Электрический танк: перспективы применения электродвижения в наземной боевой технике

14
3

Электрический танк: перспективы применения электродвижения в наземной боевой технике

Содержание:

Гражданская техника

Первые электромобили появились раньше автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), в 1828 году. В начале XX века электромобили составляли свыше трети всего автопарка США. Однако затем постепенно стали сдавать свои позиции, уступая автомобилям по дальности хода, удобству заправки и другим параметрам.

На электромобиле, оборудованном двумя 50-киловаттными моторами и сотней двухвольтовых аккумуляторных ячеек, бельгийский автогонщик Камиль Женаци 29 апреля 1899 года впервые в истории достиг скорости 100 км/ч

На электромобиле, оборудованном двумя 50-киловаттными моторами и сотней двухвольтовых аккумуляторных ячеек, бельгийский автогонщик Камиль Женаци 29 апреля 1899 года впервые в истории достиг скорости 100 км/ч

Может быть реализовано несколько вариантов конструкции электромобилей. Классический электромобиль получает электроэнергию из аккумуляторных батарей, заряжаемых на зарядной станции. Электромобиль с внешним подводом электрической энергии получает электроэнергию от внешних проводников контактным способом или с помощью электромагнитных полей. Для подзарядки аккумуляторных батарей электромобиля может быть установлен ДВС с генератором или же электроэнергия может вырабатываться из жидкого или газообразного топлива напрямую, с помощью каталитических топливных ячеек. Все вышеперечисленные схемы могут комбинироваться в различных вариантах.

Периодически интерес к электромобилям возобновлялся, обычно во время повышения цен на нефтепродукты, но быстро угасал: автомобили с ДВС оставались вне конкуренции. В результате техника с электродвижением получила распространение в сегменте транспорта с внешним подводом электрический энергии: электропоездах, трамваях троллейбусах, в нише складской техники.

В отдельный сегмент можно выделить специальную технику, например, карьерные самосвалы грузоподъёмностью свыше 100 тонн, на которых применяется электромеханическая трансмиссия.

Карьерный самосвал БЕЛАЗ-75710 грузоподъёмностью 450 тонн. Силовая установка включает в себя два электрогенератора, каждый из которых подсоединён к V-образному шестнадцатицилиндровому дизельному двигателю MTU Detroit Diesel 16V4000 мощностью 1715 кВт (2330 л. с.), выработанный ток подаётся на четыре мотор-колеса мощностью по 1200 кВт

Карьерный самосвал БЕЛАЗ-75710 грузоподъёмностью 450 тонн. Силовая установка включает в себя два электрогенератора, каждый из которых подсоединён к V-образному шестнадцатицилиндровому дизельному двигателю MTU Detroit Diesel 16V4000 мощностью 1715 кВт (2330 л. с.), выработанный ток подаётся на четыре мотор-колеса мощностью по 1200 кВт

В начале XXI века интерес к электромобилям возобновился на новом уровне. Определяющим фактором стало не подорожание нефтепродуктов, а требование экологических активистов по уменьшению вредных выбросов. Производителем, максимально оседлавшим «экологическую волну», стала американская компания Tesla обожаемого (ненавидимого) многими Илона Маска.

Но кто и как бы ни относился к Илону Маску, нельзя отрицать того, что компанией Tesla проделана огромная работа: создан фактически отдельный сегмент авторынка, электромобили стали направлением, в которое автогиганты стали активно вкладывать средства. Если в каком-то направлении активно ведутся разработки, то результат рано или поздно будет достигнут. Появятся новые аккумуляторы с увеличенной ёмкостью, высокой скоростью зарядки и расширенным температурным диапазоном применения, более эффективные и компактные электродвигатели, с интегрированными коробками передач, которые могут быть размещены в мотор колёсах с малой неподрессоренной массой и другие разработки.

Можно не сомневаться, что в обозримой перспективе электромобили практически вытеснят автомобили с ДВС, причём не по экологическим причинам, а по причине общего технического превосходства электромобилей.

Электромобиль Tesla-X

Электромобиль Tesla-X

вернуться к меню ↑

Военная техника

В 1917 году французская компания FAMH выпустила 400 танков «Saint Chamond» с электротрансмиссией «Crochat Collendeau», в которой бензиновый двигатель «Панар» соединялся непосредственно с электрогенератором, который питал током два электромотора, каждый из которых соединялся с ведущим колесом и гусеничным движителем. Также в 1917 году в Великобритании прошел испытания танк с электрическими трансмиссиями компаний «Даймлер» и «Бритиш вестингхауз».

К более поздним примерам можно отнести немецкую тяжёлую самоходную артиллерийскую установку (САУ) «Фердинанд» («Элефант») массой 65 тонн. Силовая установка «Фердинанда» включала два V-образных 12-цилиндровых карбюраторных двигателя водяного охлаждения «Майбах» HL 120 TRM мощностью по 265 л. с., два электрогенератора Siemens-Schuckert Typ aGV напряжением 365 вольт и два тяговых электродвигателя Siemens-Schuckert D149aAC мощностью по 230 кВт, расположенных в корме корпуса, которые приводили в действие каждый своё колесо через понижающий редуктор, выполненный по планетарной схеме.

САУ «Фердинанд»

САУ «Фердинанд»

При относительной новизне «Фердинанда» существует не так уж много нареканий на её работу. В качестве таковых можно отметить большую сложность и стоимость по сравнению с силовыми установками классической конструкции, а также необходимость использования значительного количества дефицитной у Германии меди.

Помимо САУ «Фердинанд», применение электродвижения рассматривалось и в немецком сверхтяжёлом танке 188-тонном танке «Maus» («Мышонок»).

Примерно в тот же период в СССР на базе танка КВ-1 был разработан экспериментальный тяжелый танк ЭКВ с электромеханической силовой установкой. Технический проект танка ЭКВ был разработан в сентябре 1941 года, а в 1944 году опытный образец танка ЭКВ вышел на испытания. Предполагалось, что применение электромеханической трансмиссии на танке позволит уменьшить расход топлива, улучшить маневренность и динамические характеристики танка.

В состав электромеханической трансмиссии танка ЭКВ входил стартер-генератор ДК-502Б, соединенный с дизелем В-2К, и два тяговых электродвигателя ДК-301В, с двумя бортовыми редукторами и аппаратурой управления.

Изображение танка ЭКВ

Изображение танка ЭКВ

По результатам испытаний конструкцию танка ЭКВ признали неудовлетворительной, работы по проекту были свёрнуты.

Проекты «электрических» танков велись в Британии, США, СССР, Германии и Франции, а также в других странах на всём протяжении XX века. Тем не менее на текущий момент максимальное развитие получили танки и бронемашины традиционной компоновки.

вернуться к меню ↑

Преимущества и перспективы

Почему же постоянно происходит возврат к вопросу обеспечения электродвижения наземных боевых машин, несмотря на большое число закрытых экспериментальных проектов?

С одной стороны, идёт развитие технологий, применение которых в системах электродвижения позволяет рассчитывать на получение положительных результатов, недостижимых ранее. Разрабатываются электродвигатели на постоянных магнитах и асинхронные электродвигатели, генераторы электрического тока с высоким КПД, системы распределения энергии, аккумуляторы, обеспечивающие возможность быстрой зарядки и многое другое.

Высокопроизводительный электродвигатель американской компании HELV Motors (Buddha Energy Inc.)

Высокопроизводительный электродвигатель американской компании HELV Motors (Buddha Energy Inc.)

В последнее время речь идёт уже не только о наземной технике с электродвижением, но и о создании полностью электрических самолётов вплоть до достаточно крупных пассажирских моделей.

Электродвигатель Siemens массой немногим более 50 кг, мощностью 260 кВт, предназначенный для лёгкой авиации

Электродвигатель Siemens массой немногим более 50 кг, мощностью 260 кВт, предназначенный для лёгкой авиации

С другой стороны, всё более востребованными являются преимущества, которые может предоставить электродвижение наземной боевой технике:
— возможность гибкой компоновки боевой машины из-за отсутствия в электротрансмиссии агрегатов с жёсткой механической связью, обеспечиваемой валами;
— повышенная живучесть боевой техники из-за возможности резервирования компонент электротрансмиссии;
— возможность отказа от пожароопасных гидравлических приводов в пользу электрических;
— возможность движения боевой техники на ограниченных отрезках пути в режиме максимальной маскировки, с минимальной демаскировкой по звуковым и тепловым признакам;
— возможность рекуперации электроэнергии при торможении;
— лучшие динамические характеристики и параметры проходимости бронетехники, оснащённой электротрансмиссией;
— большую простоту управления бронетехникой с электродвижением;
— возможность обеспечения достаточным количеством электроэнергии всё возрастающего количества оборудования, сенсоров, перспективных образцов вооружений.

Рассмотрим эти преимущества поподробнее. Основной источник энергии — дизель или газовая турбина, в машинах с электротрансмиссией будут иметь больший ресурс и экономичность за счёт того, что изначально могут быть выбраны оптимальные обороты двигателя, при которых он будет иметь минимальный износ и максимальную топливную эффективность. Повышенные нагрузки при разгоне и энергичном маневрировании будут компенсироваться буферными аккумуляторными батареями.

К примеру, в комплексе с генератором может быть установлена высокооборотная газовая турбина, которая будет работать в режиме «включена/выключена» для подзарядки буферных аккумуляторных батарей, без изменения частоты вращения.

В электротрансмиссии отсутствует необходимость установки громоздких валов и редукторов. Механическая связь в электротрансмиссии имеется только в парах двигатель-электрогенератор и электродвигатель-колесо, но эти блоки могут быть выполнены в виде единого агрегата. Соединение остальных агрегатов осуществляется гибкими кабелями.

Варианты компоновки электротрансмиссии

Варианты компоновки электротрансмиссии

В отличие от механических связей, электрические соединения могут быть многократно резервированы. К примеру, на этапе компоновки корпуса могут быть заложены защищённые кабель-каналы, в которых будет размещаться универсальная шина питания и передачи данных, включающая силовые и информационные кабели.

Кабель-каналы могут быть размещены в бронированных кожухах по периметру внутренней части корпуса, что обеспечит многократное резервирование электропитания и передачи данных

Кабель-каналы могут быть размещены в бронированных кожухах по периметру внутренней части корпуса, что обеспечит многократное резервирование электропитания и передачи данных

Пространственное разнесение источников энергии, каналов снабжения и коммуникации, а также двигателей и движителей с повышенной вероятностью позволит боевой машине сохранить подвижность и ситуационную осведомлённость при получении повреждений, что обеспечит возможность вывода боевой машины из зоны обстрела и эвакуации с поля боя.

Наземная бронетехника с электротрансмиссией будет обладать высокой живучестью при поражении с одного или нескольких ракурсов

Наземная бронетехника с электротрансмиссией будет обладать высокой живучестью при поражении с одного или нескольких ракурсов

Отказ от гидравлических приводов в пользу электрических также будет способствовать повышению живучести наземных боевых машин как из-за меньшей пожароопасности последних, так и из-за их большей надёжности. Военно-воздушные силы России планируют отказаться от гидравлических приводов на истребителе пятого поколения Су-57 к 2022 году.

Наличие буферных аккумуляторных батарей позволит сохранять подвижность без включения основного двигателя, пусть и на достаточно ограниченном отрезке. Это позволит перспективным боевым машинам реализовать новые тактические сценарии ведения боевых действий из засады, когда в режиме ожидания бронемашина находится в полной боеготовности, при этом её тепловая сигнатура будет сравнима с температурой окружающей среды.

Нагрев силовой установки сильно демаскирует бронетехнику в тепловом диапазоне

Нагрев силовой установки сильно демаскирует бронетехнику в тепловом диапазоне

Аккумуляторные батареи также обеспечат возможность движения при отказе основной силовой установки, что позволит бронемашинам самостоятельно покидать поле боя. В ряде случаев для эвакуации боевой машины с электротрансмиссией достаточно будет просто подключить её к внешнему источнику энергии. К примеру, бронированная ремонтно-эвакуационная машина таким способом может одновременно эвакуировать две других бронемашины с частично повреждённой электротрансмиссией, просто перебросив им кабели питания.

Как и в гражданских электромобилях, в бронемашинах с электротрансмиссией может осуществляться рекуперация энергии при торможении.

Наземные боевые машины с электротрансмиссией будут обладать лучшими характеристиками подвижности и управляемости за счёт бесступенчатой передачи мощности на движители, а также гибкого распределения мощности между электродвигателями левого и правого борта. К примеру, во время разворота снижение мощности на электродвигателе отстающего борта будет компенсироваться увеличением мощности электродвигателя забегающего борта.

Одним из важнейших преимуществ электротрансмиссии будет возможность обеспечения электропитанием оборудования и сенсоров, например, радиолокационных станций (РЛС) разведки, наведения и круговой обороны комплекса активной защиты.

РЛС с активной фазированной антенной решёткой (АФАР) на башне танка Т-14 платформы «Армата»

РЛС с активной фазированной антенной решёткой (АФАР) на башне танка Т-14 платформы «Армата»

В ближайшей перспективе неотъемлемой частью наземных боевых машин станет лазерное оружие, которое сможет во многом нивелировать угрозу со стороны малых беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), противотанковых управляемых ракет и кассетных поражающих элементов с тепловыми и оптическими головками самонаведения.

Боевой лазерный комплекс Stryker MEHEL, предназначенный для уничтожения малых БПЛА

Боевой лазерный комплекс Stryker MEHEL, предназначенный для уничтожения малых БПЛА

Электроэнергия может потребоваться и для систем активной маскировки бронетехники в тепловом и оптическом диапазонах длин волн.

Перспективная бронетехника может быть оснащена средствами активной маскировки в тепловом и оптическом диапазонах длин волн

Перспективная бронетехника может быть оснащена средствами активной маскировки в тепловом и оптическом диапазонах длин волн

вернуться к меню ↑

Выводы

Создание наземных боевых машин с электродвижением, скорее всего, станет неизбежным по мере совершенствования технологий и повышения требований к энергоснабжению бортового оборудования и вооружений. Существенное влияние на темпы внедрения наземных боевых машин с электродвижением может оказать гражданский рынок электромобилей.

Перспективные наземные боевые машины с электротрансмиссией будут превосходить «классические» образцы по динамичности, проходимости, удобству управления, живучести и защищённости, а также по возможности размещения на них перспективных вооружений и сенсоров с высоким энергопотреблением.

5
Комментировать

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
3 Цепочка комментария
2 Ответы по цепочке
0 Последователи
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
4 Авторы комментариев
SlashchovAntonNF Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
новее старее большинство голосов
Уведомление о
NF

++++++++++

Anton
Anton

при этом её тепловая сигнатура будет сравнима с температурой окружающей среды.

Тепловая сигнатура конечно снизиться, но никуда не денется. Если есть затрачиваемая работа(на прокручивание гусениц) — то будет выделение тепла, хоть и меньше в разы.

при этом её тепловая сигнатура будет сравнима с температурой окружающей среды.

Тепловая сигнатура конечно снизиться, но никуда не денется. Если есть затрачиваемая работа(на прокручивание гусениц) — то будет выделение тепла, хоть и меньше в разы.

увеличим объём критикуемой цитаты для корректного контекста:
«из засады, когда в режиме ожидания бронемашина находится в полной боеготовности, при этом её тепловая сигнатура будет сравнима с температурой окружающей среды.»

Из ЗАСАДЫ!!
Какое еще «прокручивание гусениц»?

Anton
Anton

Из ЗАСАДЫ!!
Какое еще «прокручивание гусениц»?

Таки да! Вы совершенно правы! Но и обычный танк из засады не будет видно в тепловом диапозоне если ему поставить запас батарей достаточной мощности и генератор. Зачем тогда на танке электродвижение?

Slashchov

Неизвестно, кто распустил слух, будто немцы скоро вооружат итальянцев новейшим электропулеметом.
– Кто их знает? – сомневались итальянские солдаты. – От немцев всего ожидать можно. Если они даже изобрели такой пулемет, то нам-то что с него?
– Интересно, – тут же возник вопрос, – если пулемет электрический, то куда включать штепсель в этой унылой степи?
– Как куда? Втыкай себе под хвост, и тогда пулемет будет работать безотказно, а каждая фасолина попадет в цель.
– Не так-то все просто, компаньо, – шутили другие. – Если вставить вилку кому-то из нас, ничего не получится. Пулемет стреляет только в том случае, если получит энергию из задницы верного члена нашей партии… Лучше всего его включать сразу под хвост нашего славного Итало Гарибольди!
(Когда эти итальянцы попадали к нам в плен, приходилось поломать головы в наших штабах, ибо из их показаний было трудно понять, о каком «новом секретном оружии» идет речь и где главный источник питания этого пулемета.)

http://militera.lib.ru/prose/russian/pikul5/03.html
(«Барбаросса» Пикуль)

×
Зарегистрировать новую учетную запись
Сбросить пароль
Compare items
  • Включить общее количество Поделиться (0)
Сравнить