Система электроснабжения нового поколения боевого комплекса пехотинца сухопутных войск США (2020)Капитан О. Безруков Анализ опыта ведения современных боевых действий показал, что возрастает роль военных операций экспедиционного типа, в ходе которых пехотные подразделения выполняют продолжительные боевые задания в отрыве от главных сил. Экипировка военнослужащих постоянно совершенствуется, при этом увеличивается число электронных устройств в ее составе. Для длительного обеспечения электрической энергией (ЭЭ) оборудования, используемого во время боевых действий, масса только аккумуляторных батарей (АКБ) достигает 8 кг - 20% от общей массы экипировки, что является чрезмерной нагрузкой, уменьшающей подвижность военнослужащего.
Ожидается, что уже к 2025 году, учитывая необходимость в более сложных и мощных электронных системах в составе экипировки спешенных военнослужащих, при прежних типах источников электрической энергии (ИЭЭ) масса нагрузки может удвоиться. Становится актуальным вопрос о необходимости создания либо принципиально новых АКБ высокой плотности хранения энергии (не путать с плотностью электролита, 500-600 Втч/кг вместо имеющихся 150-210 Втч/кг), либо новой системы электроснабжения. АКБ высокой плотности хранения энергии в настоящее время применяются в космической технике, но из-за их высокой стоимости включение в экипировку каждого пехотинца не ожидается еще долгие годы. Ранее западные военные СМИ сообщали, что батареи нового поколения будут не только быстро заряжаться, но и служить продолжительное время. В состав современной экипировки военнослужащего входит до 10 потребителей ЭЭ, в частности прибор ночного видения, средства навигации и связи, лазерный дальномер, целеуказатель, тепловизор, средства освещения и другие. Каждое устройство оснащено собственной АКБ. Из-за неравномерного потребления ЭЭ устройствами уровни зарядов их батарей на момент окончания боевого задания существенно различаются. Следовательно, в это время военнослужащий несет дополнительную нагрузку из-за неиспользуемых или малоиспользуемых АКБ. С целью ее снижения на спешенного военного необходимо рационально распределить ЭЭ. В связи с этим целесообразна централизованная система электроснабжения, в состав которой входила бы одна АКБ, которая подзаряжалась от других ИЭЭ, обеспечивая энергией все устройства. Кроме того, при централизации повышается удобство контроля уровня заряда батареи.
Американские специалисты в области создания перспективных источников электроэнергии при поиске способов уменьшения количества носимых АКБ по опыту боевых действий в различных локальных войнах нашли подход к принципиально новым способам получения ЭЭ. Был изучен процесс движения военнослужащего, в ходе чего выяснено, что бедра, на которые приходится основная масса переносимого груза, движутся вертикально с амплитудой каждого шага 4-7 см. В каркасе рюкзака расположена жесткая пластина с лямками, к которой через пружины крепится вещевой отсек рюкзака, скользящий по вертикальным направляющим. К этой пластине прикреплена зубчатая рейка, воздействующая на шестерню генератора. В нижней части устройства имеется блокировка, устанавливаемая при необходимости пехотинцем вручную. Испытания ранцевого механизма проводились при передвижении по различным типам поверхности, при подъеме и спуске с полезной нагрузкой массой от 20 до 38 кг. Во всех трех случаях был получен положительный результат. При неподвижном положении нагрузка от рюкзака на тело человека постоянна, а с началом движения она возрастает за счет инерции груза. При беге и прыжках воздействие на организм увеличивается, что в боевых условиях зачастую приводит к снижению эффективности вследствие повышенной утомляемости военнослужащего. Рассматриваемая концепция перспективного источника энергии позволяет свести к минимуму негативное влияние сил инерции на пехотинца. Для выработки ЭЭ военнослужащим при выполнении боевых задач также разрабатываются элементы искусственной опорно-двигательной системы, которые позволят не только снизить нагрузку, но и выработать энергию. Ее опытный образец создала компания "Бионик пауэр" в конце 2018 года, представляющий собой устройство выработки ЭЭ "Пауэр вок", крепящееся на коленный сустав военнослужащего. Его действие основано на принципе рекуперативного торможения (это когда тяговыми электродвигателями вырабатывается электроэнергия в момент торможения) транспортных средств с электрическим двигателем (поезд метро, троллейбус, трамвай). Механизм по заранее созданной программе подстраивается под каждого военнослужащего так, чтобы генерировать максимальную электрическую мощность с наименьшим усилием. С внешней стороны коленного сустава расположен редуктор, преобразующий через зубчатую передачу скорость сгибания колена в более высокую. Механическую энергию вращения шестерни генератор преобразует в ЭЭ. При движении на подъеме выходная мощность генератора составляет 3-6 Вт, а на спуске - 30-40 Вт. Данное устройство также помогает военнослужащему более эффективно тормозить при спуске, что в условиях боевой обстановки позволяет ему лучше контролировать движение, снизить утомляемость и риск получения травм. Рассмотренные ИЭЭ - ранцевый механизм и ножное устройство - интегрированы в единую энергосистему, которая может быть дополнена еще одним таким источником в виде гибкой солнечной панели на основе арсенида галлия, покрывающей поверхности рюкзака и шлема. До настоящего времени выпущено 130 опытных комплектов для проведения всесторонних испытаний в подразделениях сухопутных войск и морской пехоты США, а также для ВС Канады. Одна из первых версий уже была представлена американскими военнослужащими на учениях. Кроме того, предлагается использовать устройство, которое будет вырабатывать ЭЭ за счет движения ног военнослужащего. Его особенностью является то, что оно объединяет движение обеих нижних конечностей в единый механический привод. Тросы, прикрепленные к стопам, при движении пехотинца через зубчатую передачу воздействуют на общую шестерню генератора. Экспериментальные результаты показали, что этот механизм может генерировать мощность 9 Вт и, кроме того, помогает сгибающим ногу в колене мышцам замедлить движение голени. Для удобства использования предполагается встроить трос в рубашку в задней поверхности брюк военнослужащего. Устройство является эффективным вариантом для выработки ЭЭ даже во время повседневной деятельности. Необходимо отметить, что комбинированные энергетические системы все чаще рассматриваются в качестве наиболее эффективного способа обеспечения спешенного военнослужащего ЭЭ, необходимой для продолжительной работы его электронного оборудования на удалении от стационарных ИЭЭ. Применение подобных систем в вооруженных силах США позволит также сократить финансовые затраты за счет отказа от применяемых на данный момент неперезаряжаемых гальванических элементов. Так, по расчетам американских специалистов, затраты на одного пехотинца за каждые боевые сутки можно будет снизить на более чем 20 долларов США. Исследования в области создания различных устройств преобразования энергии движения человеческого тела в электричество ведутся в отношении других частей тела. Вероятно, что к 2035 году удастся создать такие ИЭЭ, в которых энергия будет вырабатываться от движения грудной клетки военнослужащего при его дыхании и по беспроводной силовой сети приводить в действие эффективные механические опорно-двигательные системы. Таким образом, в составе боевого комплекса пехотинца сухопутных войск США ожидаются принципиальные изменения, в том числе в области создания новых источников электрической энергии, что позволит решить актуальную в настоящее время проблему - снижение нагрузки на спешенного военнослужащего и обеспечение носимого оборудования электроэнергией в достаточном количестве. Зарубежное военное обозрение. - 2020. - №1. - С. 48-51 Смотрите также | |||||||||||||||||||||
|
| |||||||||||||||||||||
| Просмотров: 5421 | | | |||||||||||||||||||||
| Всего комментариев: 0 | |