"Full Electromotive": 미래의 전함 개념

미래의 군함에 설치 될 새로운 물리적 원리에 기초한 무기가 전기 추진의 주제에 대한 해군 선원들의 관심을 증대시키는 데 도움이 될 전망이다. 배의 발전소와 그 군비를 전기 에너지를 기반으로 한 단일 회로로 결합하는 아이디어 자체는 매우 매력적입니다. 따라서이 주제는 조선 업계의 러시아 기업을 비롯하여 엔지니어와 디자이너가 더욱 더 면밀히 연구합니다.

새로운 물리적 원리를 기반으로 구축 된 군비 시스템은 전자기 펄스를 사용하여 레이더, 라디오 및 디지털 시스템, 즉 적의 우주선의 컴퓨터를 일시적으로 또는 영구적으로 디스 에이블하는 유망 콤플렉스라고 할 수 있습니다. 또한, 발사체 (발사체)를 발사 및 가속하기 위해 선박의 전력을 사용할 수 있습니다. 그런 모든 시스템이 우주선에 매우 많은 전기 에너지를 필요로한다는 것을 잊지 말고, 우주선을 기지로 들어 가지 않고도 우주선을 복원하거나 필요한 수준으로 유지할 수있는 가능성을 잊지 마십시오.



요즘, 전동기는 군함에서 주 발전소의 일부로 사용되며 보조 추진 장치로 사용됩니다. 최신 엔진은 고속이기 때문에 프로펠러와 감속 장치 사이에 감속 장치를 배치해야하며, 동력 손실은 2 %에 도달 할 수 있습니다. 전기 시스템의 경우 총 효율이 90 % 미만인 주파수 변환기와 발전기를 사용해야합니다. 이는 "순전히 기계적"시스템 (예 : 가스 터빈 및 주 터보 기어 장치)보다 낮습니다. 따라서 경제 측면에서 보면 전동은 이익이 없습니다.


한때, 프로펠러 모터의 발명은 육상 조선의 전체 발전에 다소 급격한 변화를 가져 왔지만 반면에 지상 전투선에 대해서는 보조 작업 만 수행합니다. 그럼에도 불구하고 함대의 "전자 기적 힘"을 더 많이 사용하는 열광 자들은 어디에서나 사라지지 않습니다. 이 주제에 대한 관심을 촉구하기 위해 "전기 운동의 확장 적용"과 같은 새로운 용어를 유통에 도입합니다. 선박의 모든 이동 모드에서 스크류 (또는 다른 추진 장치)가 전기 모터에 의해서만 구동 될 때만 완전한 전기 이동을 실현할 수 있습니다. 프로펠러 샤프트를 회전시킬 수있는 기계식 에너지 ​​원 (터빈, 디젤 엔진 등)이있는 경우 (대개 대용량 일 때) 보조 모터가있는 직접 구동 장치에 대해 말할 수 있습니다. "부분적인 전동".

기계 에너지를 전기 에너지로 전환 한 후 다시 기계 에너지로 변환하는 "전동 모터 모션"은 전체 효율을 감소시킵니다. 이것은 반드시 고려되어야하며 조선소와 해군 선원이 고려해야합니다. 전자기 총기 (호위함, 코르벳 함 및 구축함) 및 예상 투석기 (항공 모함)는 한 유형에서 다른 유형으로 변환 될 때 발생할 수있는 에너지 손실을 정당화하고 가능하게합니다.

리튬 이온 잠수함 배터리

다양한 선박 시스템 (레이더, BIUS, GAK 및 기타 포함)에 의한 에너지 소비가 증가하는 일반적인 추세와 관련하여 설계자는 전기 생성 및 보존에 대한 접근 방식을 신중히 고려해야합니다. 이와 관련하여, 세계의 선진 과학 기술 국가들은 대용량 리튬 이온 배터리 제조에 적극적으로 참여하고 있습니다. 이 지역과 러시아에서 성공이 있습니다.


리튬 이온 배터리 자체 (Li-ion)가 소니에 의해 1991 년에 처음으로 출시되었지만 오랫동안이 배터리는 민간 영역에서만 사용되었다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이러한 종류의 배터리는 오늘날 모든 가전 제품 및 전자 제품에 널리 보급되어 다양한 에너지 시스템에서 에너지 저장 장치로 사용되며 전기 자동차의 에너지 원으로도 사용됩니다. 오늘날 노트북, 휴대 전화, 디지털 비디오 카메라, 카메라, 전기 자동차와 같은 기기에 가장 널리 사용되는 배터리 유형입니다. 리튬 이온 배터리는 그 자체로 매우 잘 입증되었지만 최근까지는 함대에 사용되지 않았습니다. 이러한 배터리는 방전 및 충전 전류 증가, 용량 증가, 수명주기 연장, 작동 중 비용 절감 등을 견딜 수있는 능력을 포함하여 고전적인 산 배터리보다 많은 중요한 이점을 가지고 있음에도 불구하고

당연히이 모든 것들이 해군 기술 설계자들로부터 멀어 질 수는 없습니다. 예를 들어, 2014이 끝날 무렵, 잠수함 조선 국은 잠수함 설계 전문 업체 인 러시아 루빈 디자인 국이 비 원자력 잠수함 용 리튬 이온 배터리 테스트 사이클의 성공을 발표했습니다. TsBB Rubin Igor Vilnit의 총책임자는 언론인에게 다음과 같이 말했다. 이러한 배터리는 잠수함의 자율성을 크게 높이고 수명이 길며 복잡한 장비의 유지 보수 및 작동을 필요로하지 않습니다. 동시에, 러시아 함대에서는 유효 기간이 제한된 배터리가 사용되며, 전문가에 따르면이 가격은 300 백만 루블에 도달 할 수 있습니다. 이전에 Rubin Central Design Bureau를 이끌었던 Andrei Dyachkov에 따르면, 현대적인 리튬 이온 배터리는 잠수함이 적어도 1,4 시간 동안 물속에 머물 수있게 해줄 것이며이 기술 아이디어의 잠재력은 현재 35-40 % RIA가 보도했다. 뉴스.

함대의 방향은 유망한 것으로, 오랫동안 전 세계에서 주목 받았다. Shephardmedia.com에 따르면 3 월 2020에 따르면 일본 해군의 자위대는 리튬 이온 배터리를받을 세계 최초의 비핵 잠수함 (Soryu와 같은 일련의 잠수함에서 11-1)을 발사하려하고 있습니다. 이것은 일본인들이 전통적인 납산 배터리뿐만 아니라 잠수함에 대한 공기 독립적 인 스털링 엔진을 사용하는 것을 멈추게 할 것입니다.

Soryu 유형의 일본 비핵 SS 503 Hakuryū 잠수함.

은퇴 한 부통령 인 마사오 고바야시 (Masao Kobayashi)에 따르면 리튬 이온 배터리의 사용은 "비핵 잠수함의 행동을 극적으로 바꿔야한다"고 말했다. 이러한 배터리는 잠수함에 잠수함에 잠수함을 제공하며 저속에서 공기 독립 발전소 (VNEU)를 사용할 때의 이동 기간과 비슷하지만 용량이 크기 때문에 잠수함에 특히 중요한 수중 주행 및 고속 주행을 제공 할 수 있습니다 그들이 공격을 할 때 또는 적을 회피 할 때. 동시에 VNEU와 달리 잠수함은 RDP 장치 (물 속에서 엔진을 작동시키는 장치)를 사용하여 배터리를 충전함으로써 리튬 이온 배터리의 에너지를 지속적으로 보충 할 수 있습니다.

Kobayashi 제독에 따르면 리튬 이온 배터리는 납 축전지와 비교하여 재충전 시간이 더 짧으며, 이것은 더 많은 전류 충전으로 인해 달성됩니다. 또한 이러한 배터리는 내구성이 뛰어나며 전기 회로를 사용하면 전기 네트워크를 구축하고 관리하기가 더 쉽습니다. 동전의 뒷면은 리튬 이온 배터리의 높은 가격이다. 그래서 Soryu 유형의 11 잠수함의 계약 가격은 같은 유형의 10 번째 보트의 64,4 억 엔 (566 백만 달러)에 비해 51,7 억 엔 (약 454 백만 달러)입니다. 잠수함 가격의 거의 모든 차이는 리튬 이온 배터리와 해당 전기 시스템에있을 것입니다.

조정 모터의 사용



선원들에게는 표식 제거가 매우 중요합니다. 이 모든 것 중에서 가장 좋은 것은 오늘날 모든 일반적인 선박 추진 시스템 중에서 가장 낮은 소음으로 간주되는 프로펠러 모터 (HED)의 사용에 기여합니다. 그러나 표면 선박의 경우, 음향 장의 감소는 잠수함 함대만큼 중요하지 않습니다. 사실상 표면 선의 주된 원인은 적외선 분야 ​​(내연 기관을 기반으로 구축 된 발전소)뿐 아니라 레이더 (전파가 선루 구조 및 보드에서 잘 반사 됨)에서의 가시성입니다.

따라서 수상 선박의 경우, 수중 음향 장의 감소가 특화 선박 - 대잠 (순찰) 선박과 가장 관련이있는 것으로 보입니다. 가장 자주, 잠수함과 잠수함 및 부 안테나 안테나가있는 수중 음파 탐지기 시스템을 사용하는 15 노드 (28 km / h) 이하의 소형 및 중형 여행 모드에서 적의 잠수함을 찾습니다. 이러한 안테나의 범위는 캐리어 선의 진동 및 소음 "인물 사진"에 직접적으로 달려 있으며, 배의 속도가 낮을수록 안테나가 더 효율적으로 작동합니다.

모델 HED, 렌더링 realred.ru

소음이 적습니다 - 전기 추진 장치가있는 설치의 주요 이점. 다른 발전소는 전기 모터를 설치하는 것보다 덜 시끄럽게 만들 수 없습니다. 이 경우, 선박의 전체적인 소음 "배경"에 중요한 기여는 기어 박스를 통해 메인 엔진과 단단히 연결되는 로잉 샤프트를 만듭니다. 이 소음을 줄이기 위해 특수 커플 링이 사용됩니다. 또한 엔진의 진동은 선박의 선체에 전달됩니다 (선박 엔진, 기어 박스, 메커니즘은 선체 세트에 단단히 연결되어 있으며 선체 쉘과 연결되어 있습니다). 그것은 외부 환경 (물 속으로)에 진동을 방출하는 우주선의 선체이며, 이것은 소음의 원천이며 구조라고합니다. "구조 소음"을 줄이기 위해 쇼크 업소버에 모든 메커니즘을 설치하는 것이 널리 시행되고 있습니다.

완전한 전기 추진을하는 발전소에서, 프로펠러 샤프트는 모든 주행 모드에서 전동기에 의해서만 회전하기 때문에 메인 엔진 (주원인)과 아무런 관련이 없습니다. 또한 "전기"주 발전소에서 발전기는 원동력과 함께 선박의 상부 구조물에 위치 할 수 있습니다 (예 : 일부 디젤 발전기가 23 프로젝트의 영국 호위함에있는 방식입니다).

사실, 15 노드 이상의 속도로, 그러한 이동이 끝날 때의 무소음의 관점에서 전기 이동의 모든 장점. 이것은 수중 소음의 주요 구성 요소 (선박으로부터 어느 정도 떨어져 있음)가 캐비테이션 프로펠러 캐비테이션의 소음 때문입니다. 따라서 군함에서 최대 15 노드의 속도에서만 발전소의 소음 감소를 처리하는 것이 좋습니다. 그러므로 전기 추진의 사용은 대잠 선박에 적합한 탐색 스트로크를 선박에 제공하는 데에만 사용될 수 있습니다.

오늘날, 개별 설계자들이 축의 길이를 줄임으로써 전함의 청각 적 가시성을 감소 시키려고 시도했을 때 이러한 해법이 군함 및 상부 구조의 선체 내부에 발전소의 요소를 정확하게 위치시킴으로써 달성된다고 주장하는 예가있다. 이러한 솔루션 중 일부는 실제로 45 대싱 유형의 영국 구축함에서 실제로 구현되었습니다. 발전소는 롤스 로이스 2 가스 터빈, Wärtsilä 디젤 발전기 및 Converteam 전기 모터로 구성됩니다. 2003 2011 년 6에 KVMS를 위해 그런 파괴자는 건축되었다.

파괴자 유형 45 대담한

미국에서는 새로운 세대의 유망한 구축함 인 Zumwalt를 적극적으로 건설하고 있습니다. 작품은 2008 년에 시작되었으며, 시리즈의 리드 우주선은 2016 10 월에 서비스를 시작했습니다. 선박의 발전소에는 36,5 B의 작동 전압을 갖는 가스 터빈 및 비동기식 6600 MW 전기 모터가 포함됩니다. Lyndon B. Johnson은 영구 자석을 장착 한 고온 초전도 동기식 모터를 DDG-1002 시리즈의 세 번째 선박에 공급할 계획이며 동력은 36,5 MW와 회전 속도 샤프트 - 초당 2 회전. 동시에, 새로운 세대의 구축함의 초기 작동은 전 세계에 여전히 신뢰할 수없고 어린 시절 질병으로 고통 받고 있음을 보여 주었고, 그 수술은 수많은 실패를 동반합니다. 그래서 22 11 월 2016, 껌 파괴자 Zumwalt가 파나마 운하를 통과 한 순간 추락했습니다. 고정식 선박은 새로운 형태의 발전소에 부담을주지 않는 가장 일반적인 예인선 덕분에 기지까지 견인되어야했습니다.

전기 운동의 또 다른 긍정적 인 품질은 소음을 줄이는 것 외에도 선박의 기동성 향상이라고 할 수 있습니다. 가스 터빈과 디젤 엔진 모두 최소 출력 값을 가지므로 최소 안정 속도가 있습니다. 전기 모터를 사용하는 동안 프로펠러 샤프트의 회전 속도와 방향을 매우 쉽게 변경할 수 있습니다. 이는 프로펠러 샤프트의 속도와 방향을 의미합니다. 이로 인해 전기 모터가 달린 주 발전소는 목적에 따라 예인선, 페리, 쇄빙선, 기중기 등 최대의 기동성을 갖춘 선박에서 오랫동안 사용되었습니다.

아지 포드

미래에 전함에 대한 전기 이동의 또 다른 확실한 이점은 프로펠러 샤프트를 사용하는 것을 거부 할 수 있다는 것입니다. 1992을 시작으로, 잠수 추진 엔진 (podded drive)을 갖춘 프로펠러 및 스티어링 콤플렉스가 HED가 선박의 선체 밖으로 이동되어 수중 캡슐 (누에 고치)에 설치되는 추진 모터 (HED)로 널리 사용되기 시작했습니다. 높은 유체 역학 특성.

아지 포드 - 아지 무팅 포드 드 추진 시스템

일반적인 VRK는 하나의 완고한 또는 동축 (견인 및 스러스트) 나사 2 개를 사용하여 만듭니다. 우리 나라에서는 1,5에서 4,5 MW까지의 힘을 지닌 하나의 저항성 나사와 HED가있는 "Azipod"(Azipod - azimuthing podded 추진 시스템)이라는 핀란드 시스템이 가장 많이 배포되었습니다. WRC의 주요 장점은 다음과 같습니다 : 수평면에서 캡슐을 즉시 360도까지 회전시키는 기능, 즉 100 % 전력에서 나사의 회전 방향을 역전시키는 기능. 샤프트 및 저속에서 고정 피치 나사를 작동하는 기능 (정상에서 0,1까지). 또한 WRC는 발전소의 진동 및 소음 수준을 크게 낮추고화물을 수용하기 어려운 장소에 전력 장비를 설치하므로 설계자는 선박 공간을보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

WRC의 가장 효과적인 전류원은 주 발전소의 효율과 신뢰성을 높이는 것뿐만 아니라 단동 회로 회 전자가 장착되어 있고 작동 중에 유지 보수가 필요없는 비동기 모터를 사용하여 나사를 구동하는 AC 네트워크입니다. 비동기식 드라이브의 시동 품질을 향상시키기 위해 종종 특수 성능의 심 위상 및 2 셀 로터가 사용됩니다. Azipod 시스템의 나사 속도는 사이리스터 주파수 변환기를 사용하여 조정할 수 있습니다. 실제로 WRC를 사용하면 선박의 기동성이 크게 증가하고 예인선의 도움없이 항구에서도 상당히 큰 규모의 항해를 할 수 있습니다. 또한, 프로펠러 샤프트가 부족하여 선체의 유효 부피가 증가합니다.

전기 추진 시스템은 Severodvinsk의 Zvezdochka CS에 건설되었고 12 월 2015 년 함대에 합격 된 러시아 무기 운송 Akademik Kovalev에 사용 된 것으로 알려져 있습니다. 야금 디자인 국 Almaz 센터에서 만든 20180TV 프로젝트 우주선의 특수 기능은 추진 시스템이었습니다. 우주선의 디젤 발전기가 전기를 생성하여 방향 전환 가능한 조향 회전 콤플렉스에서 전기 모터에 전력을 공급합니다. WRC의 선박에의 존재로 인해,이 군비 수송은 기동성이 증가한다는 것을 특징으로하며, 상당한 해상 장애를 지닌 사전 결정된 코스를 유지할 수 있으며, 해군의 지휘하에 그에 할당 된 임무를 성공적으로 수행 할 수 있습니다. 현재, Zvezdochka CS는 동일한 프로젝트하에 두 번째 선박을 건조 중입니다.


전문가들은 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 전기 추진 방식의 수중 및 지상 배가 특히 프로펠러 조향 시스템의 사용이 증가 할 경우에만 향상 될 것이라고 생각합니다. 동시에 미래에 전세계의 모든 국가에서 해군 함정에 전기 추진력이 보급 될 것입니다.

정보 출처 :
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
Tseluyko IG 세계의 군대 함대의 전기적 움직임의 발전 // Young Scientist. - 2012. - №4. - S. 54-57.
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