaip dalis orientuojamų vairo kompleksų. Dėl RPK ginklų transportas padidino manevringumą ir gali išlaikyti tam tikrą kursą reikšmingomis jūros sąlygomis, o tai leidžia sėkmingai išspręsti karinio jūrų laivyno vadovybės pateiktas problemas. Šiuo metu dizaino centras „Zvezdochka“ stato antrąjį projekto „Akademik Makeev“ laivą.

Perspektyva, kad ateities karo laivai bus aprūpinti ginklais, sukurtais naujais fiziniais principais, prisideda prie augančio karinių jūreivių susidomėjimo elektrinio varymo tema. Pati idėja, apimanti laivo elektrinės ir jos ginklų sujungimą į vieną elektros energija pagrįstą grandinę, atrodo labai viliojanti. Tai reiškia, kad šią temą vis dažniau tiria inžinieriai ir dizaineriai, taip pat ir Rusijos laivų statybos įmonėse.

Ginklų sistemas, sukurtas remiantis naujais fiziniais principais, visų pirma galima vadinti perspektyviomis sistemomis, kurios naudoja elektromagnetinį impulsą laikinai ar net visam laikui išjungti radarus, radijo ir skaitmenines sistemas bei priešo laivų kompiuterius. Be to, atrodo, kad įmanoma panaudoti laivo elektrą sviediniui (railgun) paleisti ir pagreitinti. Nereikėtų tiesiog pamiršti, kad visoms tokioms sistemoms reikia labai didelių elektros energijos atsargų laive, taip pat galimybės ją atkurti arba palaikyti reikiamame lygyje laivui neįplaukus į bazę.

Šiais laikais elektros varikliai karo laivuose naudojami ir kaip pagrindinės elektrinės dalis, ir kaip pagalbinė varomoji jėga. Kadangi šiuolaikiniai varikliai yra greitaeigiai, tarp jų ir sraigto būtina įrengti reduktorių, galios nuostoliai jame gali siekti iki 2%. O elektros sistemos atveju būtina naudoti dažnio keitiklius ir generatorius, kurių bendras naudingumo koeficientas nesiekia 90%. Tai yra mažesnė nei „grynai mechaninė“ sistema (pvz., dujų turbina ir pagrindinė turbininė pavara). Todėl ekonominiu požiūriu elektrinis varymas atrodo nepelningas.

Vienu metu elektrinio varymo variklio išradimas davė gana staigų šuolį visai povandeninės laivų statybos raidai, o antvandeninių kovinių laivų atžvilgiu jis išsprendžia tik pagalbines problemas. Nepaisant to, entuziastai dėl platesnio „elektromagnetinės jėgos“ naudojimo kariniame jūrų laivyne neišnyksta. Siekdami paskatinti susidomėjimą šia tema, jie įveda naujus terminus, pavyzdžiui, „išplėstas elektros varomosios jėgos naudojimas“. Visą elektrinį varymą įmanoma realizuoti tik tada, kai laivo sraigtas (ar kitas varomasis įtaisas) varomas tik elektros varikliu visais laivo judėjimo režimais. Jei laive yra mechaninių energijos šaltinių (turbina, dyzelinis variklis ir kt.), kurie turi galimybę sukti sraigto veleną (dažniausiai dideliu greičiu), tada galime kalbėti apie „tiesioginę pavarą su pagalbiniu elektros varikliu, “ arba „dalinis elektros judėjimas“.

„Visiška elektrinė varomoji jėga“, pagrįsta mechaninės energijos pavertimu elektros energija, o paskui atgal į mechaninę energiją, sumažina bendrą efektyvumą. Į tai turi atsižvelgti ir laivų statytojai, ir jūreiviai. Panašu, kad dėl numatomo elektromagnetinių pabūklų (fregatų, korvečių ir naikintuvų) ir katapultų (orlaivių nešėjų) atsiradimo dalis energijos nuostolių, atsirandančių keičiant juos iš vieno tipo į kitą, bus pagrįsta ir įmanoma.

Ličio jonų akumuliatoriai povandeniniams laivams

Atsižvelgiant į bendrą įvairių laivų sistemų (įskaitant radarą, valdymo sistemą, sonarą ir kt.) energijos suvartojimo didinimo tendenciją, projektuotojai turi būti vis atidesni elektros gamybos ir saugojimo klausimui. Šiuo atžvilgiu moksliškai ir technologiškai pažangios pasaulio šalys gana aktyviai dirba kurdamos padidintos talpos ličio jonų baterijas. Tam tikrų sėkmių šioje srityje yra ir Rusijoje.

Verta paminėti, kad pačią ličio jonų bateriją (Li-ion) Sony pirmą kartą išleido dar 1991 m., tačiau ilgą laiką šios baterijos buvo naudojamos tik civiliniame sektoriuje. Šio tipo akumuliatoriai dabar labai plačiai paplitę visuose buitiniuose prietaisuose ir elektronikoje, taip pat naudojami kaip energijos kaupiklis įvairiose energijos sistemose ir kaip energijos šaltinis elektrinėse transporto priemonėse. Šiandien tai yra populiariausias akumuliatorių tipas tokiems įrenginiams kaip nešiojamieji kompiuteriai, mobilieji telefonai, skaitmeninės vaizdo kameros ir fotoaparatai bei elektra varomi automobiliai. Ličio jonų baterijos yra pasiteisinusios, tačiau iki šiol kariniame jūrų laivyne jos nebuvo naudojamos. Nepaisant to, kad tokie akumuliatoriai turi nemažai svarbių pranašumų, palyginti su klasikiniais rūgštiniais akumuliatoriais, įskaitant galimybę atlaikyti padidėjusias iškrovimo ir įkrovimo sroves, didesnę talpą, ilgesnį gyvavimo ciklą, mažesnes eksploatacijos išlaidas ir kt.

Natūralu, kad visa tai negalėjo likti nuošalyje nuo karinio jūrų laivyno įrangos dizainerių. Pavyzdžiui, 2014 m. pabaigoje Rusijos centrinis projektavimo biuras „Rubin“, kurio specializacija – povandeninių laivų projektavimas, ir pirmaujantis povandeninių laivų statybos biuras mūsų šalyje, paskelbė sėkmingai užbaigęs naujų ličio jonų baterijų, skirtų ne branduoliniai povandeniniai laivai. Apie tai tuomet žurnalistams sakė Rubino centrinio projektavimo biuro generalinis direktorius Igoris Vilnitas. Tokios baterijos žymiai padidina povandeninių laivų autonomiją, turi ilgą tarnavimo laiką, taip pat nereikalauja sudėtingos įrangos priežiūrai ir eksploatacijai. Tuo pačiu metu Rusijos laivynas naudoja įkraunamas baterijas, kurių tarnavimo laikas yra ribotas, o kaina, pasak ekspertų, gali siekti 300 milijonų rublių. Buvusio „Rubin“ centrinio projektavimo biuro vadovo Andrejaus Dyachkovo teigimu, modernios ličio jonų baterijos leis povandeniniams laivams išbūti po vandeniu bent 1,4 karto, o šios techninės idėjos potencialas šiuo metu išnaudojamas tik 35–40 proc. pranešė RIA.

Kryptis laivynui perspektyvi, tai jau seniai pastebėta visame pasaulyje. Remiantis šaltiniu shephardmedia.com, 2020 m. kovą Japonijos karinio jūrų laivyno savigynos pajėgos ketina eksploatuoti pirmąjį pasaulyje nebranduolinį povandeninį laivą (11-ą Soryu klasės povandeninių laivų serijoje), kuris gaus ličio jonų baterijas. Tai leis japonams povandeniniuose laivuose atsisakyti ne tik tradicinių švino-rūgštinių baterijų, bet ir nuo oro nepriklausomų Stirlingo variklių.

Japonijos nebranduolinis povandeninis laivas SS 503 Hakuryū iš Soryu klasės.

Pasak į pensiją išėjusio viceadmirolo Masao Kobayashi, ličio jonų baterijų naudojimas „turėtų dramatiškai pakeisti nebranduolinių povandeninių laivų veikimą“. Tokios baterijos suteikia povandeniniams laivams povandeninio kreiserinio laivo trukmę, prilygstančią kreiserio trukmei, kai naudojamos nuo oro nepriklausomos elektrinės (VNEU) nedideliu greičiu, tačiau dėl didelės talpos jie gali užtikrinti gana ilgą povandeninio kreiserio trukmę dideliu greičiu. , o tai ypač svarbu povandeniniams laivams, kai jie eina į puolimą arba vengia priešo. Be to, skirtingai nei VNEU, povandeninis laivas gali nuolat papildyti energijos rezervą ličio jonų akumuliatoriuose, įkraunant baterijas naudojant RDP įrenginį (įrenginį varikliui valdyti po vandeniu).

Viceadmirolo Kobayashi teigimu, ličio jonų akumuliatoriai taip pat turi trumpesnį įkrovimo laiką nei švino rūgšties akumuliatoriai dėl didesnės įkrovimo srovės. Taip pat tokios baterijos yra patvaresnės, o jas naudojant elektros grandines lengviau nutiesti elektros tinklus ir valdyti. Kita medalio pusė – didelė ličio jonų baterijų kaina. Taigi 11-ojo Soryu klasės povandeninio laivo sutarties kaina yra 64,4 milijardo jenų (apie 566 milijonus dolerių), palyginti su 51,7 milijardo jenų (454 milijonais dolerių) už dešimtą to paties tipo povandeninį laivą. Beveik visą povandeninių laivų kainų skirtumą lems ličio jonų baterijos ir susijusios elektros sistemos.

Varomųjų variklių naudojimas

Kariniams jūreiviams labai svarbu sumažinti demaskuojančius ženklus. Tai geriausiai palengvina varomasis elektros variklis (PEM), kuris laikomas tyliausiu iš visų šiandien paplitusių laivų varomų sistemų. Tiesa, antvandeniniam laivui akustinio lauko mažinimas nėra toks svarbus, kaip povandeniniam laivynui. Reikalas tas, kad pagrindinis antvandeninių laivų demaskavimo veiksnys yra matomumas radare (radijo bangos gerai atsispindi nuo antstatų ir bortų), taip pat infraraudonieji laukai (elektrinė pastatyta vidaus degimo variklio pagrindu).

Todėl antvandeniniams laivams labiausiai aktualus hidroakustinio lauko sumažinimas atrodo specializuotiems laivams – priešpovandeniniams (patruliniams) laivams. Dažniausiai priešo povandeninių laivų jie ieško nedideliu ir vidutiniu – ne didesniu kaip 15 mazgų (apie 28 km/h) – hidroakustinėmis sistemomis su velkamomis, povandeninėmis ir povandeninėmis antenomis. Tokių antenų diapazonas tiesiogiai priklauso nuo vežėjo laivo vibracijos ir triukšmo „portretų“, kuo mažesnis laivo greitis, tuo antenos veikia efektyviau.

Varomojo variklio modelis, pateikti realred.ru

Mažesnis triukšmas yra pagrindinis elektros varomų įrenginių privalumas. Jokia kita jėgainė negali būti mažiau triukšminga nei elektrinė su elektros varikliu. Šiuo atveju didelį indėlį į bendrą laivo triukšmo „foną“ įneša sraigto velenas, kuris per pavarų dėžę yra standžiai sujungtas su pagrindiniais varikliais. Norint sumažinti šį triukšmą, naudojamos specialios movos. Be to, variklių vibracija perduodama į korpuso apkalą (laivo varikliai, pavarų dėžės ir mechanizmai dedami ant pagrindo, kuris yra standžiai sujungtas su korpuso rėmu, kuris savo ruožtu yra sujungtas su korpuso apkala). Būtent laivo korpusas skleidžia vibracijas į išorinę aplinką (vandenį), o tai yra triukšmo šaltinis, kuris vadinamas struktūriniu triukšmu. Siekiant sumažinti „struktūrinį triukšmą“, plačiai praktikuojama montuoti visus mechanizmus ant amortizatorių.

Elektrinėse, turinčiose visą elektrinį varymą, sraigto velenas jokiu būdu nėra sujungtas su pagrindiniu (jam) triukšmo šaltiniu - pagrindiniu varikliu, nes visais varymo režimais jį suka tik elektros variklis. Be to, „elektrinėje“ pagrindinėje elektrinėje generatorius kartu su varikliu gali būti net ir laivo antstate (pavyzdžiui, taip kai kurie dyzeliniai generatoriai dedami ant britų projekto 23 fregatų). , pašalindami juos kuo toliau nuo išorinio laivo korpuso.

Tiesa, važiuojant didesniu nei 15 mazgų greičiu baigiasi visi elektrinio varymo privalumai, kalbant apie tokio judėjimo netriukšmingumą. Taip yra dėl to, kad pagrindinis povandeninio triukšmo komponentas (tam tikru atstumu nuo laivo) yra sraigto kavitacijos keliamas triukšmas. Todėl karo laivuose prasminga kovoti su triukšmo mažinimu iš elektrinių tik iki 15 mazgų greičiu. Todėl naudojant elektrinę varomąją jėgą galima tik suteikti laivui paieškos judesį, kuris tinka priešvandeniniams laivams.

Šiandien yra pavyzdžių, kai pavieniai dizaineriai bandė sumažinti karo laivų akustinį parašą mažindami šachtų ilgį, teigdami, kad toks sprendimas pasiekiamas tinkamai išdėstant jėgainės elementus karo laivo korpuso ir antstato viduje. Kai kurie iš šių sprendimų buvo realiai įgyvendinti praktiškai, pavyzdžiui, britų 45 tipo „Daring“ naikintuvuose, kurių jėgainę sudaro 2 „Rolls-Royce“ dujų turbinos, pora Wärtsilä dyzelinių generatorių ir „Converteam“ elektros varikliai. 2003–2011 metais KVMS buvo pastatyti 6 tokie naikintuvai.

45 tipo minininkas Daring

Jungtinėse Valstijose aktyviai statomi naujos kartos naikintuvai, pavadinti Zumwalt. Darbai prasidėjo dar 2008 m., pagrindinis serijos laivas pradėjo eksploatuoti 2016 m. spalį. Laivo jėgainėje yra 36,5 MW galios dujų turbinos ir asinchroniniai elektros varikliai, kurių darbinė įtampa 6600 V. Trečiame DDG-1002 Lyndon laive planuojama sumontuoti aukštos temperatūros superlaidų sinchroninį variklį su nuolatiniais magnetais. B. Johnson serijos, jos galia bus tokia pati 36,5 MW , o veleno sukimosi greitis – 2 apsisukimai per sekundę. Tuo pačiu metu pradinis naujos kartos naikintuvo eksploatavimas visam pasauliui parodė, kad jis vis dar yra nepatikimas ir serga vaikų ligomis, jo veikimą lydi daugybė gedimų. Taigi 2016 metų lapkričio 22 dieną naikintojo Zumwalt jėgainė sugedo jai važiuojant Panamos kanalu. Imobilizuotas laivas turėjo būti tempiamas į bazę paprasčiausiais vilkikai, kurie nebuvo apkrauti naujo tipo elektrinėmis.

Kita teigiama elektrinio varymo savybė, be triukšmo mažinimo, yra laivų manevringumo didinimas. Tiek dujų turbinai, tiek dyzeliniam varikliui yra nustatyta minimali galios vertė, taigi ir minimali tvaraus greičio vertė. Tuo tarpu elektros variklio pagalba gana nesunkiai galima pakeisti sraigto veleno sukimosi dažnį ir kryptį, taigi ir laivo greitį bei judėjimo kryptį. Dėl to pagrindinė elektrinė su elektros varikliu gana ilgą laiką naudojama tuose laivuose, kurie pagal paskirtį turi turėti kuo didesnį manevringumą: vilkikai, keltai, ledlaužiai, plaukiojantys kranai ir kt.

Azipodai

Ateityje dar vienas neabejotinas elektrinio varymo karo laivams pranašumas gali būti sraigto velenų naudojimo atsisakymas. Nuo 1992 m. sraigto-vairo kompleksai (RPC) su panardintu sraigto varikliu (podded drive) buvo pradėti gana plačiai naudoti kaip elektros varomieji varikliai (PEM), kuriuose PPM buvo perkeltas už laivo korpuso ir sumontuotas povandeninėje kapsulėje ( kokonas) pasižymintis aukštomis hidrodinaminėmis savybėmis.

Azipod – azimutinė podded varomoji sistema

Įprasti sraigtai sukuriami naudojant vieną trauką arba du bendraašius (traukos ir traukos) varžtus. Mūsų šalyje plačiausiai paplitusios suomiškos sistemos, pažymėtos pavadinimu „Azipod“ (Azipod - azimuthing podded propulsion system) su vienu traukos varžtu ir varikliu, kurio galia nuo 1,5 iki 4,5 MW. Pagrindiniai sraigto privalumai: galimybė pasukti kapsulę horizontalioje plokštumoje iš karto 360 laipsnių, tai yra pakeisti propelerio sukimosi kryptį esant 100% galiai; velenas ir galimybė valdyti fiksuoto žingsnio sraigtą mažu greičiu (iki 0,1 nuo įprasto). Be to, VRK leidžia žymiai sumažinti elektrinės vibracijos ir triukšmo lygį, taip pat montuoti elektros energijos įrenginius sunkiai prieinamose kroviniams statyti vietose, o tai savo ruožtu leidžia projektuotojams naudoti naudingą laivo erdvę efektyviau.

Efektyviausiu sraigtų srovės šaltiniu vadinamas kintamosios srovės tinklas, leidžiantis ne tik padidinti pagrindinės elektrinės efektyvumą ir patikimumą, bet ir naudoti asinchroninius variklius su voverės narvelio rotoriumi ir kuriems nereikia priežiūros. veikimo metu vairuoti propelerį. Siekiant pagerinti asinchroninės pavaros pradines savybes, dažnai naudojami specialios konstrukcijos gilaus plyšio ir dvigubo narvelio rotoriai. Sraigto greitis sistemose, vadinamose Azipod, gali būti reguliuojamas naudojant tiristorių dažnio keitiklius. Praktiškai panaudojus sraigto valdymo sistemas, laivų manevringumas gerokai padidėja ir net gana dideliems uoste galima plaukti be vilkikų pagalbos. Be to, sraigto velenų nebuvimas padidina naudingą tūrį laivo korpuse.

Yra žinoma, kad elektros varymo sistemos buvo naudojamos Rusijos ginklų transportui „Akademik Kovalev“, kuris buvo pastatytas „Zvyozdochka CS“ Severodvinske ir priimtas į laivyną 2015 m. Ypatinga Almazo centrinio jūrų projektavimo biuro specialistų sukurto laivo Project 20180TV ypatybė buvo jo varomoji sistema: laivo dyzeliniai generatoriai generuoja elektros energiją, kuri maitina elektros variklius kaip orientuojamų vairo kompleksų dalis. Dėl to, kad laive yra karinė valdymo sistema, šis ginklų transportas pasižymi padidintu manevringumu, gali išlaikyti tam tikrą kursą esant svarbioms jūros sąlygoms ir sėkmingai išspręsti karinio jūrų laivyno vadovybės jam pavestas užduotis. Šiuo metu projektavimo centras „Zvezdochka“ pagal tą patį projektą stato antrą laivą.

Ekspertai mano, kad šiandien labiausiai paplitę povandeniniai ir antvandeniniai laivai su elektriniu varikliu ateityje bus tik tobulinami, ypač atsižvelgiant į vis plačiau plintančias sraigto-vairo sistemas. Tuo pačiu ateityje visose pasaulio šalyse karinių jūrų pajėgų laivų elektrinė varomoji jėga bus vis labiau paplitusi.

Informacijos šaltiniai:
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. Karinių laivynų elektrinio varymo plėtra pasaulyje // Jaunasis mokslininkas. - 2012. - Nr. 4. - 54-57 p.

Perspektyva, kad ateities karo laivai bus aprūpinti ginklais, sukurtais naujais fiziniais principais, prisideda prie augančio karinių jūreivių susidomėjimo elektrinio varymo tema. Pati idėja, apimanti laivo elektrinės ir jos ginklų sujungimą į vieną elektros energija pagrįstą grandinę, atrodo labai viliojanti. Tai reiškia, kad šią temą vis dažniau tiria inžinieriai ir dizaineriai, taip pat ir Rusijos laivų statybos įmonėse.

Ginklų sistemas, sukurtas remiantis naujais fiziniais principais, visų pirma galima vadinti perspektyviomis sistemomis, kurios naudoja elektromagnetinį impulsą laikinai ar net visam laikui išjungti radarus, radijo ir skaitmenines sistemas bei priešo laivų kompiuterius. Be to, atrodo, kad įmanoma panaudoti laivo elektrą sviediniui (railgun) paleisti ir pagreitinti. Nereikėtų tiesiog pamiršti, kad visoms tokioms sistemoms reikia labai didelių elektros energijos atsargų laive, taip pat galimybės ją atkurti arba palaikyti reikiamame lygyje laivui neįplaukus į bazę.

Šiais laikais elektros varikliai karo laivuose naudojami ir kaip pagrindinės elektrinės dalis, ir kaip pagalbinė varomoji jėga. Kadangi šiuolaikiniai varikliai yra greitaeigiai, tarp jų ir sraigto būtina įrengti reduktorių, galios nuostoliai jame gali siekti iki 2%. O elektros sistemos atveju būtina naudoti dažnio keitiklius ir generatorius, kurių bendras naudingumo koeficientas nesiekia 90%. Tai yra mažesnė nei „grynai mechaninė“ sistema (pvz., dujų turbina ir pagrindinė turbininė pavara). Todėl ekonominiu požiūriu elektrinis varymas atrodo nepelningas.

Vienu metu elektrinio varymo variklio išradimas davė gana staigų šuolį visai povandeninės laivų statybos raidai, o antvandeninių kovinių laivų atžvilgiu jis išsprendžia tik pagalbines problemas. Nepaisant to, entuziastai dėl platesnio „elektromagnetinės jėgos“ naudojimo kariniame jūrų laivyne neišnyksta. Siekdami paskatinti susidomėjimą šia tema, jie įveda naujus terminus, pavyzdžiui, „išplėstas elektros varomosios jėgos naudojimas“.

Visiškas elektrinis varymas gali būti realizuotas tik tada, kai laivo sraigtas (ar kitas varomasis įtaisas) visais laivo judėjimo režimais yra varomas tik elektros varikliu. Jei laive yra mechaninių energijos šaltinių (turbina, dyzelinis variklis ir kt.), kurie turi galimybę sukti sraigto veleną (dažniausiai dideliu greičiu), tada galime kalbėti apie „tiesioginę pavarą su pagalbiniu elektros varikliu, “ arba „dalinis elektros judėjimas“.

„Visiška elektrinė varomoji jėga“, pagrįsta mechaninės energijos pavertimu elektros energija, o paskui atgal į mechaninę energiją, sumažina bendrą efektyvumą. Į tai turi atsižvelgti ir laivų statytojai, ir jūreiviai. Panašu, kad dėl numatomo elektromagnetinių pabūklų (fregatų, korvečių ir naikintuvų) ir katapultų (orlaivių nešėjų) atsiradimo dalis energijos nuostolių, atsirandančių keičiant juos iš vieno tipo į kitą, bus pagrįsta ir įmanoma.

Ličio jonų akumuliatoriai povandeniniams laivams

Atsižvelgiant į bendrą įvairių laivų sistemų (įskaitant radarą, valdymo sistemą, sonarą ir kt.) energijos suvartojimo didinimo tendenciją, projektuotojai turi būti vis atidesni elektros gamybos ir saugojimo klausimui. Šiuo atžvilgiu moksliškai ir technologiškai pažangios pasaulio šalys gana aktyviai dirba kurdamos padidintos talpos ličio jonų baterijas. Tam tikrų sėkmių šioje srityje yra ir Rusijoje.

Verta paminėti, kad pačią ličio jonų bateriją (Li-ion) Sony pirmą kartą išleido dar 1991 m., tačiau ilgą laiką šios baterijos buvo naudojamos tik civiliniame sektoriuje. Šio tipo akumuliatoriai dabar labai plačiai paplitę visuose buitiniuose prietaisuose ir elektronikoje, taip pat naudojami kaip energijos kaupiklis įvairiose energijos sistemose ir kaip energijos šaltinis elektrinėse transporto priemonėse. Šiandien tai yra populiariausias akumuliatorių tipas tokiems įrenginiams kaip nešiojamieji kompiuteriai, mobilieji telefonai, skaitmeninės vaizdo kameros ir fotoaparatai bei elektra varomi automobiliai.

Ličio jonų baterijos yra pasiteisinusios, tačiau iki šiol kariniame jūrų laivyne jos nebuvo naudojamos. Nepaisant to, kad tokie akumuliatoriai turi nemažai svarbių pranašumų, palyginti su klasikiniais rūgštiniais akumuliatoriais, įskaitant gebėjimą atlaikyti padidėjusias iškrovimo ir įkrovimo sroves, didesnę talpą, ilgesnį gyvavimo ciklą, mažesnes eksploatacijos išlaidas ir kt.

Natūralu, kad visa tai negalėjo likti nuošalyje nuo karinio jūrų laivyno įrangos dizainerių. Pavyzdžiui, 2014 m. pabaigoje Rusijos centrinis projektavimo biuras „Rubin“, kurio specializacija – povandeninių laivų projektavimas, ir pirmaujantis povandeninių laivų statybos biuras mūsų šalyje, paskelbė sėkmingai užbaigęs naujų ličio jonų baterijų, skirtų ne branduoliniai povandeniniai laivai. Apie tai tuomet žurnalistams sakė Rubino centrinio projektavimo biuro generalinis direktorius Igoris Vilnitas. Tokios baterijos žymiai padidina povandeninių laivų autonomiją, turi ilgą tarnavimo laiką, taip pat nereikalauja sudėtingos įrangos priežiūrai ir eksploatacijai.

Tuo pačiu metu Rusijos laivynas naudoja įkraunamas baterijas, kurių tarnavimo laikas yra ribotas, o kaina, pasak ekspertų, gali siekti 300 milijonų rublių. Buvusio „Rubin“ centrinio projektavimo biuro vadovo Andrejaus Dyachkovo teigimu, modernios ličio jonų baterijos leis povandeniniams laivams išbūti po vandeniu bent 1,4 karto, o šios techninės idėjos potencialas šiuo metu išnaudojamas tik 35–40 proc. pranešė RIA Novosti.

Kryptis laivynui perspektyvi, tai jau seniai pastebėta visame pasaulyje. Remiantis šaltiniu shephardmedia.com, 2020 m. kovą Japonijos karinio jūrų laivyno savigynos pajėgos ketina eksploatuoti pirmąjį pasaulyje nebranduolinį povandeninį laivą (11-ą Soryu klasės povandeninių laivų serijoje), kuris gaus ličio jonų baterijas. Tai leis japonams povandeniniuose laivuose atsisakyti ne tik tradicinių švino-rūgštinių baterijų, bet ir nuo oro nepriklausomų Stirlingo variklių.

Japonijos nebranduolinis povandeninis laivas SS 503 Hakuryū iš Soryu klasės.

Pasak į pensiją išėjusio viceadmirolo Masao Kobayashi, ličio jonų baterijų naudojimas „turėtų dramatiškai pakeisti nebranduolinių povandeninių laivų veikimą“. Tokios baterijos suteikia povandeniniams laivams povandeninio kreiserinio laivo trukmę, prilygstančią kreiserio trukmei, kai naudojamos nuo oro nepriklausomos elektrinės (VNEU) nedideliu greičiu, tačiau dėl didelės talpos jie gali užtikrinti gana ilgą povandeninio kreiserio trukmę dideliu greičiu. , o tai ypač svarbu povandeniniams laivams, kai jie eina į puolimą arba vengia priešo. Be to, skirtingai nei VNEU, povandeninis laivas gali nuolat papildyti energijos rezervą ličio jonų akumuliatoriuose, įkraunant baterijas naudojant RDP įrenginį (įrenginį varikliui valdyti po vandeniu).

Viceadmirolo Kobayashi teigimu, ličio jonų akumuliatoriai taip pat turi trumpesnį įkrovimo laiką nei švino rūgšties akumuliatoriai dėl didesnės įkrovimo srovės. Taip pat tokios baterijos yra patvaresnės, o jas naudojant elektros grandines lengviau nutiesti elektros tinklus ir valdyti. Kita medalio pusė – didelė ličio jonų baterijų kaina. Taigi 11-ojo Soryu klasės povandeninio laivo sutarties kaina yra 64,4 milijardo jenų (apie 566 milijonus dolerių), palyginti su 51,7 milijardo jenų (454 milijonais dolerių) už dešimtą to paties tipo povandeninį laivą. Beveik visą povandeninių laivų kainų skirtumą lems ličio jonų baterijos ir susijusios elektros sistemos.

Varomųjų variklių naudojimas

Kariniams jūreiviams labai svarbu sumažinti demaskuojančius ženklus. Tai geriausiai palengvina varomasis elektros variklis (PEM), kuris laikomas tyliausiu iš visų šiandien paplitusių laivų varomų sistemų. Tiesa, antvandeniniam laivui akustinio lauko mažinimas nėra toks svarbus, kaip povandeniniam laivynui. Reikalas tas, kad pagrindinis antvandeninių laivų demaskavimo veiksnys yra matomumas radare (radijo bangos gerai atsispindi nuo antstatų ir bortų), taip pat infraraudonieji laukai (elektrinė pastatyta vidaus degimo variklio pagrindu).

Todėl antvandeniniams laivams labiausiai aktualus hidroakustinio lauko sumažinimas atrodo specializuotiems laivams – priešpovandeniniams (patruliniams) laivams. Dažniausiai priešo povandeninių laivų jie ieško nedideliu ir vidutiniu – ne didesniu kaip 15 mazgų (apie 28 km/h) – hidroakustinėmis sistemomis su velkamomis, povandeninėmis ir povandeninėmis antenomis. Tokių antenų diapazonas tiesiogiai priklauso nuo vežėjo laivo vibracijos ir triukšmo „portretų“, kuo mažesnis laivo greitis, tuo antenos veikia efektyviau.

HED modelis

Mažesnis triukšmas yra pagrindinis elektros varomų įrenginių privalumas. Jokia kita jėgainė negali būti mažiau triukšminga nei elektrinė su elektros varikliu. Šiuo atveju didelį indėlį į bendrą laivo triukšmo „foną“ įneša sraigto velenas, kuris per pavarų dėžę yra standžiai sujungtas su pagrindiniais varikliais. Norint sumažinti šį triukšmą, naudojamos specialios movos. Be to, variklių vibracija perduodama į korpuso apkalą (laivo varikliai, pavarų dėžės ir mechanizmai dedami ant pagrindo, kuris yra standžiai sujungtas su korpuso rėmu, kuris savo ruožtu yra sujungtas su korpuso apkala). Būtent laivo korpusas skleidžia vibracijas į išorinę aplinką (vandenį), o tai yra triukšmo šaltinis, kuris vadinamas struktūriniu triukšmu. Siekiant sumažinti „struktūrinį triukšmą“, plačiai praktikuojama montuoti visus mechanizmus ant amortizatorių.

Elektrinėse, turinčiose visą elektrinį varymą, sraigto velenas jokiu būdu nėra sujungtas su pagrindiniu (jam) triukšmo šaltiniu - pagrindiniu varikliu, nes visais varymo režimais jį suka tik elektros variklis. Be to, „elektrinėje“ pagrindinėje elektrinėje generatorius kartu su varikliu gali būti net ir laivo antstate (pavyzdžiui, taip kai kurie dyzeliniai generatoriai dedami ant britų projekto 23 fregatų). , pašalindami juos kuo toliau nuo išorinio laivo korpuso.

Tiesa, važiuojant didesniu nei 15 mazgų greičiu baigiasi visi elektrinio varymo privalumai, kalbant apie tokio judėjimo netriukšmingumą. Taip yra dėl to, kad pagrindinis povandeninio triukšmo komponentas (tam tikru atstumu nuo laivo) yra sraigto kavitacijos keliamas triukšmas. Todėl karo laivuose prasminga kovoti su triukšmo mažinimu iš elektrinių tik iki 15 mazgų greičiu. Todėl naudojant elektrinę varomąją jėgą galima tik suteikti laivui paieškos judesį, kuris tinka priešvandeniniams laivams.

Šiandien yra pavyzdžių, kai pavieniai dizaineriai bandė sumažinti karo laivų akustinį parašą mažindami šachtų ilgį, teigdami, kad toks sprendimas pasiekiamas tinkamai išdėstant jėgainės elementus karo laivo korpuso ir antstato viduje. Kai kurie iš šių sprendimų realiai įgyvendinti praktiškai, pavyzdžiui, britų, kurių jėgainę sudaro 2 Rolls-Royce dujų turbinos, pora Wärtsilä dyzelinių generatorių ir Converteam elektros varikliai. 2003–2011 metais KVMS buvo pastatyti 6 tokie naikintuvai.

45 tipo minininkas Daring

Jungtinėse Amerikos Valstijose buvo pradėti statyti perspektyvūs naujos kartos naikintuvai, paskirti . Darbai prasidėjo dar 2008 m., pagrindinis serijos laivas pradėjo eksploatuoti 2016 m. spalį. Laivo jėgainėje yra 36,5 MW galios dujų turbinos ir asinchroniniai elektros varikliai, kurių darbinė įtampa 6600 V. Trečiame DDG-1002 Lyndon laive planuojama sumontuoti aukštos temperatūros superlaidų sinchroninį variklį su nuolatiniais magnetais. B. Johnson serijos, jos galia bus tokia pati 36,5 MW , o veleno sukimosi greitis – 2 apsisukimai per sekundę.

Tuo pačiu metu pradinis naujos kartos naikintuvo eksploatavimas visam pasauliui parodė, kad jis vis dar yra nepatikimas ir serga vaikų ligomis, jo veikimą lydi daugybė gedimų. Taigi 2016 metų lapkričio 22 dieną naikintojo Zumwalt jėgainė sugedo jai važiuojant Panamos kanalu. Imobilizuotas laivas turėjo būti tempiamas į bazę paprasčiausiais vilkikai, kurie nebuvo apkrauti naujo tipo elektrinėmis.

Kita teigiama elektrinio varymo savybė, be triukšmo mažinimo, yra padidėjęs laivų manevringumas. Tiek dujų turbina, tiek dyzelinis variklis turi minimalią galios vertę, todėl yra minimali tvaraus greičio vertė. Tuo tarpu elektros variklio pagalba gana nesunkiai galima pakeisti sraigto veleno sukimosi dažnį ir kryptį, taigi ir laivo greitį bei judėjimo kryptį. Dėl to pagrindinė elektrinė su elektros varikliu gana ilgą laiką naudojama tuose laivuose, kurie pagal paskirtį turi turėti kuo didesnį manevringumą: vilkikai, keltai, ledlaužiai, plaukiojantys kranai ir kt.

Azipodai

Ateityje dar vienas neabejotinas elektrinio varymo karo laivams pranašumas gali būti sraigto velenų naudojimo atsisakymas. Nuo 1992 m. sraigto-vairo kompleksai (RPC) su panardintu sraigto varikliu (podded drive) buvo pradėti gana plačiai naudoti kaip elektros varomieji varikliai (PEM), kuriuose PPM buvo perkeltas už laivo korpuso ir sumontuotas povandeninėje kapsulėje ( kokonas) pasižymintis aukštomis hidrodinaminėmis savybėmis.

Azipod – azimutinė podded varomoji sistema

Įprasti sraigtai sukuriami naudojant vieną trauką arba du bendraašius (traukos ir traukos) varžtus. Mūsų šalyje plačiausiai paplitusios suomiškos sistemos, pažymėtos pavadinimu „Azipod“ (Azipod - azimuthing podded propulsion system) su vienu traukos varžtu ir varikliu, kurio galia nuo 1,5 iki 4,5 MW. Pagrindiniai sraigto privalumai: galimybė pasukti kapsulę horizontalioje plokštumoje iš karto 360 laipsnių, tai yra pakeisti propelerio sukimosi kryptį esant 100% galiai; velenas ir galimybė valdyti fiksuoto žingsnio sraigtą mažu greičiu (iki 0,1 nuo įprasto). Be to, VRK leidžia žymiai sumažinti elektrinės vibracijos ir triukšmo lygį, taip pat montuoti elektros energijos įrenginius sunkiai prieinamose kroviniams statyti vietose, o tai savo ruožtu leidžia projektuotojams naudoti naudingą laivo erdvę efektyviau.

Efektyviausiu sraigtų srovės šaltiniu vadinamas kintamosios srovės tinklas, leidžiantis ne tik padidinti pagrindinės elektrinės efektyvumą ir patikimumą, bet ir naudoti asinchroninius variklius su voverės narvelio rotoriumi ir kuriems nereikia priežiūros. veikimo metu vairuoti propelerį. Siekiant pagerinti asinchroninės pavaros pradines savybes, dažnai naudojami specialios konstrukcijos gilaus plyšio ir dvigubo narvelio rotoriai. Sraigto greitis sistemose, vadinamose Azipod, gali būti reguliuojamas naudojant tiristorių dažnio keitiklius. Praktiškai panaudojus sraigto valdymo sistemas, laivų manevringumas gerokai padidėja ir net gana dideliems uoste galima plaukti be vilkikų pagalbos. Be to, sraigto velenų nebuvimas padidina naudingą tūrį laivo korpuse.

Yra žinoma, kad elektros varymo sistemos buvo naudojamos Rusijos ginklų transportui „Akademik Kovalev“, kuris buvo pastatytas „Zvyozdochka CS“ Severodvinske ir priimtas į laivyną 2015 m. Ypatinga Almazo centrinio jūrų projektavimo biuro specialistų sukurto laivo Project 20180TV ypatybė buvo jo varomoji sistema: laivo dyzeliniai generatoriai generuoja elektros energiją, kuri maitina elektros variklius kaip orientuojamų vairo kompleksų dalis. Dėl to, kad laive yra karinė valdymo sistema, šis ginklų transportas pasižymi padidintu manevringumu, gali išlaikyti tam tikrą kursą esant svarbioms jūros sąlygoms ir sėkmingai išspręsti karinio jūrų laivyno vadovybės jam pavestas užduotis. Šiuo metu projektavimo centras „Zvezdochka“ pagal tą patį projektą stato antrą laivą.

Ekspertai mano, kad šiandien labiausiai paplitę povandeniniai ir antvandeniniai laivai su elektriniu varikliu ateityje bus tik tobulinami, ypač atsižvelgiant į vis plačiau plintančias sraigto-vairo sistemas. Tuo pačiu ateityje visose pasaulio šalyse karinių jūrų pajėgų laivų elektrinė varomoji jėga bus vis labiau paplitusi.