התפקיד של הדחף החשמלי ביטחון ימי ו הגנה

מערכות הנעה חשמלית מעצבות באופן יסודי את הביטחון הימי וההגנה על ידי כך שהן מאפשרות ניקוי, שקט יותר, ופלטפורמות ימיות גמישות יותר מבחינה תפעולית יותר. כמו נוביות ומשמרות החוף הגלובליות להתעמת עם איומים מתפתחים - ממלחמה סימטרית ועד למנדטים סביבתיים - המעבר ממניעה מכנית מסורתית לכונן חשמלי אינו עוד יותר, אלא חיוני ביותר של ניהול אנרגיה מתמשך, אשר מקדם את יעילותו של כוח האדם, תוך כדי מאובנים, וחיזוק יעילותו של כוח מתמשך.

מערכות הנעה חשמלית

הנעה חשמלית בכלי שיט ימיים הופכת אנרגיה חשמלית מסוללות, גנרטורים, או תאי דלק לתוך דחף מכני באמצעות מנועים חשמליים.בניגוד למנועי דיזל מסורתיים או טורבינות גז שמניעים פירים ישירות, מערכות חשמל מדלות מבני כוח ממניעה, ומאפשר גמישות רבה יותר בפריסה של כלי שיט ומבצע.

• (FLT:0) הנעה חשמלית מלאה (כל הספינות החשמליות): אנדרל 1 (All Onboardעומסים - הנעה, חיישנים, כלי נשק - מסופקים מאוטובוס חשמלי משותף (מדי פעם או טורבינות גז) לרוץ במהירויות אופטימליות כדי לטעון סוללות או מנועים חשמל ישירות.
• (FLT:0) ההנעה החשמלית:FreaLT:1 משלבים מנועים קונבנציונליים עם מנועים חשמליים. Vessels יכול לפעול על חשמל עבור סיור מהיר, ריצוף נמוך, או ריצה שקטה, ולעבור דיזל או טורבינות עבור מעברים מהירים.
• (FLT:0Battery-electric Propulsion:FreaLT:1) משתמש בבנקים גדולים של סוללות כמקור האנרגיה היחיד למשימות לטווח קצר. Common בסירות סיור קטנות, צפרדעים וכלי רכב בלתי מאוישים.
• (FLT:0)Fuel cell Propulsion:FLT:1 טכנולוגיה מתפתחת המשתמשת מימן או דלקים אחרים כדי לייצר חשמל אלקטרוכימי. מציעה אפס פליטות בשלב של שימוש וחתימות אקוסטיות נמוכות מאוד, אך מתמודדת עם אחסון ותשתיות.

כיצד פועל הנטומנטציה החשמלית

במערכת כונן חשמלי טיפוסי, עוברים ראשוניים (מנועי דיזל, טורבינות גז או תאי דלק) להפוך את המנופים לייצר שינוי נוכחי (AC) AC זה הוא retified הנוכחי (DC) לתפוצה או מאוחסנים בסוללות. Power Electronics - מונעים וממירים - אז החשמל להנעת מנועים, אשר יכול להיות קבוע מגנטיים סינכרוניים, מנועים או שיפור מהירות המנועים, ללא יכולת בקרה מדויקת.

המונחים: key Components

מערכות הנעה חשמליות מודרניות מסתמכות על מספר מערכות משנה קריטיות:

• (ב) אחסון:0 (Energy Storage: FLT:1 Lithium-ion סוללות שולט, אבל סוללות מוצקות וזרימה נמצאים בפיתוח צפיפות אנרגיה גבוהה יותר ובטיחות.
• (FLT:0) Power ההמרה וההפצה: 1FLT:1 Solid-state Transformers ו- Modular Converter מאפשרים המרה יעילה של מתח בידוד תקלות, חיוני לפונדקאות בנזקי לחימה.
• מנועים חשמליים:0 (חשמליים: 1) מנועים מגנטיים קבועים מציעים יעילות גבוהה וצפיפות כוח. מנועים על ידי ניהול, קרירים לטמפרטורות Cryogenic, מבטיחים אפילו יותר כוח בחבילות קטנות יותר, אך דורשים מערכות קירור מורכבות.
• (FLT:0) מערכות ניהול חשמל משולבות: FLT:1 Software שמייעלת שיתוף עומס בין סוללות, גנרטורים ומנועים כדי למזער את צריכת הדלק ולשמור על ביצועי שיא.

יתרונות אסטרטגיים עבור חיל הים ומשמר החופים

אימוץ של הנעה חשמלית מספק חבילה של הטבות טקטיות ואסטרטגיות שמשפרות ישירות את הביטחון הימי. היתרונות האלה אינם רק מצטברים; הם מאפשרים פרופילי משימה חדשים ודוקטרינה מבצעית.

ניכוי חתימה וחתימה אקוסטית

(השקט האקטי הוא חשוב עבור כלי שיט ימיים העושים לוחמה נגד-סובמרנית (ASW), איסוף מודיעין או כיסוי של צינורות חשמליים (חשמליים חשמליים) מייצרים פחות רעש ורטטים פחות מאשר דיזל או גז טורבינות כי יש להם פחות חלקים נעים ואין דופקים של בעירה 2020 כאשר הם פועלים על סוללות לבד, כלי שיט יכול להתקרב לרעשי גז חשמליים, באופן דרסטי, על ידי בני נוער וחיישנים אקוסטיים, כמו מנועים מסוג CVFish-Fish-S, אך להשתמש ב-Squarejerlinicericericericertomate מנועים חדש, אך ורק כדי להשיג מנועים של מנועים של מנועים של מנועים של מנועים מסוג 1 - 1 -2, כמו מנועים של מנועים של מנועים מסוג 1 -2Fish-Straine CIRFolderlintlinicertonFoldertonFoldertonertonertonertonertonerine-S, אך ורק כדי להשיג מנועים חשמליים, כמו מנועים, אך ורק כדי להשיג מנועים חשמליים, כמו מנועים, כגון מנועים, מנועים של חברת דיזל, כמו מנועים חשמליים, מנועים של חברת דיזל 1 - 1

החתימות האקוסיות מופחתות גם מועילות כלי אמצעי המניעה נגדי, אשר חייב לפעול בשקט כדי למנוע הפעלת מכרות.כלי אמצעי ההגנה של הצי המלכותי של חיל הים המלכותי השתמשו בהנעה חשמלית במשך עשרות שנים, מה שמוכיח את יעילות הנהיגה החשמלית בתפקיד תובעני זה.

שיפור יכולת האדם והדעה

מנועים חשמליים יכולים להפוך את הכיוון מיד להשיג מהירות פיר מדויקות, המאפשרים תמרון מעולה במים מוגבלים, הנמלים, אזורי החוף. Azimuth דחף ודחפים פודד (למשל, ABB's Azipod) המופעל על ידי מנועים חשמליים כדי לסובב 360 מעלות, לבצע מיקום דינמי ללא כוונונים, ולשמור על יכולת קריטית עבור משמרת אווירי תנועה כגון הגנה עצמית, מערכת אבטחה משופרת של מנועים, שירות אבטחה חדש, והצלה.

אחריות סביבתית וקיימות

תקנות בינלאומיות, כולל יעדי הדה-מינגמיזציה של ארגון הים הבינלאומי (IMO) ושטחי בקרת הרשאות (ECAs), ציי חיל הים והממשל כדי להפחית את פליטות הנטומנטציה של חשמל, במיוחד כאשר בשילוב עם טעינה בצד החוף או שילוב אנרגיה מתחדשת, חתכים תחמוצת חנקן, תחמוצת sulfur חמצני, ומדנות חלקית.

מעבר לפליטות, כונן חשמלי מקטין את הסיכון לשמן ומפשט את ניהול חום הפסולת.היכולת לפעול על כוח הסוללה בנמל מבטלת את הצורך במנועי עזר, הורדת זיהום אוויר מקומי ליד אזורים מאוכלסים.

גמישות ואינטגרציה

מערכות הנעה חשמלית מאפשרות "לתפוס כוח" ו"כוח לקחת-in" תצורה, שבו מנועים מונעים יכולים לשמש גנרטורים כאשר מונעים על ידי הפיר (החלים מחדש) או לאפשר עומסי שירות הספינה כדי לצייר מהאוטובוס הנטועה. גמישות זו תומכת בכלי נשק באנרגיה גבוהה - אקדחים, לייזרים וקטבות אלקטרומגנטיות - הדורשות עומסי כוח מפולסים חשמליים.

עבור כלי משמר החופים ואכיפה החוק, הנעה חשמלית מאפשרת להזדקק למהירויות נמוכות, תחבורה יעילה במהירויות ערמומיות, ואת היכולת לקידוד בעת יירוט איומים - הכל ממערכת אנרגיה אחת המותאמות על ידי תוכנה.

יישומים אמיתיים ומקריות

הנעה חשמלית כבר מעומידה על ספקטרום של כלי הגנה, מאומנים קטנים לא מאוישים ועד ללוחמים גדולים על פני השטח, בחינת יישום זה מגלה גם את הבגרות ואת הפערים הנותרים.

פטרול וורס ומשמר החופים חותכים

סירות סיור קטנות עד בינוניות ליהנות באופן מיידי ממערכות היברידיות ו היברידיות כי פרופילי המשימה שלהם כרוכים סיורים מהירים מורחבים מדי פעם רודף במהירות גבוהה.כלי המשימה של חיל הים סינגפור ברמה גבוהה להשתמש CODAG (הכולל דיזל וסידור גז) אבל עיצובים חדשים יותר מאוניות אירופיות לעתים קרובות כוללים היברידית.

משמר החופים ברחבי העולם מאמצים חתך חשמלי היברידית.תוכנית ה- Offshore של משמר החופים Offshore Patrol Cutter (OPC) תוכנן במקור כונן חשמלי היברידי, אבל לאחר ביקורות עלות, העיצוב עבר למערכת דיזל קונבנציונלית יותר עם חשמל רק עבור עומסי מלון.עם זאת, מחלקת הביטחון הלאומי חיתוך (NSC) כוללת כונן חשמלי עבור מהירויות.המשמר הקנדי הוא שומר חשמליות עבור כלי שיט חדשים של משמר הגבול הפיטוריים, בעוד שברשותו החדש שלה יהיה מנועים באופן מלא של כלי שיט חדש לחלוטין.

רכבי שטח וקרקע בלתי מאוישים

מערכות לא ידועות הן מועמדים טבעיים להנעה חשמלית בשל גודלן, צרכי הסיבולה, ופעולה שקטה.החיל הים האמריקאי:0Sea HunterFLT:1-Diplacement לא מאויש משתמש בכונן היברידי דיזל-חשמלי, אבל גרסאות עתידיות חוקרות את כל התצורה החשמלית.

הנעה חשמלית מאפשרת לפלטפורמות אלה לפעול באופן חשאי, לטעון מחדש מספינות האם או תחנות מעוגן, ולבצע מודיעין מתמשך, מעקב והתחדשות (ISR) ללא סיכון לצוותים אנושיים.הצי הנורבגי ניסה עם כלי רכב חשמליים אוטונומיים המופעלים על ידי חשמל (AUVs) למיפוי קרקעית הים וניקוי שלי בים הצפוני.

דוגמאות ל-Sentral Navies

כמה ספינות מחויבות למניעה חשמלית עבור לוחמים עתידיים:

• (FLT:0)U.S צי:FLT:1 The Zumwalt-class (DDG 1000) משתמש בכונן חשמלי מלא עם שני גנרטורים עיקריים גנרטורים דיזל, כוח שני מנועים מתקדמים בניכוי התוכנית נחתך לשלוש אוניות, הטכנולוגיה סוללת את הדרך עבור הדור הבא של הדור הבא של הדור הבא, אשר צפוי לאמץ כוח משולב עם מערכת חשמל גבוהה ומניעה.
• הצי המלכותי:0 (Royal Navy:Build:cioFLT:1) של חברות המטוסים של המלכה אליזבת' משתמשים במערכת הנעה חשמלית משולבת, עם טורבינות גז ו גנרטורים דיזל המספקים כוח לארבעה מנועים חשמליים.
• (FLT:0) איטלקי וצרפתית נבנים: FLT:1 The Horizon-class frigates ו- FREMM multipurpose frigates תכונה משולבת דיזל-חשמל או גז (CODLAG), המאפשרת הפלגה חשמלית עבור סיורים נגד צוללות.
• (FLT:0 רפובליקאי של הצי סינגפור: FLT:1 צוללות מסוג 218SG (אינו-הוודאות) משתמשות במניעה עצמאית אווירית (AIP) עם תאי דלק, ביעילות מערכת הנעה חשמלית לסיבולה תת-קרקעית.

אתגרים: מגבלות נוכחיות ודרכים מחקר

למרות היתרונות המשכנעים, הדחף החשמלי ניצב בפני מכשולים טכניים וכלכליים המגדירים את אימוץו הנרחב, במיוחד עבור לוחמים גדולים ומשימות ארוכות טווח.

טכנולוגיית סוללות ואנרגיה

סוללות ליתיום-יון נוכחיות יש נחיתות אנרגיה של כ-150-250 Wh / ק"ג, בהשוואה לסביבות דלק דיזל -12,000 Wh / ק"ג (כולל יעילות מנוע) עבור כלי שיט ימי הדורש טווח transoceanic, משקל סוללה ונפח הופכים לחסינות.A 400 רגל לסוללות אוויריות של עד 2030 צמיגים של 500 ק"מ), אבל צמיגים נוספים של מחזור חשמלי (Fed) עלולים ל-Falh) אבל לנטרל סוללות אוויריות נוספות של מחזורי חשמל ו-Fth) אבל צמיגים של 500 ק"מ-Fth) אבל צמיגים של צמיגים של צמיגים ו-Falfth) צמיגים של 300 ק"מטווח של עד 50 ק"מ-Fth) אבל צמיגים של 300 ק"מטווח של צמיגים של צמיגים של טיס (FIR-FIR) אבל טיס (FIR) טיס (R) טיס) אבל צמיגים של מערכת חשמל מוגבל של עד 2030, 000 ק"מטווח של עד 2030, 000 ק"מטווח של עד 2030, 000 ק"מטווח של עד 2030, 000 ק"מטווח של 300 ק"מטווח של 300 ק"מ

תשתיות בים ונמל

כלי שיט חשמליים צריכים במהירות, כוח גבוה טעינה בנמלי ים וחוף רבים אין יכולת חשמלית לטעון בנק סוללות גדול בתוך כמה שעות. Shore-to-ship כוח קיים עבור מעבורות, אבל סטנדרטים צבאיים דורשים אינטנסיות נגד מזג אוויר ופעולה עוינת אפשרית. Wireless מנעולים מונעים נמצאים בפיתוח כלי שיט לא מאוישים, אבל באמצעות שרידי ים, טעינה מאנרגיה תרמית (אונייה), אך ניתן עדיין להפחית את היתרונות של מגנטיים).

עלויות ושיקולי מחזור חיים

מערכות הנעה חשמליות יש עלויות גבוהות יותר מאשר כוננים מכניים קונבנציונליים, בעיקר בשל חשמל אלקטרוניקה, סוללות ומורכבות שילוב. עם זאת, עלויות מחזור החיים יכולות להיות נמוכות יותר כי מנועים חשמליים דורשים פחות תחזוקה מאשר מנועים (ללא שינויים שמן, פחות חלקיים נעים), וצריכת דלק טיפות באופן משמעותי במהלך פעילות מהירה נמוכה. A 2019 על ידי חיל הים האמריקאי העריך ירידה של 10-15% בעלות כוללת עבור לוחמים חשמליים מעל פני 30 שנים, לעומת זאת, ירידה של מחזור חיים סטנדרטיים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, ירידה של מחזור חיים סטנדרטיים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, ירידה של מחזורי דלק נמוך יותר מאשר שיעורי זמן ירידה של מחזורי חילוף.

גורם נוסף עלות הוא הכשרת צוות.מהנדסים חייבים להיות מיומנים במערכות גבוהות ואלקטרוניקה כוח, הדורשות תוכניות לימודים חדשות באקדמיות ימיות ובתי ספר טכניים.הגדלת אוטומציה בניהול כוח מפחיתה את צרכי כוח האדם, אך מעלה את הבר המיומנות.

אינטגרציה עם נשקים עתיריים

אחד הטיעונים החזקים ביותר להנעה חשמלית הוא היכולת לכפות כלי נשק אנרגיה מכוונים.עם זאת, העומסים המופעלים מסוללות לייזרים או מרכבות (megaוואט עבור מילימטרים) יכולים להערים על רשת החשמל של הספינה אם לא מנוהל בקפידה. מחסני אנרגיה (capacitors או גלגל זבובים) נדרשים, מוסיפים מורכבות.מערכת הכוח המשולבת של הצי מיועדת לטיפול בעומסים חשמליים כגון X, אך סביר להניח כי הם ממכשירי אחסון חשמליים).

עתיד ההנעה החשמלית בצי הביטחון

במבט קדימה, הנעה חשמלית צפויה להיות האדריכלות הבסיסית של לוחמים חדשים על פני השטח, חתך משמר החופים ותמיכה כלי שיט.קצב האימוץ יונע על ידי התפתחויות סוללות, המנדטים למדיניות, וההציוויים התפעוליים של ספינות שקטות, בר קיימא.

הדחף החשמלי ההיברידי כגשר

בשני העשורים הבאים, מערכות חשמל היברידיות (מדיזל או טורבינות גז עם כונן חשמלי וסוללות) ישלוט על בנייה חדשה.הם מציעים חיסכון דלק של 15-30% בהשוואה למערכות מכניות טהורות, שיפור ביצועים אקוסטיים, ואת היכולת לפעול באזורי אפס פליטה.הם מציעים חיסכון דלק של 15–30% בהשוואה לפריסת CODLAG, ואת יכולתה של חיל הים המלכותי לגדול במהירות עבור סוללות חשמליות, כמו גם עבור מחזור חשמלי גבוה יותר, כמו גם עבור סוללות חשמליות, כמו גם סוללת תחבורה נמוכה יותר.

מערכות אוטונומיות וחשמל

ההתכנסות של האוטונומיה והמניעה החשמלית תזרז פלטפורמות בלתי מאוישות. XLUVs, גדול USVs, וכלי שיט מאוישים באופן אופציונלי ניתן לתכנן מן הקללה כחשמלית, עם כינורות תשלומים מודולריות ותחנות טעינה אלחוטיות על ספינות אם או על דוכן צפים.תוכנית הצי Ghost Fleet של חיל הים האמריקאי ופרויקט חיל הים המלכותי של וילטון מדגים אבטיפוס המשלב עם כונן חשמלי עבור לוחמה חשמלית ו-עצמית ISR.

יתרה מכך, ארכיטקטורות ימיות נעות לכיוון רשתות חשמליות משולבות שמנהלות את ההנעה, החיישנים, הנשק ומערכות ההגנה הוליסטית.מושג "הכל-אלקטרי" הזה, שכבר הבין חלקית ב- Zumwalt ו- Type 45, יהפוך לסטנדרט בשנות ה-2030, שיאפשר לעוצמה להיות מצופה באופן דינמי למקום בו הוא נחוץ ביותר - כלומר לייעל מטרה או להסוות בנק עבור ירי לייזר.

מדיניות ושיתוף פעולה בינלאומי

תקנות סביבתיות דוחפות את ה-IMO כדי לעמוד במטרות הפחתת גזי החממה של IMO.בעוד שספינות מלחמה פטורות מחוקי IMO תחת חסינות ריבונית, רבים מהנוי לאמץ תקנים ירוקים כדי לשפר את יחסי הציבור וליישר עם מטרות סביבתיות לאומיות.הנויות אירופיות, במיוחד, הן מלחצים מפני הפרלמנטים להפחית את פליטות.

מסקנה

הנעה חשמלית אינה רק מגמה טכנולוגית; היא מאפשרת אסטרטגי לביטחון לאומי ולהגנה. על ידי מתן גניבה, תמרון, גמישות תפעולית, תאימות סביבתית, מערכות הנעה חשמליות לתת לכוחות משמר הים והחוף יתרון מכריע בסביבה שנויה במחלוקת ומגבילה. בעוד אתגרים נשארים - צפיפות אנרגיה חרסית, תשתיות טעינה, ועלות - ציי ההזרקה יהיו ברורים יותר ויותר, מקבוצות קטנות של כוח, אשר יהיו מסוגלות, ופעולות צבאיות, אשר יהיו מסוגלות, והן מקבוצות אוויריות אוויריות, אשר יהיו מסוגלות, והן ממושכות, והן מקבוצות כוח, והן ממושכות, והן ממושכות, והן מקבוצות אוויריות, אשר יהיו מסוגלות, אשר יהיו מסוגלות, והן ממושכות, והן מכוונות, והן ממושכות, והן מכוונות, והן מקבוצות כוח, והן מקבוצות כוח אוויריות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מקבוצות כוח אוויריות אוויריות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות, והן מכוונות למלחמות אוויר