Борттогу унаа системаларынын энергия керектөөсүнүн өсүшү жаңы технологияларга келечекте аскердик машиналардын кубаттуулугун жана мобилдүүлүгүн түп тамырынан бери өзгөртүүгө мүмкүнчүлүк берет
Америкалык армиянын кийинки муунунда гибриддик электр станциясы болушу ыктымал экенин эске алып, бул өнөр жай буга чейин иштеп чыккан энергетикалык технологияларын (сөзсүз өзгөртүүлөр менен бирге) киргизе алышы үчүн масштабдуу программага муктаж. согуштук машиналардын негизги бөлүгү. Балдын бул баррелиндеги майга чымын, бирок азыркы пландар боюнча, армия мындай машиналарды 2035 -жылдардын тегерегинде кабыл алууну пландап жатат. Тиешелүү программалар Трамптын президенттигине тездетилмейинче, анын конфигурациясы боюнча чоң чечимдер, кыязы, 2025 -жылга чейин кабыл алынбайт.
Чоң муктаждыктар жаңы технологияларды өнүктүрүүгө эң сонун стимул болуп саналат, бул болсо өз кезегинде бул муктаждыктарды канааттандыруу үчүн чечимдерди бере алат. Мисалы, согуш талаасында электр энергиясына болгон өсүп жаткан суроо-талап күйүүчү май менен камсыздоо менен байланышкан логистикалык жүктү азайтуу, ошондой эле күжүрмөн күчтөрдүн жана күжүрмөн колдоо күчтөрүнүн жолдон тышкары жөндөмдүүлүгүн жогорулатуу зарылдыгы менен айкалышат. Мунун баары көмөкчү кубат бирдиктерин, мотордун акылдуу башкаруу элементтерин жана гибриддик электр дискти кеңири жайылтуунун жана анын натыйжасында тышкы керектөөчүлөр үчүн өндүрүлгөн кубаттуулуктун кескин жогорулашынын пайдасына ишенимдүү далилдер.
Инерцияны жеңүү
Ар кандай аскердик структуралар үчүн гибриддик унаа технологиясынын демонстранттарын өндүрүүдө жана жарандык сектор үчүн гибриддик автобустарды өндүрүүдө чоң тажрыйбасы бар, BAE Systems бул технологиянын бүгүнкү күндө кайда экенин жана анын келечеги кандай экенин жакшы баалап алган. Ушул эле нерсе көптөгөн көрсөтмө долбоорлорго катышкан DRS Technologies үчүн да тиешелүү. Том Уивер, DRS Network Computing жана Test Solutions компаниясынын коммерциялык директору, рынок дагы эле пайда болуп жатканын жана электромобилдердин пайдасы салттуу унаалардын инерциясын жеңе электигин айтты. Мындай инерция акыркы он жылдын ичинде "жок дегенде 100%га" өскөн муктаждыктарга карабастан, тышкы керектөөчүлөр үчүн керектүү кубатты өндүрө алган машиналардын прогрессине терс таасирин тийгизет.
DRS ар кандай кардарлар менен иштөөдө, алар ар кандай өндүрүмдүүлүк тесттеринде интеграцияланган жаңы технологиялары бар машиналарды көрсөтүшөт. Ийгиликтүү демонстрациялар жана колдонуучулардын оң сын -пикири аскерлерге мындай машиналарды жайгаштырууга алып келген жок, анын үстүнө аларга талаптар да иштелип чыккан эмес. Бирок суроо -талап өсө берет, өзгөчө экспедициялык операцияларга жана багытталган энергетикалык курал системалары сыяктуу атайын унааларга.
DRS азыр Эллисон менен биргеликте иштелип чыккан Transmission Integral Generator түрүндө Орточо Тактикалык Унаа (MTV) жана HMMWV жабдуулары үчүн борттогу энергия системасын сунуштайт. Бул MTV жүк ташуучу машинасына орнотулган, мисалы, борттогу же тышкы системалар үчүн 125 кВтка чейин энергия өндүрөт. Компания ошондой эле ар кандай унаалар үчүн энергияны башкаруунун башка системаларын чыгарат. Мындай системалар менен алектенген BAE Systems компаниясынын башкы инженери Эндрю Розенфилд, негизинен, батарейкаларды заряддоодогу көйгөйлөрдөн улам, жердеги согушта таза электрдик машиналар чоң роль ойной тургандыгы күмөн деп эсептейт.
"Бардык электр менен иштөө үчүн күчү агрегаттардын технологиясы жакшы жолго коюлган, бирок май куюу көйгөйү таза электр унааларын ишке киргизүүгө тоскоол болушу мүмкүн" деди ал. "Акыр -аягы, дизель дүйнөнүн каалаган жеринде бар, ал эми чөлдө батарейканы кайра заряддоо станциясын табуу өтө кыйын, бирок тапкан күндө да, алардын толук заряддалышын сегиз саат күтүү мүмкүн эмес."
Уивер гибриддик унаалар басымдуулук кылат деп макул болду, ошондой эле таза электр машиналарын кубаттоочу инфраструктуранын чектөөлөрүн жана дизелдик жана JP8 реактивдүү күйүүчү майдын бардык жерде бар экендигин айтып өттү. Бирок, Розенфилд электротехникалык машиналар аскердик базаларда чоң роль ойной аларын баса белгиледи, анткени алар заманбап заводдордо же аэропорттордо (аэродромдук тракторлордо) болгондой, товарларды жылдыра алышат. "Күйүүчү май клеткалары, кыязы, мындай тапшырмаларды аткара алмак, анткени алар суутек запастарына бекер кирүүгө муктаж", - деди ал.
Уивер күйүүчү май клеткаларынын алдында татаал жол бар деп эсептейт. «Биринчиден, азырынча суутек газынын инфраструктурасы жок жана жаңы отунду жайгаштырууга ишенбөөчүлүк пайда болот. Мындай унаалардын жолу жакшы уюштурулган экспедициялык операциялардан башталат ».
Гибриддик конструкциялар дагы таза электрдик конструкцияларга караганда татаалыраак жана бир нече өзгөчөлүктөргө ээ, бул аларды таза электрдик жана кадимки электрдик машиналарга караганда жагымдуу кылат. «Биринчиден, гибриддик электр платформалары кадимки дизелдик унаалар сыяктуу эле күйүүчү майды колдонот. Экинчиден, аз ылдамдыктагы момент тегиз жерлерди кыдырган же өтө тик боорго чыккан машина үчүн идеалдуу."
Ал кошумчалагандай, күчтүү лазерди колдонгон байланыш жана курал системалары сыяктуу жаңы мүмкүнчүлүктөр жайылган сайын бортто чоң көлөмдөгү электр энергиясын өндүрүү мүмкүнчүлүгү барган сайын маанилүү болуп баратат. Бул энергияны экспорттоо жөндөмү да чоң артыкчылык болуп саналат, анткени бул машиналар калктуу пункттарды жана ооруканаларды энергия менен камсыздай алат, алардын энергетикалык тутумдары согуштук же табигый кырсыктан жабыркаган.
"Акырында, күйүүчү майды үнөмдөөгө жана ишенимдүүлүккө байланыштуу эксплуатациялоого жана техникалык тейлөөгө кеткен чыгымдар гибриддик электр унааларын акылдуу жана узак мөөнөттүү тандоо кылат."
Уивер белгилегендей, согуштук машиналардын бортунда электр энергиясына болгон суроо -талап эч качан азайган эмес, алар жылдан жылга өсөт. "Жаңы функционалдык тутумдар ташуучу платформадан барган сайын көбүрөөк энергияны, ошондой эле учурдагы транспорттун электр энергиясын өндүрүү жана бөлүштүрүү системаларын үзгүлтүксүз жогорулатууну талап кылат."
Сиз үнсүз локомотив, радар, өнүккөн байланыш, сигналдын иштебей калышы жана электромагниттик курал -жарак же курал сыяктуу өзгөчөлүктөрдү кошкондон кийин, платформа артта калып, гибриддик электр схемасына өтпөстөн башкарылбай калат. Жакынкы он жылдыкта бардык согуштук унаалар үчүн эң маанилүү компоненттердин бири - бортто чоң көлөмдөгү электр энергиясын өндүрүү мүмкүнчүлүгү болот ».
"Электр менен иштеген унаалар өз ишин кадимки механикалык кесиптештеринен кем эмес аткарышы керек", - деп улантты ал. "Моторлоштурулган системалар моторлонгон системаларга караганда бир кыйла жөнөкөй жана кыймылдуу бөлүктөрү аз болгону менен, алар көбүнчө таң калыштуу деңгээлде артыкчылыкка ээ, бул аларды ишенимдүү кылат. Мисалы, көпчүлүк кайчылаш электр өткөргүчтөрү иштебей калган бир мотор менен кадимкидей иштей алат."
Уивердин айтымында, коомдук транспортто тарбияланган негизги технологиялар мурунтан эле бар жана рынокко чыгууга даяр. "Гибриддик жана электрдик схемаларды кеңири колдонуу, айрыкча шаарлар аралык автобустарда жана трамвайларда, мотор контроллерлерин, инверторлорду жана аскердик муктаждыктарга жакын болгон конверторлорду өнүктүрүүгө алып келди" деди ал. "Бардык тармактын муктаждыктары - бул квалификациялык процесс үчүн төлөөгө даяр кардарлар, ошондой эле чыгымдарды азайтуу үчүн жетиштүү."
Азырынча демонстрация боюнча иштер уланууда. General Motors (GM) 2016-жылдын октябрь айында AUSAда Chevrolet Colorado ZH2 күйүүчү май клеткалуу автоунаасынын "даяр" версиясын көрсөткөн, ал орточо өлчөмдөгү пикап жүк ташуучу шассиге негизделген. Графикке ылайык, Колорадо ZH2, TARDEC бронетанкалык изилдөө борборунун жардамы менен, 2017 -жылы "экстремалдык шарттарда" бир катар аскердик сыноолордон өтүшү керек.
Бул тездетилген программа болчу. GM менен TARDEC келишимге кол койгондон кийин бир жылга жетпей демо түзүү үчүн чогуу иштешти. "Инновациялык идеяларды көрсөтүү жана баалоо ылдамдыгы абдан жогору, ошондуктан өндүрүш байланыштары армия үчүн абдан маанилүү", - деди TARDEC директору Пол Роджерс. "Күйүүчү май клеткалары тынч иштөө, тышкы керектөөчүлөр үчүн электр энергиясын өндүрүү жана туруктуу момент аркылуу аскердик машиналардын мүмкүнчүлүктөрүн олуттуу түрдө жогорулатуу потенциалына ээ - бул артыкчылыктардын баары бул технологияны тыкыр изилдөөгө алып келет."
"ZH2 армияга күйүүчү май клеткасынын технологиясын аскердик колдонмолорго даярдыгын көрсөтүүгө жана баалоого мүмкүнчүлүк берет, ошол эле учурда күйүүчү май клеткалуу электр машиналары белгилүү шарттарда жана белгилүү бир согуштук миссияларда канчалык пайдалуу болот деген суроого жооп берет", - деди Дуг Халло. TARDECтин өкүлү.
TARDEC баалашы керек болгон күтүлбөгөн артыкчылыктарга үнсүз байкоо жүргүзүүгө мүмкүндүк берген үнсүз иштөө, термикалык колтамгаларды төмөндөтүү, бардык ылдамдыкта дөңгөлөктүн жогорку моменти, бүт иштетүү диапазонунда күйүүчү майдын аз чыгымы жана ичүүчү суунун химиялык кошумча продукт катары кабыл алынышы кирет.. Колорадо ZH2де тышкы керектөөчүлөр үчүн борттогу электр кубаты бар.
Кыймыл тутуму 93 кВтка чейин түз токту иштеп чыгууга жөндөмдүү протон алмашуучу мембраналык отун клеткаларына жана кыймыл системасы үчүн дагы 35 кВт камсыз кылган жана регенеративдүү тормоз учурунда заряддалуучу батареяга негизделген. Бул GMнин ZH2 долбоорунун менеджери Кристофер Колкит түшүндүрөт.
«Унаанын цистерналарында 4,2 кг болжол менен 10 000 psi суутек бар, бул атмосфералык басымдан 689 эсе көп. Атмосфералык аба - электрохимиялык процесс үчүн керектүү кычкылтектин булагы, анын натыйжасында керектүү электр энергиясы өндүрүлөт; суу буусу гана бөлүнүп чыгат », - деп белгиледи ал.
Бардык электр кыймылдаткыч системалары үчүн энергияны булактан дөңгөлөккө жеткирүү салттуу унааларга караганда жеңилирээк. ZH2де сөздүн кадимки маанисинде берүү жок. Бир баскычтуу редуктору бар AC тартма мотору моментти түздөн-түз транспорттук корпуска жана төрт дөңгөлөктүү дискке которот”,-деп түшүндүрдү Колкит.
Портативдүү инфраструктура
Бул программа аркылуу TARDEC борбору суутектин жеткиликтүүлүгү (инфраструктура) көйгөйүн жок дегенде жарым -жартылай чечүү мүмкүн болгон нерсени изилдеп жатат. Анын бул жердеги чечими бул химиялык элементтин ар кандай булактардан ар кандай жолдор менен өндүрүлүшү менен жактырылды. TARDEC борборунун өкүлүнүн айтымында, ZH2 долбоору боюнча иштин баштапкы этабында, идеясы портативдик реформатордо JP8 авиациялык керосинди реформалоо учурунда кысылган суутекти алуу болуп саналат, ал ар бир полигон менен кошо көчүрүлөт. машина, анткени бул милдеттердин ушул баскычында чечилгендердин санын көбөйтөт.
"Учурда биз суутекти өндүрүү үчүн жаратылыш газы, JP8 реактивдүү күйүүчү май, DF2 дизели же пропан сыяктуу жергиликтүү жеткиликтүү булактарды колдоно турган реформатор түзүүнү издеп жатабыз" деди ал. - Жергиликтүү электр тармактары, анын ичинде калыбына келүүчү энергия булактары, суу ресурстары менен бирге, суутекти өндүрүү үчүн да колдонулушу мүмкүн. Бул армияга конкреттүү операция театрына жеткирилүүчү күйүүчү майдын көлөмүн азайтууга жана ошол театрда бар нерсеге таянууга мүмкүндүк берет ".
Батареялар болобу, күйүүчү май клеткалары болобу же аралаш дизелдик электр станциялары болобу, электр тогун алдыга карай жылдыруу ишенимдүү жана эффективдүү электр дисктерди талап кылат. Британиялык Magtec компаниясы аэрокосмостук, деңиздик жана автомобиль базарлары үчүн электр кыймылдаткыч системаларын чыгарат, мисалы, жаңы кыймылдаткыч системалары бар коммерциялык жүк ташуучу машиналарды конвертациялоонун бир нече варианттарын сунуштайт.
Бирок, компания ошондой эле 2000 -жылдардын башында Британия менен Швециянын коргоо агенттиктери үчүн BAE Systems Hagglunds тарабынан өндүрүлгөн гибриддик технологияларды көрсөтүү үчүн трек жана дөңгөлөктүү платформалар үчүн толук кубаттуу агрегаттарды иштеп чыккан.
SEP (Splitterskyddad EnhetsPlattform) платформалары үчүн, дөңгөлөктүү 6х6 жана тректи, компания дөңгөлөктүү борбордук моторлорду (мотор-дөңгөлөктөрдү), анын ичинде эки этаптуу редукторду жана тормоз системасын, эгиз генераторлорду, башкаруу жабдууларын жана электр бөлүштүрүүнү иштеп чыккан.. SEP үчүн, ал ошондой эле машинаны ошол жерде иштетүүгө мүмкүндүк берүүчү электр бөлүштүрүү, тартууну башкаруу, электрондук дифференциалдык кулпулар жана руль сыяктуу негизги функцияларды көзөмөлдөө үчүн программалык камсыздоону иштеп чыкты, орнотту жана сыноодон өткөрдү. Мындан тышкары, бул система бардык аскердик EMC жана экологиялык эрежелерге жооп берет.
Magtecтин башкы аткаруучу директору, аскердик колдоо миссиялары үчүн кеңири диапазондуу электромобилдердин жакшы өсүү потенциалын көрүп жатканын айтты. Ошол эле учурда, жаңы технологиялар мобилдүүлүктүн олуттуу жакшырышына, күйүүчү майдын чыгымдалышынын азайышына, көбүрөөк резервдин болушуна өбөлгө түзүп, плюс оригиналдуу чечимдерди кабыл алууга мүмкүндүк берет. Ал ошондой эле электр кыймылдаткычы аралыктан иштөөнү жана автономияны жөнөкөйлөтөрүн белгиледи.
Керектүү технологияларды андан ары өнүктүрүүгө байланыштуу, ал диск системалары кремний карбидинин жарым өткөргүч схемаларына негизделген жакшыртылган күч электроникасы (күч дисктерин башкаруу үчүн) менен рынокко чыгууга даяр экенин белгиледи. Алар жаңы муундагы электр системалары иштеген жогорку чыңалууну көзөмөлдөө үчүн керек. Magtec директору азыркы замандагы системалардын көпчүлүгү иштеген 24 вольттун электр энергиясынын негизги керектөөчүлөрү үчүн азыр өтө төмөн экенин белгиледи (чыңалуунун жогорулашы амперди ашыкча жогорулатпастан кабелдер аркылуу көбүрөөк кубаттуулукту өткөрүүгө мүмкүндүк берет).
Бул тармактагы бир компания GE Aviation, кремний карбиди күч электроникасын иштеп чыгуу жана көрсөтүү үчүн 2,1 миллион долларлык келишимге ээ болду.18 айлык өнүгүү программасынан кийин, компания кремний карбид металл оксиди FET технологиясынын 15 кВт, 28/600 вольттук эки багыттуу DC / DC конвертеринде галий нитридинин түзүлүштөрү менен айкалышын көрсөтүшү күтүлүүдө.
Компаниянын маалыматы боюнча, бул жабдык эки эсе көп кубаттуулукту башкара алат, ошол эле учурда учурдагы кремний күч электроникасына салыштырмалуу көлөмдүн жарымын ээлейт, ал эми конвертерлер параллель иштей алышат жана CAN стандартына ылайык программаланышат.
Компания TARDECтен кийинки муундагы унаа кубатынын архитектурасын иштеп чыгып, аны бузуучу технология деп атоодо жана 2017-жылдын ортосуна чейин технологиялык демонстрация даяр болот деп үмүттөнөт.
Эки эсе ылдамдык
Дагы бир жаңы технология-бул DARPA Defense Advanced Research Projects Agency's Ground X-Vehicle Technology (GXV-T) долбоору, анда электр системалары олуттуу роль ойнойт. Долбоордун максаты - келечектүү бронетранспортерлордун экипажынын көлөмүн, салмагын жана санын эки эсе кыскартуу, ылдамдыгын эки эсе көбөйтүү, рельефтин 95% ын басып өтүү мүмкүнчүлүгү, ошондой эле көрүнүү белгилерин азайтуу.
2016-жылдын июль айында DARPA Qinetiqке GXV-T долбоору үчүн электр диск системаларынын технологиясын өркүндөтүү үчүн 2,7 миллион доллар инвестиция берди. Компания бул технологияны дөңгөлөктөрдүн ичинде ар кандай редукторлорду, дифференциалдарды жана кыймылдаткыч валдарды алмаштыруучу компакт жана өтө күчтүү электр кыймылдаткычтары катары сүрөттөйт. Бул ыкма, компаниянын айтымында, платформанын жалпы салмагын кескин түрдө азайтат жана коопсуздукту жана иштөөнү жакшыртуучу жаңы дизайн варианттарын ачат.
Qinetiq, GXV-T сыяктуу жаңы түшүнүктөрдө колдонуудан тышкары, бул технология кайра жабдуу учурунда учурдагы автоунаалардын мүмкүнчүлүктөрүн жакшырта аларын баса белгилейт. Мисалы, көп дөңгөлөктүү жөө аскерлердин унаасы дөңгөлөктүү дисктер же мотор дөңгөлөктөрү менен жаңыртылган ", салмакты үнөмдөөчү күчтү жана мобилдүүлүктү колдонушу мүмкүн, же тескерисинче, бул үнөмдөөнү коргоону жакшыртуу, жабдууларды орнотуу же жүргүнчүлөрдүн мүмкүнчүлүгүн жогорулатуу үчүн колдонушу мүмкүн."
Инвестициядан кийин 2015 -жылдын сентябрь айында жарыяланган келишим түзүлгөн, анын алкагында концепция чыныгы дизайнга которулат жана сыналат, андан кийин эки толук жумушчу прототип чыгарылат.
"Кадимки кыймылдаткычтар өтө оор, сыйымдуулугу чектелүү жана минадан жарылганда өлүмгө учуроочу снаряддарга айлана турган компоненттерден турат", - деди Qinetiq компаниясынын изилдөө башчысы, келишимди комментарийлеп. "Дисктерди дөңгөлөктөргө жылдыруу бул коркунучту жок кылат жана коргонуу деңгээли жана куралдын күчү жогорулагандыктан унаалардын оор жана аз кыймылдуу болуу тенденциясын бузат."
Учурдагы машиналар кыймылсыз подсистемаларды электрлештирүүдөн да пайда ала алышат. Мисалы, Германиянын Jenoptik компаниясы Польшанын Leopard 2PL танктарын модернизациялоо программасы үчүн 126 электр мунарасы жана курал стабилдештирүү тутумун бериши керек. Компаниянын маалыматы боюнча, электр системалары резервуардагы гидравликалык системаларды алмаштырат, ошону менен техникалык тейлөөнү жана жылуулук өндүрүүнү азайтат.
Жеткирүү 2017-2020-жылдары Польшанын Бумар Лабеди менен 2016-жылдын октябрында кол коюлган 23 миллион долларлык келишимге ылайык жүргүзүлүшү керек. Ошол эле Bumar Labedy компаниясы 2017 -жылдын февраль айында немис компаниясы Rheinmetall менен танктарды модернизациялоо боюнча кызматташуу келишимине кол койгон.
Женоптиктин иш -аракеттеринин бири - компакт стабилдештирилген курал / сенсордук платформаларды, мунаралар жана курал үчүн кыймылдаткыч системаларды жана брондолгон машиналардын көз карашын турукташтыруу үчүн күзгүлөрдү иштеп чыгуу жана өндүрүү.
Мисалы, чоң курал системалары үчүн мылтык жана мунаралуу кыймылдаткыч системасы негизги жана резервдик башкаруу блокторунун сигналдарына жараша, мылтыкты азимут менен бийиктикке багыттоочу горизонталдуу жана вертикалдуу электр кыймылдаткычтарынан турат. Эки дискке абсолюттук позициялоочу щеткасыз синхрондуу моторлор кирет, алар ар бир мотордун чыгуучу тиштери менен куралдын тиштүү секторунун ортосунда нөлдүк тазалануу менен.
Туруктуу 28 жана 610 вольттук DC чыңалуусу менен иштөөгө жөндөмдүү система, мылтыкты ар бир учакка 60 ° / сек чейин ылдамдыкта же 0,2 мрад / с караганда жайыраак ыргыта алат.
Дисктин башкаруу блогу, сенсорлордун, сигналдардын жана активдүү көрүнүштөрдүн кирүү сигналдарына ылайык, электр менен камсыздоону үч фазалуу системага айлантат, мунаранын жана куралдын жетектөөсүнүн, стабилдештирүүнүн жана иштетүүчү сервомоторлордун ар бирине.
IDTechEx изилдөө фирмасынын былтыркы отчетуна ылайык, глобалдык унаа электрлештирүү рыногу 2026 -жылы 300 миллиард долларга барабар болот. Бул транспорт каражатынын электр кыймылдаткычтарынын санынын көбөйүшү менен шартталган (руль, асма жана башка механикалык, пневматикалык жана гидравликалык бөлүктөр электр системаларын алмаштырат) массалык рыноктун технологиялык негизин камсыз кылат, ошону менен алардын наркын төмөндөтөт. аскердик унаалар үчүн.
