Desarrollo de sistemas energéticos para infantería.
Los soldados conectan los cables a un centro de distribución de energía auxiliar en Afganistán
Los esfuerzos para entregar sistemas cada vez más sofisticados a las unidades desplegadas condujeron a un flujo creciente de aplicaciones electrificadas que se apresuraron desde los laboratorios de combate al campo de batalla y contribuyeron al hecho de que la estandarización y la unificación de los sistemas de energía ya no están determinadas únicamente por los componentes comerciales.
El objetivo del Centro de Investigación Acorazado TARDEC del Ejército Estadounidense es promover asociaciones industriales con respecto a la comercialización de tecnologías militares eléctricas y promover la unificación entre la defensa y los mercados domésticos. (Además, tecnología eléctrica - varios dispositivos y métodos de generación de energía eléctrica)
Las tecnologías de iones de litio y otras baterías avanzadas comenzaron, por ejemplo, como inversiones del ejército en soluciones tecnológicas de almacenamiento para vehículos de combate. Según TARDEC, el nivel actual de unificación de componentes entre camiones militares y civiles alcanza 65 - 70%.
Para 2020, las actualizaciones de vehículos y el desarrollo de nuevos sistemas liderarán la lista de inversiones de defensa con gran capital y cada vez integrarán más la tecnología eléctrica. Los vehículos de combate en tierra se encuentran en I + D en la categoría en la que están buscando activamente la transferencia de motores de combustión interna (ICE) a motores híbridos (HEV) o completamente eléctricos (EV) y transmisiones.
Las solicitudes para construir una estructura de red del ejército, como, por ejemplo, el programa de recopilación de inteligencia con visión de futuro del Ejército Americano, el sistema automatizado para recopilar, procesar y distribuir información de inteligencia DCGS-A (Sistema de Terreno Común Distribuido), el Comando de Batalla Conjunto del Ejército - Plataformas (DCGS-A o Blue Force Tracking) o el sistema de información para soldados basado en la tableta NETT WARRIOR, también requerirán el desarrollo constante de los sistemas eléctricos de acuerdo con el principio de "disponibilidad al mejor precio" de la financiación de la defensa.
Vehículos de propulsión
Las centrales eléctricas integradas para vehículos militares terrestres se han convertido en un elemento clave de los proyectos de próxima generación. Los requisitos para vehículos prometedores, por ejemplo, los requisitos para máquinas bajo los programas americanos JLTV y GCV no solo mejoraron la protección balística y la seguridad del chasis contra los IED, sino que también mejoraron la ergonomía de la tripulación y las capacidades de control operacional. Estos componentes, a su vez, requieren vetroniki (electrónica del vehículo) mejorado. La capacidad de realizar sus tareas en el futuro significa que los motores, las transmisiones y los sistemas de distribución de energía de los prometedores vehículos de infantería serán cada vez más eléctricos.
El ATV ATV MV800 4 x 4 de Polaris Industries
Después de instalar el motor PATRIOT en el año 2007, con inyección eléctrica directa de combustible, en sus ATV MV800 4 x 4, Polaris Industries se centró en el desarrollo de motores eléctricos híbridos para su línea de SUV militares y deportivos. Motor PATRIOT de 760 cm3 y potencia HP 40. Originalmente, fue desarrollado en colaboración con la firma australiana Orbital y fue pensado como un concepto híbrido que podría dar casi el doble de potencia en comparación con los motores diesel tradicionales. El motor PATRIOT utiliza tecnología de encendido por chispa directa; no solo funciona con los combustibles estándar STANAG y MIL-STD JP5, sino también con gasolina convencional y combustible diesel convencional de los estándares estadounidenses.
Transmisión EX-DRIVE de la empresa QinetiQ
De acuerdo con un contrato de dos años por un valor de 449,9 millones, otorgado al equipo de desarrollo de BAE Systems y Northrop Grumman en 2011, QinetiQ suministrará sistemas de transmisión EX-DRIVE para esa parte de la fase de desarrollo tecnológico del programa GCV del cual BAE es responsable. QinetiQ es un proveedor de tecnología de transmisión básica basada en su sistema de accionamiento eléctrico híbrido para la máquina prototipo GCV. Las características principales del sistema EX-DRIVE son la eliminación de la conexión mecánica entre el motor, el chasis y la transmisión mediante el uso de subsistemas eléctricos. Esto le permite intercambiar la posición de dichos componentes clave de la unidad de potencia, como el motor y la transmisión. No hay necesidad de un esquema lineal, una mayor flexibilidad en la elección de las fuentes de energía y su colocación en el chasis de la máquina. Estas configuraciones también permiten el uso de tamaños prometedores y no estándar de celdas de combustible, baterías y otros sistemas de almacenamiento de energía.
Otro contendiente para el proyecto GCV es un equipo encabezado por General Dynamics como contratista principal e incluye a sus socios Lockheed Martin, Detroit Diesel y Raytheon.
Una amplia gama de baterías militares y cargadores tácticos de Bren-Tronics
HYBRIDRIVE de BAE Systems
BAE Systems ha desarrollado su propio sistema de propulsión HYBRIDRIVE basado en un motor diesel, un generador, un motor eléctrico y un sistema de almacenamiento de energía. Están conectados a un sistema de control digital, que es similar a EX-DRIVE, simplifica la decisión de diseño de desconectarse y le permite colocar los componentes del circuito de alimentación en cualquier lugar. De hecho, las plantas de energía HYBRIDRIVE excluyen completamente un sistema de este tipo como una transmisión, como en la unidad PROPULSE de Oshkosh (que se describe a continuación), se usa un sistema de frenado recuperativo en el cual el motor de la unidad frena la máquina y al mismo tiempo suministra una parte de la carga al sistema de almacenamiento de energía.
PROPULSO de Oshkosh
La unidad PROPULSE, instalada en los camiones HEMTT A3 Oshkosh, tiene un circuito de tren de potencia híbrido modular que suministra energía por separado a los motores especiales de cada diferencial. El motor diesel impulsa un generador eléctrico de 335 kW, que transfiere electricidad directamente a las ruedas. Se argumenta que el sistema elimina la necesidad de un convertidor de par, una transmisión, una caja de transferencia y un cigüeñal de transmisión, y al mismo tiempo tiene una mayor eficiencia y menos partes móviles.
APD (Autonomus Platform Demonstrator - plataforma de demostración independiente)
El sistema Q-DRIVE de Quantum Fuel Systems Technologies es una solución similar basada en una arquitectura de central eléctrica intercambiable altamente eficiente. El sistema Q-DRIVE también se distingue por su modularidad, que le permite obtener varios diseños alternativos de componentes en el automóvil y cambiar el diseño del chasis. El prototipo de patrullero patrocinado por TARDEC, denominado CERV (Clandestine Extended Range Vehicle), se basa en una unidad de potencia Q-DRIVE montada en un chasis ligero y de poca altura. Esta combinación reduce las firmas acústicas y de radar que aumentan el sigilo del vehículo. Como parte de un programa anterior de vehículos de patrulla, AeroVironment, liderado por DARPA, desarrolló un prototipo para el Cuerpo de Marines de los Estados Unidos.
CERV se basa en un nuevo chasis híbrido diesel-eléctrico. El motor diesel 1,4 de un litro se combina con un motor eléctrico 100 de kilovatio. El par total de la unidad de potencia está justo por encima del límite, ¡casi 7000 Newtons por metro! Debido a esto, el automóvil puede superar el aumento de 60 y la velocidad máxima del buggy es 130 km / h. Al mismo tiempo, el consumo de combustible por 25% es menor que el consumo de combustible de un automóvil similar con un motor de combustión interna convencional.
Vehículo táctico eléctrico conjunto (JETV)
Vehículo de movilidad extendida CERV (vehículo de rango extendido clandestino)
APD (Autonomus Platform Demonstrator - plataforma de demostración autónoma) es un prototipo blindado totalmente eléctrico de un móvil terrestre el robot. Las pruebas de los prototipos CERV y APD están previstas en el nuevo laboratorio de potencia y energía del ejército, que se inauguró en abril de 2012, como parte de la denominada iniciativa GVSET (Ingeniería y tecnología de sistemas de vehículos terrestres: diseño y tecnología de sistemas de vehículos terrestres) realizada por el centro blindado TARDEC.
Bren-Tronics es un importante fabricante de baterías y cargadores militares, que suministra baterías de iones de litio 1 000 000 y cargadores 100 000 de XNUMX a ejércitos de todo el mundo. La compañía es un jugador importante en esta área gracias a la investigación constante y las mejoras constructivas, y proporciona a los soldados la última tecnología para garantizar la seguridad y el mejor rendimiento.
Batería de iones de litio BB-2590 / U
Desde 1973, Bren-Tronics ha establecido estándares en el campo de las fuentes de alimentación portátiles entregadas a las aeronaves estadounidenses. Como uno de los fabricantes de sistemas de baterías, la compañía suministra a las fuerzas armadas baterías primarias y secundarias, cargadores portátiles y portátiles de estándares militares, así como cables, conectores y adaptadores. Produce baterías militares de iones de litio BB-2590 / U (ver foto) con un bus de control del sistema incorporado, que simplifica la conexión al equipo básico.
Instalada en un vehículo oa pie, la fuente de energía EMILY 2200 de SFC Energy funciona de manera silenciosa, confiable, durante mucho tiempo, y no es necesaria la intervención del usuario. El dispositivo de celda de combustible funciona como un generador de mayor confiabilidad y suministra energía, independientemente del clima y el clima, a equipos móviles, como los sistemas de comunicaciones, navegación y visión nocturna, y otros sistemas a bordo.
Celda De Combustible SFC EMILY 2200
Energía eléctrica auxiliar
Los conceptos avanzados de máquinas militares integran la generación de energía y los componentes de energía en los sistemas a bordo. También proporcionan el uso de fuentes de energía auxiliares durante la operación. Las fuentes de energía auxiliar proporcionan energía adicional no solo para los sensores de viento importantes (sistemas de automatización a bordo para el combate y los procesos de trabajo de los vehículos de combate), el intercambio de información en movimiento y un sistema de control e información multifuncional, sino que también proporcionan energía de respaldo para los sistemas de protección de la tripulación, incluidos los sistemas de extinción de incendios. El MERKAVA 4 MBT, por ejemplo, está equipado con una torreta totalmente electrificada, desarrollada por El-Op (una subsidiaria de Elbit Systems), así como un moderno SLA y el complejo de protección activa TROPHY de Rafael. También es notable por el motor diésel V-12 actualizado, que proporciona un aumento de la potencia de aproximadamente 25% en comparación con las soluciones anteriores.
Los sistemas de generación y distribución de energía militar existen en una amplia variedad de tamaños, formas y parámetros, pero todos juegan un papel importante en las operaciones de protección y mantenimiento de sus fuerzas, tanto en versiones estacionarias como móviles. El equipo de generación de energía auxiliar portátil (grupos electrógenos o APU) se ha convertido en un recurso táctico crítico en las operaciones en red, muy dependiente de pequeños dispositivos tácticos computarizados y vehículos aéreos, terrestres y submarinos no tripulados. También se instalan en objetos terrestres móviles que se sobrecargan cada vez más con computadoras portátiles de escritorio, servidores, enrutadores, dispositivos de conmutación y comunicaciones digitales; también brindan preparación de energía previa al vuelo. aviación sistemas.
Por supuesto, no debemos olvidar que incluso los combatientes digitalizados no pueden afeitarse en la oscuridad, y el uso prosaico como la iluminación, el aire acondicionado y el calentamiento de bases militares también es un incentivo poderoso para la entrega y el despliegue de centrales eléctricas en el ejército.
Grupos electrógenos Rolls-Royce FEPS
La división de Sistemas de Generación de Distribución de Rolls-Royce produce una línea de unidades de potencia auxiliar tácticas diseñadas para satisfacer las necesidades de las futuras fuerzas de expedición que operan en condiciones difíciles, que incluyen el suministro de energía eléctrica cada vez más compleja para operaciones centradas en la red y protección de tropas. Los generadores de energía portátiles de combate Rolls-Royce están optimizados para su uso como APU de servicio pesado. El grupo electrógeno FEPS (Field Electric Power Source) de esta compañía utiliza tecnología de alternador de imán permanente. Estos generadores controlados digitalmente generan energía con una velocidad de rotación ajustable, pueden operar en ambientes hostiles, a temperaturas y altitudes extremas. Estos generadores también reducen significativamente la cantidad de logística o carga logística.
La empresa Dewey Electronics suministra generadores diésel tácticos para el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. En estos grupos electrógenos portátiles, se combinan las tecnologías de motores diesel, generadores eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía; Han mejorado la protección acústica, térmica y electromagnética para reducir diversos tipos de radiación en condiciones de combate. También son extremadamente ligeros, Dewey llama a sus generadores tácticos 2KVV los generadores diésel portátiles alternativos y de corriente directa más ligeros de todos los activos militares de los EE. UU.
Generador CRUX de Exelis
Según los informes, los generadores CRUX (Crear, Regular, Utilizar, Exportar - Crear, Ajustar, Utilizar, Exportar) de Exelis funcionan de forma continua durante hasta 8 horas con menos de un tanque de combustible diesel en condiciones extremas del desierto. Se informa que la gama de modelos extendida de dichos productos es el primer grupo electrógeno que suministra a los vehículos militares la cantidad de energía del generador remolcado con una pequeña carga logística de un alternador tradicional.
G&M Power Plant, que suministra grupos electrógenos al Departamento de Defensa del Reino Unido, fabrica equipos de potencia con una potencia de 40 kW a 2 MW y suministra equipos estándar y personalizados según las especificaciones del usuario final.
Baterías tácticas
Dado que gran parte de la energía táctica es generada por las baterías, esta parte de la cadena de suministro de electricidad es también un tema de I + D en curso conducido por proveedores de equipos militares. Las baterías también son la clave para el combate, incluidos los robots tácticos y el equipo de comunicaciones; su importancia y uso pueden aumentar en los programas para un posible soldado, como el SOLDIER WARRIOR (SWAR) parte del GSE (Ground Soldier Ensemble - Ground Soldier Outfit program), donde las armas eléctricas y la robótica propuestas, como los exoesqueletos y las mulas de paquetes robóticos como el concepto SEGMULE de QinetiQ USA (anteriormente, la iniciativa de Percepción Aplicada para la Infantería de Marina) podría desempeñar un papel importante en el aumento significativo de la capacidad de combate de un soldado de infantería individual.
Mientras se discuten las posibilidades de futuros sistemas defensivos de vehículos que usan blindaje eléctrico y firmas reductoras que usan campos eléctricos, estas posibilidades (con respecto al consumo de energía) también pueden ser bastante aplicables en el nivel de infantería. Se están probando prototipos de exoesqueleto de soldado, por ejemplo, el sistema estadounidense HULC y el HERCULE eléctrico francés (el primero se está probando para el componente de infantería del programa GSE de EE. UU.).
La I + D de próxima generación incluye el desarrollo de una tecnología de batería estructural, por ejemplo, BAE Systems invierte grandes esfuerzos en su desarrollo. Como su nombre lo indica, la tecnología de batería estructural integra la energía de la batería directamente en la arquitectura de los sistemas eléctricos y electrónicos. Esto puede parecer menos obvio, pero la investigación sobre baterías estructurales es parte del desarrollo de una armadura estructural, en la que los microprocesadores se integran directamente en las tarjetas inteligentes para proporcionar datos como el monitoreo ambiental o la detección de intrusos.
Al integrar la fuente de alimentación de las baterías con otros componentes, esta tecnología promete una reducción en la masa total de los sistemas y las limitaciones logísticas cuando se suministran baterías, cargadores y adaptadores a la línea frontal. Al estar en las primeras etapas de desarrollo, los prototipos, sin embargo, ya han permitido la incorporación de baterías estructurales, basadas en lo que BAE describe como "química de las baterías de níquel" y operan durante décadas (en oposición a la vida útil de las baterías de litio medida en años), en dichos materiales compuestos. , como la fibra de carbono y el vidrio-plástico, donde funcionaron como fuentes de energía para los UAV.
Después del desarrollo, tales baterías pueden operar toda la vida útil de la plataforma con una reducción significativa del peso, funcionar en conjunto con los paneles solares y formar juntos una única fuente de alimentación autosuficiente para sistemas avanzados de soldado y robótica táctica. Sin embargo, en un futuro próximo, las baterías de alto voltaje 4 kW, desarrolladas originalmente por Saft para vehículos híbridos de uso doméstico de BAE para el programa American FCS actualmente cerrado, permanecerán en el marco de los programas en curso sobre vehículos eléctricos y tecnología de soldados.
Cargador de batería militar Bren-Tronics PP-8498 / U
Bren-Tronics, un fabricante global de sistemas de energía portátiles avanzados para sistemas militares utilizados por los Estados Unidos, la OTAN y agencias gubernamentales de todo el mundo, utiliza un diseño de ingeniería moderno, los mejores componentes listos para usar y las celdas de combustible más amplias. Estos sistemas de carga portátiles adicionales tienen una gran demanda, son usados por soldados de todo el mundo.
SFC Power Manager 3G
Al combinar las soluciones de energía inteligentes JENNY 600S y SFC Power Manager 3G (en la foto) de SFC Energy, se desarrolla un sistema de energía altamente eficiente. JENNY plus SFC Power Manager recargará varias baterías y alimentará el equipo de energía al mismo tiempo. La solución SFC crea un sistema de energía que tiene la máxima potencia y flexibilidad funcional con una masa mínima.
Cualquiera que sea el futuro, las baterías y los cargadores tácticos de hoy en día son bastante complejos, esto está claramente indicado por las baterías recargables de la administración de energía del Ejército Americano y los programas bajo la guía de las oficinas de energía del Cuerpo de Marines. Se publican manuales extendidos que definen en detalle el funcionamiento, la gestión y la destrucción de los sistemas portátiles de energía de los soldados, cargadores y adaptadores de dispositivos para sistemas de combate clave, que incluyen estaciones de radio SINCGARS, dispositivos de visión nocturna AN / PVS, visores nocturnos DRAGON y estaciones de radio AN / PRC programables (estos ejemplos incluyen en equipamiento estándar del ejército americano).
Laboratorio de sistemas de potencia en tierra del ejército
Si las predicciones del Pentágono de que un tercio de todos los sistemas de combate serán automáticos mediante 2015, son ciertas, entonces las inversiones en curso en el desarrollo de tecnologías eléctricas para alimentar y controlar estos sistemas deberían crecer de manera exponencial.
Los futuros equipos militares y los equipos diseñados para satisfacer las necesidades de las fuerzas expedicionarias en tierra, como Ground Soldier Ensemble (cuyo componente SWAR juega un papel importante en la exploración del potencial de una interfaz soldado-máquina), serán más intensivos en energía a medida que se desarrollen las capacidades futuras. Esto llevó a la creación de nuevas organizaciones para satisfacer estas necesidades.
Estructura del Laboratorio de Sistemas Eléctricos de Tierra del Ejército (GSPEL)
En abril, 2012, el Centro blindado de investigación TARDEC, abrió una agencia especializada en Detroit. La función principal del Laboratorio de Sistemas de Potencia Terrestre de Ground Ground and Energy Laboratory (GSPEL) es supervisar el desarrollo y la producción de capacidades de potencia para un soldado de infantería. De los ocho laboratorios de este complejo, el más importante es el laboratorio PEVEL (Laboratorio Ambiental de Vehículos de Energía y Energía), que realiza una investigación completa de los prototipos de sistemas prometedores de transporte terrestre. La Administración de Sistemas de Energía Expedicionaria del Cuerpo de Marines de EE. UU. Es otro laboratorio militar estadounidense de sistemas de energía, mientras que las fuerzas de ingeniería de las fuerzas terrestres involucradas en la construcción y reconstrucción de las subestaciones eléctricas 400 en Afganistán e Irak son el proveedor más grande (más grande que todos los demás) ) Infraestructura eléctrica para todo el contingente expedicionario estadounidense.
Hasta cierto punto, el viejo dicho de que la infantería se está moviendo en su vientre todavía es cierto, excepto que esta metáfora no es del todo aplicable a la parte inferior de la máquina MRAP actual, que está equipada con sistemas a bordo que tienen una "sed insaciable" en energía eléctrica. .
Materiales utilizados:
Tecnologia militar
www.bren-tronics.com
www.qinetiq.com
www.qtww.com
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