Civilingeniør
De første elbiler dukkede op før biler med forbrændingsmotorer (ICE) i 1828. I begyndelsen af det 20. århundrede tegnede elbiler sig for over en tredjedel af hele den amerikanske bilpark. Men derefter begyndte de gradvist at opgive deres positioner og gav efter for biler med hensyn til rækkevidde, bekvemmelighed ved tankning og andre parametre.
Flere designmuligheder for elbiler kan implementeres. Et klassisk elektrisk køretøj drives af batterier, der oplades på en ladestation. Et elektrisk køretøj med ekstern forsyning af elektrisk energi modtager elektricitet fra eksterne ledere ved en kontaktmetode eller ved hjælp af elektromagnetiske felter. En forbrændingsmotor med en generator kan installeres for at genoplade batterierne i et elektrisk køretøj, eller elektricitet kan genereres fra flydende eller gasformige brændstoffer direkte ved hjælp af katalytiske brændselsceller. Alle ovenstående ordninger kan kombineres på forskellige måder.
Interessen for elektriske køretøjer genoptog med jævne mellemrum, normalt under prisstigningen på olieprodukter, men forsvandt hurtigt: biler med forbrændingsmotorer forblev ude af konkurrence. Som følge heraf er udstyr med elektrisk fremdrift blevet udbredt i transportsegmentet med ekstern forsyning af elektrisk energi: elektriske tog, sporvogne og trolleybusser i niche af lagerudstyr.
Et separat segment kan kendetegnes ved særligt udstyr, for eksempel minedumpere med en bæreevne på over 100 tons, hvorpå der anvendes en elektromekanisk transmission.
I begyndelsen af det 21. århundrede genoptog interessen for elektriske køretøjer et nyt niveau. Den afgørende faktor var ikke stigningen i priserne på olieprodukter, men kravet fra miljøaktivister om at reducere skadelige emissioner. Det amerikanske firma Tesla, der blev elsket (hadet) af mange Elon Musk, blev den producent, der har redet "miljøbølgen" så meget som muligt.
Men hvem som helst og uanset hvordan de forholder sig til Elon Musk, kan det ikke nægtes, at Tesla har gjort et godt stykke arbejde: faktisk er der skabt et separat segment af bilmarkedet, elbiler er blevet et område, hvor bilkæmper er begyndt aktivt at investere. Hvis udviklingen aktivt udføres i en eller anden retning, opnås resultatet før eller siden. Der kommer nye batterier med øget kapacitet, høje opladningshastigheder og et udvidet anvendelsesområde for temperaturer, mere effektive og kompakte elmotorer med integrerede gearkasser, der kan placeres i motorhjul med en lav ufjedret vægt og andre udviklinger.
Der er ingen tvivl om, at elbiler i en overskuelig fremtid praktisk talt vil erstatte biler med forbrændingsmotorer, og ikke af miljøhensyn, men på grund af elektriske køretøjers generelle tekniske overlegenhed.
Militært udstyr
I 1917 producerede det franske firma FAMH 400 Saint Chamond -tanke med Crochat Collendeau elektrisk transmission, hvor en Panhard -benzinmotor blev forbundet direkte til en elektrisk generator, der drev to elmotorer, som hver var forbundet til et drivhjul og en larve køre. Også i 1917 blev en tank med elektriske transmissioner fra Daimler og britiske Westinghouse testet i Storbritannien.
Senere eksempler omfatter den tyske tunge selvkørende artillerienhed (SAU) "Ferdinand" ("Elefant"), der vejer 65 tons. Kraftværket "Ferdinand" omfattede to V-formede 12-cylindrede vandkølede karburatormotorer "Maybach" HL 120 TRM med en kapacitet på 265 liter. s., to elektriske generatorer Siemens-Schuckert Typ aGV med en spænding på 365 volt og to trækkraft elmotorer Siemens-Schuckert D149aAC med en effekt på 230 kW, placeret bag på skroget, som drev hvert deres hjul gennem en reduktion gear fremstillet i henhold til en planetplan.
Selvom Ferdinand er relativt ny, er der ikke mange klager over hendes arbejde. Som sådan kan man bemærke den større kompleksitet og pris i forhold til kraftværker i et klassisk design, samt behovet for at bruge en betydelig mængde kobber, som er mangelvare i Tyskland.
Ud over Ferdinand selvkørende kanoner blev brugen af elektrisk fremdrift også overvejet i den tyske supertunge tank, 188 tons Maus-tanken.
Omkring samme periode blev der i Sovjetunionen udviklet en eksperimentel EKV-tung tank med et elektromekanisk kraftværk på basis af KV-1-tanken. Det tekniske design af EKV -tanken blev udviklet i september 1941, og i 1944 gik prototypen på EKV -tanken til test. Det blev antaget, at brugen af en elektromekanisk transmission på tanken ville reducere brændstofforbruget, forbedre tankens manøvredygtighed og dynamiske egenskaber.
Den elektromekaniske transmission af EKV-tanken omfattede en DK-502B startergenerator tilsluttet en V-2K-dieselmotor og to DK-301V-trækkraftmotorer med to indbyggede gearkasser og kontroludstyr.
Ifølge testresultaterne blev designet af EKV -tanken anerkendt som utilfredsstillende, arbejdet med projektet blev indskrænket.
Projekter med "elektriske" tanke blev udført i Storbritannien, USA, Sovjetunionen, Tyskland og Frankrig samt i andre lande i hele det 20. århundrede. Ikke desto mindre har tanke og pansrede køretøjer i et traditionelt layout i øjeblikket modtaget maksimal udvikling.
Fordele og perspektiver
Hvorfor er der en konstant tilbagevenden til spørgsmålet om at sikre elektrisk fremdrift af kampkøretøjer på trods af det store antal lukkede forsøgsprojekter?
På den ene side er der en udvikling af teknologier, hvis anvendelse i elektriske fremdriftssystemer gør det muligt at regne med at opnå positive resultater, der tidligere var uopnåelige. Permanent magnet og asynkrone elektriske motorer, højeffektive elektriske strømgeneratorer, strømfordelingssystemer, hurtigopladelige batterier og meget mere udvikles.
For nylig taler vi ikke kun om terrænteknologi med elektrisk fremdrift, men også om oprettelse af fuldt elektriske fly op til temmelig store passagermodeller.
På den anden side efterspørges de stigende fordele, som elektrisk fremdrift kan give terrænudstyr:
- muligheden for et fleksibelt layout af kampvognen på grund af fraværet i den elektriske transmission af enheder med en stiv mekanisk forbindelse fra akslerne;
- øget overlevelse af militært udstyr på grund af muligheden for redundans af komponenterne i den elektriske transmission;
- muligheden for at opgive brandfarlige hydrauliske drev til fordel for elektriske
- muligheden for bevægelse af militært udstyr på begrænsede dele af stien i den maksimale camouflage -tilstand, med minimal afdækning af lyd og termiske egenskaber;
- evnen til at genvinde elektricitet under bremsning;
- de bedste dynamiske egenskaber og langrendsparametre for pansrede køretøjer udstyret med elektrisk transmission
- stor let kontrol med pansrede køretøjer med elektrisk fremdrift;
- evnen til at levere en tilstrækkelig mængde elektricitet til et stadigt stigende antal udstyr, sensorer, avancerede våben.
Lad os se nærmere på disse fordele. Hovedkilden til energi er en diesel- eller gasturbine, i biler med elektrisk transmission vil de have en større ressource og effektivitet på grund af det faktum, at den optimale motorhastighed i første omgang kan vælges, hvor den vil have minimalt slid og maksimalt brændstof effektivitet. Den øgede belastning under acceleration og kraftig manøvrering kompenseres af bufferbatterierne.
For eksempel kan der i kombination med en generator installeres en højhastigheds gasturbine, som fungerer i "tænd / sluk" -tilstand for at genoplade bufferbatterierne uden at ændre hastigheden.
I den elektriske transmission er det ikke nødvendigt at installere omfangsrige aksler og gearkasser. Den mekaniske forbindelse i den elektriske transmission er kun tilgængelig i den motorelektriske generator og de elektriske motorhjulspar, men disse enheder kan laves som en enkelt enhed. Resten af enhederne er forbundet med fleksible kabler.
I modsætning til mekaniske forbindelser kan elektriske forbindelser være redundante mange gange. For eksempel kan man på stadiet med montering af kabinettet lægge beskyttede kabelkanaler, som huser en universel strøm- og databus, herunder strøm- og datakabler.
Den rumlige adskillelse af energikilder, forsynings- og kommunikationskanaler samt motorer og propeller med en øget sandsynlighed vil gøre det muligt for kampvognen at opretholde mobilitet og situationsfornemmelse, når den er beskadiget, hvilket sikrer muligheden for at trække kampvognen tilbage fra skydezonen og evakuerer fra slagmarken.
Afvisningen af hydrauliske drev til fordel for elektriske vil også bidrage til at øge overlevelsesevnen for landkampkøretøjer, både på grund af lavere brandfare for sidstnævnte og på grund af deres større pålidelighed. Det russiske luftvåben planlægger at opgive hydrauliske drev på femte generations Su-57 jagerfly i 2022.
Tilstedeværelsen af bufferbatterier giver dig mulighed for at forblive mobil uden at tænde for hovedmotoren, omend over en temmelig begrænset sektion. Dette vil gøre det muligt for lovende kampkøretøjer at implementere nye taktiske scenarier til at udføre kampoperationer fra et baghold, når det pansrede køretøj i standby -tilstand er i fuld kampberedskab, mens dets termiske signatur vil være sammenlignelig med omgivelsestemperaturen.
Batterier giver også mulighed for at bevæge sig i tilfælde af svigt i hovedkraftværket, hvilket gør det muligt for pansrede køretøjer at forlade slagmarken på egen hånd. I nogle tilfælde vil det for at evakuere et kampvogn med en elektrisk transmission være nok at blot tilslutte det til en ekstern strømkilde. For eksempel kan et pansret genopretningskøretøj på denne måde samtidigt evakuere to andre pansrede køretøjer med en delvist beskadiget elektrisk transmission, blot ved at kaste strømkabler over dem.
Som i civile elbiler, i pansrede køretøjer med elektrisk transmission, kan energiudvinding udføres under bremsning.
Landkampkøretøjer med elektrisk transmission vil have de bedste egenskaber ved mobilitet og styrbarhed på grund af trinløs kraftoverførsel til propellerne samt fleksibel effektfordeling mellem elmotorerne på babord og styrbord side. For eksempel vil et fald i effekt på den bageste perlemotor blive kompenseret for ved en drejning af en stigning i effekten af den bageste perlemotor.
En af de vigtigste fordele ved elektrisk transmission vil være evnen til at levere strøm til udstyr og sensorer, for eksempel radarstationer (radarer) til rekognoscering, vejledning og all-round forsvar af det aktive beskyttelseskompleks.
I den nærmeste fremtid vil laservåben blive en integreret del af terrænkampkøretøjer, som stort set vil kunne neutralisere truslen fra små ubemandede luftfartøjer (UAV'er), anti-tankstyrede missiler og klyngesubmunitioner med termiske og optiske hominghoveder.
Elektricitet kan også være påkrævet til aktive camouflagesystemer til pansrede køretøjer i de termiske og optiske bølgelængdeområder.
konklusioner
Oprettelsen af terrænbaserede kampbiler med elektrisk fremdrift vil sandsynligvis blive uundgåelig, efterhånden som teknologien forbedres og kravene til strømforsyning om bord på udstyr og våben stiger. Det civile marked for elektriske køretøjer kan have en betydelig indvirkning på hastigheden af introduktion af terrænbaserede kampbiler med elektrisk fremdrift.
Lovende terrænkøretøjer med elektrisk transmission vil overgå de "klassiske" modeller med hensyn til dynamik, manøvredygtighed, let kontrol, overlevelsesevne og sikkerhed, samt om muligt placering af lovende våben og sensorer med et højt energiforbrug på dem.
