전기 탱크 : 지상 전투 장비에서 전기 추진 사용 전망
토목 공학
최초의 전기 자동차는 1828 년에 내연 기관 (ICE)이 장착 된 자동차보다 먼저 등장했습니다. XNUMX 세기 초 전기 자동차는 미국 전체 차량의 XNUMX 분의 XNUMX 이상을 차지했습니다. 그러나 그들은 점차 자신의 위치를 포기하기 시작하여 범위의 자동차, 급유의 용이성 및 기타 매개 변수를 산출했습니다.
두 개의 50 킬로와트 모터와 29 개의 1899 볼트 배터리 셀이 장착 된 전기 자동차에서 벨기에 경주 용 자동차 드라이버 인 Camille Zhenatsi는 XNUMX 년 XNUMX 월 XNUMX 일 역사 100km / h의 속도에 도달
전기 자동차를위한 여러 가지 설계 옵션을 구현할 수 있습니다. 클래식 전기 자동차는 충전소에서 충전 된 충전식 배터리로부터 전기를받습니다. 외부 전기 에너지가 공급되는 전기 자동차는 접촉 방식 또는 전자기장을 통해 외부 도체로부터 전력을 공급받습니다. 전기 자동차의 배터리를 재충전하기 위해, 발전기가있는 내연 기관이 설치되거나, 촉매 연료 전지를 사용하여 액체 또는 기체 연료로부터 직접 전기가 생성 될 수있다. 위의 모든 계획은 다양한 방식으로 결합 될 수 있습니다.
전기 자동차에 대한 관심은 정기적으로 석유 제품 가격이 상승하는 동안 갱신되었지만 빠르게 사라졌습니다. ICE 자동차는 경쟁에서 벗어났습니다. 그 결과, 전기 기차, 트램, 트롤리 버스 및 창고 장비의 틈새 시장과 같은 외부 전기 에너지 공급이있는 차량 부문에서 전력 장비가 널리 보급되었습니다.
특수 장비는 전기 기계식 변속기가 사용되는 운반 능력이 100 톤 이상인 채굴 덤프 트럭과 같이 별도의 세그먼트로 구분할 수 있습니다.
적재 용량 75710 톤의 BELAZ-450 광산 덤프 트럭. 발전소에는 16 개의 발전기가 있으며, 각 발전기는 4000kW (1715hp) 용량의 V 형 2330 기통 MTU 디트로이트 디젤 1200VXNUMX 디젤 엔진에 연결되며, 생성 된 전류는 XNUMXkW 용량의 XNUMX 개의 모터 휠에 공급됩니다.
XXI 세기 초, 전기 자동차에 대한 관심은 새로운 수준으로 다시 시작되었습니다. 결정 요인은 석유 제품의 가격 상승이 아니라 유해 배출을 줄이기위한 환경 운동가의 요구였습니다. "생태 파"를 가능한 한 많이 타는 제조업체는 많은 Ilona Mask에 의해 사랑스러운 (증오) 인 미국 회사 Tesla가되었습니다.
그러나 Ilon Mask와 관련이있는 사람과는 상관없이 Tesla가 많은 작업을 수행했음을 거부하는 것은 불가능합니다. 실제로 자동차 시장의 별도 세그먼트가 만들어졌으며 전기 자동차는 자동차 거인이 적극적으로 투자하기 시작하는 방향이되었습니다. 특정 방향으로 개발을 적극적으로 추진하고 있다면 조만간 결과가 달성 될 것입니다. 용량이 크고, 충전 속도가 빠르고, 적용 범위가 넓고, 효율적이고 컴팩트 한 전기 모터를 갖춘 새로운 배터리가 있으며, 소형 기어 박스 및 기타 개발로 휠 모터에 장착 할 수있는 기어 박스가 통합되어 있습니다.
가까운 미래에 전기 자동차가 실제로 ICE 자동차를 대체 할 것이며 환경적인 이유가 아니라 전기 자동차의 일반적인 기술적 우위 때문일 것입니다.
전기 테슬라 -X
군사 장비
1917 년 프랑스 회사 FAMH는 400 개를 출시했습니다. 탱크 Panhard 가솔린 엔진이 발전기에 직접 연결된 전기 변속기 "Crochat Collendeau"가 장착 된 "Saint Chamond"는 두 개의 전기 모터에 전력을 공급하는 구동기 및 캐터필라에 각각 전기를 공급했습니다. 또한 1917 년에 Daimler와 British Westinghouse 회사의 전기 변속기가 장착 된 탱크가 영국에서 테스트되었습니다.
나중에는 65 톤에 달하는 독일의 무거운 자주포 (고 자주포) Ferdinand (Elephant)가있다. Ferdinand 발전소에는 각각 12 리터의 용량을 가진 120 개의 Maybach HL 265 TRM V 형 365 기통 기화기 수냉식 수냉식 엔진이 포함되었습니다. pp., 149 볼트의 전압을 가진 230 개의 지멘스 척 커티 Typ aGV 발전기 및 선체의 후면에 위치한 각각 XNUMXkW의 전력을 갖는 XNUMX 개의 지멘스 척 커트 DXNUMXaAC 견인 전동기.
SAU "페르디난드"
Ferdinand의 상대적인 참신함에 따라 그 작업에 대한 불만이 많지 않습니다. 따라서, 고전적인 설계의 발전소와 비교할 때 독일에서 거의 사용되지 않는 상당한 양의 구리를 사용할 필요가있을뿐만 아니라 더 큰 복잡성과 비용에 주목할 수 있습니다.
자주포 인 페르디난드 (Ferdinand) 외에도 188 톤 전차 Maus (Little Mouse)의 독일 초중 전차에서 전기 추진 사용이 고려되었다.
같은시기에 소련에서는 KV-1 탱크를 기반으로 한 전기 기계식 발전소를 갖춘 실험적인 중형 탱크 EKV가 개발되었습니다. EKV 탱크의 기술 설계는 1941 년 1944 월에 개발되었으며 XNUMX 년에 프로토 타입 EKV 탱크가 시험에 투입되었습니다. 탱크에서 전기 기계식 변속기를 사용하면 연료 소비가 줄어들고 탱크의 기동성과 동적 특성이 향상된다고 가정했습니다.
EKV 탱크의 전자 기계식 변속기는 V-502K 디젤 엔진에 연결된 DK-2B 스타터 제너레이터와 301 개의 DK-XNUMXV 트랙션 전기 모터와 XNUMX 개의 최종 드라이브 및 제어 장비를 포함합니다.
EKV 탱크 이미지
테스트 결과에 따르면 EKV 탱크의 디자인이 불만족스러운 것으로 인식되어 프로젝트가 축소되었습니다.
"전기"탱크 프로젝트는 영국, 미국, 소련, 독일 및 프랑스뿐만 아니라 XNUMX 세기 내내 다른 국가에서도 수행되었습니다. 그럼에도 불구하고, 현재, 전통적인 배치의 탱크 및 장갑차는 최대 개발을 받았다.
혜택과 전망
수많은 폐쇄 된 파일럿 프로젝트에도 불구하고 지상 전투 차량에 전기 운동을 제공하는 문제로 항상 복귀하는 이유는 무엇입니까?
한편으로, 전기 추진 시스템에서의 사용은 이전에는 달성 할 수 없었던 긍정적 인 결과를 얻을 수있게하는 기술의 개발이있다. 영구 자석 모터 및 비동기 모터, 고효율 전류 발생기, 에너지 분배 시스템, 빠른 충전 용 배터리 등이 개발되고 있습니다.
미국 회사 HELV Motors (Buddha Energy Inc.)의 고성능 전동기
최근에는 전기 추진 기능을 갖춘 지상 차량뿐만 아니라 상당히 큰 승객 모델까지 모든 전기 항공기를 만드는 문제가 제기되었습니다.
반면에 지상 군사 장비의 전기 추진이 제공 할 수있는 이점은 점점 더 대중적입니다.
-샤프트에 의해 제공되는 견고한 기계적 연결을 갖는 전기 전송 유닛이 없기 때문에 전투 차량의 유연한 배치 가능성;
-전기 전송 구성 요소의 중복 가능성으로 인해 군사 장비의 생존 가능성이 증가합니다.
-전기 드라이브를 위해 화재 위험 유압 드라이브를 버릴 가능성;
-최대 위장 모드에서 트랙의 제한된 부분에서 군사 장비의 이동 가능성과 소리 및 열 신호에 의한 마스킹 최소화;
-제동 중 에너지 회수 가능성;
-전기 변속기가 장착 된 장갑차의 최고의 동적 특성 및 투과성 파라미터;
-전기 추진력을 갖춘 장갑차의 제어 용이성;
-점점 더 많은 양의 장비, 센서, 고급 무기에 충분한 양의 전기를 공급할 수있는 능력.
이러한 장점을보다 자세히 살펴 보겠습니다. 전기 변속기가 장착 된 기계에서 디젤 또는 가스 터빈의 주요 에너지 원은 초기에 최소한의 마모와 최대 연료 효율을 얻을 수있는 최적의 엔진 속도를 선택할 수 있기 때문에 자원과 경제가 더 길어질 것입니다. 가속 및 격렬한 기동 중 증가 된 하중은 완충 배터리로 보상됩니다.
예를 들어, 발전기와 함께 고속 가스 터빈을 설치할 수 있으며, 속도를 변경하지 않고 버퍼 배터리를 재충전하기 위해 "켜기 / 끄기"모드로 작동합니다.
전기 변속기에는 부피가 큰 샤프트와 기어 박스를 설치할 필요가 없습니다. 전기 변속기의 기계적 연결은 엔진 발전기와 전기 모터 휠 쌍으로 만 사용할 수 있지만 이러한 블록은 단일 장치 형태로 만들 수 있습니다. 나머지 장치는 유연한 케이블로 연결됩니다.
전기 변속기 레이아웃 옵션
기계적 연결과 달리 전기 연결은 반복적으로 중복 될 수 있습니다. 예를 들어, 하우징 조립 단계에서 전원 및 데이터 케이블을 포함하여 범용 전원 및 데이터 버스가 배치되는 보호 된 케이블 채널을 배치 할 수 있습니다.
케이블 채널을 케이스 내부 주변의 외장 케이스에 배치 할 수있어 전원 및 데이터 전송의 여러 백업을 제공합니다
확률이 증가한 엔진 및 추진 시스템뿐만 아니라 에너지 원, 공급 및 통신 채널의 공간 분리는 전투 차량이 피해를 받았을 때 이동성과 상황 인식을 유지할 수있게하여 전투 차량을 발사 구역에서 제거하고 전장에서 대피 할 수있게합니다.
전기 변속기가 장착 된 지상 장갑차는 하나 이상의 각도로 인해 손상 될 경우 생존 성이 높습니다.
전기 드라이브를 선호하는 유압 드라이브의 포기는 후자의 화재 위험이 적고 신뢰성이 높기 때문에 지상 전투 차량의 생존 가능성을 높이는 데 기여합니다. 러시아 공군은 57 년까지 2022 세대 전투기 Su-XNUMX의 유압 드라이브를 포기할 계획이다.
버퍼 배터리가 있으면 상당히 제한된 길이 임에도 불구하고 메인 엔진을 켜지 않고도 이동성을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 유망한 전투 차량은 장갑차가 대기 모드에서 대기 모드에있을 때 매복에서 전투 작전을 수행하기위한 새로운 전술 시나리오를 구현할 수 있으며, 열 특성은 주변 온도와 비슷합니다.
발전소의 난방은 열 범위에서 장갑차를 크게가립니다
충전식 배터리는 또한 주 발전소가 고장난 경우 움직일 수있는 능력을 제공하여 장갑 차량이 전장을 떠날 수있게합니다. 어떤 경우에는 전기 전송 기능이있는 전투 차량의 대피를 위해 외부 에너지 원에 연결하는 것만으로 충분합니다. 예를 들어, 이런 방식으로 장갑 수리 및 복구 차량은 단순히 전원 케이블을 전송함으로써 전기 전송이 부분적으로 손상된 두 개의 다른 장갑 차량을 동시에 대피시킬 수 있습니다.
민간 전기 자동차에서와 같이, 전기 변속기가 장착 된 장갑차에서, 제동 중에 에너지를 회수 할 수 있습니다.
전기 변속기가 장착 된 지상 전투 차량은 추진 장치로의 무단 전력 전송뿐만 아니라 좌측 및 우측 전기 모터 사이의 유연한 전력 분배로 인해 더 나은 이동성 및 제어 성 특성을 가질 것이다. 예를 들어, U 턴 동안, 래깅 측 모터의 전력 감소는 아웃 보드 모터의 전력 증가에 의해 보상됩니다.
전기 전송의 가장 중요한 이점 중 하나는 전력 공급 능력입니다 장비 및 센서예를 들어, 레이더 스테이션 (레이더) 정찰, 안내 및 종합 방어 복합 능동 방어.
T-14 탱크 플랫폼 Armata의 포탑에 능동 위상 배열 안테나 (AFAR)가있는 레이더
가까운 장래에 지상 전투 차량의 필수 부분이 될 것입니다 레이저 무기소형 무인 항공기 (UAV), 대전차 유도 미사일 및 열 및 광학 원점 헤드가 장착 된 클러스터 기반 타격 요소의 위협 수준을 크게 높일 수 있습니다.
소형 UAV를 파괴하도록 설계된 Stryker MEHEL 전투 레이저 시스템
열 및 광학 파장 범위의 장갑차의 능동 위장 시스템에는 전기가 필요할 수 있습니다.
유망한 장갑차는 열 및 광학 파장 범위에서 능동 위장을 장착 할 수 있습니다
조사 결과
기술이 향상되고 항공 장비 및 무기의 에너지 공급에 대한 요구가 증가함에 따라 전기 추진을 갖춘 지상 기반 전투 차량을 만드는 것은 불가피 할 것입니다. 전기 차량의 민간 시장은 전기 추진 기능을 갖춘 지상 기반 전투 차량의 구현 속도에 상당한 영향을 줄 수 있습니다.
전기 변속기가 장착 된 유망한 지상 기반 전투 차량은 역 동성, 기동성, 제어 용이성, 생존 성 및 보안 성 측면에서 "고전적인"모델을 능가 할뿐만 아니라 에너지 소비가 많은 유망한 무기 및 센서를 배치 할 수 있습니다.
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