Építőmérnöki
Az első elektromos autók 1828 -ban jelentek meg a belső égésű motorral (ICE) rendelkező autók előtt. A 20. század elején az elektromos járművek a teljes amerikai járműpark több mint egyharmadát tették ki. Ekkor azonban fokozatosan feladni kezdték pozícióikat, engedve az autóknak a hatótávolság, a tankolás kényelme és egyéb paraméterek tekintetében.
Az elektromos járművek számára számos tervezési lehetőség valósítható meg. A klasszikus elektromos járművek töltőállomáson feltöltött akkumulátorokkal működnek. A külső elektromos energiaellátású elektromos járművek érintkező módszerrel vagy elektromágneses mezők segítségével kapnak áramot a külső vezetőktől. Az elektromos járművek akkumulátorainak feltöltéséhez beépíthető egy belső égésű motor generátorral, vagy áramot lehet előállítani folyékony vagy gáznemű üzemanyagokból közvetlenül katalitikus üzemanyagcellák segítségével. A fenti rendszerek mindegyike különböző módon kombinálható.
Időnként újraindult az érdeklődés az elektromos járművek iránt, általában a kőolajtermékek drágulása idején, de gyorsan elhalványult: a belső égésű motorral szerelt autók nem versenyeztek. Ennek eredményeként az elektromos meghajtású berendezések széles körben elterjedtek a külső villamosenergia -ellátást biztosító szállítás szegmensében: elektromos vonatok, villamosok és trolibuszok, a raktári berendezések fülkéjében.
Külön szegmenst lehet megkülönböztetni speciális berendezésekkel, például bányászati billenőkocsikkal, amelyek teherbírása meghaladja a 100 tonnát, és amelyeken elektromechanikus sebességváltót használnak.
A 21. század elején az elektromos járművek iránti érdeklődés új szintre lépett. A meghatározó tényező nem az olajtermékek drágulása volt, hanem a környezetvédő aktivisták követelése a káros kibocsátások csökkentésére. A sok Elon Musk által imádott (gyűlölt) amerikai Tesla cég lett a gyártó, amely a lehető legnagyobb mértékben meglovagolta a "környezeti hullámot".
De bárki és bárhogyan is viszonyul Elon Muskhoz, nem tagadható, hogy a Tesla nagyszerű munkát végzett: valójában az autópiac egy külön szegmensét hozták létre, az elektromos autók olyan területté váltak, amelyben az autóóriások elindultak aktívan befektetni. Ha a fejlesztést valamilyen irányban aktívan végzik, az eredmény előbb vagy utóbb el fog érni. Lesznek új akkumulátorok megnövelt kapacitással, nagy töltési sebességgel és kiterjesztett alkalmazási hőmérséklettartománnyal, hatékonyabb és kompaktabb villanymotorokkal, beépített sebességváltókkal, amelyek kis rugózatlan súlyú motorkerekekbe helyezhetők és egyéb fejlesztések.
Kétségtelen, hogy belátható időn belül az elektromos autók gyakorlatilag belső égésű motorokkal helyettesítik az autókat, és nem környezetvédelmi okokból, hanem az elektromos járművek általános műszaki fölénye miatt.
Katonai felszerelés
1917 -ben a francia FAMH vállalat 400 Saint Chamond tankot gyártott Crochat Collendeau elektromos sebességváltóval, amelyben Panhard benzinmotort csatlakoztattak közvetlenül egy elektromos generátorhoz, amely két villanymotort hajtott, amelyek mindegyike hajtókerékhez és hernyóhoz volt csatlakoztatva. hajtás. Szintén 1917 -ben a Daimler és a brit Westinghouse elektromos hajtású tartályát tesztelték Nagy -Britanniában.
A későbbi példák közé tartozik a német nehéz önjáró tüzérségi egység (SAU) "Ferdinand" ("Elefánt"), súlya 65 tonna. A "Ferdinand" erőmű két V-alakú, 12 hengeres, vízhűtéses "Maybach" HL 120 TRM porlasztómotort tartalmaz, 265 literes kapacitással. o., két elektromos generátor Siemens-Schuckert Typ aGV 365 voltos feszültséggel és két vontató villanymotor Siemens-Schuckert D149aAC, 230 kW teljesítménnyel, a hajótest hátsó részén, amelyek mindegyik kereküket redukción keresztül hajtották bolygórendszer szerint készült fogaskerék.
Míg Ferdinand viszonylag új, nem sok panasz van a munkájára. Mint ilyen, megjegyezhető a klasszikus kivitelű erőművekhez képest nagyobb összetettség és költség, valamint a jelentős mennyiségű réz felhasználásának szükségessége, amelyből Németországban hiány van.
A Ferdinand önjáró fegyverek mellett az elektromos meghajtás alkalmazását is fontolóra vették a német szupernehéz harckocsiban, a 188 tonnás Maus harckocsiban.
Ugyanebben az időszakban a KV-1 harckocsi alapján a Szovjetunióban kifejlesztettek egy kísérleti EKV nehéztartályt elektromechanikus erőművel. Az EKV tank műszaki tervezését 1941 szeptemberében dolgozták ki, 1944 -ben pedig az EKV tank prototípusát tesztelték. Feltételezték, hogy az elektromechanikus sebességváltó használata a tartályon csökkenti az üzemanyag -fogyasztást, javítja a tartály manőverezhetőségét és dinamikus jellemzőit.
Az EKV tartály elektromechanikus sebességváltója tartalmazott egy VK-2K dízelmotorhoz csatlakoztatott DK-502B indítógenerátort, valamint két DK-301V vontatómotort, két fedélzeti sebességváltóval és vezérlőberendezéssel.
A vizsgálati eredmények szerint az EKV tartály kialakítását nem találták kielégítőnek, a projekten végzett munkát leállították.
Az "elektromos" tartályok projektjeit Nagy -Britanniában, az USA -ban, a Szovjetunióban, Németországban és Franciaországban, valamint más országokban a XX. Ennek ellenére jelenleg a hagyományos elrendezésű tankok és páncélozott járművek maximális fejlődést kaptak.
Előnyök és kilátások
Miért folyik állandó visszatérés a földi harci járművek elektromos meghajtásának biztosításának kérdéséhez a nagyszámú lezárt kísérleti projekt ellenére?
Egyrészt olyan technológiák fejlődnek, amelyek használata az elektromos meghajtó rendszerekben lehetővé teszi, hogy számítsunk olyan pozitív eredmények elérésére, amelyek korábban elérhetetlenek voltak. Állandó mágneses és aszinkron villanymotorokat, nagy hatásfokú áramáram -generátorokat, áramelosztó rendszereket, gyorstöltő akkumulátorokat és még sok mást fejlesztenek.
A közelmúltban nemcsak a földi technológiáról és az elektromos meghajtásról beszélünk, hanem a teljesen elektromos repülőgépek megalkotásáról egészen a nagyméretű utasmodellekig.
Másrészt az elektromos meghajtás által a földi harci berendezések számára nyújtott előnyök egyre nagyobb igényt mutatnak:
- a harci jármű rugalmas elrendezésének lehetősége, mivel a tengelyek által biztosított merev mechanikus csatlakozású egységek nem rendelkeznek elektromos hajtásban;
- a katonai felszerelések megnövelt túlélhetősége az elektromos sebességváltó alkatrészeinek redundanciája miatt;
- annak lehetőségét, hogy elhagyják a tűzveszélyes hidraulikus hajtásokat az elektromos hajtások javára;
- a katonai felszerelések mozgásának lehetősége az ösvény korlátozott szakaszain, maximális álcázási módban, minimális leleplezéssel a hang- és hőjellemzők által;
- az elektromos áram visszanyerésének képessége fékezés közben;
- az elektromos sebességváltóval felszerelt páncélozott járművek legjobb dinamikus jellemzői és terepfutási paraméterei;
- a páncélozott járművek elektromos hajtással való könnyű kezelhetősége;
- az a képesség, hogy elegendő mennyiségű áramot biztosítson az egyre növekvő számú berendezéshez, érzékelőhöz, fejlett fegyverhez.
Nézzük meg közelebbről ezeket az előnyöket. A fő energiaforrás egy dízel vagy gázturbina, az elektromos sebességváltóval rendelkező autókban nagyobb erőforrások és hatékonyság érhető el, mivel kezdetben kiválasztható az optimális motorfordulatszám, amelynél minimális a kopás és a maximális üzemanyag hatékonyság. A gyorsítás és az erőteljes manőverezés során megnövekedett terhelést a puffer akkumulátorok kompenzálják.
Például egy generátorral kombinálva nagy sebességű gázturbinát lehet felszerelni, amely "be / ki" módban fog működni a puffer akkumulátorok feltöltésére, a sebesség megváltoztatása nélkül.
Az elektromos sebességváltóban nincs szükség nagyméretű tengelyek és sebességváltók felszerelésére. Az elektromos sebességváltóban a mechanikus csatlakozás csak a motor-elektromos generátor és az elektromos motor-kerékpárban érhető el, de ezek az egységek egyetlen egységként is elkészíthetők. A többi egység rugalmas kábelekkel van összekötve.
A mechanikus csatlakozásokkal ellentétben az elektromos csatlakozók többszörösek lehetnek. Például a tok összeszerelésének szakaszában védett kábelcsatornákat lehet lefektetni, amelyekben univerzális táp- és adatbusz található, beleértve a táp- és adatkábeleket.
Az energiaforrások, ellátási és kommunikációs csatornák, valamint a hajtóművek és légcsavarok térbeli elkülönítése nagyobb valószínűséggel lehetővé teszi a harci jármű számára, hogy sérülés esetén megőrizze mobilitását és helyzetfelismerését, ami biztosítja a harci jármű kivonásának lehetőségét a tüzelési zónából és evakuál a csatatérről.
A hidraulikus hajtások elutasítása az elektromos hajtások javára szintén hozzájárul a szárazföldi harci járművek túlélési képességének növeléséhez, mind az utóbbiak alacsonyabb tűzveszélye, mind nagyobb megbízhatósága miatt. Az orosz légierő azt tervezi, hogy 2022-re elhagyja az ötödik generációs Su-57 vadászgép hidraulikus hajtásait.
A pufferelemek jelenléte lehetővé teszi, hogy mobil maradjon anélkül, hogy bekapcsolná a fő motort, bár meglehetősen korlátozott szakaszon. Ez lehetővé teszi az ígéretes harci járművek számára, hogy új taktikai forgatókönyveket hajtsanak végre a harci műveletek lesből történő lebonyolítására, amikor készenléti állapotban a páncélozott jármű teljes harckészültségben van, miközben a hőmérséklete hasonló a környezeti hőmérséklethez.
Az akkumulátorok lehetővé teszik a mozgást a főerőmű meghibásodása esetén is, ami lehetővé teszi a páncélozott járművek számára, hogy önállóan elhagyják a csatateret. Bizonyos esetekben egy elektromos erőátvitellel rendelkező harci jármű evakuálásához elegendő egyszerűen csatlakoztatni egy külső áramforráshoz. Például egy páncélozott mentőautó ilyen módon egyidejűleg két másik páncélozott járművet is kiüríthet, amelyek részben sérült elektromos erőátvitellel rendelkeznek, pusztán azáltal, hogy rájuk dobja a tápkábeleket.
A polgári elektromos járművekhez hasonlóan az elektromos sebességváltóval ellátott páncélozott járművekhez is energia visszanyerés végezhető fékezés közben.
Az elektromos erőátvitellel rendelkező szárazföldi harci járművek a legjobb mobilitási és irányíthatósági jellemzőkkel rendelkeznek a végtelenül változtatható erőátvitelnek köszönhetően a propellerekhez, valamint a hajó- és jobboldali villanymotorok közötti rugalmas erőelosztáshoz. Például egy kanyar során a hátsó perem motor teljesítményének csökkenését kompenzálja a hátsó perem motor teljesítményének növekedése.
Az elektromos átvitel egyik legfontosabb előnye az lesz, hogy képes áramot szolgáltatni a berendezéseknek és érzékelőknek, például radarállomásoknak (radaroknak) az aktív védelmi komplexum felderítésére, irányítására és teljes körű védelmére.
A közeljövőben a lézerfegyverek a szárazföldi harci járművek szerves részévé válnak, amelyek nagyrészt képesek semlegesíteni a kis pilóta nélküli repülőgépek (UAV), a páncéltörő irányított rakéták és a termikus és optikai célfejekkel ellátott kazettás lőszer veszélyeit.
Elektromosságra lehet szükség a páncélozott járművek aktív álcázó rendszereiben is a termikus és optikai hullámhossztartományban.
következtetéseket
Az elektromos meghajtású földi harci járművek létrehozása valószínűleg elkerülhetetlenné válik a technológia fejlődésével és a fedélzeti berendezések és fegyverek áramellátására vonatkozó követelmények növekedésével. Az elektromos járművek polgári piaca jelentős hatással lehet az elektromos meghajtású földi harci járművek bevezetésének arányára.
Az ígéretes, elektromos erőátvitellel rendelkező földi harci járművek dinamikája, manőverezhetősége, könnyű kezelhetősége, túlélhetősége és biztonsága, valamint, ha lehetséges, ígéretes fegyverek és nagy energiafogyasztású érzékelők elhelyezése tekintetében felülmúlják a "klasszikus" modelleket.
