Борттық автокөлік жүйелерінің энергия тұтынуының өсуі жаңа технологияларға болашақта әскери көліктердің қуаты мен ұтқырлығын түбегейлі өзгерту мүмкіндігін пайдалануға мүмкіндік береді
Американдық армияның келесі буынында гибридті электр станциясы болуы ықтимал екенін ескере отырып, өнеркәсіпке өзінің бұрыннан әзірленген энергетикалық технологияларын (сөзсіз өзгертулермен бірге) енгізе алатындай ауқымды бағдарлама қажет. жауынгерлік техниканың негізгі бөлігі. Бұл бөшкедегі жақпа шыбын, алайда, қазіргі жоспарларға сәйкес, армия мұндай көліктерді 2035 жылы қабылдауды жоспарлап отыр. Тиісті бағдарламалар Трамптың президенттігіне жеделдетілмейінше, оның конфигурациясы туралы негізгі шешімдер 2025 жылға дейін қабылданбауы мүмкін.
Үлкен қажеттіліктер жаңа технологияларды дамытуға тамаша ынталандыру болып табылады, олар өз кезегінде осы қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін шешімдерді ұсына алады. Мысалы, ұрыс алаңында электр энергиясына сұраныстың өсуі жанармай жеткізіліміне байланысты логистикалық жүктемені азайту қажеттілігімен, сондай-ақ жауынгерлік күштер мен жауынгерлік қолдау күштерінің жолдан тыс қабілетін арттыру қажеттілігімен үйлеседі. Мұның бәрі қосалқы қуат қондырғыларын, қозғалтқыштың интеллектуалды басқару элементтерін және гибридті электр жетегін кеңінен қолданудың пайдасына сенімді дәлел, нәтижесінде сыртқы тұтынушылар үшін өндірілетін қуаттың күрт өсуі.
Инерцияны жеңу
BAE Systems әр түрлі әскери құрылымдар үшін гибридті автокөлік технологиясының демонстранттарын өндіруде және азаматтық секторға арналған гибридті автобустар шығаруда мол тәжірибеге ие болғандықтан, BAE Systems бұл технологияның қазіргі кезде қай жерде екенін және оның болашағы қандай екенін жақсы бағалай алады. Бұл көптеген демонстрациялық жобаларға қатысқан DRS Technologies -ке де қатысты. DRS Network Computing and Test Solutions коммерциялық директоры Том Уивер нарық әлі де дамып келе жатқанын және электромобильдердің артықшылықтары әлі де дәстүрлі көліктердің инерциясын жеңе алмайтынын айтты. Мұндай инерция соңғы онжылдықта «кем дегенде 100%-ға» өскен қажеттіліктерге қарамастан, сыртқы тұтынушылар үшін қажетті қуатты өндіруге қабілетті машиналардың ілгерілеуіне теріс әсер етеді.
«DRS әр түрлі тапсырыс берушілермен әртүрлі өнімділік сынақтарында жаңа технологиялары бар машиналарды көрсету үшін жұмыс жасайды. Сәтті демонстрациялар мен пайдаланушылардың оң пікірлері мұндай көліктерді әскерлерге орналастыруға әкелмеді, сонымен қатар оларға қойылатын талаптар әзірленбеді. Бірақ сұраныс өсе береді, әсіресе экспедициялық операциялар мен бағытталған қару -жарақ жүйелері сияқты арнайы көліктерге ».
DRS енді Allison -мен бірлесіп жасалған трансмиссиялық интегралды генератор түріндегі Medium Tactical Vehicle (MTV) және HMMWV жабдықтарына арналған борттық қуат жүйесін ұсынады. MTV жүк көлігіне орнатылған бұл жүйе, мысалы, борттық немесе сыртқы жүйелер үшін 125 кВт -қа дейін қуат шығарады. Компания сонымен қатар әр түрлі көліктерге арналған энергияны басқарудың басқа жүйелерін шығарады. BAE Systems -тің бас инженері Эндрю Розенфилд, мұндай жүйелермен де айналысады, таза электрлік көліктердің жердегі шайқаста үлкен рөл атқаратыны екіталай деп санайды, негізінен аккумуляторларды зарядтау проблемаларына байланысты.
«Толық электрмен жұмыс істеу үшін қозғалтқыш қондырғысының технологиясы жақсы бекітілгенімен, жанармай құю мәселесі таза электромобильдердің іске қосылуына кедергі келтіруі мүмкін»,-деп жалғастырды ол. «Ақыр соңында, дизель әлемнің кез келген жерінде бар, ал шөл далада аккумуляторды қайта зарядтау станциясын табу өте қиын, бірақ егер сіз оны тапсаңыз да, олардың толық зарядталуын сегіз сағат күту мүмкін емес шығар».
Уивер гибридті автокөліктер басым болуы мүмкін екендігімен келісті, сонымен қатар таза электромобильдерді зарядтау инфрақұрылымының шектеулері мен дизель мен JP8 авиакеросинінің кең таралуы туралы айтты. Алайда, Розенфилд тек қана таза көліктер әскери базаларда үлкен рөл атқара алатынын, өйткені олар қазіргі зауыттарда немесе әуежайларда (аэродромдық тракторларда) сияқты тауарларды тасымалдауға болатынын баса айтты. «Жанармай жасушалары мұндай тапсырмаларды орындай алады, өйткені олар сутегі қорына еркін қол жеткізуді қажет етеді», - деді ол.
Уивер жанармаймен жүретін көліктердің алдында қиын жол бар деп есептейді. «Біріншіден, сутегі газының инфрақұрылымы әлі жоқ және жаңа отынды орналастыруға сенімсіздік болады. Мұндай көліктердің жолы жақсы ұйымдастырылған экспедициялық операциялардан басталады ».
Гибридті конструкциялар сонымен қатар таза электрлік конструкцияларға қарағанда күрделі және оларды таза электрлік және кәдімгі күшпен басқарылатын машиналарға қарағанда тартымды ететін бірнеше ерекшеліктері бар. «Біріншіден, гибридті электр платформалары отынды дәстүрлі дизельді көліктермен пайдаланады. Екіншіден, айналу жиілігі төмен момент кедір-бұдырлы жерлерде жүретін немесе өте тік беткейге көтерілетін машина үшін өте қолайлы ».
Ол қуатты лазерлерді пайдаланатын байланыс және қару -жарақ жүйесі сияқты жаңа мүмкіндіктер енгізілгендіктен, бортта көп мөлшерде электр энергиясын өндіру мүмкіндігі маңызды бола түсетінін айтты. Бұл энергияны экспорттау мүмкіндігі де үлкен артықшылық болып табылады, себебі бұл машиналар елді мекендер мен ауруханаларды энергиямен қамтамасыз ете алады, олар өздерінің энергетикалық жүйелері жауынгерлік зақымданудан немесе табиғи апаттан зақымдалған.
«Ақырында, жанармайдың айтарлықтай үнемделуіне және сенімділіктің жоғарылауына байланысты пайдалану мен қызмет көрсету шығындарының төмендеуі гибридті электромобильдерді ақылды және ұзақ мерзімді таңдау етеді».
Уивер атап өткендей, жауынгерлік машиналардың бортындағы электр энергиясына сұраныс ешқашан азайған жоқ, олар тек жылдан жылға өседі. «Жаңа функционалды жүйелер тасымалдаушы платформадан көбірек энергияны, сондай -ақ қазіргі көліктердің энергиясын өндіру мен тарату жүйесін үнемі жаңартуды қажет етеді».
«Сіз үнсіз локомотив, радар, кеңейтілген байланыс, сигналдың кептелуі, электромагниттік қару -жарақ немесе қару сияқты мүмкіндіктерді қосқаннан кейін, платформа артта қалып, гибридті электр схемасына ауыспай басқарылмайтын болады. Алдағы онжылдықта барлық жауынгерлік машиналар үшін ең маңызды компоненттердің бірі - бортта көп мөлшерде электр энергиясын өндіру мүмкіндігі болады ».
«Электрмен жабдықталған автокөліктер өз жұмысын дәстүрлі механикалық әріптестерінен де жақсы, тіпті жақсы орындауы керек», - деп жалғастырды ол. «Моторлы жүйелерге қарағанда моторлы жүйелер айтарлықтай қарапайым және қозғалатын бөлшектері аз ғана емес, сонымен қатар олардың таңғажайып жақсы резервтеу деңгейі бар, бұл оларды сенімді етеді. Мысалы, көлденең электр берілісінің көпшілігі істен шыққан бір қозғалтқышпен қалыпты жұмыс істей алады ».
Уивердің айтуынша, қоғамдық көлікте қолданылатын негізгі технологиялар қазірдің өзінде бар және нарыққа шығуға дайын. «Гибридті және электрлік тізбектерді, әсіресе қалааралық автобустар мен трамвайларда кеңінен қолдану, мотор контроллерлерін, инверторлар мен конвертерлердің әскери қажеттілікке жақын болуына әкелді», - деді ол. «Барлық салалық қажеттіліктер біліктілік процесін төлеуге дайын клиенттер, сонымен қатар шығындарды төмендету үшін жеткілікті».
Бұл уақытта демонстрация бойынша жұмыс жалғасуда. General Motors (GM) AUSA-да 2016 жылдың қазан айында Chevrolet Colorado ZH2 жанармай ұялы көлігінің «жүруге дайын» нұсқасын көрсетті, ол ұзартылған пикаптың шассиіне негізделген. Кестеге сәйкес, Колорадо ZH2, TARDEC бронетехникалық зерттеу орталығының көмегімен, 2017 жылы «экстремалды жұмыс жағдайында» бірқатар әскери сынақтардан өтеді.
Бұл жеделдетілген бағдарлама болды. GM және TARDEC келісімшартқа қол қойылғаннан кейін бір жылға жетпейтін уақытта демо жасау үшін бірге жұмыс жасады. TARDEC директоры Пол Роджерс: «Жаңашыл идеяларды көрсету және бағалау жылдамдығы өте жоғары, сондықтан да өнеркәсіптік байланыстар әскер үшін өте маңызды», - деді. «Жанармай ұяшықтары тыныш жұмыс, сыртқы тұтынушылар үшін энергия өндіру және тұрақты крутящий арқылы әскери көліктердің мүмкіндіктерін едәуір жақсарту мүмкіндігіне ие - бұл барлық артықшылықтар бұл технологияны мұқият зерттеуге мүмкіндік береді».
«ZH2 армияға отын элементтерінің технологиясын әскери қолдануға дайындығын көрсетуге және бағалауға мүмкіндік береді, сонымен бірге электромобильдердің белгілі бір жағдайларда және жекелеген жауынгерлік тапсырмаларда қаншалықты пайдалы болуы мүмкін деген сұраққа жауап береді», - деді Дуг Халло. TARDEC өкілі.
TARDEC бағалауы керек күтілетін артықшылықтарға дыбыссыз бақылауға мүмкіндік беретін дыбыссыз жұмыс, термиялық қолтаңбаның төмендеуі, барлық жылдамдықта дөңгелектің жоғары айналу моменті, бүкіл жұмыс ауқымында отын шығыны аз болуы және жанармай жасушаларында болатын химиялық қосалқы өнім ретінде ауыз су кіреді.. Колорадо ZH2-де сыртқы тұтынушылар үшін борттық қуаты бар.
Қозғалтқыш жүйесі 93 кВт -қа дейін тұрақты ток шығаруға қабілетті протон алмастырғыш мембраналық отын ұяшықтарына негізделген және қозғалтқыш жүйесі үшін тағы 35 кВт қамтамасыз ететін және регенеративті тежеу кезінде зарядталатын батареяға негізделген. Мұны GM ZH2 жобасының менеджері Кристофер Колкит түсіндіреді.
«Көлік цистерналарында шамамен 4,2 кг сығылған сутегі 10 000 psi құрайды, бұл атмосфералық қысымнан 689 есе артық. Атмосфералық ауа - электрохимиялық процеске қажетті оттегінің көзі, нәтижесінде қажетті электр энергиясы өндіріледі; тек су буы шығарылады », - деді ол.
Барлық электр жетекті жүйелер үшін энергияны көзден дөңгелектерге жеткізу дәстүрлі көліктерге қарағанда оңай. «ZH2 -де сөздің әдеттегі мағынасында беріліс жоқ. Бір сатылы беріліс қорабы бар айнымалы ток қозғалтқышы айналдыру моментін тікелей беріліс қорабына және төрт доңғалақты жүйеге береді »,-деп түсіндірді Колкит.
Портативті инфрақұрылым
Бұл бағдарлама арқылы TARDEC орталығы сутектің қол жетімділігі (инфрақұрылым) мәселесін шешудің ең аз бөлігі бола алатынын зерттейді. Оның шешімі бұл химиялық элементті әр түрлі көздерден әр түрлі жолмен өндіруге болатындығына байланысты. TARDEC орталығының өкілінің айтуынша, ZH2 жобасы бойынша жұмыстың бастапқы кезеңінде идеясы портативті реформаторда JP8 авиациялық керосинді реформалау кезінде сығылған сутекті алу болып табылады, ол әр полигонмен бірге қондырылады. машина, себебі бұл тапсырмалардың осы кезеңінде шешілетіндердің санын көбейтеді.
«Біз қазір сутегі өндіру үшін табиғи газ, JP8 реактивті отын, DF2 дизель немесе пропан сияқты әр түрлі жергілікті көздерді қолдана алатын реформатор құруды іздеудеміз», - деді ол. - Жергілікті электр желілері, оның ішінде жаңартылатын энергия көздері, су ресурстарымен қатар, сутегі өндірісі үшін де қолданыла алады. Бұл армияға белгілі бір операциялық театрға жеткізілетін отын көлемін азайтуға және сол театрда бар нәрсеге сүйенуге мүмкіндік береді ».
Аккумуляторлар, отын элементтері немесе аралас қозғалтқыш дизельді электр станциялары болсын, электр тогын алға жылжуға айналдыру сенімді және тиімді электр жетектерін қажет етеді. Британдық Magtec компаниясы аэроғарыштық, теңіздік және автокөлік нарығына арналған электр жетекті жүйелерін шығарады, мысалы, жаңа қозғалтқыш жүйелері бар коммерциялық жүк көліктерін түрлендірудің бірнеше нұсқасын ұсынады.
Сонымен қатар, компания 2000 -жылдардың басында британдық және шведтік қорғаныс агенттіктері үшін BAE Systems Hagglunds шығарған гибридті технологияларды көрсету үшін шынжыр табанды және доңғалақты платформалар үшін толық күштік агрегаттар жасады.
SEX (Splitterskyddad EnhetsPlattform) платформалары үшін доңғалақты 6x6 және шынжыр табанды, компания екі сатылы редуктор мен тежегіш жүйесін қосарланған генераторлар, басқару жабдықтары мен қуатты бөлуді қоса алғанда, доңғалақты торапты қозғалтқыштарды (моторлы дөңгелектерді) әзірледі.. SEP үшін ол сонымен қатар машинаны орнында қосуға мүмкіндік беретін қуат тарату, тартымды басқару, электронды дифференциалды құлыптар мен руль сияқты негізгі функцияларды басқаруға арналған бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірледі, орнатты және тексерді. Сонымен қатар, бұл жүйе барлық ЭМС және экологиялық ережелерге сәйкес келеді.
Magtec -тің бас директоры жауынгерлік қолдау миссиясының кең ауқымы бар электромобильдердің өсу әлеуетін жақсы көретінін айтты. Сонымен қатар, жаңа технологиялар ұтқырлықтың едәуір жақсаруына, отын шығынын азайтуға, артық резервке ықпал етеді, сонымен қатар олар орналасудың түпнұсқалық шешімдерін қабылдауға мүмкіндік береді. Ол сондай -ақ электрлік қозғалыс қашықтан басқару мен дербестікті енгізуді жеңілдететінін атап өтті.
Қажетті технологияларды одан әрі дамытуға қатысты, ол жетекші жүйелер кремний карбиді жартылай өткізгіштік тізбектерге негізделген күшейтілген электроникамен (қуат жетектерін басқару үшін) нарыққа шығуға дайын екенін атап өтті. Олар жаңа буын электр жүйелері жұмыс істейтін жоғары кернеуді бақылау үшін қажет. Magtec директоры қазіргі заманғы жүйелердің көпшілігі жұмыс істейтін 24 вольт қазіргі уақытта электр энергиясының негізгі тұтынушылары үшін тым төмен екенін атап өтті (кернеудің жоғарылауы ток күшін шамадан тыс жоғарылатпай кабельдер арқылы көбірек энергияны беруге мүмкіндік береді).
Осы саладағы бір компания, GE Aviation, кремний карбиді қуатты электрониканы жасау мен көрсету бойынша 2,1 миллион долларлық келісімшартқа ие болды.18 айлық даму бағдарламасынан кейін компания 15 кВт, 28/600 вольтты екі бағытты DC / DC түрлендіргіште галий нитридті қондырғылармен біріктірілген кремний карбиді металл оксиді FET технологиясының артықшылықтарын көрсетеді деп күтілуде.
Компанияның мәліметінше, бұл жабдық екі есе қуатты өңдей алады, ал қазіргі кремнийлік электроникамен салыстырғанда көлемнің жартысын алады, ал түрлендіргіштер параллель жұмыс істей алады және CAN стандартына сәйкес бағдарламаланатын болады.
Компания оны бұзатын технология деп атайтын TARDEC-тің жаңа буын автокөлік қуатының архитектурасын жасап жатыр және 2017 жылдың ортасына қарай технологиялық демонстрация дайын болады деп үміттенеді.
Екі есе жылдамдық
Тағы бір жаңа технология-бұл DARPA Defense Advanced Research Projects Agency G-X-Vehicle Technology (GXV-T) жобасы, онда электр жүйелері маңызды рөл атқарады. Жобаның мақсаты - перспективалы бронетранспортерлер экипажының санын, салмағын және санын екі есе азайту, олардың жылдамдығын екі есе арттыру, рельефті 95% жеңе білу, сонымен қатар көріну белгілерін азайту.
2016 жылдың шілдесінде DARPA Qinetiq компаниясына GXV-T жобасы үшін электр жетегі жүйелерінің технологиясын жетілдіру үшін 2,7 миллион доллар инвестиция берді. Компания бұл технологияны дөңгелектердің ішіндегі әр түрлі беріліс қораптарын, дифференциалдары мен жетек біліктерін ауыстыратын ықшам және өте қуатты электр қозғалтқыштары ретінде сипаттайды. Компанияның айтуынша, бұл тәсіл платформаның жалпы салмағын күрт азайтады және қауіпсіздік пен өнімділікті жақсартатын жаңа дизайн нұсқаларын ашады.
Qinetiq GXV-T сияқты жаңа тұжырымдамаларда қолданумен қатар, бұл технология қайта жабдықтау кезінде қолданыстағы көліктердің мүмкіндіктерін арттыра алатынын атап көрсетеді. Мысалы, көп доңғалақты жаяу автокөлік доңғалақтармен немесе моторлы доңғалақтармен жаңартылған «салмақ үнемдеудің күші мен ұтқырлығының пайдасын көруі мүмкін, немесе керісінше, бұл үнемдеуді қорғауды жақсарту, қондырғыларды орнату немесе жолаушылар сыйымдылығын арттыру үшін қолдана алады. «
Инвестициядан кейін 2015 жылдың қыркүйегінде жарияланған келісімшарт жасалды, оның шеңберінде тұжырымдама нақты дизайнға аударылып, сынақтан өтеді, содан кейін екі толық жұмыс прототипі шығарылады.
«Кәдімгі жетектер өте ауыр, сыйымдылығы шектеулі және минадан жарылған жағдайда өлімші снарядтарға айналатын компоненттерден тұрады», - дейді Qinetiq компаниясының ғылыми жетекшісі келісімшартқа түсініктеме бере отырып. «Дискілерді доңғалаққа жылжыту бұл қауіпті жояды және қару күші мен қорғаныс деңгейінің жоғарылауына байланысты көліктердің ауырлау және аз қозғалу тенденциясын бұзады».
Қолданыстағы машиналар қозғалмайтын ішкі жүйелерді электрлендіруден де пайда көре алады. Мысалы, неміс Jenoptik компаниясы Польшаның Leopard 2PL танктерін жаңарту бағдарламасы үшін 126 электр мұнарасы мен қаруды тұрақтандыру жүйесін жеткізуі тиіс. Компанияның айтуынша, электр жүйелері резервуардағы гидравликалық жүйелердің орнын басады, осылайша техникалық қызмет көрсету мен жылу шығаруды азайтады.
Жеткізу мерзімі 2017-2020 жылдары Польшаның Бумар Лабедимен 2016 жылдың қазанында жасалған 23 миллион долларлық келісімшарт бойынша болуы керек. Дәл сол компания Bumar Labedy 2017 жылдың ақпанында немістің Rheinmetall компаниясымен танктерді жаңарту бойынша ынтымақтастық туралы келісімге қол қойды.
Дженоптик қызметінің бір түрі - ықшам тұрақтандырылған қару / сенсорлық платформалар, мұнаралар мен қару -жарақ үшін жетекші жүйелер мен бронетехниканың көру шегін тұрақтандыруға арналған айналар жасау мен өндіру.
Мысалы, үлкен қару -жарақ жүйелеріне арналған мылтық пен мұнара жетекші жүйесі көлденең және тік бағыттаушы электр қозғалтқыштарынан тұрады, олар мылтықты сәйкесінше негізгі және резервтік басқару қондырғыларының сигналдарына байланысты азимут пен биіктікте бағыттайды. Екі жетекте де әр қозғалтқыштың шығыс берілісі мен қару -жарақтың тісті секторы арасындағы нөлдік бос орын бар абсолютті орналасатын щеткасыз синхронды қозғалтқыштар бар.
Жүйе тұрақты кернеу 28 және 610 вольтпен жұмыс істей алады, мылтықты әр жазықтыққа 60 ° / с дейін немесе 0,2 мрад / с жылдамдықпен лақтыра алады.
Жетек басқару блогы датчиктерден, басқару элементтерінен және белсенді көріністен келетін кіріс сигналдарына сәйкес қорек көзін мұнара мен қару-жарақ бағыттау, тұрақтандыру және іске қосу сервомоторларының әрқайсысы үшін үш фазалы жүйенің жұпына айналдырады.
IDTechEx зерттеу фирмасының өткен жылғы есебіне сәйкес, автокөлікті электрлендірудің әлемдік нарығы 2026 жылға қарай 300 миллиард долларға жетеді. Бұл көлік құралы үшін электр қозғалтқышы реттегіштерінің санының көбеюіне байланысты (рульдік, аспалы және басқа механикалық, пневматикалық және гидравликалық бөлшектер электр жүйелерін алмастыратындықтан) бұқаралық нарық үшін технологиялық негіз береді, осылайша олардың құнын төмендетеді. әскери машиналар үшін.
