Ultralife: Конформные батареи и батарея типа UBBL35

Рассмотрены конформные носимые батареи, изготавливаемые в тонкой плоской упаковке с эргономичным человеческому телу профилем и баллистической защитой от поражающего огнестрельного оружия. Приведены общие сведения, ключевые и технические характеристики перезаряжаемой батареи UBBL35. Толщина батареи 25,4 мм, масса 0,96 кг, напряжение от 12 до  16,8 В, номинальная емкость 7,3 Ач.

Содержание

1 Конформные носимые батареи

1.1 Вводная часть

В ранее опубликованной статье "DTC: СОЛДАТСКАЯ РАДИОСТАНЦИЯ ОТДЕЛЕНИЯ SENTRY MESH 6161" отмечено применение конформной батареи нового типа UBBL35 для питания этой радиостанции. Ниже приведены некоторые сведения об особенностях применения таких конформных носимых батарей в армии США, приведено описание и технические характеристики батареи UBBL35.

1.2 Как конформные носимые батареи улучшают современные боевые возможности солдат армии США⁽¹⁾

В прошлые годы, когда военные внедрили новые технологии для своих солдат и морских пехотинцев, войска на местах поняли, что у них, вероятно, увеличится количество запасных батарей. Почти 10 лет назад Пентагон отметил, что войска в Афганистане несут более 33 батарей весом до 10 фунтов/4,5 кг. В зависимости от специальности бойца, добавленный вес запасных батарей может удвоиться в связи с внедрением программы Nett Warrior (NW) известной как система наземных солдат. Примером этого может являться радист, отправляемый на выполнение длительной военной операции.

Эта программа была запущена в 2010 году и в ней переосмысливалось, как можно использовать передовые технологии для повышения ситуационной осведомленности (SA) военнослужащих в боевой обстановке. Сегодня программа NW включает в себя стеки мобильных серверов, которые создают тактическую беспроводную сеть на поле боя, и множество технических средств, которые позволяют отдельным бойцам транслировать видео с дронов и наземных роботов с наложениями, отображающими дружественные войска, командные и контрольные пункты.

Радиостанции, приборы ночного видения, GPS-приемники и множество электронных устройств являются стандартной комплектацией бойцов. Отдельным подразделениям больше не нужно носить с собой большое количество запасных батарей для закладки их в схроны. Конформные носимые батареи (CWB) заменяют дюжину или более батарей, которые ранее солдаты должны были носить с собой по полю боя.

Конформные (CWB) носимые батареи улучшают мобильность и маневренность бойцов.

CWB батареи изготавливаются в тонкой, плоской, гибкой упаковке, которая помещается в тактический жилет или в бронежилет солдата. Форма корпуса батареи соответствуют форме человеческого тела и их можно носить в нагрудном, боковом или заднем кармане.

CWB батареи доступны как в качестве первичных (не перезаряжаемых), так и вторичных (перезаряжаемых) батарей и обычно весят около 2 фунтов/0,9 кг, обеспечивая емкость до 16 ампер-часов и 250 ватт-часов энергии. Они повышают маневренность и мобильность спешившихся солдат и уменьшают общий вес батарей, которые каждый должен нести.

Достижения в области конформных носимых батарей

Центр исследований, разработок и инжиниринга в области связи и электроники командования военной техники США (CERDEC) является центром разработки конформных носимых аккумуляторных технологий армии. “Если обнаруживается многообещающая идея или концепция, например батареи, и определяется, что она может удовлетворить потребности солдат в электропитании его носимого оборудования, то идея будет развиваться до тех пор, пока не будет  создан прототип” - высказался один из инженеров-химиков CERDEC. Однако разработка аккумулятора - это медленный процесс, который часто занимает десятилетие, прежде чем новый многообещающий дизайн батареи пройдет путь от лаборатории до солдата в полевых условиях.

Темпы медленные, потому что химический состав батарей, используемых для преобразования химической энергии в электричество, охватывает огромный спектр возможных вариантов решений: от традиционных щелочных батарей до десятков литий-ионных химических элементов и множества других экзотических вариантов, таких как цинково-воздушные батареи. Выбор материала анода и катода, а также электролита, используемого для переноса ионов между клеммами, влияют на характеристики и производительность любой батареи.

Несмотря на эти проблемы, менее чем за десятилетие военные разработчики добились прогресса в конформном дизайне и возможностях созданных CWB батарей:

• В отличие от традиционных батарей, CWB-батареи разработаны с учетом распределения и управления питанием всех средств, находящихся у бойца. Выходы CWB направляются по кабелям в определенные заранее места на теле солдата, так что различные электронные устройства могут подключаться к одному источнику электропитания. CWB имеют индикатор состояния заряда, который позволяет солдатам отслеживать количество оставшейся энергии в батарее.
• Устранены опасности, потенциально мугущие возникнуть при огневом попадании из оружия в CWB, находящемся на бойце или коротком замыкании, приводящем к пожару. Сегодня в CWB используется баллистическая защита, которая распределяет кинетическую энергию снаряда по большой площади и предотвращает повреждение батареи. CWB протестированы и оценены на предмет их способности выдерживать огонь из стрелкового оружия.
• Конформные батареи стали “умными”, предоставляя информацию как солдату, так и электронному оборудованию, питаемому от батареи. Совместимость конформных батарей со спецификацией, известной как SMBus (последовательный протокол обмена данными для устройств питания, основанный на шине I²C,), позволяет управляющим схемам взаимодействовать с подключенными устройствами (электрическими нагрузками), оповещать пользователя и управлять подзарядкой вторичных (перезаряжаемых) аккумуляторов.

Портативное питание для любого применения

Благодаря постоянному развитию аккумуляторных технологий программа NW и конформные носимые батареи произвели революцию в том, как ведутся боевые действия в настоящих условиях . Кроме того, вряд ли найдется отрасль, которая не использует мобильное или портативное оборудование, нуждающееся в современном источнике электропитания.

1.3 Общие сведения. Ключевые и технические характеристики перезаряжаемой батареи UBBL35⁽³⁾

КЛЮЧЕВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Пригодный для ношения благодоря эрономичной облегающей формы корпуса. Высокая плотность энергии. Толщина около 5/8 дюйма (25,4 мм). Легкий вес и высокая прочность. Легко маскируется. Встроенный индикатор состояния заряда. Надежная внутренняя схема защиты. Разработан в соответсвии с требованиями стандарта MIL-STD-461Е по электромагнитным помехам. Поддерживает спецификации данных Smart Battery версии V1.1 и SMBus v1.1. Предназначен для эксплуатации по MIL-STD-810 Область применения: в местах, где требуется надежная и портативная электроника, обеспечивающая высокую мобильность; носимые человеком устройства связи.	ВНЕШНИЙ ВИД ИЗДЕЛИЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕЗАРЯЖАЕМОЙ БАТАРЕЕ UBBL35(2) Компания Ultralife представила перезаряжаемую конформную батарею UBBL35, специально разработаную для суровых военных условий эксплуатации, где надежность и прочность являются ключевыми факторами применения.   Батарея действует как центральный источник электропитания, который распределяет его на несколько устройств,  носимых солдатами.  Конформная батарея надевается на живот солдата, используя пространство, которое ранее не использовалось. В прошлом солдат носил батарею на бедре, однако теперь это пространство можно использовать для другого жизненно важного оборудования, такого как гранаты.   Поскольку батарея соответствует форме тела солдата, ему намного легче передвигаться по полю боя, особенно когда он ползет или приседает, чем при использовании громоздкой, неэргономичной по форме батареи. Новая батарея легкая с массой около 2,1 фунта/0,96 кг, поэтому не увеличивает нагрузку на солдата.   В дополнение к своим эргономическим свойствам батарея UBBL035 также оснащена аккумуляторной технологией, которая особенно полезна для оборонного сектора использования. Литий-ионный аккумулятор не имеет эффекта памяти, что означает, что его можно заряжать после коротких миссий без какого-либо повреждения аккумулятора. Батарея также обладает высокой плотностью энергии и работает при температуре от -20 ° C до 45 ° C, что позволяет работать в суровых условиях ее эксплуатации.	ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЕРЕЗАРЯЖАЕМОЙ БАТАРЕЕ UBBL35 - продолжение: Чтобы солдаты могли легко контролировать состояние заряда батареи, UBBL35 оснащен пятью светодиодным дисплеем, активируемым кнопкой. Имея такой дисплей контроля, солдат может быть уверен в емкости батареи и может полагаться на нее для питания важных устройств связи, заряжая батарею только при необходимости.   “В военных условиях отказ невозможен, поэтому батарея должна быть прочной. В ходе испытаний изготовители сбрасывали батарею с высоты 26 футов/7,92 м, нагружали ее весом 12 000 фунтов/5443 кг и погружали в резервуар с водой, но после этого она все еще сохраняла работоспособность и свою мощность. Чтобы доказать надежность внутренней схемы защиты, компанией Ultralife также проводился баллистический тест пятью пулями за восемь минут, который не привел к взрыву батареи, что подтвержало, что испытуемая батарея подходит для использования в боевых условиях ”, - пояснил менеджер компании по разработке приложений Ultralife Джонатан ДиДжакомандреа.   Батарея UBBL35 также совместима с рядом существующих устройств, включая американскую программу Land Warrior - американский проект перевооружения военнослужащих взводного звена, использующий высокотехнологичную интеграцию тактического вооружения со средствами обеспечения связи, навигации и управления, что снижает затраты на приобретение новых разъемов.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ АКСЕССУАРЫ CH0015: коммерческое настольное зарядное устройство. CH0008: солдатский базовый набор для зарядки батарей.	ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ АКСЕССУАРЫ-продолжение CA0009: кабельный вывод определенной длины не экранированный. CA0022: кабельный вывод определенной длины экранированный.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: № устройства: UBBL035. NSN: 6140-01-625-7254. Диапазон напряжений: от 12,0 до 16,8 В. Номинальная емкость: 7,3 Ач при 23°C. Максимальный ток разряда: 5,0 А непрерывно при 23°C. Макс. импульсный ток разряда: свяжитесь с Ultralife для получения более подробной информации. Энергия: 108 Втч. Масса: 0,960 кг (2,1 фунта) - масса может быть изменена. Кол-во жизненных циклов заряда: > 300 циклов при C/от 5 до 80 % от начальной емкости при 23 °C. Память: отсутствие эффекта памяти Рабочая температура: от -20 °C до 60 °C разряд, от 0 °C до 45 °C заряд. Температура хранения: от -20°C до 45 °C	ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ПРОДОЛЖЕНИЕ: Саморазряд: <5% в месяц. Внешний вид / Корпус: коричневый (рыжий)/корпус из термопластика Nory. Разъем: Glenair 8070-1299-2NU6-7DY. Индикатор состояния заряда: 5-и светодиодный дисплей, активирующийся кнопкой. Безопасность: во избежание травм или ожогов не разбирать, не закорачивать и не бросать в огонь. Транспортировка: свяжитесь с Ultralife для получения более подробной информации. Экспортная лицензия: ECCN 3A611.x экспортная лицензия, необходимая для экспорта из США. Гармонизированный тарифный план: 8507.60.0000. Зарядка: заряжайте при постоянном напряжении 16,8 В в диапазоне температур от 5 ° до 38°C максимальным током 5,0 А в течение 3 часов.

Размеры:

Источники информации:

1. How Conformal Wearable Batteries Improve Modern Combat Capabilities. 5.03.19  EaglePicher Technologies. [Электронный ресурс] https://www.eaglepicher.com/blog/how-conformal-batteries-affect-modern-day-combat/ (Дата обращения: 08.03.2023).
   
2. Conformal battery for military applications.  Jon Lawson.  31st July 2018 ENGINEERLIVE. [Электронный ресурс] https://www.engineerlive.com/content/conformal-battery-military-applications (Дата обращения: 08.03.2023).
3. UBBL35: Rechargeable Conformal Battery. Preliminary Technical Datasheet. 2017. Ultralife Corporation. [Электронный ресурс] https://radiorecon.com/application/files/3015/5613/0055/TDS_UBBL35.pdf (Дата обращения: 09.03.2023).