Kejuruteraan awam
Kereta elektrik pertama muncul sebelum kereta dengan enjin pembakaran dalaman (ICE), pada tahun 1828. Pada awal abad ke-20, kenderaan elektrik menyumbang lebih dari satu pertiga dari keseluruhan armada kenderaan AS. Namun, kemudian mereka secara beransur-ansur mulai melepaskan posisi mereka, menyerah pada mobil dari segi jarak, kemudahan pengisian bahan bakar dan parameter lain.
Beberapa pilihan reka bentuk kenderaan elektrik dapat dilaksanakan. Kenderaan elektrik klasik dikuasakan oleh bateri yang dicas di stesen pengecasan. Kenderaan elektrik dengan bekalan tenaga elektrik luaran menerima elektrik dari konduktor luaran dengan kaedah hubungan atau dengan medan elektromagnetik. Mesin pembakaran dalaman dengan generator dapat dipasang untuk mengisi semula bateri kenderaan elektrik, atau elektrik dapat dihasilkan dari bahan bakar cair atau gas secara langsung menggunakan sel bahan bakar pemangkin. Semua skema di atas boleh digabungkan dengan pelbagai cara.
Secara berkala, minat terhadap kenderaan elektrik kembali, biasanya semasa kenaikan harga produk petroleum, tetapi cepat memudar: kereta dengan enjin pembakaran dalaman tetap tidak bersaing. Akibatnya, peralatan dengan pendorong elektrik telah meluas di segmen pengangkutan dengan bekalan tenaga elektrik luaran: kereta api elektrik, trem dan bas troli, di ceruk peralatan gudang.
Segmen yang berasingan dapat dibezakan dengan peralatan khas, misalnya, trak pembuangan perlombongan dengan daya bawa lebih dari 100 tan, yang digunakan untuk transmisi elektromekanik.
Pada awal abad ke-21, minat terhadap kenderaan elektrik kembali pada tahap yang baru. Faktor penentu bukan kenaikan harga produk minyak, tetapi permintaan aktivis alam sekitar untuk mengurangkan pelepasan berbahaya. Syarikat Amerika Tesla, dipuja (dibenci) oleh banyak Elon Musk, menjadi pengeluar yang telah menunggang "gelombang persekitaran" sebanyak mungkin.
Tetapi siapa pun dan tidak kira bagaimana hubungannya dengan Elon Musk, tidak dapat dinafikan bahawa Tesla telah melakukan pekerjaan yang hebat: sebenarnya, segmen pasaran kereta yang terpisah telah dibuat, kereta elektrik telah menjadi kawasan di mana syarikat gergasi automatik telah bermula untuk melabur secara aktif. Sekiranya pembangunan dijalankan secara aktif ke beberapa arah, hasilnya akan dicapai cepat atau lambat. Akan ada bateri baru dengan peningkatan kapasitas, tingkat pengisian tinggi dan jangkauan aplikasi yang diperpanjang, motor elektrik yang lebih efisien dan padat, dengan kotak gear bersepadu yang dapat ditempatkan di roda motor dengan berat yang tidak dapat dilepaskan dan perkembangan lain.
Tidak ada keraguan bahawa dalam masa yang akan datang, kereta elektrik akan menggantikan kereta dengan enjin pembakaran dalaman, dan bukan kerana alasan persekitaran, tetapi kerana kelebihan teknikal kenderaan elektrik.
Peralatan ketenteraan
Pada tahun 1917, syarikat Perancis FAMH menghasilkan 400 tangki Saint Chamond dengan transmisi elektrik Crochat Collendeau, di mana mesin petrol Panhard disambungkan terus ke penjana elektrik, yang menggerakkan dua motor elektrik, yang masing-masing disambungkan ke roda pemacu dan ulat memandu. Juga pada tahun 1917, sebuah tangki dengan transmisi elektrik dari Daimler dan British Westinghouse diuji di Great Britain.
Contoh kemudian termasuk unit artileri berat sendiri Jerman (SAU) "Ferdinand" ("Gajah") seberat 65 tan. Loji janakuasa "Ferdinand" merangkumi dua enjin karburator berpendingin air 12 silinder berbentuk V "Maybach" HL 120 TRM dengan kapasiti 265 liter. pp., dua penjana elektrik Siemens-Schuckert Typ aGV dengan voltan 365 volt dan dua motor elektrik daya tarikan Siemens-Schuckert D149aAC dengan kekuatan 230 kW, terletak di bahagian belakang lambung, yang mendorong setiap roda mereka melalui pengurangan gear dibuat mengikut skema planet.
Walaupun Ferdinand agak baru, tidak banyak keluhan mengenai kerjanya. Oleh itu, kita dapat mengetahui kerumitan dan kos yang lebih besar dibandingkan dengan loji janakuasa reka bentuk klasik, serta keperluan untuk menggunakan sejumlah besar tembaga, yang kekurangan bekalan di Jerman.
Sebagai tambahan kepada senjata api Ferdinand, penggunaan pendorong elektrik juga dipertimbangkan dalam tangki super berat Jerman, tangki Maus 188 tan.
Pada masa yang sama, tangki berat EKV eksperimental dengan loji kuasa elektromekanik dikembangkan di USSR berdasarkan tangki KV-1. Reka bentuk teknikal tangki EKV dikembangkan pada bulan September 1941, dan pada tahun 1944 prototaip tangki EKV menjalani ujian. Diandaikan bahawa penggunaan transmisi elektromekanik pada tangki akan mengurangi penggunaan bahan bakar, meningkatkan kemampuan manuver dan dinamik tangki.
Transmisi elektromekanik tangki EKV termasuk generator starter DK-502B yang disambungkan ke enjin diesel V-2K, dan dua motor daya tarikan DK-301V, dengan dua kotak gear dan peralatan kawalan.
Mengikut hasil ujian, reka bentuk tangki EKV diakui tidak memuaskan, kerja-kerja projek itu dibendung.
Projek tangki "elektrik" dilaksanakan di Britain, Amerika Syarikat, USSR, Jerman dan Perancis, serta di negara-negara lain sepanjang abad XX. Walaupun begitu, pada masa ini, kereta kebal dan kenderaan perisai dengan susun atur tradisional telah mendapat perkembangan maksimum.
Faedah dan perspektif
Mengapa terdapat pengembalian berterusan untuk memastikan penggerak elektrik kenderaan tempur darat, walaupun terdapat banyak projek eksperimen tertutup?
Di satu sisi, ada pengembangan teknologi, penggunaannya dalam sistem pendorong elektrik memungkinkan untuk mengandalkan memperoleh hasil positif yang sebelumnya tidak dapat dicapai. Magnet kekal dan motor elektrik tak segerak, penjana arus elektrik kecekapan tinggi, sistem pengagihan kuasa, bateri pengecasan pantas dan banyak lagi sedang dibangunkan.
Baru-baru ini, kita bercakap bukan sahaja mengenai teknologi darat dengan pendorong elektrik, tetapi juga mengenai penciptaan pesawat elektrik sepenuhnya hingga model penumpang yang cukup besar.
Sebaliknya, kelebihan yang dapat diberikan oleh tenaga elektrik kepada peralatan tempur darat semakin diminati:
- kemungkinan susun atur fleksibel kenderaan tempur kerana ketiadaan transmisi elektrik unit dengan sambungan mekanikal tegar yang disediakan oleh poros;
- peningkatan daya tahan peralatan ketenteraan kerana kemungkinan kelebihan komponen penghantaran elektrik;
- kemungkinan meninggalkan pemacu hidraulik berbahaya kebakaran yang memihak kepada elektrik;
- kemungkinan pergerakan peralatan ketenteraan pada bahagian jalan yang terhad dalam mod penyamaran maksimum, dengan pembukaan minimum dari ciri bunyi dan terma;
- keupayaan untuk mendapatkan semula elektrik semasa brek;
- ciri dinamik terbaik dan parameter merentas desa kenderaan berperisai yang dilengkapi dengan transmisi elektrik;
- kemudahan kawalan kenderaan berperisai dengan pendorong elektrik;
- keupayaan untuk menyediakan jumlah elektrik yang mencukupi untuk jumlah peralatan, sensor, dan senjata canggih yang semakin meningkat.
Mari kita perhatikan lebih dekat faedah ini. Sumber tenaga utama adalah diesel atau turbin gas, di dalam kereta dengan transmisi elektrik mereka akan mempunyai sumber daya dan kecekapan yang lebih besar kerana fakta bahawa kelajuan enjin yang optimum dapat dipilih pada awalnya, di mana ia akan mempunyai keausan minimum dan bahan bakar maksimum kecekapan. Beban yang meningkat semasa pecutan dan manuver yang kuat akan dikompensasikan oleh bateri penyangga.
Sebagai contoh, dalam kombinasi dengan penjana, turbin gas berkelajuan tinggi dapat dipasang, yang akan beroperasi dalam mod "hidup / mati" untuk mengisi semula bateri penyangga, tanpa mengubah kelajuan.
Dalam penghantaran elektrik, tidak perlu memasang poros dan kotak gear yang besar. Sambungan mekanikal dalam transmisi elektrik hanya terdapat pada jentera-elektrik generator dan pasangan roda motor elektrik, tetapi unit-unit ini dapat dibuat sebagai satu unit. Selebihnya unit dihubungkan dengan kabel fleksibel.
Tidak seperti sambungan mekanikal, sambungan elektrik boleh berlebihan berkali-kali. Sebagai contoh, pada tahap pemasangan casing, saluran kabel terlindung dapat diletakkan, yang akan menempatkan bus kuasa dan data sejagat, termasuk kabel kuasa dan data.
Pemisahan spasial sumber tenaga, saluran bekalan dan komunikasi, serta enjin dan baling-baling dengan kebarangkalian yang lebih tinggi akan memungkinkan kenderaan tempur untuk menjaga mobiliti dan kesedaran situasi ketika rusak, yang akan memastikan kemungkinan menarik kenderaan tempur dari zon tembak dan berpindah dari medan perang.
Penolakan pemacu hidraulik yang memihak kepada elektrik juga akan membantu meningkatkan daya tahan kenderaan tempur darat, baik kerana bahaya kebakaran yang lebih rendah, dan kerana kebolehpercayaannya yang lebih besar. Tentera Udara Rusia merancang untuk meninggalkan pemacu hidraulik pada pesawat tempur Su-57 generasi kelima pada tahun 2022.
Kehadiran bateri penyangga akan membolehkan anda kekal bergerak tanpa menghidupkan enjin utama, walaupun pada bahagian yang agak terhad. Ini akan memungkinkan kenderaan tempur yang menjanjikan untuk melaksanakan senario taktikal baru untuk menjalankan operasi tempur dari serangan hendap, ketika dalam mod siap sedia, kenderaan berperisai dalam keadaan siap tempur penuh, sementara tanda tangan termalnya akan setanding dengan suhu sekitar.
Bateri juga akan memberikan keupayaan untuk bergerak sekiranya berlaku kegagalan pada loji kuasa utama, yang akan membolehkan kenderaan berperisai keluar dari medan perang dengan sendiri. Dalam beberapa kes, untuk mengosongkan kenderaan tempur dengan transmisi elektrik, cukup untuk menghubungkannya ke sumber kuasa luaran. Sebagai contoh, kenderaan pemulihan berperisai dengan cara ini secara bersamaan dapat mengosongkan dua kenderaan perisai lain dengan transmisi elektrik yang rosak sebahagiannya, hanya dengan melemparkan kabel kuasa ke atasnya.
Seperti pada kenderaan elektrik awam, pada kenderaan perisai dengan transmisi elektrik, pemulihan tenaga dapat dilakukan semasa pengereman.
Kenderaan tempur darat dengan transmisi elektrik akan mempunyai ciri-ciri mobiliti dan kawalan yang terbaik kerana penghantaran kuasa berubah-ubah ke baling-baling, serta pengagihan daya fleksibel antara motor elektrik di sisi pelabuhan dan sebelah kanan. Sebagai contoh, semasa giliran, penurunan daya pada motor bead trailing akan dikompensasi oleh peningkatan daya motor bead trailing.
Salah satu kelebihan transmisi elektrik yang paling penting ialah keupayaan untuk memberi kuasa kepada peralatan dan sensor, misalnya, stesen radar (radar) untuk pengintaian, panduan dan pertahanan serba boleh dari kompleks perlindungan aktif.
Dalam masa terdekat, senjata laser akan menjadi bahagian yang tidak dapat dipisahkan dari kenderaan tempur darat, yang akan dapat meneutralkan ancaman dari kenderaan udara tanpa pemandu kecil (UAV), peluru berpandu anti-tangki dan pelompokan kluster dengan kepala termal dan optik.
Elektrik juga diperlukan untuk sistem penyamaran aktif untuk kenderaan berperisai dalam jarak panjang gelombang haba dan optik.
kesimpulan
Penciptaan kenderaan tempur darat dengan dorongan elektrik cenderung tidak dapat dielakkan seiring dengan peningkatan teknologi dan keperluan untuk bekalan kuasa peralatan dan senjata di atas kapal meningkat. Pasar awam kenderaan elektrik boleh memberi kesan yang signifikan terhadap kadar pengenalan kenderaan tempur darat dengan dorongan elektrik.
Kenderaan tempur darat yang menjanjikan dengan transmisi elektrik akan melampaui model "klasik" dari segi dinamisme, kemampuan manuver, kemudahan kawalan, daya tahan dan keselamatan, serta, jika mungkin, penempatan senjata dan sensor yang menjanjikan dengan penggunaan tenaga yang tinggi pada mereka.
