EMILY 3000 жанармай ұяшығының жүйесі номиналды шығу қуаты 125 Вт және тәуліктік зарядтау қуаты 6 кВтсағ. Ол бірнеше батареяларды зарядтай алады немесе өріс генераторы ретінде әрекет ете алады. Жүйе жаңа әскери қорғаныс жүйелері туралы деректерді жинау мен бағалауды қажет ететін сынақ сценарийлерін қоса алғанда, әскери бағдарламалар үшін арнайы жасалған.
Сайып келгенде, гибридті электр станциялары бронетехникамен салыстырмалы немесе одан да жақсы артықшылықтар ұсынады. Жанармай үнемділігі, кем дегенде, тарихи түрде бронетехниканың міндетті сипаттамаларының тізімінің басында болмағанына қарамастан, ол белгілі бір отын сыйымдылығының жүгірісін және / немесе ұзақтығын арттырады, жүктемені, қорғанысты немесе белгілі бір жиынтық үшін от күшін арттырады. салмағы мен тұтастай алғанда флоттағы жалпы логистикалық жүктемені азайтады
Гибридті электр жетегі әскери техниканың болашағында маңызды рөл атқаруы мүмкін, бірақ көптеген қорғаныс бағдарламаларының сәйкес келмеуі мен көлемінің азаюы (әйгілі FCS пен FRES -ті ұмытпау) және қорғалатын автокөліктерге қойылатын шұғыл талаптарды қанағаттандыру үшін күрес кейінге қалдырылды. оны әскери көліктерге шексіз енгізу.
Алайда, 2011 жылдың қаңтарында американдық GCV (Ground Combat Vehicle) құрлықтық жауынгерлік көлігіне үміткерлер жарияланған кезде, олардың арасында BAE Systems / Northrop Grumman командасының Qinetiq компаниясының E-X-DRIVE жүйесі бар гибридті электр қондырғысы бар жобасы болды. Бұл құмар ойынның бір түрі деп санауға болады, себебі гибридті электр жетегі бар JLTV (Joint Light Tactical Vehicle) жеңіл тактикалық көлік бағдарламасына үміткерлердің ешқайсысы финалға қатыса алмады. қолда бар мәліметтерге сүйенсек, бұл машинаның технологиясы дәл осы уақытта жетілген жоқ. Соған қарамастан, жердегі жауынгерлік машиналардағы гибридті электр жетектерінің тарихында бұл технологияны әзірлеуге және көрсетуге арналған бағдарламалардың жеткілікті саны бар. Ғарыштық электр энергиясына деген өсіп келе жатқан сұранысты қанағаттандыра отырып, жанармайды үнемдеуге, өнімділікті және өміршеңдікті жақсартуға уәде беретін технологияға деген жаһандық ізденісте кешірілмейтін және сөзсіз нәрсе бар. Бұл, сөзсіз, экологиялық заңнамаға негізделген автокөлік өнеркәсібінің қатар дамуын қамтамасыз етеді.
Әскери автокөлік өндірушілері мен жүйелерін жеткізушілер ұзақ мерзімді мемлекеттік жоспарларға тән белгілі бір белгісіздікке ұшырамай тұрып, жоғарыда айтылған кейбір өршіл мемлекеттік бағдарламалар итермелейтін осы технологияға қомақты қаржы жұмсады. AM General, BAE Systems, General Dynamics, Hagglunds, MillenWorks және Qinetiq Ұлыбритания, АҚШ және Швеция бағдарламалары үшін гибридті электр жетектерін әзірледі, ал Nexter ауыр көліктерге, азаматтық және әскери қызметшілерге арналған ARCHYBALD технологиясын дамыту бағдарламасында жұмыс істейді.
QinetiQ-ден бақыланатын автокөліктерге арналған E-X-DRIVE электр жетегі, жеңіл, жинақы және тиімді жүйе
Гибридті предшественников
Гибридті қозғалыс жүйелері әскери кемелерде, әсіресе су асты қайықтарында, пойыздар мен карьерлер мен ашық шахталарда қолданылатын ауыр жүк көліктерінде берік орнықты. Бұл қосымшаларда дизельді қозғалтқыш, газ турбинасы немесе тіпті екеуі сияқты негізгі қозғалтқыш қозғалтқыштар мен батареяларды зарядтауға ток беретін генераторды басқарады. Кейбір жүйелерде механикалық қуатты соңғы дискілерге беру үшін беріліс қорабы бар, ал басқаларында жоқ.
Әскери кемелерде гибридті электр қондырғылары күрделі және кең ауқымды жылдамдық профильдерін қолдануға мүмкіндік береді, ал негізгі қозғалтқыштар тиімді жылдамдық диапазонында жұмыс істейді: дыбыссыз қозғалуға арналған электр қозғалтқыштары, қалыпты қозғалыс үшін дизельді қозғалтқыштар, үдетуге арналған газ турбиналары және т.б. Дәстүрлі әдіспен жұмыс жасайтын сүңгуір қайық сүңгу кезінде өзінің негізгі қозғаушы қондырғысын іске қоса алмайды (егер онда снорель болмаса) және осыған байланысты негізінен батареяларға немесе ауадан тәуелсіз басқа қозғалтқыш жүйесіне сүйенуге тура келеді. Үлкен жер қазу машиналары электр қозғалтқыштары айналдыратын үлкен нөлдік айналу моментіне сүйенеді, өйткені мұндай жұмысты орындай алатын беріліс қорабы үлкен, күрделі және қымбат болады. Пойыздар дәл осындай проблемаға тап болады, себебі олар тоқтап қалуымен бірнеше жүздеген тоннаны тасымалдауға мәжбүр, көп жағдайда жылдамдығы 150 мильден асады.
Гибридті қозғалтқыш жүйесі отынды үнемдеуге мүмкіндік береді, бұл кішігірім, үнемді қозғалтқышты деградациясыз пайдалануға мүмкіндік береді, себебі жүйе жүргізуші газ педальын толық басқан кезде негізгі қозғалтқышты аккумуляторлы электр қозғалтқыштармен толықтырады. Электр жетектері төмен жылдамдықпен қозғалу кезінде негізгі қозғалтқышты бәсеңдетуге мүмкіндік береді, бұл тиімсіз болады. Қазіргі гибридті автомобильдер кинетикалық энергияны (мысалы, регенеративті тежеу жүйесінен) сақтай алады және оны аккумуляторларын зарядтауға қолдана алады. Қосымша үнемдеуге негізгі қозғалтқышты ең тиімді жылдамдық диапазонында пайдалану арқылы, сондай -ақ батареяларды және / немесе борттық электрлік тұтынушыларды зарядтауға қосымша энергияны пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.
Қазіргі заманғы әскери машиналар байланыс жүйелерін, командалық -басқару құралдарын, оптоэлектроника мен радарларды, қашықтан басқарылатын қару -жарақ станцияларын, қолдан жасалған жарылғыш құрылғылардың кептелістерін бақылау мен барлау сенсорларын басқару үшін көбірек электр қуатын қажет етеді. Электрлік сауыт сияқты жетілдірілген жүйелер тұтынуды одан әрі арттырады. Электр жүйелерін іске қосу үшін барлық орнатылған қуатты пайдалану, теориялық тұрғыдан алғанда, бір қозғаушы жүйеге, ал екіншісі арнайы жабдыққа қарағанда тиімдірек.
Көтеріліске қарсы миссияларда бақылау мен барлау жинау мүмкіндіктеріне көбірек көңіл бөлінуде, нәтижесінде бронетехникалық бағдарламалардың санының өсуіне үнсіз бақылау талаптары қойылуда. Бұл электр энергиясын тұтынудың маңыздылығын арттырады және отын элементтерін тартымды етеді.
Гибридті электр жетегі жүйелері екі үлкен категорияға бөлінеді: параллельді және сериялық. Параллель жүйелерде ішкі жану қозғалтқышы мен электр қозғалтқышы (немесе электр қозғалтқыштары) дөңгелектерді немесе жолдарды беріліс қорабы арқылы жеке немесе бірге айналдырады. Гибридті сериялы жүйелерде негізгі қозғаушы генераторды ғана басқарады. Тізбектелген жүйе қарапайым, оның барлық қозғаушы күші электр қозғалтқыштары арқылы өтуі тиіс, сондықтан олар машинаның жұмысына қойылатын талаптары бар параллель жүйеде электр қозғалтқыштарынан үлкен болуы керек. Екі түрдің де жүйесі жасалды.
Гибридті электр жетектер мен отын элементтері технологиясындағы инновацияларды коммерциялық технологиядан алуға болады. Мысалы, BAE Systems гибридті электрлі автобустар шығарады, оның технологиясы қазіргі кездегі гибридті электрлік машиналардың энергия тиімділігін және жақсартылған сору сипаттамаларын көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін.
Өмір сүру қабілетінің жоғарылауы
Гибридті жүйелер сонымен қатар икемді орналасу және мина немесе ПҚО жарылған кезде бүйірлік снарядқа айналуы мүмкін трансмиссиялық компоненттерді жою арқылы тіршілік қабілеттілігін арттырады. Дөңгелекті брондалған машиналар, әсіресе, осыдан пайда көреді. Жетек қозғалтқыштарын доңғалақты тораптарға біріктіру арқылы дәстүрлі қолмен беріліспен байланысты барлық винт біліктері, дифференциалдар, жетек біліктері мен беріліс қораптары жойылады және қуат кабельдерімен ауыстырылады, сондықтан олар қосымша снарядтар бола алмайды. Бұл механизмдердің барлығын жою экипаж бөлігін көліктің берілген биіктігінде жерден көтеруге мүмкіндік береді, бұл жолаушыларды корпустың астындағы жарылыстарға осал етеді. Дизайндың бұл түрі General Dynamics UK AHED 8x8 демонстрациясында және BAE Systems / Hagglunds SEP машинасының доңғалақты нұсқасында қолданылды, оның ізделген нұсқасы да шығарылды (және кейін қауіпсіз түрде ұмытылды).
Жеке дөңгелектерге біріктірілген электр қозғалтқыштары әр дөңгелекке жеткізілетін қуатты өте дәл басқарады және бұл, GD UK мәліметтері бойынша, рельстердің жолдан тыс жерлерге қарағанда артықшылығын жояды.
Болашақ құрлықтағы жауынгерлік көлік жолдарда қозғалады және BAE Systems / Northrop Grumman ұсынысы Qinetiq E-X-DRIVE электр берілісінің дәстүрлі беріліспен салыстырғанда жеңіл, ықшам және тиімдірек болатынын көрсетеді. Бұл сонымен қатар ақауларға төзімділікті жақсартуға мүмкіндік береді және машиналар мен технологияларды қабылдаудың кең ауқымы үшін конфигурацияланған, дейді компания.
Жүйеде төрт тұрақты магнит қозғалтқышы болса да, E-X-DRIVE қозғалтқышы толық электрлік емес; бұрылыс кезінде және механикалық берілісті ауыстыру кезінде қуаттың қалпына келуі, соңғысы жұқа ілініс көмегімен. Бұл конструкция қозғалтқыштарға, редукторларға, біліктерге және мойынтіректерге кернеуді барынша азайтатын төмен тәуекелді шешім. Бұрылмалы механизмдегі механикалық қуатты қалпына келтіру үшін көлденең білік қондырғысын қолдану таза электр берілісінде тәуелсіз жетекті дөңгелектерді қолданудың баламасы болып табылады.
E-X-DRIVE жүрегіндегі жаңалықтардың бірі-орталық редуктор (реттеуші дифференциал деп аталады), ол рульдік қозғалтқыштың моментін, негізгі қозғалтқыш моментін және бұрын айтылған механикалық басқарудың қалпына келтіру механизмін біріктіреді. Бұралмалы жүктемелерді барынша азайтумен қатар, ол дәстүрлі шешімдерде және басқа да гибридті электр жетегі жүйелерінде қолданылатын сыртқы көлденең біліктің көлемін және салмағын жояды.
Электротехникадағы жетістіктер
Тұрақты магнитті қозғалтқыштар - бұл соңғы жылдары барлық қосымшаларда электр жетегі жүйелерінің тиімділігі мен қуат тығыздығын едәуір жақсартатын технологиялар аймағы. Тұрақты магнит қозғалтқыштары ток өткізетін орамаларға (электр магниттерге) емес, статордың компоненттерінде магнит өрісін тудыру үшін табиғи түрде кездесетін қуатты сирек кездесетін магниттерге сүйенеді. Бұл қозғалтқыштарды тиімдірек етеді, әсіресе роторды электр тогымен қамтамасыз ету қажет.
Қазіргі заманғы электроника - бұл барлық типтегі гибридті электромобильдердің негізгі технологиясы. IGBT негізіндегі қозғалтқыш контроллері, мысалы, электр қозғалтқыштарынан айналу жылдамдығы мен шығу моментін анықтау үшін аккумулятордан, генератордан немесе отын элементтерінен қуат ағынын бақылайды. Олар электромеханикалық басқару жүйелеріне қарағанда әлдеқайда тиімдірек және айнымалы жылдамдықты жетектердің өнімділігін едәуір жақсартады - бұл технология өндірісте кеңінен қолданылатын бекітілген жылдамдықты жетектерге қарағанда әлдеқайда жетілмеген.
Нью-Джерси штатында орналасқан TDI Power-бұл азаматтық және әскери мақсаттарға арналған электрлік және гибридті көліктерге арналған сұйық салқындатылған электроникаға инвестиция салатын инвестордың мысалы. Компания қолданыстағы SAE және MIL стандарттарынан асатын стандартты DC / DC түрлендіргіштері мен түрлендіргіштерін шығарады.
Әскери машиналардағы электр жетектері 15-30%шамасында жалпы энергия үнемдеу перспективасымен қамтамасыз етілетін өнеркәсіптік айнымалы жылдамдық жетектерінің кең көлемді ҒЗТКЖ-нен пайда көреді, егер бұл тұрақты редукторлар көптеген өнеркәсіптік қондырғыларға ауыспалы жетектермен ауыстырылса жүзеге асады. пайдаланушылар, Ұлыбританияның Ғылым және инновациялар агенттігінің тапсырысы бойынша Ньюкасл университетінің соңғы зерттеуінде көрсетілгендей. «Жетек жүктемелерінің потенциалды тиімділігін арттыру Ұлыбританияда жылына 15 кВт / сағ үнемдеуге мүмкіндік береді деп болжануда, ал қозғалтқыш пен қозғалтқыштың тиімділігін жоғарылатқанда 24 млрд кВт / сағ үнемделеді», - делінген зерттеуде.
Кез келген электрлік жүйеде электр энергиясын берудің тиімділігін арттырудың маңызды әдістерінің бірі - кернеуді жоғарылату, себебі Ом заңы кез келген берілген қуат үшін кернеу неғұрлым жоғары болса, ток соғұрлым төмен болады. Кішкене токтар жұқа сымдар арқылы өтуі мүмкін, бұл ықшам, жеңіл электр жүйелеріне қажетті жүктемені қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Міне, сондықтан ұлттық электр желілері қуатты беру кезінде өте жоғары кернеуді қолданады; Мысалы, британдық электр желілері 400 000 вольтке дейінгі электр беру желілерін басқарады.
Әскери автокөліктердің электр жүйелері мұндай шамадағы кернеуді қолдануы екіталай, бірақ 28 вольтты және ұқсас электр жүйелерінің күндері нөмірленген сияқты. Мысалы, 2009 жылы Qinetiq британдық қорғаныс министрлігімен 610 вольтты технология бойынша электр энергиясын өндіру мен таратуды зерттеу үшін таңдалды. Qinetiq WARRIOR 2000 BMP -ті 610 вольтты жоғары тұтынушыларды, сондай -ақ 28 вольтты жабдықты қуаттай алатын демонстраторға айналдырған BAE Systems және электр машиналары жөніндегі Provector Ltd мамандары бар топты басқарды. Машина 610 вольтты екі генератормен жабдықталған, олардың әрқайсысы түпнұсқалық машинаның екі есе қуатын қамтамасыз етеді, бұл жауынгердің электр қуатын төрт есе арттырады.
SFC отын элементтерін пайдаланатын көлік үшін энергия
Даладағы сарбаздарға машиналары үшін сенімді энергия көзі қажет. Ол радио, байланыс құралдары, қару-жарақ жүйелері және оптикалық электронды жүйелер сияқты борттық құрылғыларға ток беруі керек. Бірақ қажет болған жағдайда, ол солдаттарды тағайындау үшін зарядтау бекеті қызметін атқаруы керек.
Жиі тапсырманы орындау кезінде батареяны зарядтау үшін қозғалтқышты іске қосу мүмкін болмайды, себебі бұл қондырғының орналасуын анықтай алады. Сондықтан, сарбаздарға электр тогын алу әдісі қажет - тыныш, үнемі және тәуелсіз.
SFC EMILY 2200 жүйесі жанармай жасушаларының табысты EFOY технологиясына негізделген. Машинаға орнатылған EMILY қондырғысы батареялардың үнемі зарядталуын қамтамасыз етеді. Оның кіріктірілген реттегіші батареялардағы кернеуді үнемі бақылап отырады және қажет болғанда батареяларды автоматты түрде қайта зарядтайды. Ол үнсіз жұмыс істейді және оның жалғыз «шығуы» - су буы мен көмірқышқыл газы баланың тыныс алуымен салыстырылатын мөлшерде.
Үлкен машиналар үлкен батареяларды қажет етеді. Бұл литий-иондық ұяшықтар пакеті BAE Systems гибридті автобус қозғалысының технологиясының бөлігі болып табылады.
Жанармай жасушалары мүмкін бе?
Жанармай жасушалары, отынды тікелей электр тогына айналдыру үшін өте жоғары тиімділікпен, ұзақ уақыт бойы әскери салада кеңінен қолданылатын технология ретінде қарастырылды, оның ішінде автокөлікті қозғалту және бортта электр энергиясын өндіру. Дегенмен, маңызды техникалық кедергілер бар, оларды жеңу қажет. Біріншіден, отын элементтері сутекпен жұмыс жасайды және оны ауадан оттегімен араластырып, қосымша өнім ретінде электр тогын шығарады. Сутегі оңай қол жетімді емес және оны сақтау мен тасымалдау қиын.
Электр көліктерін қуаттандыратын отын элементтерінің көптеген мысалдары бар, бірақ олардың барлығы эксперименттік. Автокөлік әлемінде Honda's FCX CLARITY - бұл коммерциялық өнімге ең жақын қолжетімділік, бәлкім, бірақ ол сутегі жанармай құю инфрақұрылымы бар аймақтарда ғана және жалдау шарттары бойынша ғана қол жетімді. Ballard Power сияқты жанармай жасушаларының жетекші өндірушілері бұл технологияның автомобильдерде қолданудың қазіргі шектеулерін мойындайды. Компания «ұзақ мерзімді перспективада жанармаймен жүретін көліктерді жаппай өндіру. Бүгінде көптеген автокөлік өндірушілері сутегі тарату, ұзақ мерзімділік, энергия тығыздығы, ыстық іске қосу мүмкіндігі мен жанармайдың құнын оңтайландыру мәселелеріне байланысты, 2020 жылға дейін жанармаймен жүретін автомобильдерді сериялық өндіру мүмкін емес деп санайды.
Дегенмен, әлемдегі барлық ірі автокөлік өндірушілері жанармай жасушаларының өндірушілерімен бірге жанармай жасушаларының ғылыми -зерттеу жұмыстарына қомақты қаржы бөледі. Баллард, мысалы, Ford and Daimler AG бірлескен кәсіпорны болып табылатын Automotive Fuel Cell кооперациясының бөлігі болып табылады. Әскер отын ұяшықтарын қабылдауға тағы бір кедергі қойып отыр, оның талабы - бәрі «логистикалық» отынмен жүруі керек. Жанармай жасушалары дизельмен немесе керосинмен жұмыс істей алады, бірақ алдымен оларды қажетті сутегін алу үшін өзгерту керек. Бұл процесс жалпы жүйенің көлеміне, салмағына, құнына, күрделілігі мен тиімділігіне әсер ететін күрделі және көлемді жабдықты қажет етеді.
Әскери көліктің негізгі қозғаушы күші ретінде жұмыс жасайтын жанармай жасушаларының тағы бір шектеуі - бұл олардың үздіксіз қуат параметрлерінде жақсы жұмыс істеуі және қажетті өзгерістерге тез жауап бере алмауы. Бұл дегеніміз, олар максималды қуат жүктемелерін қанағаттандыру үшін батареялармен және / немесе суперконденсаторлармен және олармен байланысты қуатты реттеу электроникасымен толықтырылуы керек.
«Суперконденсаторлар» саласында эстондық Skeleton Industries компаниясы жоғары сапалы әскери батареяларға қарағанда бір литр көлемінен бес есе немесе килограммына төрт есе артық қуатты SkelCap соңғы үлгідегі суперконденсаторлар желісін жасады.. Іс жүзінде бұл ең жақсы әскери батареялармен салыстырғанда 60 пайызға көп қуат пен төрт есе көп дегенді білдіреді. SkelCap -тың «суперконденсаторлары» қуатты тез шығаруды қамтамасыз етеді және өртті басқарудан мұнара цистерналарына дейін әр түрлі қосымшаларда қолданылады. Біріккен қару -жарақ халықаралық (UAI) тобының құрамында SkelCap Таллинде орналасқан UAI тобы арқылы түрлі мамандандырылған тапсырыстарды, сондай -ақ кеңейтілген бағдарламаларды орындайды.
Skeleton Industries суперконденсаторлары
Алайда, бұл отын ұяшықтары гибридті және электрлік әскери көліктерден орын таппайды дегенді білдірмейді. Ең перспективалы жедел қолдану - бұл ISTAR типті (ақпаратты жинау, мақсатты белгілеу және барлау) дыбыссыз бақылау тапсырмаларын орындайтын автокөліктердегі қосалқы қуат блоктары (АПУ).«Дыбыссыз бақылау режимінде автокөлік қозғалтқыштары жұмыс істемейді, ал аккумуляторлар ұзақ мерзімді жұмыс үшін жеткілікті қуат бере алмайды»,-дейді қатты оксидті отын ұяшықтары генераторлары мен APU-ны дамытуға жетекшілік ететін АҚШ армиясының инженерлік зерттеу орталығы. әскери жанармай, дизель отыны мен керосинмен жұмыс жасай алады.
Бұл ұйым қазіргі уақытта 10 кВт -қа дейінгі жүйелерге назар аударады, отын жүйелерін отын элементтері жиынтығының жұмыс қажеттіліктерімен толық біріктіруге баса назар аударады. Практикалық жүйелерді жобалау кезінде шешілуі қажет міндеттерге булануды және ластануды бақылау кіреді, әсіресе күкіртті күкірттен тазарту (күкірттен тазарту) және күкіртке төзімді материалдарды қолдану арқылы бақылау, сонымен қатар жүйеде көміртегі кен орындарының пайда болуын болдырмау..
Гибридті электр жетектерінің әскери көліктерге берері көп, бірақ бұл технологияның артықшылықтары нақты бола бастағанға дейін біраз уақыт қажет.
