Civilinė inžinerija
Pirmieji elektromobiliai pasirodė prieš automobilius su vidaus degimo varikliais (ICE), 1828 m. XX amžiaus pradžioje elektrinės transporto priemonės sudarė daugiau nei trečdalį viso JAV automobilių parko. Tačiau tada jie pamažu ėmė atsisakyti savo pozicijų, nusileisdami automobiliams pagal diapazoną, degalų papildymo patogumą ir kitus parametrus.
Galima įgyvendinti keletą elektrinių transporto priemonių dizaino variantų. Klasikinė elektrinė transporto priemonė maitinama iš įkrovimo stotelėje įkrautų baterijų. Elektromobilis, turintis išorinį elektros energijos tiekimą, elektros energiją gauna iš išorinių laidininkų kontaktiniu būdu arba elektromagnetinių laukų pagalba. Elektros transporto priemonės akumuliatoriams įkrauti gali būti sumontuotas vidaus degimo variklis su generatoriumi arba elektra gali būti gaminama iš skysto ar dujinio kuro tiesiogiai naudojant katalizinio kuro elementus. Visos aukščiau pateiktos schemos gali būti derinamos įvairiais būdais.
Periodiškai susidomėjimas elektromobiliais vėl atsinaujino, dažniausiai kylant naftos produktų kainoms, tačiau greitai išblėso: automobiliai su vidaus degimo varikliais liko be konkurencijos. Todėl įranga su elektrine jėgaine tapo plačiai paplitusi transporto segmente su išoriniu elektros energijos tiekimu: elektriniai traukiniai, tramvajai ir troleibusai, sandėlio įrangos nišoje.
Atskirą segmentą galima atskirti pagal specialią įrangą, pavyzdžiui, kasybos savivarčius, kurių keliamoji galia didesnė nei 100 tonų, ir kuriuose naudojama elektromechaninė transmisija.
XXI amžiaus pradžioje susidomėjimas elektromobiliais atsinaujino. Lemiamas veiksnys buvo ne naftos produktų kainų kilimas, o aplinkosaugos aktyvistų reikalavimas sumažinti kenksmingą išmetimą. Amerikos kompanija „Tesla“, kurią dievina (nekenčia) daugelis Elono Muskų, tapo gamintoju, kuris kiek įmanoma įveikė „aplinkos bangą“.
Bet kas ir nesvarbu, kaip jie susiję su Elonu Musku, negalima paneigti, kad „Tesla“padarė puikų darbą: iš tikrųjų buvo sukurtas atskiras automobilių rinkos segmentas, elektromobiliai tapo sritimi, kurioje prasidėjo automobilių milžinai. aktyviai investuoti. Jei vystymasis aktyviai vykdomas tam tikra kryptimi, rezultatas anksčiau ar vėliau bus pasiektas. Bus naujos, didesnės talpos, didelės įkrovimo spartos ir išplėstos temperatūros diapazono baterijos, efektyvesni ir kompaktiškesni elektros varikliai su integruotomis pavarų dėžėmis, kurios gali būti dedamos į variklio ratus, kurių svoris yra mažas, o kiti pokyčiai.
Nėra jokių abejonių, kad artimiausioje ateityje elektromobiliai praktiškai pakeis automobilius vidaus degimo varikliais, ir ne dėl aplinkosauginių priežasčių, o dėl bendro elektrinių transporto priemonių techninio pranašumo.
Karinė įranga
1917 m. Prancūzų kompanija FAMH pagamino 400 „Saint Chamond“cisternų su „Crochat Collendeau“elektrine transmisija, kurioje „Panhard“benzininis variklis buvo tiesiogiai prijungtas prie elektros generatoriaus, kuris varė du elektros variklius, kurių kiekvienas buvo prijungtas prie varomojo rato ir vikšro. vairuoti. Taip pat 1917 m. Didžiojoje Britanijoje buvo išbandytas „Daimler“ir britų „Westinghouse“bakas su elektros transmisijomis.
Vėlesni pavyzdžiai-vokiečių sunkusis savaeigis artilerijos vienetas (SAU) „Ferdinand“(„Dramblys“), sveriantis 65 tonas. Jėgainėje „Ferdinand“buvo du V formos 12 cilindrų su vandeniu aušinami karbiuratoriniai varikliai „Maybach“HL 120 TRM, kurių talpa 265 litrai. p., du elektros generatoriai „Siemens-Schuckert Typ aGV“, kurių įtampa yra 365 voltai, ir du traukos elektros varikliai „Siemens-Schuckert D149aAC“, kurių galia 230 kW, esantys korpuso gale, kurie kiekvieną jų ratą sumažino pavara, pagaminta pagal planetinę schemą.
Nors Ferdinandas yra palyginti naujas, skundų dėl jos darbo nėra daug. Galima pastebėti didesnį sudėtingumą ir kainą, palyginti su klasikinio dizaino jėgainėmis, taip pat poreikį naudoti didelį vario kiekį, kurio Vokietijoje trūksta.
Be „Ferdinand“savaeigių ginklų, elektrinės varomosios jėgos naudojimas taip pat buvo svarstomas vokiečių itin sunkiuose tankuose-188 tonų „Maus“tanke.
Maždaug tuo pačiu laikotarpiu SSRS buvo sukurtas eksperimentinis EKV sunkusis tankas su elektromechanine jėgaine, remiantis tanku KV-1. Techninis EKV bako projektas buvo sukurtas 1941 m. Rugsėjo mėn., O 1944 m. Buvo išbandytas EKV bako prototipas. Buvo manoma, kad naudojant elektromechaninę transmisiją ant bako sumažės degalų sąnaudos, pagerės bako manevringumas ir dinaminės charakteristikos.
Į elektromechaninę EKV bako transmisiją buvo įjungtas DK-502B generatorius, prijungtas prie V-2K dyzelinio variklio, ir du traukos varikliai DK-301V su dviem borto pavarų dėžėmis ir valdymo įranga.
Remiantis bandymų rezultatais, EKV bako konstrukcija buvo pripažinta nepatenkinama, darbas su projektu buvo sutrumpintas.
„Elektrinių“bakų projektai buvo vykdomi Didžiojoje Britanijoje, JAV, SSRS, Vokietijoje ir Prancūzijoje, taip pat kitose šalyse XX amžiuje. Nepaisant to, šiuo metu tradicinio išdėstymo tankai ir šarvuočiai buvo maksimaliai išvystyti.
Privalumai ir perspektyvos
Kodėl, nepaisant daugybės uždarytų eksperimentinių projektų, nuolat grįžtama prie antžeminių kovos mašinų elektrinės varomosios jėgos užtikrinimo klausimo?
Viena vertus, plėtojamos technologijos, kurias naudojant elektrinėse varomosiose sistemose galima tikėtis gauti teigiamų rezultatų, kurių anksčiau nebuvo galima pasiekti. Kuriami nuolatinio magneto ir asinchroniniai elektros varikliai, didelio efektyvumo elektros srovės generatoriai, energijos paskirstymo sistemos, greito įkrovimo baterijos ir daug daugiau.
Pastaruoju metu kalbame ne tik apie antžemines technologijas su elektrine varomąja jėga, bet ir apie visiškai elektrinių orlaivių sukūrimą iki gana didelių keleivių modelių.
Kita vertus, privalumai, kuriuos elektrinė varomoji jėga gali suteikti antžeminei kovos įrangai, yra vis paklausesni:
- galimybė lanksčiai išdėstyti kovos mašiną, nes elektrinėje pavaroje nėra agregatų su standžia mechanine jungtimi, kurią užtikrina velenai;
- padidėjęs karinės įrangos išgyvenamumas dėl elektros perdavimo įrangos komponentų pertekliaus;
- galimybė atsisakyti gaisrui pavojingų hidraulinių pavarų elektrinių naudai;
- galimybė judėti karine įranga ribotose kelio atkarpose maksimaliu maskavimo režimu, minimaliai atskleidžiant garso ir šilumines charakteristikas;
- galimybė atgauti elektros energiją stabdant;
- geriausios šarvuotų transporto priemonių su elektrine transmisija dinaminės charakteristikos ir visureigio parametrai;
- labai lengva valdyti šarvuotas transporto priemones su elektrine varomąja jėga;
- galimybė tiekti pakankamai elektros energijos vis didėjančiam įrangos, jutiklių, pažangių ginklų skaičiui.
Pažvelkime atidžiau į šiuos privalumus. Pagrindinis energijos šaltinis yra dyzelinas arba dujų turbina, automobiliuose su elektrine transmisija jie turės daugiau išteklių ir efektyvumo dėl to, kad iš pradžių galima pasirinkti optimalų variklio greitį, kurio metu jis bus minimaliai nusidėvėjęs ir maksimaliai degalų efektyvumas. Padidėjusias apkrovas pagreičio ir energingo manevravimo metu kompensuos buferinės baterijos.
Pavyzdžiui, kartu su generatoriumi galima sumontuoti didelės spartos dujų turbiną, kuri veiks „įjungimo / išjungimo“režimu, kad įkrautų buferines baterijas, nekeisdama greičio.
Elektrinėje transmisijoje nereikia montuoti didelių gabaritų velenų ir pavarų dėžių. Mechaninė jungtis elektros transmisijoje yra tik variklio-elektros generatoriaus ir elektros variklio-ratų porose, tačiau šie agregatai gali būti pagaminti kaip vienas įrenginys. Likę įrenginiai yra sujungti lanksčiais kabeliais.
Skirtingai nuo mechaninių jungčių, elektros jungtys gali būti perteklinės daug kartų. Pavyzdžiui, korpuso surinkimo etape galima nutiesti apsaugotus kabelinius kanalus, kuriuose bus universali maitinimo ir duomenų magistralė, įskaitant maitinimo ir duomenų kabelius.
Erdvinis energijos šaltinių, tiekimo ir ryšio kanalų, taip pat variklių ir sraigtų atskyrimas su didesne tikimybe leis kovinei transporto priemonei išlaikyti mobilumą ir supratimą apie susidariusią situaciją, o tai užtikrins galimybę kovinę transporto priemonę ištraukti iš šaudymo zonos ir evakuojasi iš mūšio lauko.
Hidraulinių pavarų atmetimas elektrinių naudai taip pat padės padidinti antžeminių kovos mašinų atsparumą tiek dėl mažesnio pastarųjų gaisro pavojaus, tiek dėl didesnio jų patikimumo. Rusijos oro pajėgos planuoja iki 2022 metų atsisakyti penktosios kartos naikintuvo „Su-57“hidraulinių pavarų.
Buferinių akumuliatorių buvimas leis jums išlikti mobiliems neįjungus pagrindinio variklio, nors ir gana ribotame skyriuje. Tai leis perspektyvioms kovos mašinoms įgyvendinti naujus taktinius scenarijus, kaip vykdyti kovines operacijas iš pasalų, kai budėjimo režimu šarvuočiai yra visiškai pasirengę kovai, o jų šiluminė charakteristika bus panaši į aplinkos temperatūrą.
Baterijos taip pat suteiks galimybę judėti pagrindinės jėgainės gedimo atveju, o tai leis šarvuočiams patiems palikti mūšio lauką. Kai kuriais atvejais, norint evakuoti kovinę transporto priemonę su elektrine transmisija, pakaks tiesiog ją prijungti prie išorinio energijos šaltinio. Pavyzdžiui, šarvuota gelbėjimo mašina tokiu būdu vienu metu gali evakuoti dvi kitas šarvuotas transporto priemones su iš dalies pažeista elektros transmisija, tiesiog permesdama jomis elektros kabelius.
Kaip ir civilinėse elektrinėse transporto priemonėse, šarvuotose transporto priemonėse su elektrine transmisija, energiją galima atgauti stabdant.
Antžeminės kovos mašinos su elektrine transmisija pasižymės geriausiomis mobilumo ir valdymo savybėmis dėl be galo kintamos galios perdavimo sraigtams, taip pat lankstaus galios paskirstymo tarp elektros variklių uoste ir dešinėje. Pavyzdžiui, posūkio metu galinio svirties variklio galios sumažėjimas bus kompensuojamas padidėjus galinio rutulio variklio galiai.
Vienas iš svarbiausių elektros perdavimo privalumų bus galimybė tiekti energiją įrangai ir jutikliams, pavyzdžiui, radarų stotims (radarams), skirtoms žvalgybai, nurodymams ir visapusiškai aktyviojo apsaugos komplekso gynybai.
Artimiausiu metu lazeriniai ginklai taps neatskiriama sausumos kovos mašinų dalimi, kuri galės iš esmės neutralizuoti mažų nepilotuojamų orlaivių (UAV), prieštankinių raketų ir grupinių šaudmenų su terminėmis ir optinėmis nukreipimo galvutėmis keliamą grėsmę.
Elektros taip pat gali prireikti šarvuotų transporto priemonių aktyvioms maskavimo sistemoms šiluminio ir optinio bangų ilgių diapazonuose.
išvadas
Tikimasi, kad tobulėjant technologijoms ir didėjant laivo įrangos ir ginklų energijos tiekimo reikalavimams, neišvengiama bus sukurti antžemines kovines transporto priemones su elektrine varomąja jėga. Civilinė elektrinių transporto priemonių rinka gali turėti didelės įtakos antžeminių kovinių transporto priemonių su elektrine varomąja jėga rinkai.
Perspektyvios antžeminės kovos mašinos su elektrine transmisija pranoks „klasikinius“modelius dinamiškumu, manevringumu, lengvu valdymu, patvarumu ir saugumu, taip pat, jei įmanoma, perspektyvių ginklų ir daviklių, kuriuose sunaudojama daug energijos, išdėstymu.
