Автономные необитаемые подводные аппараты (АНПА) играют всё более важную роль в качестве ключевых платформ для длительного исследования океана, морских съёмок и стационарного наблюдения. Однако в экстремальных глубоководных условиях их энергетические системы сталкиваются с серьёзными ограничениями, обусловленными гидростатическим давлением и термодинамическими противоречиями в стеснённых объёмах. В связи с этим первостепенное значение приобретает разработка безопасных энергетических технологий высокого давления с высокой удельной энергией. 

В данной работе представлен систематический обзор состояния развития, физических ограничений и будущих тенденций энергетических технологий подводных аппаратов с позиций системного проектирования. Исследование показывает, что проектирование таких систем ограничено нелинейным эффектом усиления веса и механизмами многофизического сопряжения. Хотя литий ионные аккумуляторы занимают доминирующее положение, их характеристики серьёзно ограничены паразитной массой прочных корпусов и низкотемпературной деградацией. Топливные элементы, обладая высоким потенциалом удельной энергии, сдерживаются сложностью хранения окислителей и замкнутым водно-тепловым управлением. Тепловые двигатели и ядерные установки остаются незаменимыми для крупнотоннажных стратегических платформ.

Для удовлетворения требований миссий типа «всеглубинный, длительный» один технологический путь уже неэффективен. Будущие разработки будут иметь многоуровневый тренд: ядерная и тепловая энергетика - для стратегических платформ; гибридные системы - для тактического звена; сбор энергии окружающей среды - для распределённых сенсорных сетей. Одновременно создание стандартизированных испытательных стендов и норм безопасности станет критическим условием устранения неопределённости и содействия переходу результатов из лаборатории в практику. В конечном счёте, благодаря инновациям в твердотельных аккумуляторах, интеллектуальному управлению через цифровые двойники и строительству энергетической инфраструктуры, подводные аппараты преодолеют ограничения «энергетических островов» и достигнут истинного длительного пребывания в океане. 

Вашему вниманию - пересказ статьи "Обзор энергетических технологий для необитаемых подводных аппаратов"; авторов: Чжихао Линь, Дэнхуэй Цинь, Цяогао Хуан, Хуншэн Дун и Гуан Пань, Северо-Западный политехнический университет, Сиань, Китай. Источник: https://doi.org/10.3390/en19030592 

Статья, скачать, .pdf