Enginyeria civil
Els primers cotxes elèctrics van aparèixer abans dels cotxes amb motors de combustió interna (ICE), el 1828. A principis del segle XX, els vehicles elèctrics representaven més d’un terç de tota la flota de vehicles dels EUA. Tanmateix, van començar a renunciar gradualment a les seves posicions, cedint als cotxes en termes d'abast, comoditat de repostatge i altres paràmetres.
Es poden implementar diverses opcions de disseny per a vehicles elèctrics. Un vehicle elèctric clàssic funciona amb bateries carregades en una estació de recàrrega. Un vehicle elèctric amb un subministrament extern d’energia elèctrica rep electricitat de conductors externs mitjançant un mètode de contacte o mitjançant camps electromagnètics. Es pot instal·lar un motor de combustió interna amb un generador per recarregar les bateries d’un vehicle elèctric o es pot generar electricitat a partir de combustibles líquids o gasosos directament mitjançant piles de combustible catalítiques. Tots els esquemes anteriors es poden combinar de diverses maneres.
Periòdicament, l’interès pels vehicles elèctrics es va reprendre, generalment durant l’augment dels preus dels productes derivats del petroli, però es va esvair ràpidament: els cotxes amb motors de combustió interna van romandre fora de la competència. Com a resultat, els equips amb propulsió elèctrica s’han generalitzat en el segment del transport amb subministrament extern d’energia elèctrica: trens elèctrics, tramvies i troleibusos, al nínxol d’equips de magatzem.
Es pot distingir un segment separat per equips especials, per exemple, els dúmpers miners amb una capacitat de càrrega superior a 100 tones, sobre els quals s’utilitza una transmissió electromecànica.
A principis del segle XXI, l’interès pels vehicles elèctrics es va reprendre a un nou nivell. El factor determinant no va ser l’augment dels preus dels productes petrolífers, sinó la demanda d’activistes ecologistes per reduir les emissions nocives. L'empresa nord-americana Tesla, adorada (odiada) per molts d'Elon Musk, es va convertir en el fabricant que ha pilotat la "onada ambiental" al màxim.
Però, sigui quina sigui la seva relació amb Elon Musk, no es pot negar que Tesla ha fet una gran feina: de fet, s’ha creat un segment separat del mercat automobilístic, els cotxes elèctrics s’han convertit en una àrea en què han començat els gegants de l’automòbil. invertir activament. Si el desenvolupament es duu a terme activament en alguna direcció, el resultat s’assolirà tard o d’hora. Hi haurà noves bateries amb una major capacitat, altes taxes de càrrega i un ampli ventall de temperatura d’aplicació, motors elèctrics més eficients i compactes, amb caixes de canvis integrades que es poden col·locar en rodes de motor amb un pes no suspès baix i altres desenvolupaments.
No hi ha dubte que, en un futur previsible, els cotxes elèctrics substituiran pràcticament els vehicles per motors de combustió interna, i no per motius ambientals, sinó per la superioritat tècnica general dels vehicles elèctrics.
Material militar
El 1917, l’empresa francesa FAMH va produir 400 tancs de Saint Chamond amb transmissió elèctrica Crochat Collendeau, en què un motor de gasolina Panhard es connectava directament a un generador elèctric, que alimentava dos motors elèctrics, cadascun dels quals estava connectat a una roda motriu i una eruga. conduir. També el 1917 es va provar a Gran Bretanya un tanc amb transmissions elèctriques de Daimler i British Westinghouse.
Alguns exemples posteriors inclouen la unitat d'artilleria autopropulsada pesada alemanya (SAU) "Ferdinand" ("Elefant") que pesa 65 tones. La central elèctrica "Ferdinand" incloïa dos motors de carburador refrigerats per aigua de 12 cilindres en forma de V "Maybach" HL 120 TRM amb una capacitat de 265 litres. pàg., dos generadors elèctrics Siemens-Schuckert Typ aGV amb una tensió de 365 volts i dos motors elèctrics de tracció Siemens-Schuckert D149aAC amb una potència de 230 kW, situats a la part posterior del casc, que conduïen cadascuna de les seves rodes mitjançant una reducció engranatges fabricats segons un esquema planetari.
Tot i que Ferdinand és relativament nou, no hi ha moltes queixes sobre la seva feina. Com a tal, es pot observar la major complexitat i cost en comparació amb les centrals elèctriques de disseny clàssic, així com la necessitat d’utilitzar una quantitat important de coure, que manca a Alemanya.
A més dels canons autopropulsats de Ferdinand, també es va considerar l’ús de la propulsió elèctrica al tanc superpesant alemany, el tanc Maus de 188 tones.
Al voltant del mateix període, a l'URSS es va desenvolupar un tanc pesat experimental EKV amb una central electromecànica sobre la base del tanc KV-1. El disseny tècnic del tanc EKV es va desenvolupar el setembre de 1941 i el 1944 el prototip del tanc EKV es va posar a prova. Es va suposar que l'ús d'una transmissió electromecànica al tanc reduiria el consum de combustible, milloraria la maniobrabilitat i les característiques dinàmiques del tanc.
La transmissió electromecànica del tanc EKV incloïa un generador d’arrencada DK-502B connectat a un motor dièsel V-2K i dos motors de tracció DK-301V, amb dues caixes d’engranatges a bord i equips de control.
Segons els resultats de les proves, es va reconèixer que el disseny del tanc EKV no era satisfactori i es va reduir el treball del projecte.
Els projectes de tancs "elèctrics" es van dur a terme a Gran Bretanya, EUA, URSS, Alemanya i França, així com en altres països al llarg del segle XX. No obstant això, en aquests moments, els tancs i vehicles blindats de disseny tradicional han rebut el màxim desenvolupament.
Beneficis i perspectives
Per què hi ha un retorn constant a la qüestió de garantir la propulsió elèctrica dels vehicles de combat terrestres, malgrat el gran nombre de projectes experimentals tancats?
D’una banda, hi ha un desenvolupament de tecnologies, l’ús de les quals en els sistemes de propulsió elèctrica permet comptar amb l’obtenció de resultats positius que abans no eren assolibles. S'estan desenvolupant motors elèctrics d'imant permanent i asíncrons, generadors de corrent elèctric d'alta eficiència, sistemes de distribució d'energia, bateries de càrrega ràpida i molt més.
Recentment, parlem no només de tecnologia terrestre amb propulsió elèctrica, sinó també de la creació d’avions totalment elèctrics fins a models de passatgers força grans.
D'altra banda, els avantatges que pot proporcionar la propulsió elèctrica als equips de combat terrestre són cada vegada més demandats:
- la possibilitat d'una disposició flexible del vehicle de combat a causa de l'absència en la transmissió elèctrica d'unitats amb una connexió mecànica rígida proporcionada pels eixos;
- Augment de la supervivència de l'equipament militar a causa de la possibilitat de redundància dels components de la transmissió elèctrica;
- la possibilitat d'abandonar les accions hidràuliques perilloses per al foc en favor de les elèctriques;
- la possibilitat de moviment d'equipament militar en seccions limitades del camí en el mode de camuflatge màxim, amb un desenmascarament mínim per les característiques sonores i tèrmiques;
- la capacitat de recuperar electricitat durant la frenada;
- les millors característiques dinàmiques i paràmetres de camp a través dels vehicles blindats equipats amb transmissió elèctrica;
- gran facilitat de control de vehicles blindats amb propulsió elèctrica;
- la capacitat de proporcionar una quantitat suficient d'electricitat per a un nombre cada vegada més gran d'equips, sensors, armes avançades.
Vegem més de prop aquests avantatges. La principal font d’energia és un dièsel o una turbina de gas, en els vehicles amb transmissió elèctrica tindran un major recurs i eficiència pel fet que es pot seleccionar inicialment la velocitat òptima del motor, amb la qual cosa tindrà un desgast mínim i un màxim de combustible eficiència. L'augment de les càrregues durant l'acceleració i les maniobres vigoroses es compensarà amb les bateries tampó.
Per exemple, en combinació amb un generador, es pot instal·lar una turbina de gas d’alta velocitat que funcionarà en mode “encès / apagat” per recarregar les bateries tampó, sense canviar la velocitat.
A la transmissió elèctrica, no cal instal·lar eixos i caixes de canvis voluminosos. La connexió mecànica a la transmissió elèctrica només està disponible en els parells motor-generador elèctric i motor-roda elèctrica, però aquestes unitats es poden fer com una sola unitat. La resta d’unitats estan connectades amb cables flexibles.
A diferència de les connexions mecàniques, les connexions elèctriques poden ser redundants moltes vegades. Per exemple, en l’etapa de muntatge de la caixa, es poden col·locar canals de cable protegits que albergaran un bus universal de potència i dades, inclosos els cables d’alimentació i dades.
La separació espacial de fonts d’energia, subministrament i canals de comunicació, així com motors i hèlixs amb una major probabilitat permetrà que el vehicle de combat mantingui la mobilitat i la consciència de la situació quan estigui danyat, cosa que garantirà la possibilitat de retirar el vehicle de combat de la zona de tir i evacuant del camp de batalla.
El rebuig de les accions hidràuliques en favor de les elèctriques també contribuirà a augmentar la supervivència dels vehicles de combat terrestres, tant pel menor risc d'incendi d'aquest últim com per la seva major fiabilitat. La Força Aèria Russa té previst abandonar les accions hidràuliques del caça Su-57 de cinquena generació el 2022.
La presència de bateries de memòria intermèdia us permetrà mantenir-vos mòbils sense encendre el motor principal, tot i que en una secció bastant limitada. Això permetrà als vehicles de combat prometedors implementar nous escenaris tàctics per dur a terme operacions de combat des d’una emboscada, quan en mode d’espera el vehicle blindat estigui en plena preparació al combat, mentre que la seva signatura tèrmica serà comparable a la temperatura ambient.
Les bateries també proporcionaran la possibilitat de moure’s en cas de fallada de la central elèctrica principal, cosa que permetrà als vehicles blindats sortir del camp de batalla pel seu compte. En alguns casos, per evacuar un vehicle de combat amb transmissió elèctrica, n’hi haurà prou amb connectar-lo simplement a una font d’energia externa. Per exemple, un vehicle blindat de recuperació d’aquesta manera pot evacuar simultàniament altres dos vehicles blindats amb una transmissió elèctrica parcialment danyada, simplement tirant-hi cables d’alimentació.
Com en els vehicles elèctrics civils, en els vehicles blindats amb transmissió elèctrica, la recuperació d’energia es pot dur a terme durant la frenada.
Els vehicles de combat terrestre amb transmissió elèctrica tindran les millors característiques de mobilitat i controlabilitat a causa de la transmissió de potència infinitament variable a les hèlixs, així com a la distribució flexible d’energia entre els motors elèctrics als costats de babor i estribor. Per exemple, durant un gir, una disminució de la potència del motor del cordó posterior es compensarà amb un augment de la potència del motor del cordó posterior.
Un dels avantatges més importants de la transmissió elèctrica serà la capacitat de subministrar energia a equips i sensors, per exemple, estacions de radar (radars) per al reconeixement, la guia i la defensa integral del complex de protecció activa.
En un futur proper, les armes làser es convertiran en una part integral dels vehicles de combat terrestre, que seran capaços de neutralitzar en gran mesura l’amenaça dels petits vehicles aeris no tripulats (UAV), els míssils guiats antitanques i les submunicions en cúmul amb capçals tèrmics i òptics.
També es pot necessitar electricitat per als sistemes de camuflatge actius per a vehicles blindats en els rangs de longituds d'ona tèrmica i òptica.
conclusions
És probable que la creació de vehicles de combat terrestres amb propulsió elèctrica esdevingui inevitable a mesura que la tecnologia millori i augmentin els requisits per al subministrament elèctric d’equips i armes a bord. El mercat civil de vehicles elèctrics pot tenir un impacte significatiu en la velocitat d’introducció de vehicles de combat terrestres amb propulsió elèctrica.
Els vehicles de combat terrestres prometedors amb transmissió elèctrica superaran els models “clàssics” en termes de dinamisme, maniobrabilitat, facilitat de control, supervivència i seguretat, així com, si és possible, col·locació d’armes i sensors prometedors amb un elevat consum d’energia.
