İnşaat mühendisliği
İlk elektrikli otomobiller, 1828'de içten yanmalı motorlara (ICE) sahip otomobillerden önce ortaya çıktı. XNUMX. yüzyılın başında, elektrikli arabalar ABD filosunun üçte birinden fazlasını oluşturuyordu. Ancak, daha sonra kademeli olarak arabalara, yakıt ikmali kolaylığına ve diğer parametrelere ulaşarak konumlarından vazgeçmeye başladılar.
İki adet 50 kilowatt motor ve yüz iki voltluk pil hücresine sahip bir elektrikli otomobilde, Belçikalı yarış arabası sürücüsü Camille Zhenatsi 29 Nisan 1899'da ilk kez hikayeler 100 km / s hıza ulaştı
Elektrikli araçlar için çeşitli tasarım seçenekleri uygulanabilir. Klasik bir elektrikli otomobil, bir şarj istasyonunda şarj edilmiş şarj edilebilir pillerden elektrik alır. Harici bir elektrik enerjisi kaynağı olan bir elektrikli araç, bir kontak yöntemiyle veya elektromanyetik alanlarla harici iletkenlerden elektrik alır. Elektrikli bir aracın akülerini şarj etmek için, jeneratörlü bir içten yanmalı motor monte edilebilir veya doğrudan katalitik yakıt hücreleri kullanılarak sıvı veya gaz yakıtlardan elektrik üretilebilir. Yukarıdaki şemaların hepsi çeşitli şekillerde birleştirilebilir.
Periyodik olarak, genellikle petrol ürünlerinin fiyatındaki bir artış sırasında elektrikli araçlara olan ilgi yenilendi, ancak hızla kayboldu: ICE otomobilleri rekabetin dışında kaldı. Sonuç olarak, elektrikle çalışan ekipman, harici bir elektrik enerjisi kaynağı olan araçlar segmentinde yaygınlaşmıştır: elektrikli trenler, tramvaylar, troleybüsler ve depo ekipmanlarının nişinde.
Özel ekipman ayrı bir segment olarak ayırt edilebilir, örneğin, bir elektromekanik şanzımanın kullanıldığı 100 tondan fazla taşıma kapasitesine sahip madencilik damperli kamyonlar.
75710 ton yükleme kapasiteli BELAZ-450 madencilik damperli kamyon. Santral, her biri 16 kW (4000 hp) kapasiteli V şekilli on altı silindirli MTU Detroit Diesel 1715V2330 dizel motora bağlı iki elektrik jeneratörü içerir, üretilen akım 1200 kW kapasiteli dört motor tekerleğine beslenir
XXI yüzyılın başında elektrikli araçlara ilgi yeni bir seviyeye yeniden başladı. Belirleyici faktör, petrol ürünlerinin fiyatındaki artış değil, çevre aktivistlerinin zararlı emisyonları azaltma talebi oldu. "Ekolojik dalgayı" mümkün olduğunca süren üretici, birçoğu Ilona Maskesi'nin sevimli (nefret ettiği) Amerikan şirketi Tesla oldu.
Ancak, Ilon Mask ile kim ve ne kadar önemli olursa olsun, Tesla tarafından çok fazla iş yapıldığını inkar etmek imkansızdır: aslında, otomobil pazarının ayrı bir segmenti yaratıldı, elektrikli arabalar, oto devlerinin aktif olarak yatırım yapmaya başladığı bir yön haline geldi. Gelişim belirli bir yönde aktif olarak takip ediliyorsa, sonuç er ya da geç elde edilecektir. Artırılmış kapasiteye, yüksek şarj hızına ve geniş bir sıcaklık uygulama alanına sahip yeni aküler, daha küçük ve yaysız kütleli bir tekerlek motoruna yerleştirilebilen entegre şanzımanlara sahip daha verimli ve kompakt elektrik motorları ve diğer gelişmeler olacak.
Şüphesiz, gelecekte elektrikli otomobiller, çevresel nedenlerden ötürü değil, elektrikli araçların genel teknik üstünlüğü nedeniyle pratik olarak ICE araçlarını destekleyecektir.
Askeri teçhizatlar
1917'de Fransız şirketi FAMH 400'ü piyasaya sürdü tanklar Panhard benzinli motorun doğrudan bir elektrik jeneratörüne bağlandığı ve her biri bir tahrik tekerleğine ve bir tırtılla bağlantılı olan iki elektrik motoruna elektrik sağlayan "Saint Chamond". Yine 1917'de İngiltere'de Daimler ve İngiliz Westinghouse şirketlerinden elektrik iletimine sahip bir tank test edildi.
Daha sonraki örnekler arasında 65 ton ağırlığındaki Alman ağır kundağı motorlu topçu ayağı (kundağı motorlu top) Ferdinand (Fil) yer alır. Ferdinand enerji santrali, her biri 12 litre kapasiteli iki Maybach HL 120 TRM V şekilli 265 silindirli karbüratör su soğutmalı su soğutmalı motor içeriyordu. pp., 365 volt gerilimli iki Siemens-Schuckert Tip aGV elektrik jeneratörü ve her biri 149 kW gücünde iki Siemens-Schuckert D230aAC çekiş elektrik motoru, gövdenin arkasında bulunan ve her birini gezegensel şemaya göre yapılmış bir redüktör aracılığıyla güçlendiren.
Ferdinand'ın göreceli yeniliği ile, çalışması hakkında çok fazla şikayet yok. Bu nedenle, klasik bir tasarıma sahip enerji santrallerine kıyasla daha büyük karmaşıklık ve maliyetin yanı sıra Almanya'da az bulunan önemli miktarda bakır kullanma ihtiyacına dikkat çekilebilir.
Kendinden tahrikli silahlar Ferdinand'a ek olarak, 188 tonluk tank Maus'un (Küçük Fare) Alman süper ağır tankında da elektrikli itiş gücü kullanımı düşünüldü.
Aynı dönemde, SSCB'de, elektromekanik bir elektrik santrali olan deneysel ağır tank EKV, KV-1 tankı temelinde geliştirildi. EKV tankının teknik tasarımı Eylül 1941'de geliştirildi ve 1944'te bir prototip EKV tankı test edildi. Tank üzerinde bir elektromekanik şanzıman kullanmanın yakıt tüketimini azaltacağı, tankın manevra kabiliyetini ve dinamik özelliklerini geliştireceği varsayılmıştır.
EKV tankının elektromekanik şanzımanı, bir V-502K dizel motoruna bağlı bir DK-2B marş jeneratörü ve iki son tahrik ve kontrol ekipmanına sahip iki DK-301V çekiş elektrik motoru içeriyordu.
EKV tank resmi
Test sonuçlarına göre EKV tankının tasarımı yetersiz olarak kabul edildi, proje kısıtlandı.
"Elektrik" tanklarının projeleri, İngiltere, ABD, SSCB, Almanya ve Fransa'da ve XNUMX. yüzyıl boyunca diğer ülkelerde gerçekleştirildi. Bununla birlikte, şu anda, geleneksel bir düzene sahip tanklar ve zırhlı araçlar maksimum gelişme göstermiştir.
Avantajlar ve Beklentiler
Çok sayıda kapalı pilot projeye rağmen kara savaş araçları için elektrik hareketi sağlama konusuna neden her zaman geri dönüş var?
Bir yandan, elektrikli tahrik sistemlerinde kullanımı, daha önce elde edilemez olan olumlu sonuçlar elde etmeye güvenmeyi sağlayan teknolojilerin bir gelişimi vardır. Kalıcı mıknatıslı motorlar ve asenkron motorlar, yüksek verimli elektrik akım jeneratörleri, enerji dağıtım sistemleri, hızlı şarj için piller ve çok daha fazlası geliştirilmektedir.
Amerikan şirketi HELV Motors'un yüksek performanslı elektrik motoru (Buddha Energy Inc.)
Son zamanlarda, sadece elektrikli tahrikli yer tabanlı araçların değil, aynı zamanda oldukça büyük yolcu modellerine kadar tamamen elektrikli uçakların yaratılmasıyla ilgili bir soru olmuştur.
Işık için tasarlanmış 50 kg, 260 kW'ın biraz üzerindeki Siemens elektrik motoru havacılık
Öte yandan, yer tabanlı askeri teçhizatın elektrikli tahrikinin sağlayabileceği avantajlar giderek daha popüler:
- şaftlar tarafından sağlanan sağlam mekanik bağlantıya sahip elektrik iletim ünitelerinin olmaması nedeniyle savaş aracının esnek bir yerleşim olasılığı;
- elektrik iletim bileşenlerinin fazlalığı olasılığı nedeniyle askeri teçhizatın daha uzun süre dayanabilirliği;
- yangın tehlikesi olan hidrolik tahrikleri elektrikli tahrikler lehine terk etme olasılığı;
- askeri teçhizatın maksimum kamuflaj modunda pistin sınırlı bölümlerinde hareket edebilmesi, ses ve termal işaretlerle en az maskeleme yapılması;
- frenleme sırasında enerji geri kazanımı olasılığı;
- elektrik iletimine sahip zırhlı araçların en iyi dinamik özellikleri ve geçirgenlik parametreleri;
- elektrikli tahrikli zırhlı araçların daha fazla kontrol kolaylığı;
- sürekli artan miktarda ekipmana, sensörlere, gelişmiş silahlara yeterli miktarda elektrik sağlama yeteneği.
Bu avantajları daha ayrıntılı olarak ele alalım. Elektrik iletimine sahip makinelerde ana enerji kaynağı - dizel veya gaz türbini, başlangıçta minimum aşınma ve maksimum yakıt verimliliğine sahip olacağı optimum motor hızının seçilebilmesi nedeniyle daha uzun bir kaynağa ve ekonomiye sahip olacaktır. Hızlanma ve kuvvetli manevra sırasında artan yükler tampon akülerle dengelenecektir.
Örneğin, bir jeneratörle kombinasyon halinde, hızı değiştirmeden tampon pilleri şarj etmek için “açma / kapama” modunda çalışacak yüksek hızlı bir gaz türbini monte edilebilir.
Elektrik iletiminde büyük şaftlar ve dişli kutuları takmaya gerek yoktur. Elektrik iletimindeki mekanik bağlantı sadece motor-elektrik jeneratörü ve elektrikli motor-tekerlek çiftlerinde mevcuttur, ancak bu bloklar tek bir ünite şeklinde yapılabilir. Kalan birimler esnek kablolarla bağlanır.
Mekanik bağlantıların aksine, elektrik bağlantıları art arda yedeklenebilir. Örneğin, muhafaza tertibatı aşamasında, güç ve veri kabloları dahil olmak üzere evrensel bir güç ve veri yolunun yerleştirileceği korumalı kablo kanalları döşenebilir.
Kablo kanalları, kasanın iç kısmının etrafındaki zırhlı muhafazalara yerleştirilebilir ve bu da birden fazla güç ve veri iletimi yedeklemesi sağlar
Enerji kaynaklarının, tedarik ve iletişim kanallarının ve artan olasılıkla motorların ve tahrik sistemlerinin uzaysal olarak ayrılması, savaş aracının hasar alındığında hareket kabiliyetini ve durumsal farkındalığı korumasına olanak tanıyacak, bu da savaş aracının atış bölgesinden çekilmesini ve savaş alanından tahliyeyi mümkün kılacaktır.
Elektrik iletimine sahip toprak zırhlı araçlar, bir veya daha fazla açıdan hasar durumunda yüksek dayanıma sahip olacaktır
Elektrikli sürücülerin lehine hidrolik tahriklerin terk edilmesi, hem ikincisinin daha düşük yangın tehlikesi hem de daha fazla güvenilirliği nedeniyle kara savaş araçlarının hayatta kalmasının arttırılmasına katkıda bulunacaktır. Rus Hava Kuvvetleri, 57 yılına kadar beşinci nesil savaşçı Su-2022'deki hidrolik sürücüleri terk etmeyi planlıyor.
Tampon akülerin varlığı, oldukça sınırlı bir mesafede de olsa, ana motoru açmadan hareket kabiliyetini korumanıza izin verir. Bu, zırhlı araç bekleme modunda bekleme modundayken bir tuzaktan savaş operasyonları yürütmek için yeni taktik senaryoları uygulamaya izin verirken, termal imzası ortam sıcaklığı ile karşılaştırılabilir olacaktır.
Santralin ısınması, termal aralıktaki zırhlı araçların maskesini büyük ölçüde ortadan kaldırıyor
Şarj edilebilir piller, zırhlı araçların savaş alanını kendi başlarına bırakmalarına izin verecek olan ana elektrik santralinin arızalanması durumunda hareket etme olanağı sağlayacaktır. Bazı durumlarda, elektrik iletimine sahip bir savaş aracının tahliyesi için, sadece harici bir enerji kaynağına bağlanması yeterli olacaktır. Örneğin, bu şekilde bir zırhlı onarım ve kurtarma aracı, sadece güç kablolarını onlara aktararak, kısmen hasar görmüş elektrik iletimine sahip diğer iki zırhlı aracı aynı anda tahliye edebilir.
Sivil elektrikli araçlarda olduğu gibi, elektrik iletimine sahip zırhlı araçlarda da frenleme sırasında enerji geri kazanılabilir.
Elektrikli şanzımanlı kara savaş araçları, gücün sevk cihazlarına kademesiz olarak iletilmesinin yanı sıra sol ve sağ taraftaki elektrik motorları arasında esnek güç dağılımı nedeniyle daha iyi hareketlilik ve kontrol edilebilirlik özelliklerine sahip olacaktır. Örneğin, bir U dönüşü sırasında, gecikmeli yan motordaki güç azalması, dıştan takma motorun gücünde bir artış ile telafi edilecektir.
Elektrik iletiminin en önemli faydalarından biri, güç sağlama yeteneği olacaktır ekipman ve sensörlerörneğin, aktif savunma kompleksinin keşif, rehberlik ve çok yönlü savunması için radar istasyonları (RLS).
Yakın gelecekte, kara savaş araçlarının ayrılmaz bir parçası olacak lazer silahıküçük insansız hava araçları (İHA), tanksavar güdümlü füzeler ve termal ve optik hedefleme başlıklı küme tabanlı çarpıcı elemanlardan gelen tehdidi büyük ölçüde dengeleyebilecek.
Termal ve optik dalga boyu aralıklarında zırhlı araçların aktif kamuflaj sistemleri için elektrik gerekebilir.
Umut verici zırhlı araçlar, termal ve optik dalga boyu aralıklarında aktif kamuflaj ile donatılabilir
Bulgular
Elektrikli tahrikli yer tabanlı muharebe araçlarının yaratılması, teknoloji geliştikçe ve havadaki ekipman ve silahların enerji temini için gereksinimler arttıkça kaçınılmaz hale gelecektir. Sivil elektrikli araç pazarı, elektrikli tahrikli yer tabanlı savaş araçlarının uygulama hızı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Elektrik transmisyonu ile gelecek vaat eden yer tabanlı savaş araçları, dinamizm, manevra kabiliyeti, kontrol kolaylığı, hayatta kalma ve güvenlik açısından “klasik” modelleri aşacak, ayrıca yüksek enerji tüketimi olan umut verici silahlar ve sensörler yerleştirme olasılığı.