Siviele ingenieurswese
Die eerste elektriese motors verskyn in 1828 voor motors met binnebrandenjins (ICE). Aan die begin van die 20ste eeu was elektriese voertuie verantwoordelik vir meer as 'n derde van die hele Amerikaanse voertuigvloot. Maar toe begin hulle geleidelik hul posisies prysgee en toegee aan motors wat die omvang, die gemak van die brandstofaanvulling en ander parameters betref.
Verskeie ontwerpopsies vir elektriese voertuie kan geïmplementeer word. 'N Klassieke elektriese voertuig word aangedryf deur batterye wat op 'n laaistasie gelaai word. 'N Elektriese voertuig met 'n eksterne toevoer van elektriese energie ontvang elektrisiteit van eksterne geleiers deur 'n kontakmetode of deur middel van elektromagnetiese velde. 'N Verbrandingsmotor met 'n kragopwekker kan geïnstalleer word om die batterye van 'n elektriese voertuig te herlaai, of elektrisiteit kan verkry word uit vloeibare of gasvormige brandstowwe wat direk deur middel van katalitiese brandstofselle gebruik word. Al die bogenoemde skemas kan op verskillende maniere gekombineer word.
Van tyd tot tyd het die belangstelling in elektriese voertuie hervat, gewoonlik tydens die styging in die prys van petroleumprodukte, maar het vinnig verdwyn: motors met verbrandingsmotors bly buite kompetisie. As gevolg hiervan het toerusting met elektriese aandrywing wydverspreid geword in die segment van vervoer met 'n eksterne toevoer van elektriese energie: elektriese treine, trems en trolleybusse in die nis van pakhuistoerusting.
'N Afsonderlike segment kan onderskei word deur spesiale toerusting, byvoorbeeld mynbou -vragmotors met 'n drakrag van meer as 100 ton waarop 'n elektromeganiese ratkas gebruik word.
Aan die begin van die 21ste eeu het die belangstelling in elektriese voertuie op 'n nuwe vlak hervat. Die bepalende faktor was nie die styging in pryse vir olieprodukte nie, maar die eis van omgewingsaktiviste om skadelike uitstoot te verminder. Die Amerikaanse onderneming Tesla, wat deur baie Elon Musk aanbid (gehaat) is, het die vervaardiger geword wat soveel as moontlik oor die 'omgewingsgolf' gery het.
Maar wie ook al, hoe hulle ook al met Elon Musk verband hou, dit kan nie ontken word dat Tesla uitstekende werk verrig het nie: in werklikheid is 'n aparte segment van die motormark geskep, elektriese motors het 'n gebied geword waarin motorreuse begin het om aktief te belê. As die ontwikkeling aktief in een of ander rigting uitgevoer word, word die resultaat vroeër of later bereik. Daar sal nuwe batterye wees met 'n groter kapasiteit, hoë laai tariewe en 'n uitgebreide temperatuurbereik, meer doeltreffende en kompakte elektriese motors, met geïntegreerde ratkaste wat in motorwiele met 'n lae onafgeveerde gewig en ander ontwikkelings geplaas kan word.
Daar bestaan geen twyfel dat elektriese motors in die afsienbare toekoms motors prakties met binnebrandenjins sal vervang nie, maar nie weens omgewingsredes nie, maar as gevolg van die algemene tegniese superioriteit van elektriese voertuie.
Militêre toerusting
In 1917 vervaardig die Franse maatskappy FAMH 400 Saint Chamond -tenks met 'n Crochat Collendeau -elektriese ratkas, waarin 'n Panhard -petrolenjin direk aan 'n elektriese kragopwekker gekoppel is, wat twee elektriese motors aangedryf het, wat elk gekoppel was aan 'n dryfwiel en 'n ruspe ry. Ook in 1917 is 'n tenk met elektriese transmissies van Daimler en British Westinghouse in Groot -Brittanje getoets.
Latere voorbeelde sluit in die Duitse swaar selfaangedrewe artillerie-eenheid (SAU) "Ferdinand" ("Olifant") wat 65 ton weeg. Die kragstasie "Ferdinand" bevat twee V-vormige 12-silinder watergekoelde vergasser enjins "Maybach" HL 120 TRM met 'n inhoud van 265 liter. pp., twee elektriese kragopwekkers Siemens-Schuckert Typ aGV met 'n spanning van 365 volt en twee trekkrag-elektriese motors Siemens-Schuckert D149aAC met 'n krag van 230 kW, aan die agterkant van die romp, wat elkeen van hul wiele deur 'n vermindering gedryf het rat gemaak volgens 'n planetêre skema.
Alhoewel Ferdinand relatief nuut is, is daar nie baie klagtes oor haar werk nie. As sodanig kan u let op die groter kompleksiteit en koste in vergelyking met kragstasies van 'n klassieke ontwerp, sowel as die noodsaaklikheid om 'n aansienlike hoeveelheid koper te gebruik, wat in Duitsland te kort is.
Benewens die Ferdinand-selfaangedrewe gewere, is die gebruik van elektriese aandrywing ook oorweeg in die Duitse super-swaar tenk, die 188-ton Maus-tenk.
Ongeveer dieselfde tydperk is 'n eksperimentele EKV-tenk met 'n elektromeganiese kragstasie in die USSR ontwikkel op grond van die KV-1-tenk. Die tegniese ontwerp van die EKV -tenk is in September 1941 ontwikkel, en in 1944 het die prototipe van die EKV -tenk getoets. Daar word aanvaar dat die gebruik van 'n elektromeganiese ratkas op die tenk die brandstofverbruik sal verminder, die wendbaarheid en dinamiese eienskappe van die tenk sal verbeter.
Die elektromeganiese transmissie van die EKV-tenk bevat 'n DK-502B-aansittergenerator wat aan 'n V-2K-dieselenjin gekoppel is, en twee DK-301V-trekkragmotors, met twee ingeboude ratkaste en beheertoerusting.
Volgens die toetsuitslae is die ontwerp van die EKV -tenk as onbevredigend erken, die werk aan die projek is ingeperk.
Projekte van "elektriese" tenks is uitgevoer in Brittanje, die VSA, die USSR, Duitsland en Frankryk, sowel as in ander lande gedurende die twintigste eeu. Tog het tenks en pantservoertuie met 'n tradisionele uitleg op die oomblik maksimum ontwikkeling gekry.
Voordele en perspektiewe
Waarom is daar 'n konstante terugkeer na die kwessie om die elektriese aandrywing van gevegsvoertuie te verseker, ondanks die groot aantal geslote eksperimentele projekte?
Aan die een kant is daar 'n ontwikkeling van tegnologieë, waarvan die gebruik in elektriese aandrywingstelsels dit moontlik maak om te vertrou op positiewe resultate wat voorheen onbereikbaar was. Permanente magneet- en asynchrone elektriese motors, elektriese stroomopwekkers met hoë doeltreffendheid, kragverspreidingstelsels, vinnig laaibatterye en nog baie meer word ontwikkel.
Onlangs praat ons nie net van grondtegnologie met elektriese aandrywing nie, maar ook van die oprigting van volledig elektriese vliegtuie tot redelik groot passasiersmodelle.
Aan die ander kant word die toenemende vraag na die voordele wat elektriese aandrywing aan grondgevegstoerusting kan bied:
- die moontlikheid van 'n buigsame uitleg van die gevegsvoertuig as gevolg van die afwesigheid in die elektriese ratkas van eenhede met 'n stewige meganiese verbinding deur die asse;
- verhoogde oorleefbaarheid van militêre toerusting as gevolg van die moontlikheid van oortolligheid van die komponente van die elektriese transmissie;
- die moontlikheid om brandgevaarlike hidrouliese aandrywings ten gunste van elektriese motors te laat vaar;
- die moontlikheid van beweging van militêre toerusting op beperkte dele van die pad in die maksimum kamoefleermodus, met minimale ontmaskering deur klank- en termiese eienskappe;
- die vermoë om elektrisiteit tydens die rem te herstel;
- die beste dinamiese eienskappe en langlaufparameters van gepantserde voertuie wat met 'n elektriese ratkas toegerus is;
- groot beheer van gepantserde voertuie met elektriese aandrywing;
- die vermoë om voldoende elektrisiteit te voorsien vir 'n steeds groter aantal toerusting, sensors, gevorderde wapens.
Kom ons kyk na hierdie voordele van naderby. Die hoofbron van energie is 'n diesel- of gasturbine, in motors met elektriese ratkas het hulle 'n groter hulpbron en doeltreffendheid, aangesien die aanvanklike enjinsnelheid aanvanklik gekies kan word, waarteen dit minimale slytasie en maksimum brandstof sal hê doeltreffendheid. Die verhoogde vragte tydens versnelling en kragtige manoeuvreer word vergoed deur die bufferbatterye.
Byvoorbeeld, in kombinasie met 'n kragopwekker, kan 'n hoëspoed-gasturbine geïnstalleer word wat in die "aan / af" -modus werk om die bufferbatterye te herlaai sonder om die spoed te verander.
In die elektriese ratkas is dit nie nodig om lywige asse en ratkaste te installeer nie. Die meganiese verbinding in die elektriese ratkas is slegs beskikbaar in die enjin-elektriese kragopwekker en elektriese motorwielpare, maar hierdie eenhede kan as 'n enkele eenheid gemaak word. Die res van die eenhede word met buigsame kabels verbind.
Anders as meganiese verbindings, kan elektriese verbindings baie keer oorbodig wees. Byvoorbeeld, op die stadium van die montering van die omhulsel kan beskermde kabelkanale gelê word, wat 'n universele krag- en databus insluit, insluitend krag- en datakabels.
Die ruimtelike skeiding van energiebronne, toevoer- en kommunikasiekanale, sowel as enjins en propellers met 'n groter waarskynlikheid, sal die gevegsvoertuig in staat stel om mobiliteit en situasiebewustheid te behou as dit beskadig is, wat die moontlikheid verseker om die gevegsvoertuig uit die vuurgebied te onttrek en ontruim van die slagveld.
Die afwysing van hidrouliese aandrywing ten gunste van elektriese motors sal ook help om die oorleefbaarheid van gevegsvoertuie op die grond te verhoog, sowel as gevolg van die laer brandgevaar van laasgenoemde sowel as vanweë hul groter betroubaarheid. Die Russiese lugmag beplan om teen 2022 die hidrouliese aandrywing op die vyfde-generasie Su-57-vegvliegtuig te laat vaar.
Met die teenwoordigheid van bufferbatterye kan u selfoon bly sonder om die hoofmotor aan te skakel, alhoewel oor 'n redelik beperkte gedeelte. Dit sal belowende gevegsvoertuie in staat stel om nuwe taktiese scenario's vir die uitvoer van gevegsoperasies vanuit 'n hinderlaag te implementeer, terwyl die gepantserde voertuig in standby -modus volle gevegsgereedheid het, terwyl die termiese handtekening daarvan vergelykbaar is met die omgewingstemperatuur.
Batterye bied ook die vermoë om te beweeg as die hoofkragsentrale misluk, waardeur gepantserde voertuie self die slagveld kan verlaat. In sommige gevalle is dit genoeg om 'n gevegsvoertuig met 'n elektriese ratkas te ontruim, om dit eenvoudig aan 'n eksterne kragbron te koppel. Byvoorbeeld, 'n gepantserde herwinningvoertuig op hierdie manier kan gelyktydig twee ander gepantserde voertuie met 'n gedeeltelik beskadigde elektriese ratkas ontruim deur eenvoudig kragkabels daaroor te gooi.
Net soos in siviele elektriese voertuie, in gepantserde voertuie met 'n elektriese ratkas, kan energie herwin word tydens rem.
Grondgevegvoertuie met elektriese ratkas het die beste eienskappe van mobiliteit en beheerbaarheid as gevolg van oneindig veranderlike kragoordrag na die propellers, sowel as buigsame kragverdeling tussen die elektriese motors aan die bakboord en stuurboord. Byvoorbeeld, tydens 'n draai sal 'n afname in krag op die agterste kraalmotor vergoed word deur 'n toename in die krag van die agterste kraalmotor.
Een van die belangrikste voordele van elektriese transmissie is die vermoë om toerusting en sensors, soos radarstasies (radars), te verken vir verkenning, begeleiding en algehele verdediging van die aktiewe beskermingskompleks.
In die nabye toekoms sal laserwapens 'n integrale deel van grondgevegvoertuie word, wat die bedreiging van klein onbemande vliegtuie (UAV's), missiele teen-tenks en groepsubmunisies met termiese en optiese koppe grootliks kan neutraliseer.
Elektrisiteit kan ook nodig wees vir aktiewe kamoefleerstelsels vir gepantserde voertuie in die termiese en optiese golflengte.
gevolgtrekkings
Die skepping van gevegsvoertuie op die grond met elektriese aandrywing sal waarskynlik onvermydelik word namate tegnologie verbeter en die vereistes vir die kragtoevoer van boordtoerusting en wapens toeneem. Die burgerlike mark vir elektriese voertuie kan 'n beduidende impak hê op die tempo van bekendstelling van gevegsvoertuie op die grond met elektriese aandrywing.
Beloofde gevegsvoertuie met elektriese ratkas sal die "klassieke" modelle oortref in terme van dinamika, wendbaarheid, gemak van beheer, oorlewing en sekuriteit, asook, indien moontlik, die plasing van belowende wapens en sensors met 'n hoë energieverbruik.
