İnşaat mühendisliği
İlk elektrikli otomobiller, 1828'de içten yanmalı motorlu (ICE) otomobillerden önce ortaya çıktı. 20. yüzyılın başında, elektrikli araçlar tüm ABD araç filosunun üçte birinden fazlasını oluşturuyordu. Bununla birlikte, yavaş yavaş konumlarından vazgeçmeye başladılar, arabalara menzil, yakıt ikmali kolaylığı ve diğer parametreler açısından teslim oldular.
Elektrikli araçlar için çeşitli tasarım seçenekleri uygulanabilir. Klasik bir elektrikli araç, bir şarj istasyonunda şarj edilen pillerle çalışır. Harici bir elektrik enerjisi kaynağına sahip bir elektrikli araç, bir temas yöntemi veya elektromanyetik alanlar aracılığıyla harici iletkenlerden elektrik alır. Elektrikli bir aracın akülerini şarj etmek için jeneratörlü içten yanmalı bir motor takılabilir veya doğrudan katalitik yakıt hücreleri kullanılarak sıvı veya gaz yakıtlardan elektrik üretilebilir. Yukarıdaki şemaların tümü çeşitli şekillerde birleştirilebilir.
Periyodik olarak, genellikle petrol ürünleri fiyatlarındaki artış sırasında elektrikli araçlara ilgi yeniden başladı, ancak hızla kayboldu: içten yanmalı motorlara sahip otomobiller rekabet dışı kaldı. Sonuç olarak, elektrikli tahrikli ekipman, harici bir elektrik enerjisi kaynağı ile ulaşım segmentinde yaygınlaştı: depo ekipmanlarının nişinde elektrikli trenler, tramvaylar ve troleybüsler.
Ayrı bir segment, örneğin elektromekanik bir şanzımanın kullanıldığı 100 tonun üzerinde taşıma kapasitesine sahip madencilik damperli kamyonlar gibi özel ekipmanlarla ayırt edilebilir.
21. yüzyılın başında elektrikli araçlara ilgi yeni bir düzeyde yeniden başladı. Belirleyici faktör, petrol ürünleri fiyatlarındaki artış değil, çevre aktivistlerinin zararlı emisyonları azaltma talebiydi. Pek çok Elon Musk'ın hayran olduğu (nefret ettiği) Amerikan şirketi Tesla, "çevresel dalgayı" olabildiğince basan üretici oldu.
Ancak Elon Musk ile kim ve nasıl bir ilişkisi olursa olsun, Tesla'nın harika bir iş çıkardığı inkar edilemez: Aslında, otomobil pazarının ayrı bir segmenti oluşturuldu, elektrikli otomobiller otomobil devlerinin başladığı bir alan haline geldi. aktif olarak yatırım yapmak. Geliştirme bir yönde aktif olarak gerçekleştirilirse, sonuca er ya da geç ulaşılacaktır. Artırılmış kapasite, yüksek şarj oranları ve genişletilmiş sıcaklık uygulama aralığına sahip yeni piller, daha verimli ve kompakt elektrik motorları, düşük yaysız ağırlığa sahip motor tekerleklerine yerleştirilebilen entegre dişli kutuları ve diğer gelişmeler olacak.
Öngörülebilir gelecekte, elektrikli otomobillerin, çevresel nedenlerle değil, elektrikli araçların genel teknik üstünlüğü nedeniyle, neredeyse içten yanmalı motorlarla otomobillerin yerini alacağına şüphe yoktur.
Askeri teçhizat
1917'de Fransız FAMH şirketi, bir Panhard benzinli motorunun doğrudan bir elektrik jeneratörüne bağlandığı ve her biri bir tahrik tekerleğine ve bir tırtıl ile bağlı olan iki elektrik motoruna güç veren Crochat Collendeau elektrik şanzımanlı 400 Saint Chamond tankı üretti. sürmek. Ayrıca 1917'de Daimler ve British Westinghouse'dan elektrik iletimli bir tank Büyük Britanya'da test edildi.
Daha sonraki örnekler, 65 ton ağırlığındaki Alman ağır kundağı motorlu topçu birimi (SAU) "Ferdinand" ("Fil") içerir. "Ferdinand" santrali, 265 litre kapasiteli iki V şekilli 12 silindirli su soğutmalı karbüratör motoru "Maybach" HL 120 TRM içeriyordu. pp., 365 volt gerilime sahip iki elektrik jeneratörü Siemens-Schuckert Typ aGV ve gövdenin arkasında bulunan ve her bir tekerleğini bir azalma ile süren 230 kW gücünde iki çekiş elektrik motoru Siemens-Schuckert D149aAC gezegensel bir şemaya göre yapılmış dişli.
Ferdinand nispeten yeni olsa da, çalışmaları hakkında pek şikayet yok. Bu nedenle, klasik bir tasarıma sahip enerji santrallerine kıyasla daha fazla karmaşıklık ve maliyet ve ayrıca Almanya'da yetersiz olan önemli miktarda bakır kullanma ihtiyacı not edilebilir.
Ferdinand kundağı motorlu toplara ek olarak, Alman süper ağır tankı 188 tonluk Maus tankında elektrikli tahrik kullanımı da düşünüldü.
Aynı dönemde, SSCB'de KV-1 tankı temelinde elektromekanik enerji santraline sahip deneysel bir EKV ağır tankı geliştirildi. EKV tankının teknik tasarımı Eylül 1941'de geliştirildi ve 1944'te EKV tankının prototipi teste gitti. Tank üzerinde elektromekanik şanzıman kullanılmasının yakıt tüketimini azaltacağı, tankın manevra kabiliyetini ve dinamik özelliklerini iyileştireceği varsayılmıştır.
EKV tankının elektromekanik şanzımanı, bir V-2K dizel motora bağlı bir DK-502B marş jeneratörü ve iki yerleşik şanzıman ve kontrol ekipmanına sahip iki DK-301V çekiş motorunu içeriyordu.
Test sonuçlarına göre, EKV tankının tasarımı yetersiz olarak kabul edildi, proje üzerindeki çalışmalar kısıtlandı.
XX yüzyıl boyunca İngiltere, ABD, SSCB, Almanya ve Fransa'da ve diğer ülkelerde "elektrikli" tank projeleri gerçekleştirildi. Bununla birlikte, şu anda geleneksel düzendeki tanklar ve zırhlı araçlar maksimum gelişme aldı.
Faydalar ve bakış açıları
Çok sayıda kapalı deneysel projeye rağmen, kara savaş araçlarının elektrikli tahrikinin sağlanması konusuna neden sürekli bir dönüş var?
Bir yandan, elektrikli tahrik sistemlerinde kullanımı daha önce elde edilemeyen olumlu sonuçların elde edilmesine güvenmeyi mümkün kılan bir teknoloji geliştirmesi var. Kalıcı mıknatıslı ve asenkron elektrik motorları, yüksek verimli elektrik akımı jeneratörleri, güç dağıtım sistemleri, hızlı şarjlı piller ve çok daha fazlası geliştirilmektedir.
Son zamanlarda, sadece elektrikli tahrikli yer teknolojisinden değil, aynı zamanda oldukça büyük yolcu modellerine kadar tamamen elektrikli uçakların yaratılmasından da bahsediyoruz.
Öte yandan, elektrikli tahrikin kara muharebe ekipmanına sağlayabileceği avantajlar giderek daha fazla talep görmektedir:
- şaftlar tarafından sağlanan sert bir mekanik bağlantıya sahip birimlerin elektrik iletiminde bulunmaması nedeniyle savaş aracının esnek bir yerleşimi olasılığı;
- elektrik iletiminin bileşenlerinin fazlalık olasılığı nedeniyle askeri teçhizatın artan beka kabiliyeti;
- yangın tehlikesi olan hidrolik tahrikleri elektrikli olanlar lehine terk etme olasılığı;
- askeri teçhizatın yolun sınırlı bölümlerinde maksimum kamuflaj modunda, ses ve termal özelliklerle minimum maskeleme ile hareket etme olasılığı;
- frenleme sırasında elektriği geri kazanma yeteneği;
- elektrikli şanzımanla donatılmış zırhlı araçların en iyi dinamik özellikleri ve arazi parametreleri;
- elektrikli tahrikli zırhlı araçların büyük kontrol kolaylığı;
- giderek artan sayıda ekipman, sensör, gelişmiş silah için yeterli miktarda elektrik sağlama yeteneği.
Gelin bu faydaları yakından inceleyelim. Ana enerji kaynağı bir dizel veya gaz türbinidir, elektrik şanzımanlı araçlarda, minimum aşınma ve maksimum yakıta sahip olacağı optimum motor devrinin başlangıçta seçilebilmesi nedeniyle daha fazla kaynağa ve verimliliğe sahip olacaklardır. yeterlik. Hızlanma ve kuvvetli manevra sırasında artan yükler, tampon piller tarafından telafi edilecektir.
Örneğin, bir jeneratör ile birlikte, hızı değiştirmeden tampon pilleri yeniden şarj etmek için "açık / kapalı" modunda çalışacak yüksek hızlı bir gaz türbini kurulabilir.
Elektrik iletiminde hacimli şaftlar ve dişli kutuları kurmaya gerek yoktur. Elektrik transmisyonunda mekanik bağlantı sadece motor-elektrik jeneratörü ve elektrik motoru-tekerlek çiftlerinde mevcuttur ancak bu üniteler tek bir ünite olarak yapılabilmektedir. Ünitelerin geri kalanı esnek kablolarla bağlanır.
Mekanik bağlantılardan farklı olarak, elektrik bağlantıları birçok kez gereksiz olabilir. Örneğin, kasanın montajı aşamasında, güç ve veri kabloları dahil olmak üzere evrensel bir güç ve veri yolunu barındıracak korumalı kablo kanalları döşenebilir.
Enerji kaynaklarının, tedarik ve iletişim kanallarının yanı sıra artan olasılıkla motorların ve pervanelerin mekansal olarak ayrılması, savaş aracının hasar gördüğünde hareketliliği ve durumsal farkındalığı sürdürmesine izin verecek ve bu da savaş aracını ateşleme bölgesinden çekme olasılığını sağlayacaktır. ve savaş alanından tahliye.
Hidrolik tahriklerin elektrikli olanlar lehine reddedilmesi, hem ikincisinin daha düşük yangın tehlikesi nedeniyle hem de daha yüksek güvenilirlikleri nedeniyle kara savaş araçlarının hayatta kalmasını artırmaya yardımcı olacaktır. Rus Hava Kuvvetleri, 2022 yılına kadar beşinci nesil Su-57 avcı uçağındaki hidrolik tahrikleri terk etmeyi planlıyor.
Tampon pillerin varlığı, oldukça sınırlı bir bölümde de olsa ana motoru çalıştırmadan hareketli kalmanıza izin verecektir. Bu, gelecek vaat eden savaş araçlarının, bekleme modundayken zırhlı araç tam savaşa hazır durumdayken, bir pusudan savaş operasyonları yürütmek için yeni taktik senaryolar uygulamasına olanak tanırken, termal imzası ortam sıcaklığıyla karşılaştırılabilir olacaktır.
Bataryalar ayrıca ana santralin arızalanması durumunda hareket kabiliyeti sağlayacak ve bu da zırhlı araçların savaş alanını kendi başlarına terk etmesine izin verecek. Bazı durumlarda, elektrik şanzımanlı bir savaş aracını tahliye etmek için, onu harici bir güç kaynağına bağlamak yeterli olacaktır. Örneğin, bir zırhlı kurtarma aracı bu şekilde, elektrik iletimi kısmen hasar görmüş diğer iki zırhlı aracı sadece üzerlerine güç kabloları atarak aynı anda tahliye edebilir.
Sivil elektrikli araçlarda olduğu gibi, elektrikli şanzımanlı zırhlı araçlarda da frenleme sırasında enerji geri kazanımı yapılabilmektedir.
Elektrik aktarımlı kara muharebe araçları, pervanelere sonsuz değişken güç aktarımının yanı sıra iskele ve sancak taraflarındaki elektrik motorları arasındaki esnek güç dağılımı sayesinde en iyi hareket kabiliyeti ve kontrol edilebilirlik özelliklerine sahip olacaktır. Örneğin, bir dönüş sırasında, arka damak motorundaki güçteki bir düşüş, arka damak motorunun gücündeki bir artışla telafi edilecektir.
Elektrik iletiminin en önemli avantajlarından biri, aktif koruma kompleksinin keşif, rehberlik ve çok yönlü savunması için radar istasyonları (radarlar) gibi ekipman ve sensörlere güç sağlama yeteneği olacaktır.
Yakın gelecekte, lazer silahları, küçük insansız hava araçlarından (İHA'lar), tanksavar güdümlü füzelerden ve termal ve optik güdümlü başlıklara sahip küme mühimmatlarından gelen tehdidi büyük ölçüde etkisiz hale getirebilecek kara savaş araçlarının ayrılmaz bir parçası olacak.
Termal ve optik dalga boyu aralıklarında zırhlı araçlar için aktif kamuflaj sistemleri için de elektrik gerekebilir.
sonuçlar
Teknoloji geliştikçe ve araç üstü ekipman ve silahların güç kaynağı gereksinimleri arttıkça, elektrikli tahrikli kara tabanlı savaş araçlarının yaratılması kaçınılmaz hale gelecektir. Elektrikli araçlar için sivil pazar, elektrikli tahrikli karada konuşlu savaş araçlarının piyasaya sürülme oranı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.
Elektrik şanzımanlı umut verici kara savaş araçları, dinamizm, manevra kabiliyeti, kontrol kolaylığı, beka ve güvenlik ve mümkünse umut verici silahların ve üzerlerine yüksek enerji tüketimi olan sensörlerin yerleştirilmesi açısından "klasik" modelleri aşacaktır.
