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美国海军无人艇里竟然还装了3D打印发电机?

美国海军新项目无人艇。

没有舱室,没有舷梯,没有应急通道。

整条船55米长,240吨排水量,目标是在公海独立运行最长一年。

它叫Defiant,是美国国防高级研究计划局牵头的无人化舰船项目的全尺寸验证船,去年2月下水,目前正在海试。

这艘船作为3D打印发电机技术的候选试验平台。

一家叫Hyliion的公司将交付一套完整的800千瓦动力系统,由四台200千瓦的核心组成。海试定在2027年。

这是首次有一艘无人海军舰艇,把核心动力交给完全由3D打印造出来的发电机。

电机的原理可以追溯到200年前。

一种叫斯特林循环的热力学方法,把工作气体封在密闭腔体里加热,气体膨胀推动活塞往复运动,活塞上的磁铁阵列经过铜线圈,产生电流。

整个过程没有燃烧,是一种低温的氧化反应。

听起来不复杂。

问题是,斯特林技术过去两个世纪一直没成气候,原因在制造。

它需要的热交换器、燃烧腔,几何形状复杂到传统机加工和焊接根本做不出来。

勉强做出来的版本,效率上不去,可靠性下不来,必须用油润滑,关键零件每隔一段时间就得拆开翻修。

直到金属3D打印把这个局面打开。

公司公开信息说发电机核心关键部件的复杂结构,只有靠增材制造才能实现。

每台200千瓦的核心长这样:

四个同步的活塞轴,每个轴上只有一个直线作动器,运行在低摩擦的氦气轴承上。

整台机器运动部件只有四个,没有油,没有润滑剂,完全密封。

目前公布的净效率约50%,是常规柴油或燃气发电机的两倍。

冷启动到满功率约4分钟,热待机状态下可以更快。

同一台硬件可以烧20多种燃料,包括天然气、丙烷、氢气、重质液体燃料。

这次验证版本,烧的是海军舰用柴油。

800千瓦动力系统整套是模块化的。

四台200千瓦的核心不是简单并联在一起,而是可以分布在船的不同位置。

任何一台出问题,剩下三台继续支撑任务,冗余直接做在物理布局里。

冷却方式叫【龙骨冷却】,就是发电机的散热回路直接通过船体龙骨与海水换热,省掉了独立的海水冷却泵和管路,密封性更好,能出故障的环节更少。

低噪声、低红外热信号、运动部件极少、不需要换油,这几个特征很关键。

海上独立运行一年的目标,落到动力系统上,就是减少维修维保频率。

目前项目处于岸上测试阶段。

美国国会在去年协调法案里,为中型无人水面舰艇专项拨款21亿美元。

DARPA已经明确,完成扩展海试后将移交美国海军。

#增材制造 #无人艇 #发电机

昨天 10:34
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Defiant DARPA Hyliion 金属3D打印 斯特林循环 氦气轴承 800千瓦动力系统 无人艇 发电机
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