Bortli avtomobil tizimlarining energiya iste'moli ortib borayotgani yangi texnologiyalarga kelajakda harbiy mashinalarning kuchi va harakatchanligini tubdan o'zgartirish imkoniyatidan foydalanish imkoniyatini beradi
Amerika armiyasining keyingi avlodi gibrid elektr stantsiyasiga ega bo'lishini hisobga olsak, sanoatga ilgari ishlab chiqqan energiya texnologiyalarini (muqarrar o'zgartirishlar bilan birga) joriy etish uchun keng ko'lamli dastur kerak. jangovar mashinalarning asosiy qismi. Asalning bu barrelidagi pashshaning aytishicha, amaldagi rejalarga ko'ra, armiya bunday transport vositalarini 2035 yilda qabul qilishni rejalashtirgan. Tegishli dasturlar Tramp prezidentligiga tezlashtirilmasa, uning konfiguratsiyasi to'g'risida katta qarorlar, ehtimol, 2025 yilgacha qabul qilinmaydi.
Katta ehtiyojlar yangi texnologiyalarni rivojlantirish uchun ajoyib rag'batdir, bu esa o'z navbatida bu ehtiyojlarni qondirish uchun echimlar taklif qilishi mumkin. Masalan, jang maydonida elektr energiyasiga talabning ortishi yonilg'i etkazib berish bilan bog'liq logistika yukini kamaytirish, shuningdek, jangovar kuchlar va jangovar qo'llab-quvvatlash kuchlarining off-road qobiliyatini oshirish zarurati bilan birlashtirilgan. Bularning barchasi yordamchi quvvat bloklari, dvigatellarning aqlli boshqaruvi va gibrid elektr haydovchining keng qo'llanilishi va natijada tashqi iste'molchilar uchun ishlab chiqariladigan quvvatning keskin oshishi foydasiga ishonchli dalillardir.
Inertiyani engib o'tish
Har xil harbiy tuzilmalar uchun gibrid avtotransport texnologiyalari namoyishchilari ishlab chiqarish va fuqarolik sektori uchun gibrid avtobuslar ishlab chiqarish bo'yicha katta tajribaga ega bo'lgan BAE Systems, bu texnologiya qayerda va uning istiqbollari qanday bo'lishini yaxshi baholaydi. Xuddi shu narsa ko'plab namoyish loyihalarida qatnashgan DRS Technologies uchun ham amal qiladi. DRS Network Computing and Test Solutions kompaniyasining tijorat direktori Tom Uiverning aytishicha, bozor hali ham paydo bo'ladi va elektromobillarning afzalliklari hali ham an'anaviy transport vositalarining harakatsizligini yengib o'tmagan. So'nggi o'n yil ichida "kamida 100%" oshgan ehtiyojlarga qaramay, bunday inertsiya tashqi iste'molchilar uchun zarur quvvatni ishlab chiqarishga qodir mashinalarning rivojlanishiga salbiy ta'sir ko'rsatmoqda.
DRS har xil mijozlar bilan ishlashning turli sinovlarida o'rnatilgan yangi texnologiyalarga ega mashinalarni namoyish qilish uchun ishlamoqda. Muvaffaqiyatli namoyishlar va foydalanuvchilarning ijobiy sharhlari bunday mashinalarni qo'shinlarga joylashtirishga olib kelmadi, bundan tashqari, ularga qo'yiladigan talablar ham ishlab chiqilmagan. Ammo, shunga qaramay, talab, ayniqsa ekspeditsiya operatsiyalari va yo'naltirilgan energetik qurol tizimlari kabi ixtisoslashtirilgan mashinalarga o'sishda davom etadi.
DRS hozirda Allison bilan hamkorlikda ishlab chiqarilgan Transmisyon Integral Jeneratori ko'rinishidagi O'rta Taktik Avtomobil (MTV) va HMMWV uskunalari uchun bort quvvat tizimini taklif qiladi. MTV yuk mashinasiga o'rnatilgan bu tizim, masalan, bortli yoki tashqi tizimlar uchun 125 kVtgacha quvvat ishlab chiqaradi. Kompaniya, shuningdek, turli xil transport vositalari uchun boshqa energiya boshqaruv tizimlarini ishlab chiqaradi. BAE Systems kompaniyasining bosh muhandisi Endryu Rozenfild, bunday tizimlar bilan ham shug'ullanadi, faqat batareyalarni zaryadlash bilan bog'liq muammolar tufayli, er usti janglarida faqat elektromobillar katta rol o'ynashi ehtimoldan yiroq emas.
"To'liq elektr bilan ishlaydigan quvvat uzatish texnologiyasi yaxshi o'rnatilgan bo'lsa-da, yonilg'i quyish muammosi sof elektromobillarning harakatga kelishiga to'sqinlik qilishi mumkin", dedi u. "Oxir oqibat, dizel yoqilg'isi dunyoning istalgan joyida mavjud, cho'llarda batareyani zaryadlovchi stantsiyani topish juda qiyin, lekin topsangiz ham, sakkiz soat to'liq zaryadlanishini kutishning iloji yo'q".
Uiver gibrid avtomobillar ustun bo'lishi ehtimoliga qo'shildi, shuningdek, toza elektromobillarni zaryadlovchi infratuzilmasi cheklanganligini, dizel va JP8 samolyot yoqilg'isi hamma joyda mavjudligini ham aytib o'tdi. Biroq, Rozenfild ta'kidlaganidek, faqat elektromobillar harbiy bazalarda katta rol o'ynashi mumkin, chunki ular zamonaviy fabrikalarda yoki aeroportlarda (aerodrom traktorlarida) bo'lgani kabi, tovarlarni ko'chirishi mumkin. "Yoqilg'i xujayralari mashinalari, ehtimol, bunday vazifalarni bajara oladilar, chunki ular vodorod zaxiralariga erkin kirishlari kerak", dedi u.
Uiverning fikricha, yonilg'i quyish mashinalari oldida qiyin yo'l bor. «Birinchidan, vodorod gazi infratuzilmasi hali mavjud emas va yangi yoqilg'ini joylashtirishga ishonchsizlik paydo bo'ladi. Bunday transport vositalarining yo'li yaxshi tashkil etilgan ekspeditsiya operatsiyalaridan boshlanadi”.
Gibrid konstruktsiyalar sof elektr konstruktsiyalariga qaraganda ancha murakkab va bir qancha xususiyatlarga ega bo'lib, ularni sof elektr va an'anaviy quvvat bilan ishlaydigan mashinalarga qaraganda jozibador qiladi. “Birinchidan, gibrid elektr platformalar an'anaviy dizelli avtomobillar bilan bir xil yoqilg'idan foydalanadi. Ikkinchidan, past aylanish tezligi past torkli erlarda yuradigan yoki juda qiyalikka chiqadigan mashina uchun ideal.
Uning qo'shimcha qilishicha, bortda katta hajmdagi elektr energiyasini ishlab chiqarish qobiliyati tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda, chunki kuchli lazerlardan foydalanadigan aloqa va qurol tizimlari kabi yangi imkoniyatlar ishga tushirilmoqda. Bu energiyani eksport qilish qobiliyati ham katta afzallikdir, chunki bu mashinalar aholi punktlari va shifoxonalarni elektr energiyasi bilan ta'minlanishi mumkin, ularning shaxsiy energiya tizimlari jangovar shikastlanishlar yoki tabiiy ofatlar tufayli shikastlangan.
"Nihoyat, yonilg'i tejash va ishonchliligi bilan bog'liq bo'lgan ekspluatatsiya va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarining kamayishi gibrid elektromobillarni aqlli va uzoq muddatli tanlovga aylantiradi."
Weaver ta'kidlaganidek, jangovar transport vositalarida elektr energiyasiga bo'lgan talab hech qachon kamaymagan, ular yildan -yilga o'sib boraveradi. "Yangi funktsional tizimlar tashuvchi platformadan tobora ko'proq quvvat talab qiladi, shuningdek, hozirgi transport vositalarining energiya ishlab chiqarish va tarqatish tizimlarini doimiy yangilab turadi."
Siz jim lokomotiv, radar, ilg'or aloqa, signallarning tiqilib qolishi, elektromagnit zirh yoki qurol kabi xususiyatlarni qo'shganingizdan so'ng, platforma orqada qoladi va gibrid elektr sxemasiga o'tmasdan boshqarib bo'lmaydigan holga keladi. Kelgusi o'n yil ichida, barcha jangovar mashinalar uchun, eng muhim komponentlardan biri bortda katta miqdorda elektr energiyasini ishlab chiqarish qobiliyatidir”.
"Elektr energiyasi bilan ishlaydigan transport vositalari o'z ishlarini an'anaviy mexanik hamkasblari kabi yaxshi bajarishi kerak. "Motorli tizimlar nafaqat motorli tizimlarga qaraganda ancha sodda va harakatlanuvchi qismlarga ega, balki ular hayratlanarli darajada yaxshi zaxiraga ega bo'lib, ularni yanada ishonchli qiladi. Masalan, ko'ndalang elektr uzatmalarning ko'pchiligi ishlamay qolgan bitta dvigatel bilan normal ishlashi mumkin."
Uiverning aytishicha, jamoat transportida o'stiriladigan asosiy texnologiyalar allaqachon mavjud va bozorga chiqishga tayyor. "Gibrid va elektr zanjirlarning, ayniqsa, shaharlararo avtobus va tramvaylarda keng qo'llanilishi, dvigatel boshqaruvchilari, invertorlar va konvertorlarning harbiylarga kerak bo'lgan darajada yaqinlashishiga olib keldi", dedi u. "Sanoatning barcha ehtiyojlari - bu malakaviy jarayon uchun to'lashga tayyor mijozlar, shuningdek xarajatlarni pasaytirish uchun etarli."
Ayni paytda namoyish ishlari davom etmoqda. General Motors (GM) 2016 yil oktyabr oyida AUSA ko'rgazmasida Chevrolet Colorado ZH2 yonilg'i xujayrali avtomashinasining "ishga tayyor" versiyasini namoyish etdi, u o'rta kattalikdagi pikap shassisiga asoslangan. Jadvalga ko'ra, Kolorado ZH2, TARDEC zirhli tadqiqot markazi yordamida, 2017 yil davomida "o'ta og'ir ish sharoitida" bir qator harbiy sinovlardan o'tishi kerak.
Bu tezlashtirilgan dastur edi. GM va TARDEC shartnoma imzolanganidan bir yil o'tmay demo yaratish uchun birgalikda ishladilar. "Innovatsion g'oyalarni namoyish etish va baholash tezligi juda yuqori, shuning uchun sanoat aloqalari harbiylar uchun juda muhim", - dedi TARDEC direktori Pol Rojers. "Yoqilg'i xujayralari jim ishlash, tashqi iste'molchilar uchun energiya ishlab chiqarish va barqaror moment yordamida harbiy transport vositalarining imkoniyatlarini sezilarli darajada oshirish imkoniyatiga ega - bu afzalliklarning barchasi bu texnologiyani yanada chuqurroq o'rganishga imkon beradi."
"ZH2 armiyaga yoqilg'i xujayralari texnologiyasini harbiy dasturlarga tayyorligini namoyish etish va baholash imkonini beradi, shu bilan birga elektromobillar yonilg'i xujayralari qanday sharoitda va qanday jangovar topshiriqlarda foydali bo'lishi mumkinligi haqidagi savolga javob beradi", - dedi Dug Xallo. TARDEC vakili.
TARDEC baholashi kerak bo'lgan kutilayotgan foyda, jim kuzatuvni ta'minlaydigan, termal imzolarni kamaytiradigan, har qanday tezlikda yuqori g'ildirak momenti, butun ish diapazonida kam yoqilg'i sarfi va ichimlik suvi yonilg'i xujayralarida sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlar.. Colorado ZH2 tashqi iste'molchilar uchun bortli elektr uzatish moslamasiga ega.
Harakatlanish tizimi 93 kVtgacha to'g'ridan -to'g'ri oqim ishlab chiqarishga qodir proton almashtiruvchi membranali yonilg'i xujayralari va qo'zg'alish tizimi uchun yana 35 kVt quvvat beradigan va regenerativ tormozlash paytida zaryad oladigan batareyaga asoslangan. Buni GMning ZH2 loyiha menejeri Kristofer Kolkit tushuntiradi.
"Avtomobil tanklarida 10,000 psi tezlikda 4,2 kg siqilgan vodorod bor, bu atmosfera bosimidan 689 baravar ko'p. Atmosfera havosi - elektrokimyoviy jarayon uchun zarur bo'lgan kislorod manbai, buning natijasida zarur elektr energiyasi ishlab chiqariladi; Faqat suv bug'lari chiqariladi ", dedi u.
Barcha elektr haydovchi tizimlari uchun energiyani manbadan g'ildiraklarga etkazib berish an'anaviy transport vositalariga qaraganda osonroq. "ZH2 so'zning odatiy ma'nosida uzatishga ega emas. Bir bosqichli vites qutisiga ega o'zgaruvchan tok dvigateli momentni to'g'ridan-to'g'ri uzatish qutisiga va to'rt g'ildirakli haydash tizimiga o'tkazadi ", deb tushuntirdi Kolkit.
Portativ infratuzilma
Ushbu dastur orqali TARDEC markazi, shuningdek, vodorod mavjudligi muammosini hech bo'lmaganda qisman hal qilish usullarini o'rganmoqda. Bu erda uning echimi, bu kimyoviy elementni har xil manbalardan har xil usulda ishlab chiqarilishi mumkin. TARDEC markazi vakilining so'zlariga ko'ra, ZH2 loyihasi bo'yicha ishning dastlabki bosqichida, har bir poligon bilan birga portativ islohotchi JP8 aviatsiya kerosinini isloh qilishda siqilgan vodorod olish g'oyasi qo'yilgan. mashina, chunki bu vazifalarning ushbu bosqichida hal qilingan sonini ko'paytiradi.
"Biz hozirda vodorod ishlab chiqarish uchun tabiiy gaz, JP8 samolyot yoqilg'isi, DF2 dizel yoki propan kabi turli xil manbalardan foydalanadigan islohotchi yaratmoqchimiz", dedi u. Vodorod ishlab chiqarish uchun mahalliy elektr tarmoqlari, shu jumladan qayta tiklanadigan energiya manbalari, suv manbalari ham ishlatilishi mumkin. Bu armiyaga ma'lum operatsiya teatriga olib kelingan yoqilg'i miqdorini kamaytirishga va shu teatrda mavjud bo'lgan narsalarga tayanishga imkon beradi ".
Batareyalar, yonilg'i xujayralari yoki aralash dizel elektr stantsiyalari bo'ladimi, elektr tokini oldinga siljishga aylantirish uchun ishonchli va samarali elektr haydovchi kerak. Britaniyaning Magtec kompaniyasi aerokosmik, dengiz va avtomobil bozorlari uchun elektr haydovchi tizimlarini ishlab chiqaradi, masalan, tijorat yuk mashinalarini yangi qo'zg'aluvchan tizimlarga aylantirish uchun bir nechta variantni taklif qiladi.
Shu bilan birga, kompaniya 2000 -yillarning boshlarida Britaniya va Shvetsiya mudofaa agentliklari uchun BAE Systems Hagglunds kompaniyasi tomonidan ishlab chiqarilgan gibrid texnologiyalarni namoyish qilish uchun paletli va g'ildirakli platformalar uchun to'liq quvvat uzatgichlarini ham ishlab chiqdi.
Ham 6x6 g'ildirakli, ham izli SEP (Splitterskyddad EnhetsPlattform) platformalari uchun kompaniya har birida ikki bosqichli reduktor va tormoz tizimi, egizak generatorlari, boshqaruv uskunalari va quvvat taqsimotini o'z ichiga olgan g'ildirakli uyali motorlarni (motorli g'ildiraklar) ishlab chiqdi.. Shuningdek, u SEP uchun quvvatni taqsimlash, tortishni boshqarish, elektron differentsial qulflar va rulda boshqarish kabi asosiy funktsiyalarni boshqarish uchun dasturiy ta'minotni ishlab chiqdi, o'rnatdi va sinovdan o'tkazdi, bu esa mashinani joyida yoqish imkonini beradi. Bundan tashqari, ushbu tizim barcha EMC va ekologik qoidalarga javob beradi.
Magtec bosh ijrochi direktorining aytishicha, u jangovar qo'llab -quvvatlash vazifalari uchun kengaytirilgan diapazonli elektromobillar uchun yaxshi o'sish imkoniyatlarini ko'radi. Shu bilan birga, yangi texnologiyalar harakatlanishni sezilarli darajada yaxshilanishiga, yoqilg'i sarfining kamayishiga, ortiqcha sarf -xarajatlarga yordam beradi, shuningdek, ular reja tuzish bo'yicha original qarorlar qabul qilish imkonini beradi. U, shuningdek, elektr qo'zg'aluvchanligi masofadan boshqarish va avtonomiyani amalga oshirishni soddalashtirganini ta'kidladi.
Kerakli texnologiyalarni yanada rivojlantirishga kelsak, u haydovchi tizimlari bozorga silikon karbidli yarimo'tkazgichli sxemalarga asoslangan takomillashtirilgan quvvat elektronikasi (quvvat drayverlarini boshqarish uchun) bilan kirishga tayyor ekanligini ta'kidladi. Ular yangi avlod elektr tizimlari ishlaydigan yuqori kuchlanishni nazorat qilish uchun zarurdir. Magtec direktorining ta'kidlashicha, ko'pgina zamonaviy tizimlar ishlaydigan 24 volt hozirda elektr energiyasining asosiy iste'molchilari uchun juda past (kuchlanishning oshishi amperni haddan tashqari oshirmasdan kabellar orqali ko'proq quvvat uzatilishiga imkon beradi).
Bu sohadagi bir kompaniya GE Aviation silikon karbidli elektrotexnika ishlab chiqarish va namoyish qilish uchun 2,1 million dollarlik shartnoma yutdi.18 oylik rivojlanish dasturidan so'ng, kompaniya 15 kVt, 28/600 voltli ikki tomonlama DC / DC konvertoridagi gallium nitridli qurilmalar bilan birlashtirilgan silikon karbidli metall oksidi FET texnologiyasining afzalliklarini namoyish qilishi kutilmoqda.
Kompaniya ma'lumotlariga ko'ra, bu uskunaning quvvati ikki barobar ko'p bo'lishi mumkin, shu bilan birga hozirgi silikon elektrotexnika bilan solishtirganda hajmining yarmini egallaydi, konvertorlar esa parallel ishlay oladi va CAN standartiga muvofiq dasturlashtiriladi.
Kompaniya TARDEC kompaniyasining yangi avlod avtomobil arxitekturasini ishlab chiqmoqda, uni buzuvchi texnologiya deb ataydi va texnologiya namoyishi 2017 yilning o'rtalariga qadar tayyor bo'lishiga umid qiladi.
Ikki marta tezlik
Yana bir yutuq texnologiyasi-bu DARPA Defense Advanced Research Projects Agency Ground X-Vehicle Technology (GXV-T) loyihasi bo'lib, unda elektr tizimlari muhim rol o'ynaydi. Loyihaning maqsadi - istiqbolli zirhli mashinalar ekipaji hajmini, vaznini va sonini ikki baravar kamaytirish, ularning tezligini ikki baravar oshirish, erning 95 foizini yengib o'tish qobiliyati, shuningdek, ko'rish belgilarini kamaytirish.
2016 yil iyul oyida DARPA Qinetiq kompaniyasiga GXV-T loyihasi uchun elektr haydovchi tizimlari texnologiyasini takomillashtirish uchun 2,7 million dollarlik sarmoya berdi. Kompaniya bu texnologiyani g'ildiraklar ichidagi turli xil vites qutilari, differentsiallar va qo'zg'aysan millarini almashtiradigan ixcham va o'ta kuchli elektr motorlar deb ta'riflaydi. Kompaniyaning aytishicha, bu yondashuv platformaning umumiy og'irligini keskin kamaytiradi va xavfsizlik va ish faoliyatini yaxshilaydigan yangi dizayn variantlarini ochadi.
Qinetiq ta'kidlashicha, GXV-T kabi yangi kontseptsiyalarda qo'llanilishidan tashqari, bu texnologiya qayta jihozlash vaqtida mavjud transport vositalarining imkoniyatlarini ham oshirishi mumkin. Misol uchun, ko'p g'ildirakli piyoda avtomashinalari g'ildirak haydovchilari yoki motorli g'ildiraklar bilan jihozlangan ", bu og'irlikni tejashni ta'minlaydigan kuch va harakatchanlikni oshirishi mumkin, yoki aksincha, bu tejamkorlikni himoyani yaxshilash, uskunalarni o'rnatish yoki yo'lovchilar sig'imini oshirish uchun ishlatishi mumkin."
Sarmoya ortidan 2015 yil sentyabr oyida e'lon qilingan shartnoma tuzildi, uning doirasida kontseptsiya haqiqiy dizaynga o'tkaziladi va sinovdan o'tkaziladi, shundan so'ng ikkita to'liq ishlaydigan prototip ishlab chiqariladi.
"Oddiy aktuatorlar og'ir, quvvati cheklangan va minalardan portlatilsa, halokatli raketalarga aylanishi mumkin bo'lgan komponentlardan tashkil topgan", - dedi Qinetiq tadqiqot rahbari, shartnoma haqida. "Drayvlarni g'ildirakka o'tkazish bu tahdidni yo'q qiladi va himoya darajasining oshishi va qurol kuchi tufayli transport vositalarining og'irlashishi va harakatlanmasligi tendentsiyasini buzadi."
Mavjud mashinalar ham qo'zg'almas quyi tizimlarni elektrlashtirishdan foyda ko'rishlari mumkin. Masalan, Germaniyaning Jenoptik kompaniyasi Polsha Leopard 2PL tanklarini modernizatsiya qilish dasturi uchun 126 ta elektr minorasi va qurollarni barqarorlashtirish tizimini etkazib berishi kerak. Kompaniya ma'lumotlariga ko'ra, elektr tizimlari tankdagi gidravlik tizimlarni almashtiradi, shu bilan texnik xizmat ko'rsatish va issiqlik ishlab chiqarishni kamaytiradi.
Yetkazib berish muddati 2017-2020 yillarda Polshaning Bumar Labedy kompaniyasi bilan 2016 yil oktyabr oyida imzolangan 23 million dollarlik shartnoma bo'yicha amalga oshirilishi kerak. Xuddi shu Bumar Labedy kompaniyasi 2017 yil fevral oyida Germaniyaning Rheinmetall kompaniyasi bilan tanklarni modernizatsiya qilish bo'yicha hamkorlik shartnomasini imzoladi.
Jenoptik faoliyatining turlaridan biri bu ixcham stabilizatsiyalangan qurol / sensorli platformalar, minoralar va qurollar uchun haydovchi tizimlar va zirhli mashinalarning ko'rish chizig'ini barqarorlashtirish uchun ko'zgular ishlab chiqish va ishlab chiqarishdir.
Masalan, katta qurolli tizimlar uchun qurol va minorali qo'zg'aysan tizimi gorizontal va vertikal yo'naltiruvchi elektr dvigatellardan iborat bo'lib, ular asosiy va zaxira boshqaruv bloklarining signallariga qarab, mos ravishda azimut va balandlikda qurolni boshqaradi. Ikkala haydovchiga ham har bir dvigatelning chiqish tishli qutisi va qurol -yarog'ning tishli qismi o'rtasida nol bo'sh joy bo'lgan, cho'tkasiz sinxron motorlarning mutlaq joylashuvi aniqlangan.
Tarmoq besleme zo'riqishida 28 va 610 voltsli doimiy ishlashga qodir bo'lgan tizim qurolni har bir tekislikka 60 ° / s gacha tezlikda yoki 0,2 mrad / s dan sekinroq tashlay oladi.
Haydovchini boshqarish bloki, sensorlar, boshqaruv elementlari va faol ko'rish signallaridan kelib chiqqan holda, quvvat manbaini har bir minora va qurolni boshqarish, stabilizatsiya va harakatlantiruvchi servomotor uchun bitta uch fazali tizimga aylantiradi.
IDTechEx tadqiqot kompaniyasi o'tgan yili bergan hisobotiga ko'ra, 2026 yilga kelib avtomobillarni elektrlashtirishning jahon bozori 300 milliard dollarga teng bo'ladi. Har bir avtomobil uchun elektr dvigatellar boshqaruvchilari sonining ko'payishi hisobiga o'sish (rul, to'xtatib turish va boshqa mexanik, pnevmatik va gidravlik qismlar elektr tizimlarining o'rnini bosadi) ommaviy bozor uchun texnologik asos yaratadi va shu bilan ularning narxini pasaytiradi. harbiy mashinalar uchun.
