Niskogradnja
Prvi električni automobili pojavili su se prije automobila s motorima s unutarnjim izgaranjem (ICE), 1828. Početkom 20. stoljeća električna vozila činila su više od trećine cjelokupnog američkog voznog parka. Međutim, tada su postupno počeli odustajati od svojih pozicija, popuštajući automobilima u smislu dometa, praktičnosti točenja goriva i drugih parametara.
Može se implementirati nekoliko mogućnosti dizajna električnih vozila. Klasično električno vozilo pokreće baterije napunjene na stanici za punjenje. Električno vozilo s vanjskim napajanjem električnom energijom prima električnu energiju iz vanjskih vodiča kontaktnom metodom ili pomoću elektromagnetskih polja. Motor s unutarnjim izgaranjem s generatorom može se instalirati za punjenje baterija električnog vozila ili se električna energija može proizvesti iz tekućih ili plinovitih goriva izravno pomoću katalitičkih gorivnih ćelija. Sve gore navedene sheme mogu se kombinirati na različite načine.
Povremeno se interes za električna vozila nastavljao, obično tijekom rasta cijena naftnih derivata, ali je brzo nestao: automobili s motorima s unutarnjim izgaranjem ostali su izvan konkurencije. Zbog toga je oprema s električnim pogonom postala široko rasprostranjena u segmentu transporta s vanjskom opskrbom električnom energijom: električni vlakovi, tramvaji i trolejbusi, u niši skladišne opreme.
Zasebni segment može se razlikovati posebnom opremom, na primjer, rudarskim kiperima nosivosti preko 100 tona, na kojima se koristi elektromehanički prijenos.
Početkom 21. stoljeća interes za električna vozila vratio se na novu razinu. Odlučujući faktor nije bio rast cijena naftnih derivata, već zahtjev ekoloških aktivista za smanjenje štetnih emisija. Američka tvrtka Tesla koju su mnogi Elon Musk obožavali (mrzili) postala je proizvođač koji je koliko je to moguće zajahao "ekološki val".
No, tko god i bez obzira na to kako se odnosi prema Elonu Musku, ne može se poreći da je Tesla napravio veliki posao: ustvari, stvoren je zaseban segment tržišta automobila, električni automobili postali su područje u kojem su počeli auto -divovi aktivno ulagati. Ako se razvoj aktivno provodi u nekom smjeru, rezultat će se postići prije ili kasnije. Bit će novih baterija povećanog kapaciteta, visokog stupnja punjenja i proširenog raspona primjene temperatura, učinkovitijih i kompaktnijih elektromotora, s integriranim mjenjačima koji se mogu postaviti u kotače motora s malom neovježenom težinom i drugim razvojima.
Nema sumnje da će u dogledno vrijeme električni automobili praktički zamijeniti automobile s motorima s unutarnjim izgaranjem, i to ne iz ekoloških razloga, već zbog opće tehničke superiornosti električnih vozila.
Vojna oprema
Godine 1917. francuska tvrtka FAMH proizvela je 400 tenkova Saint Chamond s električnim prijenosom Crochat Collendeau, u kojima je benzinski motor Panhard bio spojen izravno na električni generator, koji je pokretao dva elektromotora, od kojih je svaki bio spojen na pogonski kotač i gusjenicu voziti. Također 1917. godine u Velikoj Britaniji je testiran tenk s električnim prijenosima iz Daimlera i britanskog Westinghousea.
Kasniji primjeri uključuju njemačku tešku samohodnu topničku jedinicu (SAU) "Ferdinand" ("Slon") tešku 65 tona. Elektrana "Ferdinand" uključivala je dva V-oblika 12-cilindrična motora s vodenim hlađenjem rasplinjača "Maybach" HL 120 TRM zapremine 265 litara. str., dva električna generatora Siemens-Schuckert Typ aGV s naponom od 365 volti i dva vučna elektromotora Siemens-Schuckert D149aAC snage 230 kW, smještena u stražnjem dijelu trupa, koji su svaki njihov kotač probijali kroz redukciju zupčanik izrađen prema planetarnoj shemi.
Iako je Ferdinand relativno nov, nema mnogo pritužbi na njezin rad. Kao takvi, može se primijetiti veća složenost i cijena u usporedbi s elektranama klasičnog dizajna, kao i potreba za korištenjem značajne količine bakra, kojega u Njemačkoj nedostaje.
Osim samohodnih topova Ferdinand, uporaba električnog pogona razmatrana je i u njemačkom superteškom tenku, tenku Maus od 188 tona.
Otprilike u istom razdoblju, u SSSR-u je na temelju tenka KV-1 razvijen eksperimentalni teški tenk EKV s elektromehaničkom elektranom. Tehnički dizajn tenka EKV razvijen je u rujnu 1941., a 1944. prototip tenka EKV otišao je na ispitivanje. Pretpostavljalo se da će upotreba elektromehaničkog mjenjača na spremniku smanjiti potrošnju goriva, poboljšati upravljivost i dinamičke karakteristike spremnika.
Elektromehanički prijenos spremnika EKV uključivao je pokretač-generator DK-502B spojen na V-2K dizelski motor i dva vučna motora DK-301V, s dva ugrađena mjenjača i upravljačkom opremom.
Prema rezultatima ispitivanja, dizajn spremnika EKV prepoznat je kao nezadovoljavajući, rad na projektu je skraćen.
Projekti "električnih" spremnika provedeni su u Velikoj Britaniji, SAD -u, SSSR -u, Njemačkoj i Francuskoj, kao i u drugim zemljama tijekom cijelog XX. Stoljeća. Ipak, u ovom trenutku tenkovi i oklopna vozila tradicionalnog izgleda dobili su maksimalan razvoj.
Prednosti i perspektive
Zašto se, unatoč velikom broju zatvorenih eksperimentalnih projekata, stalno vraća na pitanje osiguravanja električnog pogona kopnenih borbenih vozila?
S jedne strane, postoji razvoj tehnologija čija uporaba u električnim pogonskim sustavima omogućuje računanje na postizanje pozitivnih rezultata koji su prije bili nedostižni. Razvijaju se trajni magneti i asinkroni elektromotori, visokoučinkoviti generatori električne struje, sustavi distribucije energije, baterije za brzo punjenje i još mnogo toga.
U posljednje vrijeme ne govorimo samo o zemaljskoj tehnologiji s električnim pogonom, već io stvaranju potpuno električnih zrakoplova do prilično velikih putničkih modela.
S druge strane, prednosti koje električni pogon može pružiti borbenoj opremi na kopnu sve su traženije:
- mogućnost fleksibilnog rasporeda borbenog vozila zbog odsutnosti u električnom prijenosu jedinica s krutim mehaničkim spojem koje pružaju vratila;
- povećana opstojnost vojne opreme zbog mogućnosti redundancije komponenti električnog prijenosa;
- mogućnost napuštanja hidrauličnih pogona opasnih od požara u korist električnih;
- mogućnost kretanja vojne opreme na ograničenim dijelovima staze u maksimalnom kamuflažnom načinu, uz minimalno demaskiranje zvučnim i toplinskim karakteristikama;
- sposobnost povrata električne energije tijekom kočenja;
- najbolje dinamičke karakteristike i parametri cross-country oklopnih vozila opremljenih električnim mjenjačem;
- velika lakoća upravljanja oklopnim vozilima s električnim pogonom;
- sposobnost opskrbe dovoljnom količinom električne energije za sve veći broj opreme, senzora, naprednog naoružanja.
Pogledajmo pobliže ove prednosti. Glavni izvor energije je dizel ili plinska turbina, u automobilima s električnim prijenosom imat će veći resurs i učinkovitost zbog činjenice da se u početku može odabrati optimalna brzina motora, pri kojoj će imati minimalno trošenje i maksimalno gorivo učinkovitost. Povećana opterećenja tijekom ubrzanja i snažnog manevriranja nadoknadit će se međuspremnicima.
Na primjer, u kombinaciji s generatorom, može se instalirati plinska turbina velike brzine, koja će raditi u načinu "uključivanje / isključivanje" za punjenje međuspremnika, bez promjene brzine.
U električnom mjenjaču nema potrebe za ugradnjom glomaznih vratila i mjenjača. Mehaničko povezivanje u električnom mjenjaču dostupno je samo u paru motor-električni generator i električni motor-kotači, no te se jedinice mogu izraditi kao jedna cjelina. Ostatak jedinica spojen je fleksibilnim kabelima.
Za razliku od mehaničkih spojeva, električni spojevi mogu biti višestruko suvišni. Na primjer, u fazi sastavljanja kućišta mogu se postaviti zaštićeni kabelski kanali u kojima će se nalaziti univerzalna sabirnica za napajanje i podatke, uključujući napajanje i podatkovne kabele.
Prostorno odvajanje izvora energije, opskrbnih i komunikacijskih kanala, kao i motora i propelera s povećanom vjerojatnošću omogućit će borbenom vozilu održavanje pokretljivosti i svjesnosti o situaciji pri oštećenju, što će osigurati mogućnost povlačenja borbenog vozila iz vatrene zone i evakuacija s bojišta.
Odbijanje hidrauličkih pogona u korist električnih također će pomoći u povećanju preživljavanja kopnenih borbenih vozila, kako zbog manje opasnosti od požara, tako i zbog njihove veće pouzdanosti. Rusko zrakoplovstvo planira napustiti hidraulične pogone lovca pete generacije Su-57 do 2022. godine.
Prisutnost tampon baterija omogućit će vam da ostanete pokretni bez uključivanja glavnog motora, iako na prilično ograničenom dijelu. To će obećavajućim borbenim vozilima omogućiti implementaciju novih taktičkih scenarija za izvođenje borbenih djelovanja iz zasjede, kada je u stanju pripravnosti oklopno vozilo u punoj borbenoj spremnosti, dok će njegov toplinski potpis biti usporediv s temperaturom okoline.
Baterije će također omogućiti kretanje u slučaju kvara glavne elektrane, što će omogućiti oklopnim vozilima da sami napuste bojište. U nekim slučajevima za evakuaciju borbenog vozila s električnim mjenjačem bit će dovoljno jednostavno ga spojiti na vanjski izvor napajanja. Na primjer, oklopno vozilo za oporavak na ovaj način može istodobno evakuirati dva druga oklopna vozila s djelomično oštećenim električnim mjenjačem, jednostavno prebacivanjem kabela za napajanje preko njih.
Kao i u civilnim električnim vozilima, u oklopnim vozilima s električnim prijenosom, oporaba energije može se provesti tijekom kočenja.
Kopnena borbena vozila s električnim prijenosom imat će najbolje karakteristike pokretljivosti i upravljivosti zbog beskonačno promjenjivog prijenosa snage na propelere, kao i fleksibilne raspodjele snage između elektromotora sa strane luke i desnog boka. Na primjer, tijekom zavoja, smanjenje snage motora na zadnjoj kugli kompenzirat će se povećanjem snage motora na zadnjoj kuglici.
Jedna od najvažnijih prednosti električnog prijenosa bit će mogućnost napajanja opreme i senzora, na primjer, radarskih postaja (radara) za izviđanje, navođenje i svestranu obranu kompleksa aktivne zaštite.
U bliskoj budućnosti lasersko oružje postat će sastavni dio kopnenih borbenih vozila, koje će moći u velikoj mjeri neutralizirati prijetnju malih bespilotnih letjelica (bespilotnih letjelica), protutenkovskih vođenih projektila i kasetne podstrelišta s toplinskim i optičkim glavama za navođenje.
Električna energija također može biti potrebna za aktivne kamuflažne sustave za oklopna vozila u rasponu toplinskih i optičkih valnih duljina.
zaključci
Stvaranje kopnenih borbenih vozila s električnim pogonom vjerojatno će postati neizbježno s poboljšanjem tehnologije i povećanjem zahtjeva za napajanjem opreme i oružja na plovilu. Civilno tržište električnih vozila može imati značajan utjecaj na stopu uvođenja kopnenih borbenih vozila s električnim pogonom.
Obećavajuća zemaljska borbena vozila s električnim prijenosom nadmašit će „klasične“modele po dinamici, upravljivosti, jednostavnosti upravljanja, opstojnosti i sigurnosti, kao i, ako je moguće, postavljanju obećavajućeg oružja i senzora s velikom potrošnjom energije.
