Type 003: Desvendando o enigma do porta-aviões chinês – parte 3
Por Matheus Santiago
Sistema de energia elétrica integrado
O uso de um sistema de energia elétrica integrado (IPES – Integrated Power & Energy Systems) não só economiza os dispositivos mecânicos do sistema de transmissão de energia do navio, assim como otimiza muito o espaço do casco, mas também fornece uma fonte de alimentação suficiente para garantir a catapulta eletromagnética no navio e outros sistemas de alto consumo de energia a bordo.
O IPES é basicamente descrito como um sistema elétrico integrado com uma capacidade de armazenamento de energia em determinados blocos e uma capacidade de controle de geração de energia distribuída com uma melhor eficiência, fornecendo energia de apoio aos sistemas embarcados.
A ejeção eletromagnética é um tigre elétrico em termos de consumo, por isso a catapulta EMALS é o maior consumidor em um IPES. Portanto, como o porta-aviões chinês Type 003 terá catapulta eletromagnética, ele terá o IPES. Geralmente, acredita-se que apenas porta-aviões com energia nuclear podem usar o sistema. No entanto, devido ao avanço da China no sistema de energia integrado, a propulsão convencional também pode ser usada para a ejeção eletromagnética.
Em princípio, a catapulta eletromagnética é um grande motor DC – Direct Current (Corrente Contínua): um dispositivo de armazenamento de energia é carregado primeiro e uma forte corrente é usada para energizar os trilhos e os dois trilhos paralelos gerarão um forte campo magnético. Quando a corrente é grande o suficiente, a aeronave é ejetada e continua a acelerar sob a ação da força eletromagnética e, finalmente, decola a uma velocidade de mais de 250 km/h.
Nos últimos anos, os Estados Unidos tiveram muitos problemas no campo eletromagnético, como o sistema de energia elétrica de corrente alternada integrado de média tensão (MVAC) de navios, armas eletromagnéticas, ejeção eletromagnética e parada eletromagnética. Todas essas fronteiras em novos projetos foram iniciadas por eles, mas o resultado não se mostrou ainda satisfatório.
Por exemplo, os EUA solicitaram a construção de uma ferrovia de alta velocidade há mais de dez anos, mas até agora nem mesmo construíram 1 km de ferrovia de alta velocidade. Além do sério esvaziamento da indústria física, um grande número de fábricas estão localizadas fora da área local, de modo que a demanda por eletricidade não é tão forte e a maior parte do equipamento de energia local foi produzido no século passado. Embora a demanda civil seja insuficiente, os EUA comprimiram o espaço de desenvolvimento local no campo eletromagnético, fatores que afetam naturalmente o desenvolvimento da tecnologia militar.
MVDC
Para simplificar, a contribuição da energia integrada DC de média tensão para os navios de guerra modernos se reflete em três aspectos: fornecimento diário de energia, propulsão elétrica do navio e equipamento de alta energia embarcado no navio. Como todos sabemos, atualmente, grandes navios de superfície, como porta-aviões, usam turbinas à vapor para acionar os geradores, que então acionam os motores e, finalmente, os motores acionam os hélices para girar e fazer o navio navegar.
Existem também muitos eixos de transmissão e redutores de engrenagem mecânicos instalados entre a turbina a vapor e o hélice. A estrutura pode ser considerada extremamente complicada. Isso torna a mudança de velocidade e a “relação de comutação” do navio muito flexível, mas também reduz muito a eficiência de transmissão de energia entre a turbina à vapor e o hélice. Independentemente de ser um sistema de energia a diesel convencional ou um sistema de energia nuclear, a energia química ou nuclear deve ser convertida em eletricidade e, em seguida, a eletricidade pode ser usada para impulsionar o hélice para fazer o navio navegar.
Existe algum tipo de sistema de energia que pode eliminar ou simplificar muito o dispositivo de transmissão e distribuição de energia?
A resposta é sim. Este é o sistema de energia integrado DC de média tensão (MVDC). Esta é uma grande mudança na base do sistema de energia naval tradicional. No sistema AC tradicional, devido à potência AC da frequência energética utilizada, a velocidade do gerador costuma ser um valor fixo, sendo necessário instalar uma caixa redutora para realizar o ajuste da velocidade de transmissão de energia. No entanto, o gerador que usa o sistema de energia integrado DC de média tensão emite diretamente energia DC através do barramento único. Portanto, o módulo de conversão DC-AC e a unidade retificadora na rede de distribuição de energia naval podem ser eliminados.
Neste sistema, a velocidade do motor não é limitada. O eixo mecânico da caixa redutora e da transmissão pode basicamente ser omitido. O gerador é conectado diretamente à rede elétrica do navio, o que equivale a conectar diretamente o motor à hélice, eliminando a necessidade de vários dispositivos de transmissão, melhorando muito a eficiência de utilização da energia, reduzindo a maioria das perdas e conduzindo o controle preciso do sistema do navio.
Do ponto de vista anterior, a vantagem mais direta do sistema de potência integrado DC de média tensão é que ele melhora a eficiência de energia e utilização de energia, melhora a manobrabilidade do navio e reduz o ruído de transmissão. O propósito mais fundamental do sistema de energia integrado DC de média tensão é resolver o problema de colocar equipamentos de alta energia nos navios, porque esses equipamentos têm alto consumo.
Por exemplo, radares phased array ativos em larga escala em navios, vários sistemas de detecção de superfície e aéreos são grandes consumidores de energia. A energia DC de média tensão fornecerá uma fonte de energia eficaz e estável para esses dispositivos e suportará equipamentos de alto consumo de energia. Esta é a terceira maior contribuição do sistema de energia integrado de média tensão DC para a próxima geração de navios.
Para os sistemas embarcados não puxarem tanta demanda dos geradores de energia do navio, um sistema IPES fornece um sistema de armazenamento de energia na rede elétrica para suportar tais cargas e descargas desses sistemas, ajudando a liberar parte da geração de eletricidade para outras funções e a propulsão do navio. Isso poderia confirmar as palavras de Ma Weiming que afirma que o seu sistema de energia integrado é mais avançado do que os atuais IPS implementados nos navios atuais.
Em comparação com países desenvolvidos como os da Europa e os Estados Unidos, que iniciaram pesquisas sobre sistemas integrados de energia na década de 1980, a pesquisa e o desenvolvimento de sistemas integrados de energia na China começaram tarde, mas alcançaram resultados muito bons. Embora europeus e americanos tenham começado cedo, a tecnologia eletrônica não é suficiente para apoiar a pesquisa do sistema DC de média tensão, e o risco de investimento é muito grande, por isso é consenso dos países ocidentais tomar um caminho relativamente seguro.
Do ponto de vista da rota de desenvolvimento de AC (Corrente Alternada) de média tensão de frequência elétrica, AC de média frequência e DC de média tensão, no contexto de que vários países ainda usam AC de média tensão como sistema de energia naval, na China adotaram o sistema integrado de energia DC de média tensão com cerca de 15 anos de antecedência. De acordo com o roteiro técnico para sistemas elétricos e de energia divulgado pelos Estados Unidos, eles esperam que a aplicação planejada de sistemas DC de média tensão não seja realizada até 2023, no mínimo. Isso também confirma as palavras do acadêmico Ma Weiming que o sistema de energia integrado DC de média tensão é o primeiro projeto nacional chinês a demonstrar que a lacuna tecnológica entre chineses e americanos não é tão grande assim.
As vantagens do MVDC são inúmeras. As plantas de corrente contínua de média tensão (MVDC) podem produzir mais energia, em menos espaço na arquitetura de energia DC, pois elimina os transformadores de baixa frequência volumosos e reduz a classificação do quadro de distribuição, reduzindo assim o espaço ocupado e o peso geral de todo o sistema, o que pode resultar em espaço de carga extra. Outra vantagem é um sistema com uma menor proteção e armazenamento necessários do que as plantas MVAC (corrente alternada de média tensão) que os navios usam atualmente.
Na aplicação militar que está interessada no suporte desses equipamentos elétricos e armas avançadas, para que essas embarcações atendam a esses objetivos, é necessário um fornecimento de energia altamente seguro, e uma arquitetura de energia DC também pode fornecer melhor capacidade de sobrevivência do sistema. Além disso, a integração de geração de turbina a gás também poderia ser facilmente alcançada dentro da arquitetura de energia DC, o que efetivamente melhoraria a eficiência de combustível do sistema.
Os sistemas MVDC são mais eficientes em termos de uso de combustível em qualquer nível de potência e velocidade, pois a velocidade do motor principal pode ser escolhida para minimizar o consumo de combustível. A capacidade de otimizar a velocidade do motor principal para uma determinada carga de energia está ajudando a direcionar o mercado marítimo comercial para a corrente contínua. Pelas mesmas razões, a USN irá mudar de AC para DC. Infelizmente, de acordo com o planejamento atual, nenhum sistema MVDC a bordo estará pronto para uso em um navio de guerra dos EUA ou aliados até 2023.
Devido aos níveis de potência mais elevados exigidos na aplicação de equipamentos de alta energia, a única opção de design disponível para energia elétrica integrada com base em DC é a solução DC de média tensão (MVDC) com uma tensão de barramento DC acima de 1kV (até 1kV é baixa tensão). A fim de minimizar o tamanho do cabeamento DC, níveis de tensão MVDC (MVDC é de 3kV a 10kV) maiores que 6kV são propostos para os futuros combatentes.
O sistema de energia integrado MVDC de bordo adota a forma de DC na transmissão e distribuição de energia elétrica, que tem muitas vantagens em comparação com o sistema AC de média tensão tradicional e o sistema AC de alta frequência, permitindo uma controlabilidade e eficiência do sistema de energia a bordo.
A outra possibilidade consiste na distribuição em corrente contínua por zonas, através de um barramento que direciona a energia para diferentes partes do navio onde a regulação da tensão é efetuada até o nível desejado.
Dentro das zonas de distribuição em corrente contínua, caso seja necessário, a potência elétrica pode ser convertida em corrente alternada e utilizada por sistemas locais do navio que estiverem posicionados dentro desta rede elétrica.
A distribuição por zonas em corrente contínua consegue obter uma simples monitoração e controle eletrônico do nível decorrente da rede elétrica, desde a quase instantânea detecção da falta, fato este, que irá possibilitar uma rápida substituição entre as fontes geradoras disponíveis em operação.
A escolha da arquitetura da distribuição da energia ao longo do navio merece cuidadosos estudos e análises. A distribuição em corrente alternada, desde a unidade geradora até a carga consumidora é a mais utilizada atualmente nos meios navais. Todas as vantagens mostram que o IPES (ou IPS) MVDC é a solução a ser adotada para navios com alto consumo de energia e dependem da densidade do sistema elétrico assim como sua estabilidade afim de fornecer o apoio necessário para a utilização dessas armas de combate do futuro.
A tecnologia de bombeamento sem eixo na China é derivada principalmente do sistema gerador AC/DC de enrolamento duplo desenvolvido pela equipe de Ma Weiming. Este sistema também lançou as bases para o embarque subsequente do desenvolvimento do IPES MVDC.
O IPES MVDC é outra grande conquista do acadêmico Ma Weiming após a tecnologia de bombeamento sem eixo. É o primeiro a iniciar a terceira revolução do sistema de energia de navio, fazendo com que o nível de tecnologia da China ultrapasse os Estados Unidos por mais de dez anos, liderando uma geração inteira.
Para confirmar essas palavras sobre o MVDC, um relatório de 2019 do NAVSEA é interessante. Na página 28, ele diz:
“Médio prazo: A implementação é atualmente limitada pelos requisitos de distribuição AC de 60 Hz para manter a frequência dentro de tolerâncias restritas de desvio. Os sistemas de distribuição MVDC podem desacoplar a interação de frequência entre os componentes, permitindo que as restrições operacionais sejam eliminadas.”
Isso confirma as palavras de Ma Weiming que foram ditas na parte 1 desse trabalho: “A tecnologia do sistema de energia integrado de primeira geração está madura, mas tem desvantagens como grande volume e peso do equipamento, baixa eficiência do sistema e baixa continuidade do fornecimento de energia; o sistema de energia integrado de segunda geração adota o sistema de energia DC de média tensão, que rompe o limite de frequência do sistema. Reduzindo os requisitos para as características de regulação de velocidade do motor principal, reduzindo muito o volume e o peso do equipamento, melhorando a eficiência do sistema e a continuidade do fornecimento de energia, mas o desenvolvimento da tecnologia ainda não está maduro.”
O problema da rede de distribuição AC é que a rede AC deve manter uma frequência altamente precisa e estável, 60 Hz nos EUA ou 50 Hz na China e na Europa. Todos os dispositivos de consumo e o gerador devem estar sincronizado com essa frequência. Motores primários devem usar a caixa de engrenagens para se ajustar a um RPM fixo. Se as RPM dos motores primários mudarem devido à carga (ou temperatura como no defeito do destróier Type 45), o sistema de controle deve ajustar imediatamente a marcha. Se isso não for feito a tempo, o gerador e os dispositivos de consumo ficarão fora de sincronia.
Isso irá gerar tensão e corrente flutuante que pode ser forte o suficiente para queimar o sistema elétrico. Mesmo o disjuntor não será capaz de salvar o sistema. Os volantes são motor e gerador, quando atua como gerador, o RPM cairá drasticamente, o que significa queda de frequência. O lançador é um motor linear que também depende de frequência estável. Então pode-se imaginar o desafio de regular a frequência por meio de uma rede AC.
Uma notícia divulgada de um teste do EMALS é importante para averiguar isso: “Em 2 de junho, a tripulação descobriu uma falha no sistema de manuseio de energia que conecta as turbinas de geração de energia do navio ao sistema de energia EMALS”. Essa falha pode ser resultado direto da rede elétrica AC do USS Gerald Ford, demonstrando o problema técnico da rede de distribuição AC do porta-aviões.
Para esclarecer, um sistema integrado MVAC é ruim para ser a rede de distribuição elétrica do navio. Mas, como a rede conecta tudo em voltagens e frequências diferentes, isso é crítico. Portanto, como um sistema completo, a rede DC é melhor do que a rede AC.
Prosseguindo na análise do relatório do NAVSEA, na página 29, diz-se o seguinte: “Este novo sistema de distribuição deve atender a uma interface atualizada (Draft MIL-STD-1399 Navy Section LVDC e Section MVDC) e permitir linhas de geração de energia flexíveis e desacoplamento de frequência do gerador. (Observação: isso pode permitir que as turbinas a gás operem para obter o consumo ideal de combustível, aumentando a durabilidade do navio)…
O foco está no desenvolvimento do conhecimento e da tecnologia (informações objetivas de qualidade) necessários para desenvolver e testar um sistema de distribuição MVDC de até 12kV que permite flexibilidade de carga futura.”
A USN deve ter começado a desenvolver o MVDC em 2019, provavelmente antes da publicação desse relatório. Ou seja, os EUA ainda estão desenvolvendo o sistema de distribuição MVDC. O engenheiro Ma Weiming disse que a China está 10 anos à frente de qualquer outro país. Essa parte do relatório ainda confirma a fácil integração e as vantagens entre as turbinas a gás e o sistema MVDC, garatindo suas qualidades para permitir o funcionamento integral do navio.
Seguindo com a análise do relatório, na página 30 diz-se: “SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO (2019-2037 )… DESAFIOS
…
A proteção do circuito MVDC foi identificada desde 2008 como uma das áreas de alto risco para a implementação de um sistema de distribuição MVDC….
- Fazer a transição dos dispositivos de proteção de circuito de estado sólido de ação rápida de 1kVDC e 12kVDC atualmente em desenvolvimento. Esses dispositivos devem ser capazes de detecção em alta velocidade, eliminação, localização de falhas e ser testados na integração até 2023.
- Desenvolver uma chave de desconexão para trabalhar em conjunto com a conversão de energia para executar funções de isolamento de circuito em 1kVDC e 12kVDC até 2023. Isso é necessário na proteção de circuito baseada em conversão de energia, onde conversores de energia são usados para localização, coordenação e isolamento de falhas.
… - Um sistema de controle é definido como um sistema que gerencia, comanda, dirige e regula o comportamento de outros dispositivos ou sistemas. Essas ações são afetadas por algoritmos, as unidades de processamento em que são executados e dispositivos efetores. Os controles permitirão o gerenciamento ideal do problema de energia-tempo-energia para fornecer energia quando e onde for necessária.”
O disjuntor projetado que permite proteger o circuito MVDC é esperado estar desenvolvido até 2023. O sistema completo está previsto para chegar até 2037, ou seja, quase 15 anos depois da implementação pela PLA Navy.
O sistema de distribuição MVAC (corrente alternada de média tensão) é fácil de cortar a corrente no caso de algum surto de energia porque tem ponto zero, mas é muito difícil manter o sincronismo de frequência, o sistema de controle seria muito mais complicado do que DC, portanto mais caro.
Também é preciso dizer que a presunção de que o IPES (ou IPS) AC é mais barato é discutível. Na época de seu desenvolvimento, algumas décadas atrás, os dispositivos de energia DC eram caros ou não existiam, então dizer que o AC era mais barato parecia mais realista. Mas a presunção negligenciou a cumplicidade do sistema de controle, ou a subestimou, portanto, perdeu aquele custo extra.
O exemplo do destróier britânico Type 45 é perceptível, todos os navios terão que receber com um gerador a diesel extra, e mesmo isso é apenas um pequeno problema em meio a um problemão que não aborda a causa raiz. É preciso resolver a causa raiz mesmo que seja muito caro para o Reino Unido e melhor seria mudar para DC se eles puderem e tiverem o orçamento para isso.
Comparado com o destróier Type 45, o porta-aviões HMS Queen Elizabeth nunca vai acelerar ou desacelerar tão intensamente quanto um destróier. Mas pelo fato do porta-aviões usar o sistema MVAC, o problema ainda poder estar presente, simplesmente porque esse sistema elétrico integrado AC não pode lidar com os problemas apresentados, principalmente com a oscilação de energia e distúrbios no sistema de propulsão. O destróier USS Zumwalt da Marinha dos EUA tem potencialmente o mesmo problema do Type 45, que se manifestará mais cedo ou mais tarde. É até possível que a arquitetura do próximo navio da USN baseado em IPES não use a mesma planta do Zumwalt.
Integrar armazenamento para suavizar a qualidade da energia é um método amplamente usado não apenas no IPES, mas na rede elétrica em geral. O problema é o custo extra e o volume extra e, o mais importante, a complexidade extra de controle. Mais uma vez, o Type 45 é uma “boa” lição para se aprender. O navio não tem esse armazenamento e, mesmo se tivesse, significaria um volume semelhante ao do gerador a diesel a ser adicionado.
Além disso, o Type 45 está enfrentando mais de um problema. O gerador a diesel extra não resolve totalmente o problema descrito, que é a perda repentina da potência de saída das turbinas a gás levando à instabilidade da frequência. Mas resolve parcialmente o problema ao reduzir a demanda de energia da turbina a gás.
Reduzindo a demanda de energia da turbina a gás, permite que ele funcione com uma classificação de potência mais baixa. Essa classificação mais baixa significa que, mesmo que o inter-cooler falhe, a turbina a gás ainda é capaz de fornecer energia suficiente no modo de ciclo simples. O armazenamento não é implementado apenas na rede elétrica, mas também na propulsão (IEPS), o problema é que o custo extra e o mais importante, a complexidade extra de controle não garante que os problemas do Type 45 sejam resolvidos.
Quanto à USN, o próximo IPES (ou IPS) terá que ser baseado em DC, seja em porta-aviões ou destróier. Na verdade já há um planejamento disso, conforme a imagem abaixo:
O problema da DC é detectar o surto em um tempo extremamente curto e cortar uma corrente alta da rede elétrica. O engenheiro Ma Weiming tem um algoritmo com previsão para localizar e cortar a falha, que é um dos desafios que ele delineou nesses sistemas integrados. Outra coisa é cortar a corrente por semicondutor de alta potência que era caro alguns anos atrás, mas não hoje em dia. A rede de alta potência DC não é mais cara do que há 10 anos, graças ao recente avanço rápido da tecnologia na aplicação de energia eólica, melhoria em semicondutores, entre outros.
Para acomodar sistemas futuros que demandam altas taxas de energia, a planta de engenharia da distribuição elétrica deve ser capaz de distribuir energia de forma automática, instantânea e inteligente por todo o navio em quantidades difíceis de prever, sem a intervenção de um operador.
A mudança para sistemas de corrente contínua exigirá a integração de muitas novas tecnologias, cada uma com um risco substancial. Por exemplo, a maioria, incluindo os chineses, usa motores de indução de corrente alternada, que precisa nesse caso de módulos de conversão de energia para converter AC em uma tensão não especificada para o MVDC fazer a distribuição de energia em todo o navio.
Como o sistema MVDC possui zonas normalmente interconectadas, pode haver cenários onde uma única falha pode se espalhar e se transformar em falha regional ou falha sistêmica geral se a proteção da arquitetura do sistema não for projetada para lidar com o potencial negativo de tais cenários. A proteção eficaz contra falhas e o isolamento do ponto de falha é considerado o maior desafio para garantir a segurança do MVDC.
Um esforço considerável de pesquisa e desenvolvimento foi feito para permitir a função de proteção usando disjuntores capazes de interromper a corrente de falha dentro do sistema MVDC rapidamente, sem ocupar espaço substancial no navio.
O prognóstico pode ser alcançado em uma seção de falha e orientar as atividades de proteção eficazes quando ocorrer. No entanto, a multi-conectividade não linear e a alta dimensionalidade do sistema de energia a bordo tornam difícil obter essa reconfiguração rápida e eficiente.
Navios maiores e mais poderosos exigirão sistemas integrados de potência e energia que possam armazenar o excesso de energia e, de forma inteligente e transparente, mudar a potência dos componentes de baixa demanda para os de alta demanda, desviando a potência da propulsão para os sistemas de combate e vice-versa conforme as necessidades do momento mudam. Um sistema MVDC é capaz de realizar isso, embora a implantação em um navio requer uma arquitetura abrangente que é do ponto de vista da engenharia, desafiador.
A rede DC permite que os geradores funcionem em qualquer frequência, melhorando a flexibilidade e a viabilidade, o que permite medidas como a recuperação de energia que seria desperdiçada durante um determinado tempo, o que se traduz em densidade de potência. É um efeito derivado, não um efeito direto. Um cabeamento menos volumoso é uma vantagem do MVDC mencionada por Ma Weiming também.
Quanto à abordagem, EUA e Reino Unido não erraram em desenvolver MVAC algumas décadas atrás, quando para a DC era quase impossível. De acordo com o engenheiro Ma Weiming, os EUA tiveram MVDC em seu roteiro de desenvolvimento há muito tempo. A China tem a vantagem de, recém-chegada na arena tecnológica, no momento em que começa o trabalho do IPES, os componentes DC e as experiências são abundantes o suficiente para tornar o MVAC obsoleto.
Uma coisa extra, além do porta-aviões recuperando energia do equipamento de retenção de aeronaves, outros navios podem e devem recuperar energia de um motor elétrico de funcionamento livre desacoplado do hélice em caso de desaceleração ou giro repentino. Sem fazer isso, o motor de giro livre se torna um gerador de frequência decrescente, alimentando eletricidade de volta à rede, criando um surto devido à corrente fora de sincronia, que pode queimar a rede. O destróier Type 45 pode ter sorido isso várias vezes.
O IPES MVDC suporta toda essa transferência de energia para os sistemas que demandam muita energia do navio, mantém a densidade do sistema para suportar essas altas cargas de energia e muitas outras vantagens sobre um sistema MVAC. O IPES integra o armazenamento para suavizar a qualidade da energia e é um método amplamente usado, isso ajuda na distribuição de energia para os sistemas embarcados de alto consumo.
Analisando esses parâmetros e olhando o desenvolvimento do sistema de Ma Weiming, eles provavelmente usarão esse sistema para apoiar os sistemas embarcadas do porta-aviões Type 003. Como o sistema MVDC é denso o suficiente para suportar tais sistemas embarcados, isso significa que a potência elétrica gerada se torna um requisito menor, por ter uma arquitetura elétrica que é capaz de reduzir drasticamente o desperdício de energia.
A migração da USN para o IPES MVDC está em fase de desenvolvimento, a aplicação final de longo prazo é de fato esse sistema integrado de acordo com os relatórios do NAVSEA, confirmando as palavras de Ma Weiming de que seu sistema MVDC está a 10 anos a frente de qualquer outro país.
A partir desse conhecimento, percebe-se que a aplicação de tecnologias como o “railgun” eletromagnético é de fato aplicável na China e ainda está em desenvolvimento, mas de um modo muito mais avançado do que nos demais países.
Por isso não há surpresas ao constatar que a China esteja instalando tais dispositivos nos navios, pois há uma tecnologia inovadora capaz de suportar tais sistemas embarcados.
10 anos à frente de qualquer outro país. “Do ponto de vista anterior, a vantagem mais direta do sistema de potência integrado DC de média tensão é que ele melhora a eficiência de energia e utilização de energia, melhora a manobrabilidade do navio e reduz o ruído de transmissão.” Na segunda guerra um porta-aviões sumia no horizonte. Hoje com radares de 4a.geração, satélites, VANT, os navios precisam de velocidade e manobras rápidas. Deixar a inércia ou a baixa velocidade que navegam para a velocidade de combate dispensando e recolhendo seus aviões. Bacana. “O propósito mais fundamental do sistema de energia… Read more »
Se for confirmada esta notícia de 10 anos à frente para a China, o Kings vai estourar a tampa do champanhe e o Teropode poderá ter um infarto.
Já encomendei a ‘champanhota’ e estou providenciando a ambulância para o Teropode.
kkkkkk
SDS
Grande dia Kings kkkkkk
SDS
Cópia dos Porta Aviões americanos, tudo que os chineses fazem e bem é copiar.
Nem precisava dos 10 anos. Podiam ser até semanas.
Exatamente, visto que uma potência está em uma direção (ascensão) e outra indo na direção contrária, em descensão.
Cada semana que passa, aumenta mais a distância
Agora, não se preocupe muito que daqui a pouco aparece alguém dizendo que os americanos estão desenvolvendo uma nova e revolucionária tecnologia ‘disruptiva’ MVDCXY³K3A que vai equipar os ‘eficientes’ Gerald Ford e vai derrotar a China e a Rússia.
kkkkk
Não se enrugue couro velho, hoje a China está em ascensão, amanhã será ela em descenso.
Índia, Coreia do Sul, Rússia, Indonésia são forte candidatos à desbancá-la no futuro. A História é cíclica, já diria Maquiavel.
Isso com o plus de que a História agora acontece de forma mais célere do que no Século XX.
Sociedade de consumo e marketing. Anos 1960/70.
Computadores pessoais. Anos 1980/90.
Comunicações e Internet. Anos 1990/2000.
Mundo virtual. Anos de hoje.
Isso aí foi criado pelos americanos. Vamos ver do que os chineses são capazes.
Não vejo isso acontecer salvo algumas chances para a Índia. Coreia do Sul a população e pequena e envelhece a passos largos. Rússia idem e temos a chaga da corrupção endêmica. Indonésia e o Brasil insular.
Já vi uns dizendo por aí que os EUA tem tecnologia alienígena que se empregada deixaria China e Rússia mais de 500 anos atrás dos EUA.
Outros falam de laser capaz de destruir um país em 5 segundos, ou de uma bomba de fedor que acabaria com a China caso a China decida reunificar taiwan.
WSilva
Muitas pessoas comentam aqui no site o que elas ‘gostariam’ que acontecesse.
Não o que realmente ocorre.
A ascensão da China é flagrante. Evidente.
Pois é, tem uns doidões por aí com pompom torcendo pros EUA, outros pendurando a bandeirinha dos EUA no retrovisor do carro e achando um máximo…
Pobre coitados, dignos de dó. Brigar pelos interesses do Brasil ninguém quer…
Brasil precisa defender seus interesses e não interesses dos outros países… O Brasil é controlado pelos eua desde a era Vargas…Investir por aqui com esses governantes é uma temeridade…Neste país qualquer um pode perder tudo da noite para o dia…Só quem não perde são os corruptos…
Pois sempre sobraria a possibilidade de se importar ratos do Brasil.
Afinal, eles andam se proliferando por aqui nos últimos anos.
Vai dormir!
Maior rato que conheço e tu. Nao canso de dizer. Tu fala mal do Brasil mas abre as pernas pra China, mas no final, tu nao deixa o captalismo.
Concordo
Maior hipocrita e vira lata que tem por aqui.
Possível não é enganar a todos por todo o tempo. O capitalismo sucumbiu ante a internet. Nunca se viu tanta pobreza pelo mundo.
A TV tinha censura e atrasos. A internet é ao vivo.
Prezado.
A pobreza ‘incomoda’ mais ou causa pertubação social quando comparada aos ricos nessa mesma sociedade.
E pelo que eu sei, o capitalismo é mestre em criar disparidade/concentração de renda.
E esse fenômeno está se alastrando pelo Mundo ocidental.
Até os EUA estão assistindo essa perturbação social em vista dos graves problemas econômicos e de concentração de renda por lá.
Segure-se na cadeira que teremos muitas e importantes mudanças pela frente.
Fácil falar. Vai na esquina e come um xsalada. Hambúrguer alto e mal passado.
Quero ver tu comer cachorro.
Exatamente, visto que uma potência está em uma direção (ascensão) e outra indo na direção contrária, em descensão.
Normal. É o ciclo natural das coisas, um império sempre dá lugar ao outro. Tudo indica que a China reinará como potência hegemônica muito em breve e eventualmente será destronada por alguma outra nação.
“Deixar a inércia ou a baixa velocidade que navegam para a velocidade de combate dispensando e recolhendo seus aviões. Bacana.” O sistema elétrico é capaz de deixar o consumo mínimo para sistemas que não necessitam de energia naquele momento de operação, deixando o restante da energia acumulado para os demais sistemas que dependem da alta demanda de energia naquele momento, em uma transmissão que não seja elétrica, é impossível realizar isso, a vantagem está dos chineses é com relação ao MVDC, porque fornece densidade de potência para os sistemas embarcados, ao contrário do MVAC, que todos os países atualmente usam,… Read more »
Off. Cadê o forte? Talibam chegaram em Cabul, governo fugiu do país, fuga apressada das embaixadas. Saígon 2.0
https://www.google.com/amp/s/www.cnnbrasil.com.br/amp/internacional/2021/08/15/taliba-chega-a-cabul-e-diz-que-quer-tomar-cidade-pacificamente
Saigon 2.0, a história sendo feita agora
Cabul caiu.
Já postamos lá.
Análise: Sempre é mais facil construir que reconstruir, está é a vantagem da China que comparativamente ao US, pode erguer sua nova marinha alicerçada em conceito novo. Aos Americanos é diferente, tendo de dar manutenção nos navios existentes e investir nos novos de forma tecnologica diferente…a conta sempre é maior; Este é outro grande exemplo do que o movimento mastodondico de inercia causa a projetos militares. Toda uma industria já está montada e consagrada em um tecnologia e mesmo quando surgem hipoteses mais eficazes, podem deixar de ser empregadas porque a industria local sempre irá imprimir pressão no mesmo sentido… Read more »
Alerta ao Brasil: Como estamos no zero, é mais facil construir já alicerçado em tecnologias recentes.
Significa que não iremos atrás de nada “disruptivo”. Vamos fazer o baião de dois testado por outros. O orçamento não tem? Elabora proposta para custeio de 50% das despesas com custeios. Aumenta a contribuição, corta despesa com aluguéis, imóveis, moradias, transporte, navios velhos, homenagens, festas. Cria um fundo para sustentar esses 50%, empurra o problema para os políticos que criaram os direitos. Quem cria direito tem que aprender a criar a saída pela direita. Com os 50% das despesas com custeios (50% de 80%) elabora um planejamento para 5 anos. Sem fumar maconha. Plano sério. Jeito tem. Se chinês fez… Read more »
“Este é outro grande exemplo do que o movimento mastodondico…”
Esta é exatamente a situação do EMALS chinês no início, somente na competição em 2016 mostrando a efetividade de tal sistema é que os planos foram alterados, mas isso advém de uma liderança política e militar capaz de realizar tais mudanças.
Significa que nossos líderes militares e políticos são incapazes, inoperantes, velhos e incompententes.
Apesar dos currículos.
Eu não diria isso. Mas se tem uma coisa que eu acredito é que a alta liderança militar do Brasil são todos inertes.
Por exemplo, falar em GC na MB é praticamente um tabu, provavelmente se pesquisarmos algo sobre vantagens de Guarda Costeira na EGN, não deve haver um único trabalho nesse sentido. Algo precisa ser alterado nesse sentido.
Algo? FCN. Com todo o respeito que a Força de Fuzileiros merece e faz jus. Aonde vamos desembarcar? Que poder temos para projetar? Porta aviões. Olha aí. Cada vez mais avançados. Quem apostava no sucateamento dessa arma em razão dos mísseis pesados ultra-sônicos e anti porta-aviões deve estar revendo. Levar a guerra e sustentar a guerra longe está cada vez mais provado ser uma estratégia apoiada por uma doutrina sólida. Mestre Bardini e o submarino nuclear que sustentaria/escoltaria nosso porta-aviões. Um conjunto de 1+1. Olha aí a Índia indo pro terceiro. Quando 1 está no estaleiro o outro não sai?… Read more »
O debate sobre GC(ou qualquer outra coisa) vai além do orçamento. Sequer temos algum trabalho especializado nesse sentido. Não estou falando que devemos ter GC, mas sim que o debate de ideias precisa ser expandido, quando um assunto se torna um tabu, o debate sequer é iniciado.
Eu sou contra por principio de superposição de função e orçamento pela propria natureza. Países ricos podem se dar ao luxo….quem não tem nada, não pode desperdiçar…. Porque falo desperdiça? Porque existem habilidades e ferramental similar e onde existe similaridade, existe redundancia ou desperdidico: Uma guarda costeira precisará ter operadores de radar? Uma GC precisará de drones, equipes de manutenção de drones e operadores de drones? Uma GC precisará de helicopteros? Uma Guarda Costeira terá em algum navio canhões de 40 mm e 76 mm? Uma GC terá artlheiros? Uma GC teria Pilotos homologados a voo embarcado? Uma GC vai… Read more »
Não seria supor a superposição das funções. Seria assumir que as ameaças e inimigos estão mais próximos do que apregoamo-nos nas doutrinas. Por não ter que dividir e compartilhar o poder (esquecendo o orçamento by the way), a MB não aceita. O que a Marinha da América e a GC da América tem e fazem tem a existir com um país em guerra permanente. A GC é uma força combatente de reserva, lá. Tá, mas tem a PF nos portos. Tá, tem as polícias dos estados. Mas essa turma não vai ao mar. Sem falar nos rios. GC precisa de… Read more »
Leitura Adicional:
https://news.usni.org/2019/06/26/u-s-naval-power-and-energy-systems-technology-development-roadmap
https://news.usni.org/2020/06/08/uss-gerald-ford-emals-launching-system-suffers-fault-during-testing-period
https://www.navsea.navy.mil/Portals/103/Documents/2019_NPES_TDR_Distribution_A_Approved_Final.pdf?ver=2019-06-26-132556-223
https://www.naval.com.br/blog/2021/07/24/type-003-desvendando-o-enigma-do-porta-avioes-chines-parte-1/
https://www.naval-technology.com/features/featureelectrifying-the-us-navy-meeting-future-demand-4872218/
https://www.usni.org/magazines/proceedings/2019/july/scotty-i-need-more-power
https://www.osti.gov/pages/servlets/purl/1574454
https://www.navylookout.com/putting-the-type-45-propulsion-problems-in-perspective/
https://www.navylookout.com/final-cure-for-type-45-destroyer-propulsion-problems-announced/
https://militaryleak.com/2019/10/10/northrop-grummans-integrated-power-energy-systems-ipes/
https://www.navsea.navy.mil/Portals/103/Documents/Exhibits/SNA2020/SNA2020-ElectricShips-Steve%20Markle.pdf?ver=2020-01-15-154401-950
https://www.navsea.navy.mil/Portals/103/Documents/Exhibits/SAS2018/Markle-SurfaceNavyElectricalLeapForward.pdf?ver=2018-04-12-074110-193
https://www.naval.com.br/blog/2019/01/06/china-esta-tomando-a-dianteira-em-railgun-eletromagnetico/
Parabéns pela ótima série
Obrigado. Vem mais por aí.
Ooo Matheus. Isso tá bacana. Não acho que exista nada comparável na internet de sites de defesa. Esse pessoal de Defesa é outra turma do ego. O PN é mais avançado, inovador.
Mais é muita leitura, Matheus. A mulher reclama. Não dá pra botar umas planilhas?
Posso te afirmar com toda a certeza que não existe algo assim, de modo agrupado falando sobre a tecnologia que o 003 poderá utilizar. Eu até queria falar mais sobre tudo, até porque tem conteúdo para isso, mas ai ficaria mais partes da séria, e me daria mais trabalho e agrupar as fontes que é o mais difícil, porque eu tenho tudo salvo em PDF no HD externo, e são muitos. De qualquer forma, o propósito é justamente começar a debater de forma coerente. Perdoe-me pelos conteúdos serem longos. Na realidade, poderia reduzir o número de partes, como o próximo… Read more »
Esteves está tentando entender. Parabéns, novamente, por trazer o debate.
Próximo desafia será integrar tudo isso numa planta de geração nuclear. Será o type 4 ou 5?
Sinceramente, acredito que o 004 ainda será convencional, mas será um navio com maior capacidade do que o 003. Acredito que as tecnologias do 003 precisam estar realmente maduras antes de avançar para o CVN, e se o 005 ainda não for nuclear, eu não me surpreenderia. Não há pressa em ter o CVN, o 003 é perfeitamente capaz de operar até a Segunda Cadeia de Ilhas, como é um navio mais barato do que um CVN, aumentar a quantidade de PA será útil nesse sentido, com as tecnologias consolidadas do 003.
Importante. Controlar os custos. Fazer navios “baratos”. Navios com custos de construção e operação dentro de orçamentos.
Isso não precisa aprender com chinês.
Será que eles querem ter CV nucleares? Pode ser que não. Temos que lembrar que mesmo que o CV seja nuclear, ele ainda vai precisar de suprimento para suas aeronaves e tantas outras coisas que só podem ser supridas por um navio de apoio…. Isso sem contar o preço muito mais caro de um nuclear e os caros/demorados períodos de manutenção….
Sim, eles querem. O design final de PA é claramente um CVN como dos EUA, isso não há a menor dúvida. O problema é que eles não necessitam de tal navio no momento, e também porque simplesmente não tem recursos para comprar e manter, apenas para se ter uma ideia, o Type 003, custará algo em torno de US$7,6 bilhões, valores atualizados de Julho de 2021, isso é 3,8% do orçamento militar chinês, um CVN como da classe Ford poderá custar algo em torno de US$10 bilhões, mesmo para os padrões chineses é um valor muito alto e sem falar… Read more »
MVDC é um sistema de distribuição, não de geração: as turbinas (ou diesels) geram corrente alternada. Pra distribuir em MVDC (MVCC, em português) precisam de retificadores na saída do gerador e inversores na entrada dos circuitos que alimentam coisas que funcionam em AC (CA, em português). A discussão sobre qual é o melhor, CA ou CC, vem desde Edison e Tesla, e é uma questão decidida pela prática, não pela teoria, que depende da combinação de recursos já existentes. Neste assunto, não adiantam SEs e QUANDOs – é preciso que todos os componentes estejam disponíveis e funcionem adequadamente. Não me… Read more »
Está correto. MVDC é um sistema de distribuição, não de geração. Porém, o MVDC fornece densidade de potência e apenas esse sistema elétrico integrado MVDC que detém essa característica, não um sistema MVAC. Do ponto de vista da USN, esse realmente não é um problema, porque um CVN como o Ford detém reatores nucleares que fornece essa densidade de potência, mas para países que não querem usar a tecnologia nuclear ou não conseguem, a distribuição MVDC detém essa capacidade, mesmo que use geração de energia com classificação mais baixa. O problema para os americanos a médio prazo seria a regulação… Read more »
Caro Matheus, Essa expressão “densidade de potência” não está sendo empregada corretamente. Ou o sistema elétrico consegue fornecer potência, ou não. Densidade de potência tem relação com o consumo da carga e área de transferência térmica. O Alex está correto em suas observações. O sistema de corrente contínua é muito bonito na teoria. Mas na prática traz uma outra infinidade de problemas, tais como: chaveamento do disjuntor de MV, aplicação de uma série de filtros, e aplicação de eletrônica de potência de forma massiva, resistências de partidas para motores, sistemas mais pesados, etc… Se fosse fácil, tudo mundo já estava… Read more »
Existe uma diferença enorme entre densidade de energia e densidade de potência. Se você pegar qualquer fonte relatando sobre MVDC, todas elas abordam essa alta densidade de potência. A alta densidade de potência sobre um sistema MVDC é sobre o sistema de distribuição, não de geração, MVDC é sobre a arquitetura e rede elétrica de um navio, portanto, não gera energia, mas, quando esse mesmo sistema de distribuição é capaz de fornecer energia com requisitos menores de potência da propulsão, por conta do seu sistema integrado MVDC, isso se transforma em densidade de potência, portanto, mesmo que um tipo de… Read more »
Matheus, o texto e a palestra são muito semelhantes, e ambos falam sobre MVDC em navios medios de dez mil toneladas quando forem integrados sistemas com demanda massiva de eletricidade como lasers, railguns ou mais radares. O programa railgun da USN foi cancelado. Os lasers (atualmente na casa das dezenas de kW) vão demorar ainda pra alcançar potencias capazes de fritar mísseis (na casa do MW). Radares potentes já tem consumo girando próximo ao MW. Assim, ainda não é certo que veremos grandes incrementos na demanda elétrica que justifique uma revolução cujos méritos são dúbios e instrumentos ainda não existem.… Read more »
O que vai determinar os níveis de corrente necessárias do MVDC é o barramento. O PLAN desenvolveu a arquitetura MVDC, portanto, sua tensão operacional tem que ser maior do que 6 kVDC, algumas estimativas dizem que seriam necessários mais de 10 kVDC. Do ponto de vista da engenharia, mesmo a faixa superior de 10kV pode não ser suficiente para direcionar 200MW + de energia que o Type 003 pode estar gerando. Por exemplo, o HMS Prince of Wales emprega uma rede de 11 kV para distribuir cerca de 109 MW de potência. As operadoras da classe Ford empregam uma rede de… Read more »
E se visualizar bem o NGIPS, a USN tem como um roteiro de desenvolvimento que estabelece a meta da USN de incorporar um DC de média tensão(MVDC) e um IPS em futuros combatentes de superfície e submarinos. Portanto, não se aplicarão somente a navios específicos, mas como um requisito para toda a frota.
Para aplicações de curto prazo, o NGIPS incorpora a geração de energia CA de média tensão (MVAC) e CA de alta frequência (HFAC). Isso é uma revelação do próprio Norbert Doerry.
Cara.. Que aula viu! Muito obg pelo conhecimento!
Até onde sei, essa ideia se sacar o grupo motriz e usar motores elétricos foi proposta ao nosso NA12 São Paulo. Mas como somos atrasados…não me espantaria a China ter proposto abrir o SP ao meio, e trocar todos os sistemas de geração de energia.
Caro João. Constatado pela própria Marinha que o casco do São Paulo estava em ótimas condições, ela tratou de anunciar a “reforma” do mesmo. Muito depois, alegando problemas de falta de verbas, abandonou a empreitada. Na verdade nós sequer sabemos copiar através de engenharia reversa. Temos uma, ainda, imponente indústria. Ocorre que nossos cientistas na sua maioria já se mandaram mundo afora, por falta de condições financeiras e materiais. A China e a Índia estiveram no Brasil na década de 60 para aprender como o Brasil “lançava foguetes”. Aprenderam sim. Nós desaprendemos e não conseguimos lançar até hoje um mísero… Read more »
O que falta para o Brasil é um projeto de nação.
Concordo com você. Começar do zero.
De novo? Quantas vezes isso foi feito, ou tentado? Independência em 1822. República, Estado Novo, Desenvolvimentismo do JK, ditadura militar, constituição de 88 e redemocratização, governo Lula, governo atual.
Todo mundo fala em refundar o país, e tenta, mas nunca dá certo. Há uma imensa caveira de burro enterrada aqui e além dela, o povo não quer se ajudar.
O casco dos anos 1960 podia estar em ótimas condições?
Supondo que o casco do porta-aviões Estivesse…o que fazer com 1 navio com o eixo empenado, a propulsão condenada, as catapultas, a geração de vapor e caldeiras inoperantes?
Por que o Brasil desaprendeu tanto em tão pouco tempo?
O que se faz hoje é mais importante do que o que deixamos de fazer ontem.
Os chineses fizeram o que os americanos não fizeram…estudar e aprender com Tesla
Boa noite a todos, fugindo do assunto, eu gostaria de saber se alguém teria alguma ideia de TCC para engenharia mecânica, relacionado com alguma das 3 forças. Eu sou grande admirador/forista da trilogia a anos, e acho que seria uma boa relacionar meu curso com essa admiração.
Desde já, grato pela atenção.
Como você veio aqui no PN, supondo que você goste de mecânica dura, você poderia fazer uma análise de tensões num eixo de navio, poderia pegar o de uma Niterói ou das futuras Tamandarés, verificar as tensões no eixo e calcular a resistência do mesmo à fadiga. Os mancais de um eixo de navio também são algo bastante interessante para se estudar e propor um TCC sobre eles. Já se a sua praia for mecânica mole, você pode estudar o escoamento da água em torno do Riachuelo. Simulações de CFD e comparação com cálculos das equações de mecânica dos fluidos.… Read more »