군용 에너지 저장 기술
군부는 새로운 기술의 출현, 특히 에너지 저장을 위해 설계된 첨단 배터리, 마이크로 발전기, 연료 전지, 태양 에너지 소스, 수퍼 커패시터의 등장을 면밀히 주시하고 있습니다.
군인들의 전체 전투 장비는 많은 무게를 지니고 있지만, 전투 임무는 현재 최신 전자 장비를 대량으로 운반하는 것을 포함합니다. 보다 효율적인 장비와 똑똑한 에너지 관리 기술을 사용하면이 장비의 대량 생산이 크게 촉진됩니다. 따라서 새로운 기술 개발을 찾고 탐색하는 것이 필요하게되었습니다. 차례로, 군사 현대화의 가장 진보 된 프로그램에서, 전기의 개발과 관리가 핵심이다.
병사의 활동을 보장하기 위해 시스템에 장치 나 전압을 연결하는 단일 NATO 표준이 없기 때문에 NATO 표준화 및 통합 과정은 극히 복잡합니다. 따라서 일반적으로 개발자는 분산 및 중앙 집중식 에너지 절약 시스템 개발에 주된 노력을 기울입니다.
분산 형 시스템은 장비의 각 분리 된 부분에 자체 배터리가 장착되어 있고 나머지 부분과의 통신이 데이터 전송 전용으로 수행된다는 특징이 있습니다. 중앙 집중식 시스템은 배터리 팩이 배낭 에너지 시스템에 통합되어 있으며 개인 전자 장치와 함께 사용되는 것이 특징입니다.
중앙 집중식 시스템으로 인하여 장치의 에너지 원 인 여러 배터리 대신 단일 충전식 장치를 사용하여 물류 작업량뿐만 아니라 사람의 부하를 줄일 수 있습니다. 이들을 효율적으로 사용하려면 모든 장치가 동일한 전압을 갖거나 자체 전원 제어 시스템 또는 전원 관리 장치를 가지고 있어야합니다. 집중화 된 전력 회로의 사용은 현대 기술, 특히 전자 패브릭 및 플랫 케이블 배선에 사용하기에 더 적합합니다.
전력 소비자도 이제는 작아지고있다. оружие. 광학 장치, 레이저 포인터, 조명 장치, 이미지 증폭 장치 및 열 화상 장치는 더 이상 새롭지 않습니다. 많은 군대도 내장형 데이터 전송 및 전원 공급 장치를 통해 무기 업그레이드 및 업그레이드 가능성을 배제하지 않습니다. 예를 들어, LAND 125 호주 군인 장비 업그레이드 프로그램에는 추가 장치에 전원을 공급하는 배터리 팩이 장착 된 향상된 Steyr F88 라이플이 포함되어 있습니다.
ISSE DE & S와 ABSL Power Systems는 수명이 더 긴 BOWMAN 초 단거리 무전기 용 경량 배터리를 공동으로 개발했습니다. 배터리는 최근 점점 더 많이 사용되는 리튬-탄소 모노 플루오 라이드 화합물을 기반으로합니다.
배터리의 화학 반응은 산소를 사용하여 전기가 생성됩니다. 납 축전지 (예 : 산소)는 전해질에 의해 황산으로 생성됩니다. 리튬 - 공기 배터리에서, 산소는 대기로부터 얻어 져서 배터리의 질량을 감소시킨다. 이론적으로, 리튬 공기 전지는 1000W / h / cell / cell의 높은 에너지 밀도를 가지지 만, 실제로 이러한 유형의 전지는이 밀도에 도달하지 못합니다. 또한, 이들 배터리는 고출력을 제공 할 수 없으며, 실제로 충전식 모델은 아직 구현되지 않았다. 또한 리튬은 반응성이 매우 높으며 손상되거나 부주의하게 취급되면 폭발하거나 발화 할 수 있기 때문에 내구성과 안전성에 몇 가지 문제가 있습니다.
영국 국방부는 현재 군인의 부담을 25 킬로그램으로 줄이기 위해 RBDS 프로그램을 시행하고 있습니다. 그것은 개인 에너지 절약 및 전자 시스템의 개발을 기반으로합니다. 최종 결과는 킬로그램 당 600-800 W / h 정도의 에너지 밀도를 갖는 주전원에 의존하는 에너지 및 전자 시스템의 통합 아키텍처의 창작이어야한다. 첫 번째 프로토 타입은 2011 년에 만들어졌으며 작업 샘플은 몇 년 후에 나올 수 있습니다.
RBDS 프로그램은 에너지 원의 에너지 밀도의 단계적 변화를 달성하기 위해 다양한 개념의 적용을 고려합니다.
과학자와 산업 그룹은 연료 전지, 유망한 화학 화합물, 광전지 어레이, 에너지 저장 장치, 전자 직물 및 마이크로 모터뿐만 아니라 지능형 에너지 절약 관리를 수행 할 수있는 소프트웨어 에이전트와 같은 다양한 기술에 대한 연구에 종사하고 있다고합니다.
따라서 영국 국방부 프로그램 중 하나에서 신체 역학이 개인 라디오 방송국의 작동을 보장하는 데 사용되는 에너지를 방출하는 데 사용되는 생체 역학적 에너지 저장에 대한 연구가 진행되고 있습니다. 연구 "Solar Soldier"는 장치에 에너지를 공급하는 멀티 레벨 광전지 장치를 연구하고 있습니다. 또한 신속하게 배치 할 수있는 인쇄 안테나의 개발을 목표로하는 또 다른 연구 분야가 있습니다.이 안테나는 신체에 착용 할 수 있고 도움으로 무선 주파수 에너지를 축적 할 수 있습니다. 특정 짧은 시간 간격으로 고전력을 필요로하므로 유망한 수퍼 커패시터에 관심을 기울입니다.
고급 배터리에 대한 많은 연구는 위에 언급 한 리튬 공기 시스템의 사용에 중점을 둡니다. 실용적인 리튬 공기 시스템의 사용이 비합리적인 사실로 인해 지난 몇 년 동안 리튬 이온 성분을 지닌 새로운 배터리가 세계에 나타났습니다. 그들은 높은 피크 파워와 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬 철 인산염 안전 배터리입니다. 이러한 배터리 제조 업체 중 선두 위치는 미국 회사 인 A123 Sustems와 Canadian Phostech Lithium이 차지합니다. 새로운 배터리의 특성은 훨씬 더 큰 에너지 밀도를 가지므로 재충전 할 때 물류 작업을 줄일 수 있습니다.
배터리 개발의 또 다른 방향은 커패시터와 배터리라는 두 가지 기술의 합병입니다. 커패시터는 유전체로 분리 된 한 쌍의 도체입니다. 전위차는 이들 도체 사이에 축적되며, 이는 전기적 정전기이다. 양극과 음극이 연결되면 커패시터가 방전됩니다. 전기 세기는 패러 드 (farad)로 측정되지만, 최근에는 적은 양의 큰 전기 전하를 포함하는 다중 커패시터 커패시터가 신속하게 방전되고 재충전 될 수있다. 그들의 단점은 오랫동안 충전을 유지할 수 없다는 것입니다. 이러한 특성 때문에 수퍼 커패시터는 짧은 시간 동안 높은 충동 전력이 필요한 경우 배터리를 보충 할 수있다.
전원 아키텍처의 유형에 관계없이 전체적으로 에너지 사용은 매우 중요합니다. 지금까지 병사들은 장비를 켜고 끄는 방법으로 에너지 소비를 통제함으로써 에너지를 합리적으로 사용하는 법을 이미 배웠습니다. 동시에 자동 제어 시스템을 통해 배터리 수명을 연장하고 작업 부하 수준을 줄일 수 있습니다.
전투 상황에서 병사들에게 에너지 소비를 효과적으로 관리하는 것이 특히 중요합니다. 예를 들어, 아프가니스탄에서는 거친 지형에서 2 일간의 순찰을 실시하는 보병과 통신 노동자가 11 킬로그램의 배터리를 소지 할 수 있습니다. 동시에, 배터리의 거의 절반은 보호용으로 사용되고, 1 미터 길이의 라디오 방송국에서는 39 퍼센트 만 사용됩니다. 나머지 22 비율은 보편적 인 배터리, 고주파 라디오 방송국 및 상용 요소로 나뉩니다.
영국 군대의 명령에 따라 배터리 무게를 줄이기 위해 ABSL Power Systems Ltd는 비 충전식 배터리에서 나머지 에너지를 추출 할 수있는 새로운 장치를 개발했습니다. 배터리에서 에너지를 추출하는 것 외에도 SPC라는 장치는 다른 가능한 에너지 원과 동일하게 작동 할 수 있습니다. 이 장치는 차량 배터리에 연결하여 필요한 양의 에너지를 충전식 장치로 전송할 수 있습니다. 또한,이 장치는 태양열 패널에 연결될 수 있으며 배터리 충전기로 전환됩니다.
소형 내연기관이 장착된 휴대용 발전기는 전장에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 이러한 발전기는 경제적이고 신뢰할 수 있지만 다소 큰 무게로 인해 휴대가 쉽지 않습니다. 이로 인해 과학자와 산업계는 소형 발전기 또는 마이크로 발전기를 개발하게 되었습니다. 첫 번째 유형의 장치는 엔진에 매우 가깝습니다. 무적의그리고 곧 시장에 나올 것입니다. 두 번째 유형은 반도체 기술을 사용하여 제조되는 미세 전자 기계 시스템입니다.
예를 들어 Cubewano는 작은 무게 (10 킬로그램 단위)로 2 kW의 출력을 갖는 장치를 개발하기위한 프로젝트를 개발 해왔다. 이러한 장치는 8 시간 동안 12-72 병사 그룹에게 에너지를 제공 할 수 있습니다. 이 회사의 음향 회전식 엔진은 불꽃 점화를 사용하며 다른 연료에서 작동 할 수 있습니다.
MEMS 내연 기관 (마이크로 전기 기계 시스템)은 밀봉, 혼합, 윤활, 점화, 엔진 진단, 열 발생 제어 및 추가 시스템의 레이아웃 문제를 해결하기 위해 연구 중이다.
University of Berkeley에서 개발 된 MEMS 로터리 엔진은 약 26 밀리 와트의 에너지를 생산할 수 있습니다. 동일한 프로그램이 캠브리지 대학에 있습니다. 또한 Berkeley는 10-100 와트를 생성 할 수있는 미니 로터 엔진을 개발하고 있습니다. 이러한 엔진은 배터리를 대체 할 수 있습니다.
연료 발전기에 관해서는 오랫동안 군대의 주목을 받아 왔습니다. 이것은 화학 성분에 비해 연료의 에너지 밀도가 높기 때문입니다. 연료 전지는 공기와 연료가 공급되는 동안 에너지를 생성 할 수 있습니다. 얼마 동안은 그러한 요소가 배터리를 눌러서 선호되는 휴대용 전원으로 변하는 것처럼 보였습니다. 그러나 실제로 이것은 연료 공급 문제로 인해 발생하지 않았습니다. 또한, 산소와 결합하여 전류를 발생 시키는데 필요한 수소를 공급하는 것에 문제가있다. 수소는 폭발하기 쉽고 에너지 밀도가 낮기 때문에 운송에 매우 문제가됩니다. 액체 상태로 저장하는 것은 매우 낮은 온도와 높은 압력을 필요로하기 때문에 특정 문제와 관련이 있습니다. 이러한 모든 특성 때문에 수소는 특히 전장에서 사용하기에 비실용적입니다.
연료 전지는 등유 또는 디젤 연료에서 잘 작동하지만 석유 제품을 추가로 가공해야하며 필요한 장비가 매우 비쌉니다.
결국이 모든 문제로 인해 현재 군용 연료 전지의 주요 개발은 알코올 연료, 특히 에탄올과 메탄올의 사용에 초점을 맞추고있다.
연료 전지는 국방 기술과 과학의 영국 연구실의 두 가지 발전의 중심에있다 : 군인과 개인 에너지 원인 개인 전원에 대한 부담을 줄이기위한 RBDS-CV 프로그램.
Qinetiq과 ABSL은 2 개의 연료 전지 시스템 인 Strand A와 Strand B의 개발을 위해 PPS의 개발에 참여하고 있습니다. 첫 번째 시스템은 2 일 동안 7,2 kW의 전력을 할당하도록 설계되었습니다. 휴대용 전자 기기 및 통신 장비, 특히 BOWMAN C4I 및 FIST에서 전력 사용이 가능합니다. 소스의 무게는 약 1,4 킬로그램이며, 그는 킬로그램 당 시간당 250 kW의 에너지 용량을 가지고 있습니다.
회사는 공동 개발 및 배터리와 연료 전지의 조합 인 두 번째 공급원에 종사하고 있습니다. 양성자 교환막은 무색 붕소 - 질소 수 소화물을 수소 공급원으로 사용합니다. 두 번째 공급원의 무게는 약 6,3 킬로그램이며 에너지 용량은 kg 당 시간당 220 kW와 같습니다.
SFC Energy가 제안한 또 다른 유망한 연료 전지가 있습니다.이 연료 전지는 JENNY 600S라고 불리는 군사용 휴대용 가벼운 휴대용 장치입니다. 그것은 직접 메탄올 산화 기술을 사용합니다. 신체에 착용 할 수있을뿐만 아니라 원격 장치의 작업에도 사용할 수 있습니다.
현재, 열거 된 모든 기술 중 가장 우수한 기술을 판별하는 것은 불가능합니다. 이들 모두는 개발 및 개선 과정에 있으며, 미래에는 이러한 기술을 자체적으로 결합 할 장치의 등장이 가능할 가능성이 높습니다.
사용 된 재료 :
http://www.army-guide.com/rus/article/article_2317.html
정보