Stavebné inžinierstvo
Prvé elektrické autá sa objavili pred automobilmi so spaľovacím motorom (ICE) v roku 1828. Na začiatku 20. storočia predstavovali elektrické vozidlá viac ako tretinu celého amerického vozového parku. Potom sa však postupne začali vzdávať svojich pozícií a poddávali sa autám, pokiaľ ide o dosah, pohodlie tankovania a ďalšie parametre.
Je možné implementovať niekoľko konštrukčných možností pre elektrické vozidlá. Klasické elektrické vozidlo je poháňané batériami nabitými na nabíjacej stanici. Elektrické vozidlo s vonkajším napájaním elektrickou energiou získava elektrickú energiu z vonkajších vodičov kontaktnou metódou alebo pomocou elektromagnetických polí. Na dobíjanie batérií elektrického vozidla je možné nainštalovať spaľovací motor s generátorom alebo je možné elektrickú energiu vyrábať z kvapalných alebo plynných palív priamo pomocou katalytických palivových článkov. Všetky vyššie uvedené schémy je možné kombinovať rôznymi spôsobmi.
Záujem o elektrické vozidlá sa pravidelne obnovoval, zvyčajne počas rastu cien ropných produktov, ale rýchlo sa vytratil: autá so spaľovacími motormi zostali mimo konkurencie. V dôsledku toho sa zariadenie s elektrickým pohonom rozšírilo v segmente dopravy s externým zásobovaním elektrickou energiou: elektrické vlaky, električky a trolejbusy, vo výklenku skladového vybavenia.
Samostatný segment možno rozlíšiť špeciálnym vybavením, napríklad ťažobnými sklápačmi s nosnosťou viac ako 100 ton, na ktorých je použitá elektromechanická prevodovka.
Začiatkom 21. storočia sa záujem o elektrické vozidlá obnovil na novej úrovni. Rozhodujúcim faktorom nebol nárast cien ropných produktov, ale požiadavka ekologických aktivistov na zníženie škodlivých emisií. Americká spoločnosť Tesla, ktorú mnoho Elona Muska zbožňuje (nenávidí), sa stala výrobcom, ktorý čo najviac odjazdil „vlnu životného prostredia“.
Ale ktokoľvek a bez ohľadu na to, aký majú vzťah k Elonovi Muskovi, nemožno poprieť, že Tesla odviedla skvelú prácu: v skutočnosti bol vytvorený samostatný segment automobilového trhu, elektromobily sa stali oblasťou, v ktorej začali automobiloví giganti aktívne investovať. Ak sa vývoj aktívne vykonáva v určitom smere, výsledok sa skôr alebo neskôr dosiahne. K dispozícii budú nové batérie so zvýšenou kapacitou, vysokými rýchlosťami nabíjania a rozšíreným teplotným rozsahom použitia, účinnejšie a kompaktnejšie elektromotory s integrovanými prevodovkami, ktoré je možné umiestniť do motorových kolies s nízkou neodpruženou hmotnosťou a s ďalším vývojom.
Niet pochýb o tom, že v dohľadnej budúcnosti elektromobily prakticky nahradia autá so spaľovacími motormi, a nie z ekologických dôvodov, ale kvôli všeobecnej technickej prevahe elektrických vozidiel.
Vojenské vybavenie
V roku 1917 vyrobila francúzska spoločnosť FAMH 400 nádrží Saint Chamond s elektrickou prevodovkou Crochat Collendeau, v ktorých bol benzínový motor Panhard napojený priamo na elektrický generátor, ktorý poháňal dva elektromotory, z ktorých každý bol spojený s hnacím kolesom a húsenicou. riadiť. V roku 1917 bol vo Veľkej Británii testovaný aj tank s elektrickými prevodovkami od spoločností Daimler a British Westinghouse.
Neskoršie príklady zahŕňajú nemeckú ťažkú delostreleckú jednotku (SAU) „Ferdinand“(„slon“) s hmotnosťou 65 ton. Elektráreň „Ferdinand“obsahovala dva 12-valcové vodou chladené karburátorové motory „Maybach“HL 120 TRM v tvare V s objemom 265 litrov. s., dva elektrické generátory Siemens-Schuckert Typ aGV s napätím 365 voltov a dva trakčné elektromotory Siemens-Schuckert D149aAC s výkonom 230 kW, umiestnené v zadnej časti trupu, ktoré poháňali každé z ich kolies redukciou prevodovka vyrobená podľa planetárnej schémy.
Aj keď je Ferdinand relatívne nový, na jej prácu nie je veľa sťažností. Ako taký je možné poznamenať väčšiu zložitosť a náklady v porovnaní s elektrárňami klasického dizajnu, ako aj potrebu použiť značné množstvo medi, ktorého je v Nemecku nedostatok.
Okrem samohybných zbraní Ferdinand sa o použití elektrického pohonu uvažovalo aj v nemeckom superťažkom tanku, 188-tonovom tanku Maus.
Približne v tom istom období bol v ZSSR vyvinutý experimentálny ťažký tank EKV s elektromechanickou elektrárňou na základe tanku KV-1. Technický návrh tanku EKV bol vyvinutý v septembri 1941 a v roku 1944 bol prototyp tanku EKV testovaný. Predpokladalo sa, že použitie elektromechanickej prevodovky v nádrži zníži spotrebu paliva, zlepší ovládateľnosť a dynamické vlastnosti nádrže.
Elektromechanický prenos nádrže EKV obsahoval štartér-generátor DK-502B spojený s naftovým motorom V-2K a dva trakčné motory DK-301V s dvoma palubnými prevodovkami a riadiacim zariadením.
Podľa výsledkov testov bol návrh nádrže EKV uznaný za nevyhovujúci, práce na projekte boli obmedzené.
Projekty „elektrických“tankov sa uskutočňovali v Británii, USA, ZSSR, Nemecku a Francúzsku, ako aj v iných krajinách počas XX. V súčasnosti však tanky a obrnené vozidlá tradičného rozloženia prešli maximálnym vývojom.
Prínosy a perspektívy
Prečo sa napriek veľkému počtu uzavretých experimentálnych projektov neustále vracia k otázke zabezpečenia elektrického pohonu pozemných bojových vozidiel?
Na jednej strane ide o rozvoj technológií, ktorých použitie v elektrických pohonných systémoch umožňuje počítať so získaním pozitívnych výsledkov, ktoré boli predtým nedosiahnuteľné. Vyvíjajú sa permanentné magnety a asynchrónne elektromotory, vysoko účinné generátory elektrického prúdu, systémy distribúcie energie, rýchlonabíjacie batérie a mnoho ďalších.
Nedávno hovoríme nielen o pozemnej technológii s elektrickým pohonom, ale aj o vytvorení plne elektrických lietadiel až po pomerne veľké osobné modely.
Na druhej strane sú stále viac žiadané výhody, ktoré môže elektrický pohon poskytnúť pozemnému bojovému vybaveniu:
- možnosť flexibilného usporiadania bojového vozidla z dôvodu absencie jednotiek s pevným mechanickým spojením, ktoré zaisťujú hriadele, v elektrickom prevode;
- zvýšená schopnosť vojenského vybavenia prežiť v dôsledku možnosti redundancie komponentov elektrického prevodu;
- možnosť upustiť od požiarnych hydraulických pohonov v prospech elektrických;
- možnosť pohybu vojenského vybavenia na obmedzených úsekoch cesty v režime maximálnej kamufláže, s minimálnym demaskovaním zvukovými a tepelnými charakteristikami;
- schopnosť rekuperovať elektrickú energiu počas brzdenia;
- najlepšie dynamické vlastnosti a bežecké parametre obrnených vozidiel vybavených elektrickou prevodovkou;
- veľká jednoduchosť ovládania obrnených vozidiel s elektrickým pohonom;
- schopnosť zabezpečiť dostatočné množstvo elektrickej energie pre stále sa zvyšujúci počet zariadení, senzorov, pokročilých zbraní.
Pozrime sa podrobnejšie na tieto výhody. Hlavným zdrojom energie je naftová alebo plynová turbína, v automobiloch s elektrickým prevodom budú mať väčšie zdroje a účinnosť, pretože na začiatku je možné zvoliť optimálne otáčky motora, pri ktorých bude mať minimálne opotrebenie a maximálne palivo. účinnosť. Zvýšené zaťaženie počas akcelerácie a dynamického manévrovania bude kompenzované vyrovnávacími batériami.
Napríklad v kombinácii s generátorom je možné nainštalovať vysokorýchlostnú plynovú turbínu, ktorá bude pracovať v režime „zapnuté / vypnuté“na dobíjanie vyrovnávacích batérií bez zmeny rýchlosti.
V elektrickej prevodovke nie je potrebné inštalovať objemné hriadele a prevodovky. Mechanické spojenie v elektrickej prevodovke je k dispozícii iba v pároch motor-elektrický generátor a elektrický motor-koleso, ale tieto jednotky môžu byť vyrobené ako jeden celok. Ostatné jednotky sú prepojené flexibilnými káblami.
Na rozdiel od mechanických spojení môžu byť elektrické spoje mnohonásobne nadbytočné. Napríklad vo fáze montáže skrinky je možné položiť chránené káblové kanály, v ktorých bude umiestnená univerzálna napájacia a dátová zbernica vrátane napájacích a dátových káblov.
Priestorové oddelenie zdrojov energie, napájacích a komunikačných kanálov, ako aj motorov a vrtúľ so zvýšenou pravdepodobnosťou umožní bojovému vozidlu zachovať si mobilitu a situačnú informovanosť v prípade poškodenia, čo zabezpečí možnosť stiahnutia bojového vozidla z palebnej zóny. a evakuácia z bojiska.
Odmietnutie hydraulických pohonov v prospech elektrických tiež prispeje k zvýšeniu odolnosti pozemných bojových vozidiel, a to jednak z dôvodu menšieho nebezpečenstva požiaru týchto vozidiel, jednak z dôvodu ich väčšej spoľahlivosti. Ruské vojenské letectvo plánuje do roku 2022 upustiť od hydraulických pohonov stíhačky Su-57 piatej generácie.
Prítomnosť vyrovnávacích batérií vám umožní zostať mobilným bez zapnutia hlavného motora, aj keď v dosť obmedzenej časti. To umožní sľubným bojovým vozidlám implementovať nové taktické scenáre vedenia bojových operácií zo zálohy, keď je v pohotovostnom režime obrnené vozidlo v plnej bojovej pohotovosti, pričom jeho tepelný podpis bude porovnateľný s teplotou okolia.
Batérie tiež poskytnú možnosť pohybu v prípade poruchy hlavnej elektrárne, čo umožní obrneným vozidlám opustiť bojisko samé. V niektorých prípadoch stačí na evakuáciu bojového vozidla s elektrickou prevodovkou jednoduché pripojenie k externému zdroju energie. Napríklad obrnené záchranné vozidlo týmto spôsobom môže súčasne evakuovať ďalšie dve obrnené vozidlá s čiastočne poškodeným elektrickým prevodom, a to jednoduchým prehodením napájacích káblov.
Rovnako ako v civilných elektrických vozidlách, aj v obrnených vozidlách s elektrickou prevodovkou je možné rekuperáciu energie vykonávať počas brzdenia.
Pozemné bojové vozidlá s elektrickým prevodom budú mať najlepšie vlastnosti mobility a ovládateľnosti vďaka plynule meniteľnému prenosu síl na vrtule, ako aj flexibilnému rozdeleniu výkonu medzi elektromotory na ľavom a pravom boku. Napríklad v priebehu zákruty bude pokles výkonu motora vlečených pätiek kompenzovaný zvýšením výkonu motora vlečených pätiek.
Jednou z najdôležitejších výhod elektrického prenosu bude schopnosť poskytovať energiu zariadeniam a senzorom, napríklad radarovým staniciam (radarom) na prieskum, navádzanie a všestrannú obranu komplexu aktívnej ochrany.
V blízkej budúcnosti sa laserové zbrane stanú neoddeliteľnou súčasťou pozemných bojových vozidiel, ktoré budú schopné do značnej miery neutralizovať hrozbu malých bezpilotných lietadiel (UAV), protitankových riadených striel a kazetových submunícií s tepelnými a optickými navádzacími hlavami.
Elektrická energia môže byť potrebná aj pre aktívne kamuflážne systémy pre obrnené vozidlá v rozsahu teplôt a optických vlnových dĺžok.
závery
Vytvorenie pozemných bojových vozidiel s elektrickým pohonom sa pravdepodobne stane nevyhnutným, pretože technológie sa zlepšujú a požiadavky na napájanie palubného zariadenia a zbraní sa zvyšujú. Civilný trh s elektrickými vozidlami môže mať významný vplyv na mieru zavedenia pozemných bojových vozidiel s elektrickým pohonom.
Sľubné pozemné bojové vozidlá s elektrickou prevodovkou prekonajú „klasické“modely, pokiaľ ide o dynamiku, manévrovateľnosť, jednoduchosť ovládania, schopnosť prežiť a bezpečnosť, ako aj podľa možnosti umiestnenie sľubných zbraní a senzorov s vysokou spotrebou energie.
