Войсковые источники электропитания

Сухопутные войска /
В последние годы командование армий стран агрессивного блока повышенное внимание уделяет вопросам создания различных источников электроэнергии для войск. Особое значение при этом придается разработке мобильных средств электроснабжения, применение которых обеспечило бы войска электроэнергией при ведении высокоманевренных боевых действий. Одновременно проводятся мероприятия по стандартизации и унификации электротехнических средств, поставляемых в войска, что, по мнению иностранных специалистов, позволит уменьшить стоимость 'лектрооборудования, упростит подготовку и обучение персонала, улучшит обслуживание электроагрегатов в полевых условиях и снабжение их запасными частями.

В вооруженных силах капиталистических государств электроагрегаты подразделяются на три группы: А — тактические, В — многоцелевые и С — стратегические. В первую входят электроагрегаты, мощность которых находится в пределах 0,05—5 кВт (рис. 1). В связи с тем что эти источники предназначены для снабжения войск в тактической зоне боевых действий, к ним предъявляются повышенные требования в отношении удельной мощности (22,7 кВт/кг), весу, размерам, транспортабельности и бесшумности работы.

Американский дизельный электроагрегат мощностью 5 кВтРис. 1. Американский дизельный электроагрегат мощностью 5 кВт

Вторая группа объединяет агрегаты мощностью 5—300 кВт, которые применяются для электроснабжения крупных пунктов управления (армейского корпуса, армии, группы армий), ремонтно-технических частей, районов сосредоточения тыловых подразделений и т. п. (рис. 2.). К третьей группе относятся агрегаты мощностью более 300 кВт. Они предназначены для снабжения удаленных от источников электроэнергии авиационных, ракетных и других баз. Главное требование к источникам последних двух групп — длительный срок службы (более 6000 ч).

Английский дизельный электроагрегат мощностью 250 кВтРис. 2. Английский дизельный электроагрегат мощностью 250 кВт

Как отмечается в иностранной печати, около 80% общего количества штатных войсковых агрегатов электропитания представляют собой источники мощностью 0,5—15 кВт.

В настоящее время в индустриально развитых капиталистических странах ведутся большие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по изысканию принципиально новых способов получения электроэнергии и совершенствованию существующих электрических генераторов. Большое внимание уделяется автоматизации управления работой войсковых источников электропитания: наряду с приборами дистанционного управления используется аппаратура автоматического пуска и остановки, аварийной защиты и контроля основных параметров.

По мнению иностранных специалистов, к перспективным источникам электропитания должны предъявляться следующие требования: малые размеры и вес, большой моторесурс и способность работать при перегрузке, высокая мобильность и универсальность, низкая стоимость, широкий диапазон рабочих температур, отсутствие демаскирующих признаков (щум, вибрация, тепловое излучение и т. д.). Научно-исследовательские центры за рубежом ведут работы, направленные на создание источников электропитания, удовлетворяющих всем этим требованиям.

Бензиновые, дизельные и газотурбинные электроагрегаты


Бензиновые, дизельные и газотурбинные электроагрегаты — наиболее распространенные войсковые источники электропитания.

Бензиновые электрогенераторы имеют мощность 0,5—10 кВт.
Их двигатели четырехтактные, воздушного охлаждения, скорость вращения ротора 3600 оборотов/мин, ресурс работы до капитального ремонта достигает 1500 ч. Мощность электростанции с дизельными двигателями более 15 кВт, частота вырабатываемого тока 60 и 400 Гц. Охлаждение их двигателей жидкостное, скорость вращения ротора 1800 оборотов/мин. Передвижные электростанции с газотурбинными двигателями обеспечивают мощность 15—1500 кВт и вырабатывают ток частотой 400 Гц (рис. 3). Применяемые на них редукторы уменьшают скорость вращения ротора до 6000 оборотов/мин.

Погрузка газотурбинного агрегата мощностью 800 кВт на транспортный самолет С-130
Рис. 3. Погрузка газотурбинного агрегата мощностью 800 кВт на транспортный самолет С-130

В иностранных армиях используются электроагрегаты многих типов, имеющие номинальные мощности в широком диапазоне. В сухопутных войсках Великобритании насчитывается 17 типов агрегатов (номинальные мощности 0,12; 0,25, 0,5; 1; 3; 6; 12; 18; 32; 56; 80, 130; 176, 250; 400; 1200 и 3000 кВт), во Франции — 9 (3; 3,6; 7,3, 10; 12; 30; 100; 201); 750 кВт), по 12 в (0,5; 1,5; 3; 5; 10; 30; 60; 100; 200; 500; 750; 1500 кВт) и (0,4; 0,75; 2; 3; 5; 7,5; 15; 30; 75; 125; 250; 500 кВт). Электроагрегаты мощностью до 30 кВт выполнены на рамах, а более мощные монтируются на прицепах.

Перспективными за рубежом считаются роторные первичные двигатели. По сравнению с обычными поршневыми двигателями их литровая мощность больше в два-три раза, а габаритная — в три-четыре раза. Они имеют в два раза меньший удельный вес и дешевле в изготовлении. Основными их недостатками считаются быстрый износ герметичных кромок и большой периметр уплотнений.

К роторным первичным двигателям относятся двигатели Ванкеля и Кларка. Первый по сравнению с обычными поршневыми двигателями имеет меньше деталей и в 15—20 раз легче, однако отличается малым сроком службы и недостаточной герметичностью уплотнительных элементов, большим расходом топлива и низким крутящим моментом на малых оборотах.

С двигателем Ванкеля в США создаются переносные электроагрегаты переменного тока, которые предполагается использовать в войсках. Для испытаний изготовлен образец, размеры которого 1,4 х 0,6 х 0,6 м., вес 130 кг, коэффициент полезного действия первичного двигателя 15%. Мощность его 5 кВт, частота вырабатываемого тока 50 Гц, напряжение 230 В. Камера двигателя Кларка по сравнению с камерой сгорания двигателя Ванкеля имеет лучшую форму и меньшие размеры. Кроме того, двигатель Кларка обеспечивает большой диапазон степени сжатия.

В иностранной печати указывается, что для войсковых источников электропитания предполагается использовать турбогенератор с открытым циклом и регенерацией. Считается целесообразным отказаться от редуктора в механизме передачи крутящего момента от турбины к генератору. Ротор газовой турбины соединяется непосредственно с валом генератора, который вращается с той же скоростью, что и турбина, и вырабатывает электрическую энергию частотой до 1600 Гц. При использовании статического преобразователя не требуется регулятор скорости вращения газовой турбины, а можно применять простой и надежный регулятор подачи топлива. Регенератор дает возможность частично использовать тепло отработанных газов, повысить коэффициент полезного действия газовой турбины и тем самым уменьшить расход топлива по сравнению с дизельными агрегатами.

Электрохимические генераторы обеспечивают прямое преобразование химической энергии топлива в электрическую энергию постоянного тока. Как отмечается в зарубежной печати, будущее принадлежит топливным элементам на жидком углеводородном топливе. Так, на снабжение американской армии в ближайшее время должны поступить агрегаты с топливными элементами мощностью 1,5—15 кВт и к.п.д. 70%.

В научно-исследовательском центре инженерных войск армии США проводились исследования электроустановок открытого цикла на основе водородно-кислородного топливного элемента. Цель работ — заменить такими установками электроагрегаты тактической группы, имеющие приводы от бензинового или дизельного двигателей.

В топливных элементах, разработанных в ФРГ, используется щелочной электролит, а топливом является сжатая водородно-кислородная смесь. Мощность агрегата 5 кВт, напряжение 80 В. Удельная плотность тока на электроде 250 мА/см2, к.п.д. 55%, вес агрегата без наружного радиатора 90 кг. Иностранные специалисты считают, что в недалеком будущем подобные топливные элементы будут иметь в два раза меньший вес при мощности 8,5 кВт. Электрод их будет состоять из двух слоев — рабочего (порошкообразный катализатор, например, рений-никель) и газозащитного (мелкопористая асбестовая бумага). В качестве катода используется серебро.

Аккумуляторные батареи


Иностранные специалисты считают, что с оснащением армии значительным количеством лазерных, инфракрасных и других приборов потребуются аккумуляторы большей емкости и малого веса. В связи с этим за рубежом ведется интенсивная разработка новых аккумуляторов различных типов. Дальнейшее развитие получают никель-кадмиевые и свинцовые аккумуляторы.

Большое будущее, как отмечается в американской печати, принадлежит сухим элементам, которые не требуют ухода и всегда готовы к использованию. Уже сейчас они нашли широкое применение в аппаратуре связи. Дальнейшего улучшения характеристик сухих элементов планируется достичь в результате разработки и применения органического электролита, обеспечивающего большую энергоемкость. Новые сухие элементы, использующие в качестве электродов активные материалы (например, литии), которые несовместимы с применяемыми в настоящее время водными растворами электролитов, будут иметь удельную емкость 0,22 кВт-ч/кг, то есть в два раза больше, чем современные сухие элементы.

Ядерные энергетические установки (ЯЭУ)


Ядерные энергетические установки предназначаются для обеспечения электрической и тепловой энергией отдаленных военных баз. Например, американские установки мощностью 500 кВт действуют в Кэмп-Сенчури (Гренландия). Ящерный реактор, активная зона которого имеет вес 360 кг. работает непрерывно в течение года.

В США имеются также передвижные ядерные энергетические установки, которые перевозятся к месту монтажа в разобранном виде на транспортных самолетах. Например, такая установка мощностью 2000 кВт работает в Форт-Бельвуар (штат Виргиния). В Санденс (штат Вайоминг) действует портативная ядерная энергетическая установка PM-1 средней мощности, состоящая из 16 аэротранспортабельных частей, на сборку их было затрачено около трех месяцев.

Большое внимание в США уделяется созданию мобильных ЯЭУ. Согласно требованиям, предъявляемым командованием американских вооруженных сил, они должны обеспечивать электроэнергией стартовые площадки ракетных комплексов, ремонтные мастерские и военные сооружения в отдаленных районах. Примером такой установки может служить ML-1 мощностью 300 — 500 кВт. Её общий вес 50 т., вес реактора с экранировкой около 30 т. Расчетный срок службы активной зоны реактора при работе на полную мощность 10 тыс. ч. Транспортируется установка грузовым автомобилем. КПД действующих ядерных энергетических установок не превышает 11%.

В ЯЭУ используются реакторы с газовым и жидкометаллическим теплоносителями, их характеристики выше характеристик реакторов с водяным теплоносителем. В американской печати указывается, что в связи с открытием «сверхчистой» реакции деления ядер бора возможны широкие перспективы для совершенствования ЯЭУ, так как в данном случае будет образовываться значительно меньше радиоактивных отходов, чем при делении ядер урана и плутония.

Термоэлектрические и термоэмиссионные генераторы считаются за рубежом перспективными источниками электроэнергии. Использование в них термопар обеспечивает непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую. КПД опытных термоэлектрических генераторов достигает 10—14%. В качестве топлива для нагрева термоэлементов одного опытного образца генератора, разрабатываемого по заказу сухопутных войск США, использовался бензин, который сжигался в специальной камере. Один конец термоэлемента вводился в камеру, в которой при сгорании топлива поддерживалась температура 600 градусов, а другой охлаждался до 125 градусов. Этот термоэлектрический генератор (мощность 300 Вт, напряжение 28 В) имеет форму цилиндра с диаметром основания 33 см и высотой 70 см, его вес 11 кг.

Источники с термоэмиссионным преобразованием энергии разрабатываются в США в основном для космических аппаратов. Их КПД достигает 28%. Однако американские специалисты считают, что можно создать такие же источники электроэнергии и для сухопутных войск.

Магнитогидродинамические генераторы, по мнению иностранных специалистов, могут применяться в мощных передвижных электростанциях.

Таким образом, за рубежом уделяется большое внимание оснащению войск новыми источниками электропитания. Их развитие, как сообщается в иностранной печати, происходит с учетом совершенствования оружия и боевой технику.
  • alldmi
  • 0
  • 0

Похожие записи

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.