军事评论

步兵能量系统开发

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士兵们将电缆连接到阿富汗的辅助配电中心



为部署单位提供日益复杂的系统的努力导致从战斗实验室涌向战场的电气化应用的增加,并促使电力系统的标准化和统一不再仅仅由商业组件决定。

美国陆军TARDEC装甲研究中心的目标是促进有关电动军事技术商业化的工业伙伴关系,并促进国防和国内市场之间的统一。 (此外,电气技术 - 各种装置和产生电能的方法)

例如,锂离子和其他先进电池技术开始作为军队对战斗车辆技术存储解决方案的投资。 据TARDEC称,军用和民用卡车目前的部件统一水平达到了65 - 70%。

通过2020,车辆升级和新系统的开发将引领资本密集型国防投资名单,并且他们将越来越多地整合电气技术。 地面作战车辆在研发中属于他们积极寻求从内燃机(ICE)转换为混合动力(HEV)或全电动(EV)发动机和变速器的类别。

用于建立军队网络结构的应用,例如美国陆军的前瞻性情报收集程序 - 用于收集,处理和分发情报信息的自动化系统DCGS-A(分布式共用地面系统),陆军联合作战司令部 - 平台(DCGS-A或Blue Force Tracking)或基于NETT WARRIOR平板电脑的士兵信息系统,也将要求根据国防资金“以最优价格做好准备”的原则不断发展电气系统。

动力总成车辆

用于军用地面车辆的集成动力装置已成为下一代项目的关键要素。 对有前景的车辆的要求,例如美国JLTV和GCV计划下的机器要求,不仅改善了弹道防护和底盘安全性,还改善了机组人体工程学和操作控制能力。 反过来,这些组件需要改进的vetroniki(车辆电子设备)。 未来执行任务的能力意味着有前途的步兵车的发动机,变速器和配电系统将变得越来越电动化。

步兵能量系统开发
Polaris Industries的MV800 4 x 4 ATV ATV


在2007年度安装PATRIOT发动机后,Polaris Industries在其MV800 4 x 4全地形车上安装了电动直接燃油喷射系统,专注于为其军用和运动型SUV系列开发混合动力电动动力系统。 760 cm3和HP 40电源的PATRIOT引擎。 它最初是与澳大利亚公司Orbital合作开发的,旨在作为混合动力概念,与传统柴油发动机相比,其功率几乎可以提高两倍。 PATRIOT发动机采用直接火花点火技术,不仅适用于标准STANAG和MIL-STD JP5燃料,还适用于美国标准的传统汽油和传统柴油燃料。


来自QinetiQ公司的变速箱EX-DRIVE


根据与449,9的BAE Systems和Northrop Grumman开发团队签订的为期两年的价值2011百万的合同,QinetiQ将为BAE负责的GCV计划的技术开发阶段提供EX-DRIVE传输系统。 QinetiQ是基于其用于GCV原型机的混合动力驱动系统的基本传动技术供应商。 EX-DRIVE系统的主要特点是通过使用电子子系统消除了发动机,底盘和变速箱之间的机械连接。 这允许您交换动力单元的关键部件的位置,例如发动机和变速器。 不需要线性方案,增加能源选择的灵活性以及它们在机器底盘中的位置。 这些配置还允许使用有前途的和非标准尺寸的燃料电池,电池和其他能量存储系统。

GCV项目的另一个竞争者是由通用动力公司作为主要承包商的团队,其中包括合作伙伴洛克希德马丁公司,底特律柴油公司和雷神公司。


Bren-Tronics提供各种军用电池和战术充电器



来自BAE Systems的HYBRIDRIVE


BAE Systems开发了自己的HYBRIDRIVE推进系统,该系统基于柴油发动机,发电机,电动机和储能系统。 它们连接到数字控制系统,类似于EX-DRIVE,简化了断开连接的设计决策,并允许您将电源电路的组件放置在任何位置。 实际上,HYBRIDRIVE发电厂完全排除了诸如变速器之类的系统,如在豪士科PROPULSE驱动器(下面描述)中,使用了一种再生制动系统,其中驱动发动机本身使机器减速并且同时将一部分电荷提供给能量存储系统。


奥什科什的推动


安装在HEMTT A3 Oshkosh卡车上的PROPULSE驱动器具有模块化混合动力系统电路,可单独为每个差速器的特殊电机供电。 柴油发动机驱动335 kW发电机,直接将电力传输到车轮。 有人认为该系统不需要变矩器,变速箱,传动箱和驱动曲轴,同时具有更高的效率和更少的运动部件。


APD(Autonomus Platform Demonstrator - 独立演示平台)


Quantum Fuel Systems Technologies的Q-DRIVE系统是基于高效可互换动力装置架构的类似解决方案。 Q-DRIVE系统的独特之处在于其模块化,使您可以获得汽车中各种组件的替代布局并更改机箱设计。 TARDEC赞助的原型巡逻车,名为CERV(Clandestine Extended Range Vehicle),基于安装在轻薄低洼底盘上的Q-DRIVE动力驱动装置。 这种组合减少了声学和雷达特征,增加了车辆的隐身性。 作为早期巡逻车项目的一部分,由DARPA领导的AeroVironment为美国海军陆战队开发了一个原型。

CERV基于新型混合柴油电动底盘。 一升的1,4柴油发动机与100千瓦电动机相结合。 功率单元的总扭矩刚刚超出极限,几乎每米7000牛顿! 因此,该车可以克服60度的上升,并且该车的最大速度为130 km / h。 同时,25%的燃料消耗低于使用传统内燃机的类似汽车的燃料消耗。


联合电动战术车(JETV)



CERV(Clandestine Extended Range Vehicle)扩展机动车


APD(Autonomus平台演示器 - 自主演示平台)是地面移动机器人的完全电气化装甲原型。 CERV和APD原型的测试计划在新的电力和能源军事实验室进行,该实验室于今年4月2012开放,作为由TARDEC装甲中心开展的所谓GVSET(地面车辆系统工程和技术)计划的一部分。

Bren-Tronics是军用电池和充电器的主要制造商,为世界各地的军队提供1 000 000锂离子电池和100 000充电器。 由于不断的研究和建设性升级,该公司是该领域的主要参与者,它为士兵提供最新技术,以确保安全和最佳性能。


锂离子电池BB-2590 / U.


自1973以来,Bren-Tronics已经为交付给美国飞机的便携式电源领域制定了标准。 作为电池系统制造商之一,该公司为武装部队提供一次和二次电池,军用标准的便携式和便携式充电器,以及电缆,连接器和适配器。 它生产军用锂离子电池BB-2590 / U(见图),内置系统控制总线,简化了与基本设备的连接。

安装在车辆上或步行时,SFC Energy的EMILY 2200电源可以长时间静音,可靠地运行,无需用户干预。 燃料电池装置作为具有增加的可靠性的发电机运行,并且向移动设备(例如通信,导航和夜视系统以及其他车载系统)供应电力,而不管天气和气候如何。


燃料电池SFC EMILY 2200


辅助电能

先进的军用机器概念将发电和动力组件集成到车载系统中。 它们还在操作期间提供辅助能源的使用。 辅助能源不仅为重要的风传感器(用于作战车辆的作战和工作过程的车载自动化系统),运动中的信息交换以及多功能信息和控制系统提供额外的动力,而且还为机组保护系统(包括灭火系统)提供备用动力。 例如,MERKAVA 4 MBT配备了由El-Op(Elbit Systems的子公司)开发的全电动转塔,以及来自Rafael的现代SLA和TROPHY主动防护装置。 升级的V-12柴油发动机也值得注意,与以前的解决方案相比,它的功率增加了约25%。

军事发电和配电系统具有各种尺寸,形状和参数,但无论是固定式还是移动式,它们都在保护和维持其力量方面发挥着重要作用。 便携式辅助发电设备(发电机组或APU)已成为网络运营中的关键战术资源,它严重依赖于小型计算机战术设备以及无人驾驶的空中,地面和潜艇。 它们还被安装在移动地面物体上,而这些地面物体越来越多地被笔记本电脑台式机,服务器,路由器,交换设备和数字通信过载,它们还提供飞行前能量准备。 飞机 系统。

当然,我们不应该忘记,即使是数字化的战士也不能在黑暗中刮胡子,而像军队基地的照明,空调和暖气这样的平凡用途也是军队中发电厂的交付和部署的强大动力。


劳斯莱斯FEPS发电机组


罗尔斯·罗伊斯的配电发电系统部门生产一系列战术辅助动力装置,旨在满足未来在恶劣条件下运行的远征军的需求,包括为以网络为中心的作战和部队保护提供不断增加的复杂电力。 劳斯莱斯作战便携式发电机经过优化,可用作重型APU。 该公司的发电机组FEPS(现场电源)采用永磁交流发电机技术。 这些数字控制发电机可产生具有可调转速的能量,可在极端温度和高度的恶劣环境中运行。 这些发电机还可以显着减少物流或物流负荷。

Dewey Electronics公司为美国国防部提供战术柴油发电机。 在这些便携式发电机组中,柴油发动机,发电机和储能系统技术相结合; 它们具有改进的声学,热学和电磁保护,以减少战斗条件下的各种辐射。 它们也非常轻便,杜威称其战术发电机2KVV是美国所有军事资产中最轻便的交流和直流柴油发电机。


Exelis的CRUX发生器


据报道,Exelis的CRUX发电机(创建,调节,利用,运输,创建,调整,使用,出口)在恶劣的沙漠条件下,在不到一罐柴油燃料的情况下连续运行8小时。 据报道,此类产品的扩展型号系列是第一台为军用车辆提供拖曳发电机能量的发电机组,其传统交流发电机的后勤负荷较小。

G&M发电厂向英国国防部提供发电机组,其制造功率输出为40 kW至2 MW的电力设备,并提供符合最终用户规格的标准和定制设备。

战术电池

由于大部分战术能源都是由电池产生的,这部分电力供应链也是军事装备供应商正在进行的研发工作的主题。 电池也是战斗的关键,包括战术机器人和通信设备; 他们的重要性和使用可能会增加对未来士兵的计划,例如GSE(地面士兵合奏 - 地面士兵装备计划)的士兵战士(SWAR)部分,其中拟议的电动武器和机器人,如外骨骼和机器人包骡像这个概念来自QinetiQ USA的SEGMULE(以前称为海军陆战队的应用感知计划)可以在显着提高个别步兵的战斗能力方面发挥重要作用。

虽然正在讨论使用电动装甲和减少使用电场的特征的车辆的未来防御系统的可能性,但是这些可能性(关于能量消耗)也可以在步兵级别上非常适用。 正在测试士兵外骨骼的原型,例如,美国HULC系统和法国电动HERCULE(第一个正在测试美国GSE计划的步兵部分)。

下一代研发包括结构电池技术的发展,例如,BAE Systems在其开发方面投入了大量精力。 顾名思义,结构电池技术将电池电源直接集成到电气和电子系统的架构中。 这似乎不太明显,但结构电池的研究是结构装甲发展的一部分,其中微处理器直接集成到智能板中,以提供环境监测或入侵检测等数据。

通过将电池的电源与其他组件集成在一起,该技术有望在向前线供应电池,充电器和适配器时减少系统总质量和物流限制。 然而,处于开发的早期阶段,原型已经允许结合结构电池,基于BAE所描述的“镍电池化学”并且在这种复合材料中运行数十年(与多年来测量的锂电池寿命相反)例如碳纤维和玻璃塑料,它们作为无人机的能源。

在开发之后,这种电池可以在平台的整个寿命期间运行,显着减轻重量,与太阳能电池板串联起来,并且一起形成用于高级士兵系统和战术机器人的单个自持电源。 然而,在不久的将来,最初由Saft开发的用于BAE混合动力地面载人飞行器的高压4 kW电池将用于当前封闭的美国FCS计划,将继续保持在正在进行的电动汽车和士兵技术计划的框架内。


Bren-Tronics PP-8498 / U军用电池充电器


Bren-Tronics是美国,北约和世界各地政府机构使用的军事系统先进便携式电源系统的全球制造商,采用现代工程设计,最好的现成组件和最宽敞的燃料电池。 这些额外的便携式充电系统需求量很大,全世界都有士兵佩戴。


SFC电源管理器3G


通过结合SFC Energy的智能能源解决方案JENNY 600S和SFC Power Manager 3G(如图),开发了一种高效能源系统。 JENNY plus SFC电源管理器将为多个电池充电并同时为电源设备供电。 SFC解决方案创建的能源系统具有最大功率和功能灵活性,质量最小。

无论未来如何,今天的战术电池和充电器都非常复杂,美国陆军电力管理的可充电电池以及海军陆战队电力办公室指导下的计划清楚地表明了这一点。 详细定义了关键战斗系统的便携式士兵电力系统,充电器和设备适配器的操作,管理和销毁的扩展手册,包括SINCGARS无线电台,AN / PVS夜视设备,DRAGON夜视仪和可编程AN / PRC无线电台(顺便说一下这些例子包括在美国军队的标准装备中)。

陆军地面动力系统实验室(GSPEL)

如果五角大楼预测所有战斗系统中有三分之一将由2015自动完成,那么对于开发电力技术以控制这些系统的持续投资应该呈指数级增长。

旨在满足地面远征部队需求的前瞻性军事装备和设备,例如地面士兵集合(其SWAR组件在探索士兵机器界面的潜力方面发挥重要作用),随着未来能力的发展,将变得更加耗能。 这导致创建了满足这些需求的新组织。


陆军地面动力系统实验室(GSPEL)的结构


4月,TARDEC研究装甲中心2012在底特律开设了一家专门机构。 陆军地面动力和能源实验室(GSPEL)地面动力系统实验室的主要功能是监督步兵的动力能力的开发和生产。 在这个综合体的八个实验室中,最重要的是PEVEL(动力和能源车辆环境实验室)实验室,该实验室对有前途的陆地运输系统的原型进行全面研究。 美国海军陆战队的远征能源系统管理局是另一个美国能源系统军事实验室,而在阿富汗和伊拉克建造和重建超过400变电站的地面部队的工程部队是最大的单一提供者(大于其他所有) )整个美国远征队的电气基础设施。

在某种程度上,除了这个比喻不太适用于今天的MRAP机器的底部,其中配备有对电能具有“永不满足的干渴”的机载系统之外,在某种程度上,步兵正在其肚子上移动的古老的说法仍然是正确的。 。

使用的材料:
军事技术
www.bren-tronics.com
www.qinetiq.com
www.qtww.com
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14 评论
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  1. Archikah
    Archikah 24 March 2014 09:01
    +4
    去年,我们展示了在混合动力装置上对我们的APC进行的测试。 非常有说服力。 所以我们没有睡着,这一切都是正确的,但这是运输系统发展的全球趋势。 只是看着窗外。 但总的来说,一切都是正确的。 他们正在准备-我们也没有出生。 时间到了-我们在这里进行检查。 它将来。 毫无疑问。
    1. 教授
      教授 24 March 2014 09:21
      +7
      Quote:Archiki
      他们正在准备 - 而且我们也没有严重的缝制。

      问题只出在一个能源载体上。 在这个领域,不幸的是他们统治了2-3 burzhuina和所有...... 伤心
  2. 成熟的Hrych
    成熟的Hrych 24 March 2014 09:42
    +5
    对我来说,在我的智能手机glut嘴上,投掷某种纳米电池....))))
    1. 尘土飞扬的猫
      尘土飞扬的猫 24 March 2014 17:13
      0
      在日本,以智能手机电池的外形尺寸寻找酒精燃料电池。
    2. 评论已删除。
    3. 汉
      24 March 2014 18:12
      0
      Quote:古老的Hrych
      对我来说,在我的智能手机glut嘴上,投掷某种纳米电池....))))

      联想P780
  3. 加加林
    加加林 24 March 2014 11:58
    +2
    是的,资产阶级不是闲着,而是在发展。
    像往常一样,我们可以使另一场技术狂潮睡不着觉。
  4. 冲浪者
    冲浪者 24 March 2014 12:29
    +2
    中国的网上商店到处都是太阳能电池板-从袖珍大小的手机充电到工业用的整个家庭。 也有灵活的模型。 对我们国家而言,最糟糕的消息是,中国,美国和欧洲没有为科学家们腾出钱。 谁先制造出紧凑,大容量,环保,廉价的电池或一次性能源,谁就能赢得现代战争……我知道实现所有要求几乎是一件很了不起的事,但是当计算机离开房间时,现在将它们移到USB闪存驱动器中,再一次,我们的国家损失了很多钱,但中国却赚了同样的钱。
    1. 尘土飞扬的猫
      尘土飞扬的猫 24 March 2014 17:19
      0
      好吧,关于俄罗斯的大功率一次性能源。

      但是使用可重复使用的燃料要糟得多。
      其中大多数是在超高温研究所开发的,现已安全销毁。
      人们自然会去付款的地方-到美国,日本和德国。 中国。
      爱好者现在正在托木斯克(Tomsk)做某事,但是这些都是眼泪。
      潜艇正在认真地做一些事情,但步伐并不相同,而且用于野外和可穿戴条件的尺寸表很漂亮。

      除非开始对新型太阳能电池做些事情-但到目前为止,纯粹是出于热情。
  5. Egor.nic
    Egor.nic 24 March 2014 12:41
    0
    该主题是相关的。 不幸的是,我们在这方面滞后。
  6. SAAG
    SAAG 24 March 2014 12:53
    +4
    Quote:Egor.nic
    不幸的是,我们在这方面滞后。

    结果与电子技术,机床,机械工程,单一工业城镇以及与mngoe一起使用,但是要感谢什么或给谁?
    1. 冲浪者
      冲浪者 24 March 2014 17:32
      +1
      自苏联时代以来,这种情况就一直在发生……即使在该地点的话题上,卡拉什尼科夫能否在我们这个时代的手工条件下制造他的机枪(或原型)? 我对此表示强烈怀疑。 但是在各州,几乎任何人都可以获得枪支制造商的许可证,证明自己的开发并从中获利(当然,如果有需求)。 武器生产需要高精度的机床和高质量的材料。 好吧,继续。 税收,为一系列相关行业和服务业服务,射击场相同,前士兵通过课程获得退休金。
      1. SAAG
        SAAG 24 March 2014 19:02
        0
        您认为不可能在手工条件下制造机器吗? 输入搜索引擎兄弟Tolstopyatov,您将看到他们在手工条件下秘密进行的操作
  7. 灰色
    灰色 24 March 2014 17:34
    +2
    有趣的是,他们有这样的东西吗?
  8. kocclissi
    kocclissi 24 March 2014 22:33
    +2
    以传统导线的形状系数创建了锂离子电池。






    全球最大的化学公司之一LG Chem的开发人员最近宣布了新产品:直径仅为几毫米的电池线不仅可以积累并充电,而且还可以弯曲并绑扎成节点。

    从电化学的角度来看,“线型”锂离子电池的工作方式与智能手机或笔记本电脑中使用的普通电池相同。 有一个阳极和一个阴极,由浸渍有电解质的隔板隔开。 阳极是涂有镍-锡合金的铜线,阴极是此类电池常见的氧化镉。 唯一的问题是组织:它们不是排列成平坦的层,而是缠绕成空心的柔性螺旋。

    将阳极细丝拧紧到1,5毫米的棒上,然后将其取下-形成一个空的弹性弹簧,铝线缠绕在该弹簧上。 所得结构延伸通过液态锂钴矿,该锂钴矿凝固形成阴极。 最后,整个弹簧被外部绝缘层包围,其空心填充了电解质。

    与其他解决方案不同,这种电池具有锂离子技术的所有优点-特别是与柔性聚合物相比,能量密度高得多。 这样的“线”的柔性不限于任何特定方向。 它很容易与现代设备兼容:LG Chem的开发人员表示,一块25厘米的电池足以为iPod Shuffle供电10个小时。 毫不奇怪,韩国人承诺在2017年开始批量生产。
  9. go
    go 25 March 2014 00:42
    +2
    感谢你的这篇文章! 一位将创造高效,移动性和比较性的人。 廉价的储能技术,它将进入未来。 在西欧,整个机构现在都在为此工作,因为 缺乏这项技术不仅阻碍了电子业的发展,也阻碍了汽车业,电力业以及移动应用的发展。 锂离子电池发明的成功已经成为过去。 俄罗斯需要记住它的太空探索和工作-没有它,这将是一个石器时代。 ICE已经成为过去-几乎已经达到了理论效率的上限。 70%的燃料能量用于空间供暖。 电动机的效率高出2-3倍-问题出在用于移动应用的蓄能器中。 但是混合动力汽车如今已到。

    专门用于物品和军事用途-除了混合动力和电动汽车发动机的效率外,主要优点是产生少量热量,即 在热像仪中几乎看不到-即 如果俄罗斯要在这里取得成功,那么热像仪的滞后就可以简单地从技术上跳过。 甚至从奥托或柴油的理论循环中也知道,ICE具有很大的热损失。 通过联合循环应用来转移它们是不切实际的,例如在移动应用中的现代火力发电厂中。
    在电动机上,只有一个全球性问题-防止电磁辐射,但是您可以考虑一下。 最简单的选择是混合动力马达-当您需要电力牵引时,当您不需要ICE时。

    从文章中还不能完全清楚移动燃料电池应用在该领域是如何工作的-它们是否携带氢气或甲烷气瓶?
  10. 大锤
    大锤 25 March 2014 01:49
    -2
    这篇文章很棒! 尊重出版商。
    我学到了很多。
    我们注意到这里没有爱国者巨魔,显然是在吹牛
    他们在这方面什么都没有:)
  11. 冲浪者
    冲浪者 25 March 2014 05:45
    0
    Quote:saag
    您认为不可能在手工条件下制造机器吗? 输入搜索引擎兄弟Tolstopyatov,您将看到他们在手工条件下秘密进行的操作

    确切地说是地下,即 违法的 在相同的州,这样的工匠将过着幸福快乐的生活而不会犯罪。 有多少人做过设计上不差甚至比西方还好的自制汽车? 我再说一遍-我们经济中的国家过多,禁令太多,国家对守法公民的信任度过高。