مهندسی عمران
اولین اتومبیل های برقی قبل از اتومبیل هایی با موتور احتراق داخلی (ICE) در سال 1828 ظاهر شدند. در آغاز قرن بیستم ، وسایل نقلیه برقی بیش از یک سوم کل ناوگان خودروهای ایالات متحده را تشکیل می دادند. با این حال ، آنها به تدریج موقعیت خود را رها کردند و از نظر برد ، راحتی سوخت گیری و سایر پارامترها به خودروها تسلیم شدند.
چندین گزینه طراحی برای خودروهای برقی قابل اجرا است. یک خودروی الکتریکی کلاسیک از باتری های شارژ شده در ایستگاه شارژ تغذیه می کند. یک وسیله برقی با منبع خارجی انرژی الکتریکی ، برق را از رساناهای خارجی با روش تماس یا با استفاده از میدان های الکترومغناطیسی دریافت می کند. یک موتور احتراق داخلی با یک ژنراتور می تواند برای شارژ باتری های یک وسیله برقی نصب شود ، یا می توان برق را از سوخت های مایع یا گازی مستقیماً با استفاده از سلول های سوختی کاتالیزوری تولید کرد. همه طرح های فوق را می توان به روش های مختلف ترکیب کرد.
به طور دوره ای ، علاقه به خودروهای برقی ، معمولاً در زمان افزایش قیمت محصولات نفتی از سر گرفته می شد ، اما به سرعت از بین رفت: خودروهای با موتور احتراق داخلی از رقابت خارج می شدند. در نتیجه ، تجهیزات با پیشرانه الکتریکی در بخش حمل و نقل با منبع خارجی انرژی الکتریکی گسترده شده است: قطارهای برقی ، تراموا و واگن برقی ، در طاقچه تجهیزات انبار.
یک بخش جداگانه را می توان با تجهیزات ویژه متمایز کرد ، به عنوان مثال ، کامیون های کمپرسی معدنی با ظرفیت حمل بیش از 100 تن ، که بر روی آنها از گیربکس الکترومکانیکی استفاده می شود.
در آغاز قرن بیست و یکم ، علاقه به خودروهای برقی در سطح جدیدی از سر گرفته شد. عامل تعیین کننده افزایش قیمت محصولات نفتی نبود ، بلکه تقاضای فعالان محیط زیست برای کاهش انتشارات مضر بود. شرکت آمریکایی تسلا ، مورد ستایش (منفور) بسیاری از ایلان ماسک ، سازنده ای شد که تا حد ممکن "موج محیط زیست" را سوار شده است.
اما هر کسی و صرف نظر از نحوه ارتباط آنها با ایلان ماسک ، نمی توان منکر این شد که تسلا کار بزرگی انجام داده است: در واقع ، بخش جداگانه ای از بازار خودرو ایجاد شده است ، خودروهای برقی به منطقه ای تبدیل شده اند که غول های خودرو در آن شروع به کار کرده اند. برای سرمایه گذاری فعال اگر توسعه به طور فعال در جهت خاصی انجام شود ، نتیجه دیر یا زود به دست می آید. باتری های جدید با افزایش ظرفیت ، نرخ شارژ بالا و محدوده دمای وسیع کاربرد ، موتورهای الکتریکی کارآمدتر و جمع و جورتر ، با گیربکس های یکپارچه که می توانند در چرخ های موتور با وزن ناچیز کم و سایر پیشرفت ها قرار گیرند ، وجود خواهند داشت.
شکی نیست که در آینده قابل پیش بینی ، خودروهای برقی عملاً خودروها را با موتورهای احتراق داخلی جایگزین می کنند ، و نه به دلایل زیست محیطی ، بلکه به دلیل برتری فنی کلی خودروهای برقی.
تجهیزات نظامی
در سال 1917 ، شرکت فرانسوی FAMH 400 مخزن Saint Chamond با گیربکس برقی Crochat Collendeau تولید کرد ، که در آن یک موتور بنزینی Panhard مستقیماً به یک ژنراتور الکتریکی متصل شد ، که دو موتور الکتریکی را تغذیه می کرد ، که هر کدام از آنها به چرخ محرک و کاترپیلار متصل بودند. راندن.همچنین در سال 1917 ، یک مخزن با گیربکس های برقی از دایملر و بریتیش وستینگهاوس در بریتانیای کبیر آزمایش شد.
نمونه های بعدی شامل واحد توپخانه سنگین خودکار آلمان (SAU) "فردیناند" ("فیل") به وزن 65 تن است. نیروگاه "فردیناند" شامل دو موتور 12 سیلندر کاربراتور آب خنک به شکل V "Maybach" HL 120 TRM با ظرفیت 265 لیتر بود. ص. ، دو ژنراتور برقی Siemens-Schuckert Typ aGV با ولتاژ 365 ولت و دو موتور الکتریکی کششی Siemens-Schuckert D149aAC با قدرت 230 کیلو وات ، واقع در پشت بدنه ، که هر یک از چرخ های آنها را از طریق کاهش حرکت می دهد. چرخ دنده ای که طبق یک طرح سیاره ای ساخته شده است.
در حالی که فردیناند نسبتاً تازه کار است ، شکایات زیادی از کار او وجود ندارد. به این ترتیب ، می توان به پیچیدگی و هزینه بیشتر در مقایسه با نیروگاه های با طراحی کلاسیک و همچنین نیاز به استفاده از مقدار قابل توجهی مس ، که در آلمان کمبود دارد ، توجه کرد.
علاوه بر اسلحه های خودران فردیناند ، استفاده از پیشرانه الکتریکی در تانک فوق سنگین آلمان ، تانک ماوس 188 تنی نیز مورد توجه قرار گرفت.
در همان دوره ، یک تانک سنگین آزمایشی EKV با نیروگاه الکترومکانیکی بر اساس مخزن KV-1 در اتحاد جماهیر شوروی توسعه یافت. طراحی فنی مخزن EKV در سپتامبر 1941 توسعه یافت و در سال 1944 نمونه اولیه تانک EKV برای آزمایش رفت. فرض بر این بود که استفاده از یک گیربکس الکترومکانیکی روی مخزن باعث کاهش مصرف سوخت ، بهبود قدرت مانور و ویژگی های پویای مخزن می شود.
انتقال الکترومکانیکی مخزن EKV شامل یک استارت ژنراتور DK-502B متصل به موتور دیزلی V-2K و دو موتور کششی DK-301V ، با دو گیربکس پردازنده و تجهیزات کنترل بود.
با توجه به نتایج آزمایش ، طراحی مخزن EKV نامطلوب شناخته شد ، کار روی پروژه محدود شد.
پروژه های مخازن "برقی" در بریتانیا ، ایالات متحده ، اتحاد جماهیر شوروی ، آلمان و فرانسه و همچنین در سایر کشورها در طول قرن بیستم انجام شد. با این وجود ، در حال حاضر ، تانک ها و خودروهای زرهی با طرح سنتی حداکثر توسعه را دریافت کرده اند.
مزایا و چشم اندازها
چرا با وجود تعداد زیاد پروژه های آزمایشی بسته ، به موضوع اطمینان از پیشرانه الکتریکی خودروهای رزمی زمینی بازگشتی وجود دارد؟
از یک سو ، توسعه فن آوری هایی وجود دارد که استفاده از آنها در سیستم های محرکه الکتریکی امکان شمارش نتایج مثبت را که قبلاً دست نیافتنی بود ، می دهد. موتورهای الکتریکی مغناطیسی دائمی و ناهمزمان ، ژنراتورهای جریان الکتریکی با کارایی بالا ، سیستم های توزیع قدرت ، باتری های سریع شارژ و موارد دیگر در حال توسعه است.
اخیراً ، ما نه تنها در مورد فناوری زمینی با پیشرانه الکتریکی ، بلکه در مورد ایجاد هواپیماهای کاملاً الکتریکی تا مدلهای مسافرتی نسبتاً بزرگ صحبت می کنیم.
از سوی دیگر ، مزایایی که پیشرانه برقی می تواند به تجهیزات رزمی زمینی ارائه دهد به طور فزاینده ای تقاضا شده است:
- امکان یک طرح انعطاف پذیر از وسیله نقلیه جنگی به دلیل عدم وجود در انتقال الکتریکی واحدها با اتصال مکانیکی سخت توسط شفت ها ؛
- افزایش ماندگاری تجهیزات نظامی به دلیل احتمال افزونگی اجزای انتقال برق ؛
- امکان رها کردن هیدرولیک های خطرناک آتش سوزی به نفع موتورهای برقی ؛
- امکان جابجایی تجهیزات نظامی در بخشهای محدودی از مسیر در حالت حداکثر استتار ، با حداقل ماسک زدن با ویژگیهای صوتی و حرارتی ؛
- توانایی بازیابی برق در هنگام ترمز ؛
- بهترین ویژگی های دینامیکی و پارامترهای بین المللی خودروهای زرهی مجهز به گیربکس الکتریکی ؛
- سهولت کنترل وسایل نقلیه زرهی با پیشرانه برقی ؛
- توانایی تأمین مقدار کافی برق برای تعداد روزافزون تجهیزات ، سنسورها ، سلاح های پیشرفته.
اجازه دهید نگاهی دقیق تر به این مزایا بیندازیم. منبع اصلی انرژی دیزل یا توربین گاز است ، در خودروهای دارای گیربکس الکتریکی از منابع و کارایی بیشتری برخوردار خواهند بود زیرا می توان در ابتدا دور موتور بهینه را انتخاب کرد ، که در آن حداقل سایش و حداکثر سوخت را دارد. بهره وری. بارهای افزایش یافته در هنگام شتاب و مانور شدید توسط باتری های بافر جبران می شود.
به عنوان مثال ، در ترکیب با ژنراتور ، می توان یک توربین گازی با سرعت بالا نصب کرد که در حالت "روشن / خاموش" برای شارژ مجدد باتری های بافر ، بدون تغییر سرعت عمل می کند.
در گیربکس برقی نیازی به نصب شفت و گیربکس حجیم نیست. اتصال مکانیکی در گیربکس الکتریکی فقط در ژنراتور موتور-الکتریک و موتورهای چرخ برقی در دسترس است ، اما این واحدها را می توان به صورت یک واحد ساخت. بقیه واحدها با کابل های انعطاف پذیر متصل می شوند.
برخلاف اتصالات مکانیکی ، اتصالات الکتریکی می توانند چندین برابر اضافی شوند. به عنوان مثال ، در مرحله مونتاژ مورد ، می توان کانال های کابلی محافظت شده را قرار داد ، که یک گذرگاه قدرت و داده جهانی شامل کابل های برق و داده را در خود جای داده است.
جداسازی فضایی منابع انرژی ، کانالهای تأمین و ارتباط ، موتورها و ملخ ها با احتمال زیاد به خودروهای جنگی اجازه می دهد در صورت آسیب دیدگی ، تحرک و آگاهی موقعیتی را حفظ کنند ، که این امر امکان خروج خودروی جنگی از منطقه شلیک را تضمین می کند. و تخلیه از میدان جنگ
رد رانندگی های هیدرولیکی به نفع موتورهای برقی به افزایش بقای وسایل نقلیه رزمی زمینی کمک می کند ، هم به دلیل خطر آتش سوزی کمتر و هم به دلیل قابلیت اطمینان بیشتر. نیروی هوایی روسیه قصد دارد تا سال 2022 حرکت هیدرولیکی جنگنده های نسل پنجم Su-57 را کنار بگذارد.
وجود باتری های بافر به شما امکان می دهد بدون روشن کردن موتور اصلی ، اگرچه در قسمت نسبتاً محدود ، متحرک بمانید. این امر به خودروهای رزمی امیدوار کننده اجازه می دهد تا سناریوهای تاکتیکی جدیدی را برای انجام عملیات رزمی از طریق کمین اجرا کنند ، هنگامی که خودروی زرهی در حالت آماده باش کامل است ، در حالی که علامت حرارتی آن با دمای محیط قابل مقایسه است.
باتری ها همچنین قادر به حرکت در صورت خرابی نیروگاه اصلی هستند ، که به خودروهای زرهی اجازه می دهد به تنهایی از میدان جنگ خارج شوند. در برخی موارد ، برای تخلیه یک وسیله جنگی با گیربکس الکتریکی ، کافی است که آن را به سادگی به یک منبع تغذیه خارجی وصل کنید. به عنوان مثال ، یک وسیله نقلیه بازیابی زرهی به این ترتیب می تواند دو وسیله نقلیه زرهی دیگر را که دارای گیربکس الکتریکی تا حدی آسیب دیده اند ، به سادگی با پرتاب کابل های برق بر روی آنها تخلیه کند.
همانطور که در وسایل نقلیه الکتریکی غیرنظامی ، در خودروهای زرهی با گیربکس الکتریکی ، بازیابی انرژی را می توان در هنگام ترمز انجام داد.
خودروهای رزمی زمینی با گیربکس الکتریکی به دلیل انتقال قدرت بی نهایت متغیر به ملخ ها و همچنین توزیع قدرت انعطاف پذیر بین موتورهای الکتریکی در بندر و سمت راست ، بهترین ویژگی های تحرک و کنترل را خواهند داشت. به عنوان مثال ، در هنگام چرخش ، کاهش قدرت موتور مهره عقب با افزایش قدرت موتور مهره عقب جبران می شود.
یکی از مهمترین مزایای انتقال الکتریکی توانایی تأمین قدرت تجهیزات و حسگرها ، به عنوان مثال ، ایستگاه های راداری (رادارها) برای شناسایی ، هدایت و دفاع همه جانبه از مجموعه حفاظت فعال خواهد بود.
در آینده ای نزدیک ، سلاح های لیزری به بخشی جدایی ناپذیر از وسایل نقلیه رزمی زمینی تبدیل می شوند ، که قادر خواهند بود تهدید وسایل نقلیه کوچک بدون سرنشین (پهپادها) ، موشک های ضد تانک هدایت شونده و مهمات خوشه ای با سرهای گرمایی و نوری را تا حد زیادی خنثی کنند.
همچنین ممکن است برای سیستم های استتار فعال وسایل نقلیه زرهی در محدوده طول موج حرارتی و نوری نیاز به برق باشد.
نتیجه گیری
ایجاد خودروهای رزمی زمینی با پیشرانه الکتریکی به احتمال زیاد با پیشرفت فناوری و افزایش الزامات برای تأمین انرژی تجهیزات و سلاح های داخل هواپیما اجتناب ناپذیر می شود. بازار غیرنظامی خودروهای برقی می تواند تأثیر بسزایی در میزان معرفی خودروهای رزمی زمینی با پیشرانه برقی داشته باشد.
وسایل نقلیه رزمی زمینی با گیربکس برقی از نظر پویایی ، قدرت مانور ، سهولت کنترل ، قابلیت بقا و امنیت و همچنین در صورت امکان قرار دادن سلاح های امیدوار کننده و حسگرهای با مصرف انرژی بالا از مدل های "کلاسیک" پیشی خواهند گرفت.
