הנדסה אזרחית
המכוניות החשמליות הראשונות הופיעו לפני מכוניות עם מנועי בעירה פנימית (ICE), בשנת 1828. בתחילת המאה ה -20, כלי רכב חשמליים היוו למעלה משליש מכל צי הרכב האמריקאי. עם זאת, אז הם החלו לוותר בהדרגה על עמדותיהם, כשהם נכנעים למכוניות מבחינת טווח, נוחות התדלוק ופרמטרים אחרים.
ניתן ליישם מספר אפשרויות עיצוב לרכבים חשמליים. רכב חשמלי קלאסי מופעל באמצעות סוללות המוטענות בתחנת טעינה. רכב חשמלי עם אספקת אנרגיה חשמלית חיצונית מקבל חשמל ממוליכים חיצוניים בשיטת מגע או באמצעות שדות אלקטרומגנטיים. ניתן להתקין מנוע בעירה פנימית עם גנרטור כדי להטעין את המצברים של רכב חשמלי, או להפיק חשמל מדלקים נוזליים או גזים ישירות באמצעות תאי דלק קטליטי. ניתן לשלב את כל התכניות לעיל בדרכים שונות.
מעת לעת, העניין ברכבים חשמליים התחדש, בדרך כלל במהלך עליית מחירי מוצרי הנפט, אך התפוגג במהירות: מכוניות עם מנועי בעירה פנימית נותרו מחוץ לתחרות. כתוצאה מכך, ציוד בעל הנעה חשמלית הפך נפוץ בתחום התחבורה עם אספקה חיצונית של אנרגיה חשמלית: רכבות חשמליות, חשמליות ורכבות, בנישה של ציוד מחסן.
ניתן להבחין בקטע נפרד על ידי ציוד מיוחד, למשל, משאיות כורסות כרייה עם כושר נשיאה של מעל 100 טון, שעליהן נעשה שימוש בתמסורת אלקטרומכנית.
בתחילת המאה ה -21 התחדש העניין ברכבים חשמליים ברמה חדשה. הגורם הקובע לא היה עליית מחירי מוצרי הנפט, אלא דרישתם של פעילים סביבתיים להפחית פליטות מזיקות. חברת טסלה האמריקאית, שאותה העריצו (שנאו) רבים מאלון מאסק, הפכה ליצרנית שרכבה על "הגל הסביבתי" ככל שניתן.
אבל מי שלא משנה איך הם מתייחסים לאלון מאסק, אי אפשר להכחיש שטסלה עשתה עבודה מצוינת: למעשה נוצר קטע נפרד משוק הרכב, מכוניות חשמליות הפכו לאזור בו החלו ענקיות רכב להשקיע באופן פעיל. אם הפיתוח מתבצע באופן פעיל בכיוון כלשהו, התוצאה תושג במוקדם או במאוחר. יהיו סוללות חדשות בעלות קיבולת מוגברת, קצבי טעינה גבוהים וטווח טמפרטורות מורחב, מנועים חשמליים יעילים וקומפקטיים יותר, עם תיבות הילוכים משולבות הניתנות להנחה בגלגלי מנוע עם משקל לא קפיצי נמוך והתפתחויות נוספות.
אין ספק שבעתיד הנראה לעין מכוניות חשמליות יחליפו כמעט את המכוניות במנועי בעירה פנימית, ולא מסיבות סביבתיות, אלא בגלל העליונות הטכנית הכללית של כלי רכב חשמליים.
ציוד צבאי
בשנת 1917 ייצרה חברת FAMH הצרפתית 400 מיכלי Saint Chamond עם תיבת הילוכים חשמלית Crochat Collendeau, שבהם מחובר מנוע בנזין של פנהארד ישירות לגנרטור חשמלי, שהניע שני מנועים חשמליים, שכל אחד מהם היה מחובר לגלגל הנעה ולזחל. נהיגה.כמו כן בשנת 1917 נבדק טנק עם שידורים חשמליים מדיימלר ומוושינגטון הבריטית בבריטניה הגדולה.
דוגמאות מאוחרות יותר כוללות את יחידת התותחנים הכבדים הגרמניים (SAU) "פרדיננד" ("פיל") במשקל 65 טון. תחנת הכוח "פרדיננד" כללה שני מנועי קרבורטור מקוררי מים בצורת 12 צילינדרים "מייבאך" HL 120 TRM בנפח 265 ליטר. עמ ', שני גנרטורים חשמליים Siemens-Schuckert Typ aGV במתח של 365 וולט ושני מנועים חשמליים למתיחה Siemens-Schuckert D149aAC בהספק של 230 קילוואט, הממוקם בחלק האחורי של המשקוף, שהניע כל אחד מגלגליהם באמצעות הפחתה ציוד המיוצר לפי תכנית פלנטרית.
פרדיננד אמנם חדשה יחסית, אך אין הרבה תלונות על עבודתה. ככזה, ניתן לציין את המורכבות והעלות הגבוהים יותר בהשוואה לתחנות כוח בעיצוב קלאסי, כמו גם את הצורך להשתמש בכמות משמעותית של נחושת, שחסרה בגרמניה.
בנוסף לתותחי ההנעה העצמית של פרדיננד, השימוש בהנעה חשמלית נחשב גם במיכל הסופר כבד הגרמני, טנק מאוס של 188 טון.
בערך באותה תקופה פותח בברית המועצות מיכל כבד ניסיוני של EKV עם תחנת כוח אלקטרומכנית על בסיס הטנק KV-1. העיצוב הטכני של מיכל ה- EKV פותח בספטמבר 1941, וב -1944 יצא אב הטיפוס של מיכל ה- EKV לבדיקה. ההנחה הייתה כי שימוש בתיבת הילוכים אלקטרומכנית על המיכל תפחית את צריכת הדלק, תשפר את יכולת התמרון והמאפיינים הדינמיים של המיכל.
תיבת ההילוכים האלקטרומכנית של מיכל ה- EKV כללה גנרטור המתנע DK-502B המחובר למנוע דיזל V-2K, ושני מנועי DK-301V, עם שני תיבות הילוכים משולבות וציוד בקרה.
על פי תוצאות הבדיקה, תכנון מיכל ה- EKV הוכר כבלתי מספק, העבודה על הפרויקט צומצמה.
פרויקטים של טנקים "חשמליים" בוצעו בבריטניה, ארה"ב, ברית המועצות, גרמניה וצרפת, כמו גם במדינות אחרות לאורך המאה העשרים. עם זאת, כרגע טנקים וכלי רכב משוריינים במתכונת מסורתית קיבלו פיתוח מרבי.
יתרונות ונקודות מבט
מדוע יש חזרה מתמדת לסוגיית הבטחת ההנעה החשמלית של רכבי קרב קרקעיים, למרות ריבוי הפרויקטים הניסיוניים הסגורים?
מצד אחד, יש פיתוח טכנולוגיות, שהשימוש בהן במערכות הנעה חשמליות מאפשר לסמוך על קבלת תוצאות חיוביות שבעבר לא היו ניתנות להשגה. מגנטים קבועים ומנועים חשמליים אסינכרוניים, מחוללי זרם חשמל יעילים במיוחד, מערכות חלוקת חשמל, טעינה מהירה של סוללות ועוד.
לאחרונה אנו מדברים לא רק על טכנולוגיית קרקע עם הנעה חשמלית, אלא גם על יצירת מטוסים חשמליים לחלוטין עד דגמי נוסעים גדולים למדי.
מצד שני, היתרונות שההנעה החשמלית יכולה לספק לציוד לחימה קרקעית מבוקשים יותר ויותר:
- האפשרות לפריסה גמישה של הרכב הלוחם בשל היעדר השידור החשמלי של יחידות בעלות חיבור מכני קשיח המסופק על ידי הפירים;
- שרידות מוגברת של ציוד צבאי בשל האפשרות של יתירות של רכיבי ההילוכים החשמליים;
- האפשרות לנטוש כוננים הידראוליים מסוכני אש לטובת חשמל;
- האפשרות של תנועה של ציוד צבאי על קטעים מוגבלים של השביל במצב הסוואה מרבי, עם חשיפה מינימלית על ידי קול ומאפיינים תרמיים;
- היכולת לשחזר חשמל במהלך בלימה;
- המאפיינים הדינמיים הטובים ביותר ופרמטרים חוצי מדינה של כלי רכב משוריינים המצוידים בתיבת הילוכים חשמלית;
- קלות שליטה רבה על כלי רכב משוריינים עם הנעה חשמלית;
- היכולת לספק כמות מספקת של חשמל למספר הולך וגדל של ציוד, חיישנים, נשק מתקדם.
הבה נבחן מקרוב את היתרונות הללו. מקור האנרגיה העיקרי הוא דיזל או טורבינת גז, במכוניות עם תיבת הילוכים חשמלית יהיה להן משאב ויעילות גבוהים יותר בשל העובדה שניתן לבחור את מהירות המנוע האופטימלית בהתחלה, שבה יהיה לה מינימום בלאי ומקסימום דלק. יְעִילוּת. העומסים המוגברים במהלך האצה ותמרון נמרץ יפוצו על ידי סוללות החיץ.
למשל, בשילוב עם גנרטור, ניתן להתקין טורבינת גז במהירות גבוהה, שתפעל במצב "הפעלה / כיבוי" לטעינת מצברי החיץ, מבלי לשנות את המהירות.
בתיבת ההילוכים החשמלית, אין צורך להתקין פירים ותיבות הילוכים. החיבור המכני בתיבת ההילוכים החשמלית זמין רק בגנרטור המנוע-חשמלי ובזוגות המנוע החשמלי-גלגלי, אך ניתן ליצור יחידות אלה כיחידה אחת. שאר היחידות מחוברות בכבלים גמישים.
שלא כמו חיבורים מכניים, חיבורים חשמליים יכולים להיות מיותרים פעמים רבות. לדוגמה, בשלב הרכבת המארז ניתן להניח תעלות כבלים מוגנות, שיכללו אוטובוס חשמל ונתונים אוניברסלי, כולל כבלי חשמל ונתונים.
ההפרדה המרחבית של מקורות האנרגיה, ערוצי האספקה והתקשורת, כמו גם מנועים ומדחפים עם הסתברות מוגברת, יאפשרו לרכב הלוחם לשמור על ניידות ומודעות מצבית כאשר הוא ניזוק, מה שיבטיח את אפשרות הוצאת הרכב הקרבי מאזור הירי. ומתפנה משדה הקרב.
דחיית כוננים הידראוליים לטובת חשמליים תסייע גם להגדיל את שרידותם של כלי רכב קרביים קרקעיים, הן בגלל סכנת האש הנמוכה של אלה והן בשל אמינותם הרבה יותר. חיל האוויר הרוסי מתכנן לנטוש כוננים הידראוליים של לוחם ה- Su-57 מהדור החמישי עד שנת 2022.
הימצאותם של סוללות חיץ תאפשר לכם להישאר ניידים מבלי להפעיל את המנוע הראשי, אם כי על קטע מצומצם למדי. זה יאפשר לכלי לחימה מבטיחים ליישם תרחישים טקטיים חדשים לביצוע פעולות לחימה ממארב, כאשר במצב המתנה הרכב המשוריין מוכן ללחימה מלאה, בעוד החתימה התרמית שלו תהיה דומה לטמפרטורת הסביבה.
סוללות יספקו גם את יכולת התנועה במקרה של תקלה בתחנת הכוח הראשית, מה שיאפשר לרכבים משוריינים לעזוב את שדה הקרב בכוחות עצמם. במקרים מסוימים, כדי לפנות רכב קרבי עם תיבת הילוכים חשמלית, יהיה מספיק פשוט לחבר אותו למקור כוח חיצוני. לדוגמה, רכב התאוששות משוריין בדרך זו יכול לפנות בו זמנית שני רכבים משוריינים נוספים עם תיבת הילוכים חשמלית שנפגעה חלקית, פשוט על ידי הטלת מעליהם כבלי חשמל.
כמו ברכבים חשמליים אזרחיים, ברכבים משוריינים עם תיבת הילוכים חשמלית, ניתן לבצע התאוששות אנרגטית בעת בלימה.
לרכבי לחימה קרקעיים עם הילוכים חשמליים יהיו המאפיינים הטובים ביותר של ניידות ושליטה עקב העברת הספק משתנה לאין שיעור למדחפים, כמו גם חלוקת הספק גמישה בין המנועים החשמליים בנמל ובצד הימני. לדוגמה, במהלך סיבוב, תפחת ירידה בהספק על מנוע החרוז הנגרר על ידי עלייה בכוחו של מנוע החרוז הנגרר.
אחד היתרונות החשובים ביותר של שידור חשמלי יהיה היכולת לספק כוח לציוד ולחיישנים, למשל, תחנות מכ"ם (מכ"מים) לצורך סיור, הכוונה והגנה כוללת על מתחם ההגנה הפעילה.
בעתיד הקרוב יהפכו נשקי הלייזר לחלק בלתי נפרד מכלי לחימה קרקעיים, אשר יוכלו לנטרל במידה רבה את האיום מכלי טיס קטנים ללא טייס (מל טים), טילים מונחים נגד טנקים ותחמושת מצרר עם ראשי דיור תרמיים ואופטיים.
חשמל עשוי להידרש גם למערכות הסוואה פעילות לרכבים משוריינים בטווחי אורך הגל התרמי והאופטי.
מסקנות
יצירת כלי קרב קרקעיים עם הנעה חשמלית צפויה להפוך לבלתי נמנעת ככל שהטכנולוגיה תשתפר והדרישות לאספקת החשמל של ציוד ונשק על הסיפון יגדלו. לשוק האזרחי לרכבים חשמליים יכולה להיות השפעה ניכרת על קצב ההכנסה של כלי קרב קרקעיים עם הנעה חשמלית.
רכבים קרביים קרביים מבטיחים עם תיבת הילוכים חשמלית יעלו על הדגמים ה"קלאסיים "מבחינת דינאמיות, כושר תמרון, קלות שליטה, שרידות ואבטחה, כמו גם, במידת האפשר, מיקום נשק וחיישנים מבטיחים עם צריכת אנרגיה גבוהה עליהם.
