海南
美國海軍新項(xiàng)目無人艇。
沒有艙室，沒有舷梯，沒有應(yīng)急通道。
整條船55米長，240噸排水量，目標(biāo)是在公海獨(dú)立運(yùn)行最長一年。
它叫Defiant，是美國國防高級研究計劃局牽頭的無人化艦船項(xiàng)目的全尺寸驗(yàn)證船，去年2月下水，目前正在海試。
這艘船作為3D打印發(fā)電機(jī)技術(shù)的候選試驗(yàn)平臺。
一家叫Hyliion的公司將交付一套完整的800千瓦動力系統(tǒng)，由四臺200千瓦的核心組成。海試定在2027年。
這是首次有一艘無人海軍艦艇，把核心動力交給完全由3D打印造出來的發(fā)電機(jī)。
電機(jī)的原理可以追溯到200年前。
一種叫斯特林循環(huán)的熱力學(xué)方法，把工作氣體封在密閉腔體里加熱，氣體膨脹推動活塞往復(fù)運(yùn)動，活塞上的磁鐵陣列經(jīng)過銅線圈，產(chǎn)生電流。
整個過程沒有燃燒，是一種低溫的氧化反應(yīng)。
聽起來不復(fù)雜。
問題是，斯特林技術(shù)過去兩個世紀(jì)一直沒成氣候，原因在制造。
它需要的熱交換器、燃燒腔，幾何形狀復(fù)雜到傳統(tǒng)機(jī)加工和焊接根本做不出來。
勉強(qiáng)做出來的版本，效率上不去，可靠性下不來，必須用油潤滑，關(guān)鍵零件每隔一段時間就得拆開翻修。
直到金屬3D打印把這個局面打開。
公司公開信息說發(fā)電機(jī)核心關(guān)鍵部件的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，只有靠增材制造才能實(shí)現(xiàn)。
每臺200千瓦的核心長這樣：
四個同步的活塞軸，每個軸上只有一個直線作動器，運(yùn)行在低摩擦的氦氣軸承上。
整臺機(jī)器運(yùn)動部件只有四個，沒有油，沒有潤滑劑，完全密封。
目前公布的凈效率約50%，是常規(guī)柴油或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的兩倍。
冷啟動到滿功率約4分鐘，熱待機(jī)狀態(tài)下可以更快。
同一臺硬件可以燒20多種燃料，包括天然氣、丙烷、氫氣、重質(zhì)液體燃料。
這次驗(yàn)證版本，燒的是海軍艦用柴油。
800千瓦動力系統(tǒng)整套是模塊化的。
四臺200千瓦的核心不是簡單并聯(lián)在一起，而是可以分布在船的不同位置。
任何一臺出問題，剩下三臺繼續(xù)支撐任務(wù)，冗余直接做在物理布局里。
冷卻方式叫【龍骨冷卻】，就是發(fā)電機(jī)的散熱回路直接通過船體龍骨與海水換熱，省掉了獨(dú)立的海水冷卻泵和管路，密封性更好，能出故障的環(huán)節(jié)更少。
低噪聲、低紅外熱信號、運(yùn)動部件極少、不需要換油，這幾個特征很關(guān)鍵。
海上獨(dú)立運(yùn)行一年的目標(biāo)，落到動力系統(tǒng)上，就是減少維修維保頻率。
目前項(xiàng)目處于岸上測試階段。
美國國會在去年協(xié)調(diào)法案里，為中型無人水面艦艇專項(xiàng)撥款21億美元。
DARPA已經(jīng)明確，完成擴(kuò)展海試后將移交美國海軍。
#增材制造 #無人艇 #發(fā)電機(jī)
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