Civilingenjör
De första elbilarna dök upp före bilar med förbränningsmotorer (ICE), 1828. I början av 1900 -talet stod elfordon för över en tredjedel av hela den amerikanska fordonsparken. Men sedan började de gradvis ge upp sina positioner och gav efter för bilar när det gäller räckvidd, bekvämlighet med tankning och andra parametrar.
Flera designalternativ för elfordon kan implementeras. Ett klassiskt elfordon drivs av batterier laddade på en laddstation. Ett elfordon med extern tillförsel av elektrisk energi tar emot elektricitet från externa ledare genom en kontaktmetod eller med hjälp av elektromagnetiska fält. En förbränningsmotor med en generator kan installeras för att ladda batterierna i ett elfordon, eller el kan genereras från flytande eller gasformiga bränslen direkt med hjälp av katalytiska bränsleceller. Alla ovanstående scheman kan kombineras på olika sätt.
Med jämna mellanrum återupptogs intresset för elfordon, vanligtvis under stigande priser på oljeprodukter, men försvann snabbt: bilar med förbränningsmotorer förblev konkurrenskraftiga. Som ett resultat har utrustning med elektrisk framdrivning blivit utbredd inom transportsegmentet med extern tillförsel av elektrisk energi: elektriska tåg, spårvagnar och vagnar, i nischen för lagerutrustning.
Ett separat segment kan särskiljas genom specialutrustning, till exempel gruvtruckar med en lastkapacitet på över 100 ton, på vilka en elektromekanisk transmission används.
I början av 2000 -talet återupptogs intresset för elfordon på en ny nivå. Den avgörande faktorn var inte stigande priser på oljeprodukter, utan krav från miljöaktivister att minska skadliga utsläpp. Det amerikanska företaget Tesla, älskat (hatat) av många Elon Musk, blev den tillverkare som har åkt "miljövågen" så mycket som möjligt.
Men vem som helst och oavsett hur de förhåller sig till Elon Musk, det kan inte förnekas att Tesla har gjort ett bra jobb: i själva verket har ett separat segment av bilmarknaden skapats, elbilar har blivit ett område där biljättar har börjat att aktivt investera. Om utvecklingen aktivt genomförs i någon riktning, kommer resultatet att uppnås förr eller senare. Det kommer nya batterier med ökad kapacitet, höga laddningshastigheter och ett utökat temperaturintervall, effektivare och kompaktare elmotorer, med integrerade växellådor som kan placeras i motorhjul med låg ofjädrad vikt och andra utvecklingar.
Det råder ingen tvekan om att inom en överskådlig framtid kommer elbilar praktiskt taget att ersätta bilar med förbränningsmotorer, och inte av miljöskäl, utan på grund av den allmänna tekniska överlägsenheten hos elfordon.
Militär utrustning
År 1917 producerade det franska företaget FAMH 400 Saint Chamond -tankar med Crochat Collendeau elektrisk växellåda, där en Panhard -bensinmotor var direkt ansluten till en elgenerator, som drev två elmotorer, som var och en var ansluten till ett drivhjul och en larv kör. Även 1917 testades en tank med elektriska transmissioner från Daimler och British Westinghouse i Storbritannien.
Senare exempel inkluderar den tyska tunga självgående artillerienheten (SAU) "Ferdinand" ("Elefant") som väger 65 ton. Kraftverket "Ferdinand" inkluderade två V-formade 12-cylindriga vattenkylda förgasarmotorer "Maybach" HL 120 TRM med en kapacitet på 265 liter. s., två elgeneratorer Siemens-Schuckert Typ aGV med en spänning på 365 volt och två dragmotorer Siemens-Schuckert D149aAC med en effekt på 230 kW, belägen på baksidan av skrovet, som drev vart och ett av deras hjul genom en minskning redskap tillverkade enligt ett planetsystem.
Medan Ferdinand är relativt ny, finns det inte många klagomål om hennes arbete. Som sådan kan man notera den större komplexiteten och kostnaden jämfört med kraftverk av klassisk design, liksom behovet av att använda en betydande mängd koppar, vilket är bristfälligt i Tyskland.
Förutom Ferdinand självgående kanoner övervägdes användningen av elektrisk framdrivning också i den tyska supertunga tanken, 188-ton Maus-tanken.
Omkring samma period utvecklades en experimentell EKV-tank med ett elektromekaniskt kraftverk i Sovjetunionen på grundval av KV-1-tanken. Den tekniska konstruktionen av EKV -tanken utvecklades i september 1941, och 1944 gick prototypen på EKV -tanken för testning. Man antog att användningen av en elektromekanisk transmission på tanken skulle minska bränsleförbrukningen, förbättra tankens manövrerbarhet och dynamiska egenskaper.
Den elektromekaniska överföringen av EKV-tanken inkluderade en startgenerator DK-502B ansluten till en V-2K-dieselmotor och två DK-301V-dragmotorer, med två inbyggda växellådor och styrutrustning.
Enligt testresultaten erkändes EKV -tankens konstruktion som otillfredsställande, arbetet med projektet begränsades.
Projekt med "elektriska" tankar utfördes i Storbritannien, USA, Sovjetunionen, Tyskland och Frankrike, liksom i andra länder under hela XX -talet. Men för närvarande har tankar och pansarfordon med traditionell layout fått maximal utveckling.
Fördelar och perspektiv
Varför återkommer det ständigt till frågan om att säkerställa elektrisk stridsdrivning av markstridsfordon, trots det stora antalet avslutade experimentprojekt?
Å ena sidan finns det en utveckling av teknik, vars användning i elektriska framdrivningssystem gör det möjligt att räkna med att få positiva resultat som tidigare var ouppnåeliga. Permanent magnet och asynkrona elmotorer, högeffektiva elströmgeneratorer, kraftdistributionssystem, snabbladdningsbatterier och mycket mer utvecklas.
Nyligen talar vi inte bara om markteknik med elektrisk framdrivning, utan också om skapandet av helt elektriska flygplan upp till ganska stora passagerarmodeller.
Å andra sidan efterfrågas allt mer fördelar som elektrisk framdrivning för markstridsutrustning:
- möjligheten till en flexibel utformning av stridsfordonet på grund av frånvaron i den elektriska transmissionen av enheter med en styv mekanisk anslutning från axlarna;
- ökad överlevnad för militär utrustning på grund av möjligheten till redundans av komponenterna i den elektriska transmissionen.
- möjligheten att överge brandfarliga hydrauliska drivenheter till förmån för elektriska.
- möjligheten att förflytta militär utrustning på begränsade delar av banan i läget för maximal kamouflage, med minimal avmaskning av ljud och termiska egenskaper;
- förmågan att återhämta el under bromsning;
- De bästa dynamiska egenskaperna och längdsparametrarna för pansarfordon utrustade med en elektrisk transmission.
- mycket enkel kontroll av pansarfordon med elektrisk framdrivning;
- möjligheten att tillhandahålla tillräcklig mängd el för ett allt större antal utrustning, sensorer, avancerade vapen.
Låt oss titta närmare på dessa fördelar. Den huvudsakliga energikällan är en diesel- eller gasturbin, i bilar med elektrisk överföring kommer de att ha en större resurs och effektivitet på grund av att det optimala motorvarvtalet initialt kan väljas, vid vilket det har minimalt slitage och maximalt bränsle effektivitet. De ökade lasterna under acceleration och kraftig manöver kommer att kompenseras av buffertbatterierna.
Till exempel, i kombination med en generator, kan en höghastighets gasturbin installeras, som kommer att fungera i "på / av" -läge för att ladda buffertbatterierna, utan att ändra hastigheten.
I den elektriska transmissionen behöver du inte installera skrymmande axlar och växellådor. Den mekaniska anslutningen i den elektriska transmissionen är endast tillgänglig i motorelektriska generator och elektriska motorhjulspar, men dessa enheter kan göras som en enda enhet. Resten av enheterna är anslutna med flexibla kablar.
Till skillnad från mekaniska anslutningar kan elektriska anslutningar vara redundanta många gånger. Till exempel kan man vid montering av fodralet lägga skyddade kabelkanaler som rymmer en universell ström- och databuss, inklusive ström- och datakablar.
Den rumsliga separationen av energikällor, försörjnings- och kommunikationskanaler samt motorer och propellrar med ökad sannolikhet gör att stridsfordonet kan bibehålla rörlighet och lägesmedvetenhet när det skadas, vilket säkerställer möjligheten att dra ut stridsfordonet från skjutzonen och evakueras från slagfältet.
Avvisningen av hydrauliska drivenheter till förmån för elektriska kommer också att bidra till att öka överlevnadsförmågan för markstridsfordon, både på grund av den lägre brandrisken för de senare och på grund av deras större tillförlitlighet. Det ryska flygvapnet planerar att överge hydrauliska enheter på den femte generationens Su-57-jaktplan år 2022.
Närvaron av buffertbatterier gör att du kan förbli mobil utan att slå på huvudmotorn, om än över en ganska begränsad sektion. Detta kommer att göra det möjligt för lovande stridsfordon att implementera nya taktiska scenarier för att utföra stridsoperationer från ett bakhåll, när det i pannläge är det pansarfordonet i full stridsberedskap, medan dess termiska signatur kommer att vara jämförbar med omgivningstemperaturen.
Batterier ger också möjlighet att röra sig vid ett fel på huvudkraftverket, vilket gör det möjligt för pansarfordon att lämna slagfältet på egen hand. I vissa fall räcker det med att helt enkelt ansluta det till en extern strömkälla för att evakuera ett stridsfordon med en elektrisk transmission. Till exempel kan ett pansarbärgningsfordon på detta sätt samtidigt evakuera två andra pansarfordon med en delvis skadad elektrisk växellåda, helt enkelt genom att kasta strömkablar över dem.
Liksom i civila elfordon, i pansarfordon med elektrisk transmission kan energiåtervinning utföras under bromsning.
Markstridsfordon med elektrisk transmission kommer att ha de bästa egenskaperna rörlighet och styrbarhet på grund av oändligt varierande kraftöverföring till propellrarna, samt flexibel kraftfördelning mellan elmotorerna på babord och styrbord. Till exempel, under en sväng, kommer en minskning av effekten på den bakre pärlemotorn att kompenseras av en ökning av effekten hos den bakre pärlemotorn.
En av de viktigaste fördelarna med elektrisk transmission är möjligheten att tillhandahålla ström till utrustning och sensorer, till exempel radarstationer (radar) för spaning, vägledning och allround-försvar av det aktiva skyddskomplexet.
Inom en snar framtid kommer laservapen att bli en integrerad del av markstridsfordon, som i stor utsträckning kommer att kunna neutralisera hotet från små obemannade luftfartyg (UAV), antitankstyrda missiler och klusterundermunitioner med termiska och optiska hominghuvuden.
Elektricitet kan också krävas för aktiva kamouflagesystem för pansarfordon i termiska och optiska våglängdsområden.
Slutsatser
Skapandet av markbaserade stridsfordon med elektrisk framdrivning kommer sannolikt att bli oundvikligt när tekniken förbättras och kraven på strömförsörjning av utrustning och vapen ombord ökar. Den civila marknaden för elfordon kan ha en betydande inverkan på introduktionstakten för markbaserade stridsfordon med elektrisk framdrivning.
Lovande markstridsfordon med elektrisk transmission kommer att överträffa de "klassiska" modellerna när det gäller dynamik, manövrerbarhet, enkel kontroll, överlevnad och säkerhet, samt, om möjligt, placering av lovande vapen och sensorer med hög energiförbrukning på dem.
