Teknik Sipil
Mobil listrik pertama muncul sebelum mobil dengan mesin pembakaran internal (ICE), pada tahun 1828. Pada awal abad ke-20, kendaraan listrik menyumbang lebih dari sepertiga dari seluruh armada kendaraan AS. Namun, kemudian mereka secara bertahap mulai melepaskan posisi mereka, menyerah pada mobil dalam hal jangkauan, kenyamanan pengisian bahan bakar, dan parameter lainnya.
Beberapa opsi desain untuk kendaraan listrik dapat diterapkan. Kendaraan listrik klasik ditenagai oleh baterai yang diisi di stasiun pengisian daya. Kendaraan listrik dengan suplai energi listrik eksternal menerima listrik dari konduktor eksternal dengan metode kontak atau melalui medan elektromagnetik. Mesin pembakaran internal dengan generator dapat dipasang untuk mengisi ulang baterai kendaraan listrik, atau listrik dapat dihasilkan dari bahan bakar cair atau gas secara langsung menggunakan sel bahan bakar katalitik. Semua skema di atas dapat digabungkan dengan berbagai cara.
Secara berkala, minat pada kendaraan listrik kembali, biasanya selama kenaikan harga produk minyak bumi, tetapi dengan cepat memudar: mobil dengan mesin pembakaran internal tetap berada di luar persaingan. Akibatnya, peralatan dengan penggerak listrik telah tersebar luas di segmen transportasi dengan pasokan energi listrik eksternal: kereta listrik, trem, dan bus troli, di ceruk peralatan gudang.
Segmen terpisah dapat dibedakan dengan peralatan khusus, misalnya, dump truck penambangan dengan daya dukung lebih dari 100 ton, di mana transmisi elektromekanis digunakan.
Pada awal abad ke-21, minat pada kendaraan listrik kembali ke tingkat yang baru. Faktor penentunya bukanlah kenaikan harga produk minyak, tetapi tuntutan para aktivis lingkungan untuk mengurangi emisi berbahaya. Perusahaan Amerika Tesla, yang dipuja (dibenci) oleh banyak Elon Musk, menjadi pabrikan yang telah menunggangi "gelombang lingkungan" sebanyak mungkin.
Tetapi siapa pun dan tidak peduli bagaimana mereka berhubungan dengan Elon Musk, tidak dapat disangkal bahwa Tesla telah melakukan pekerjaan yang hebat: pada kenyataannya, segmen pasar mobil yang terpisah telah dibuat, mobil listrik telah menjadi area di mana raksasa mobil telah dimulai. untuk aktif berinvestasi. Jika pembangunan dilakukan secara aktif ke beberapa arah, cepat atau lambat hasilnya akan tercapai. Akan ada baterai baru dengan peningkatan kapasitas, tingkat pengisian tinggi dan rentang suhu aplikasi yang diperpanjang, motor listrik yang lebih efisien dan kompak, dengan gearbox terintegrasi yang dapat ditempatkan di roda motor dengan bobot unsprung rendah dan pengembangan lainnya.
Tidak ada keraguan bahwa di masa mendatang, mobil listrik praktis akan menggantikan mobil dengan mesin pembakaran internal, dan bukan karena alasan lingkungan, tetapi karena keunggulan teknis umum kendaraan listrik.
Peralatan militer
Pada tahun 1917, perusahaan Prancis FAMH memproduksi 400 tank Saint Chamond dengan transmisi listrik Crochat Collendeau, di mana mesin bensin Panhard terhubung langsung ke generator listrik, yang menggerakkan dua motor listrik, yang masing-masing terhubung ke roda penggerak dan ulat. menyetir. Juga pada tahun 1917, sebuah tangki dengan transmisi listrik dari Daimler dan British Westinghouse diuji di Inggris Raya.
Contoh selanjutnya termasuk unit artileri self-propelled berat Jerman (SAU) "Ferdinand" ("Gajah") dengan berat 65 ton. Pembangkit listrik "Ferdinand" termasuk dua mesin karburator berpendingin air 12 silinder berbentuk V "Maybach" HL 120 TRM dengan kapasitas 265 liter. pp., dua generator listrik Siemens-Schuckert Typ aGV dengan tegangan 365 volt dan dua motor listrik traksi Siemens-Schuckert D149aAC dengan daya 230 kW, terletak di bagian belakang lambung, yang menggerakkan masing-masing rodanya melalui pengurangan gigi dibuat sesuai dengan skema planet.
Meskipun Ferdinand relatif baru, tidak banyak keluhan tentang pekerjaannya. Dengan demikian, seseorang dapat mencatat kompleksitas dan biaya yang lebih besar dibandingkan dengan pembangkit listrik dengan desain klasik, serta kebutuhan untuk menggunakan sejumlah besar tembaga, yang pasokannya terbatas di Jerman.
Selain senjata self-propelled Ferdinand, penggunaan tenaga penggerak listrik juga dipertimbangkan di tank super-berat Jerman, tank Maus seberat 188 ton.
Sekitar periode yang sama, tangki berat EKV eksperimental dengan pembangkit listrik elektromekanis dikembangkan di Uni Soviet berdasarkan tangki KV-1. Desain teknis tangki EKV dikembangkan pada bulan September 1941, dan pada tahun 1944 prototipe tangki EKV diuji. Diasumsikan bahwa penggunaan transmisi elektromekanis pada tangki akan mengurangi konsumsi bahan bakar, meningkatkan kemampuan manuver dan karakteristik dinamis tangki.
Transmisi elektromekanis tangki EKV termasuk generator starter DK-502B yang terhubung ke mesin diesel V-2K, dan dua motor traksi DK-301V, dengan dua gearbox onboard dan peralatan kontrol.
Menurut hasil pengujian, desain tangki EKV diakui tidak memuaskan, pengerjaan proyek dibatasi.
Proyek tank "listrik" dilakukan di Inggris, AS, Uni Soviet, Jerman dan Prancis, serta di negara-negara lain sepanjang abad XX. Namun demikian, saat ini, tank dan kendaraan lapis baja dengan tata letak tradisional telah menerima pengembangan maksimal.
Manfaat dan perspektif
Mengapa selalu ada masalah untuk memastikan propulsi listrik kendaraan tempur darat, meskipun sejumlah besar proyek eksperimental tertutup?
Di satu sisi, ada perkembangan teknologi, yang penggunaannya dalam sistem propulsi listrik memungkinkan untuk mengandalkan hasil positif yang sebelumnya tidak dapat dicapai. Magnet permanen dan motor listrik asinkron, generator arus listrik efisiensi tinggi, sistem distribusi daya, baterai pengisian cepat, dan banyak lagi sedang dikembangkan.
Baru-baru ini, kita berbicara tidak hanya tentang teknologi darat dengan penggerak listrik, tetapi juga tentang pembuatan pesawat listrik sepenuhnya hingga model penumpang yang cukup besar.
Di sisi lain, keuntungan yang dapat diberikan oleh propulsi listrik ke peralatan tempur darat semakin diminati:
- kemungkinan tata letak kendaraan tempur yang fleksibel karena tidak adanya transmisi listrik unit dengan koneksi mekanis kaku yang disediakan oleh poros;
- peningkatan kemampuan bertahan peralatan militer karena kemungkinan redundansi komponen transmisi listrik;
- kemungkinan meninggalkan penggerak hidrolik berbahaya api demi penggerak listrik;
- kemungkinan pergerakan peralatan militer di bagian jalan yang terbatas dalam mode kamuflase maksimum, dengan sedikit membuka kedok oleh karakteristik suara dan termal;
- kemampuan untuk memulihkan listrik selama pengereman;
- karakteristik dinamis terbaik dan parameter lintas negara dari kendaraan lapis baja yang dilengkapi dengan transmisi listrik;
- kemudahan kontrol kendaraan lapis baja dengan penggerak listrik;
- kemampuan untuk menyediakan listrik dalam jumlah yang cukup untuk jumlah peralatan, sensor, senjata canggih yang terus meningkat.
Mari kita lihat lebih dekat manfaat ini. Sumber energi utama adalah diesel atau turbin gas, di mobil dengan transmisi listrik mereka akan memiliki sumber daya dan efisiensi yang lebih besar karena fakta bahwa kecepatan mesin yang optimal pada awalnya dapat dipilih, di mana ia akan memiliki keausan minimum dan bahan bakar maksimum. efisiensi. Peningkatan beban selama akselerasi dan manuver yang kuat akan dikompensasi oleh baterai penyangga.
Misalnya, dalam kombinasi dengan generator, turbin gas berkecepatan tinggi dapat dipasang, yang akan beroperasi dalam mode "on / off" untuk mengisi ulang baterai penyangga, tanpa mengubah kecepatan.
Dalam transmisi listrik, tidak perlu memasang poros besar dan kotak roda gigi. Sambungan mekanis pada transmisi listrik hanya tersedia pada pasangan mesin-generator listrik dan motor listrik-roda, tetapi unit-unit ini dapat dibuat sebagai satu kesatuan. Unit lainnya terhubung dengan kabel fleksibel.
Tidak seperti sambungan mekanis, sambungan listrik dapat berulang berkali-kali lipat. Misalnya, pada tahap perakitan kasing, saluran kabel yang dilindungi dapat diletakkan, yang akan menampung bus daya dan data universal, termasuk kabel daya dan data.
Pemisahan spasial sumber energi, saluran pasokan dan komunikasi, serta mesin dan baling-baling dengan probabilitas yang meningkat akan memungkinkan kendaraan tempur untuk mempertahankan mobilitas dan kesadaran situasional ketika rusak, yang akan memastikan kemungkinan penarikan kendaraan tempur dari zona tembak. dan mengungsi dari medan perang.
Penolakan penggerak hidraulik demi penggerak listrik juga akan membantu meningkatkan daya tahan kendaraan tempur darat, baik karena bahaya kebakaran yang lebih rendah dari yang terakhir, dan karena keandalannya yang lebih besar. Angkatan Udara Rusia berencana untuk meninggalkan penggerak hidrolik pada pesawat tempur generasi kelima Su-57 pada tahun 2022.
Kehadiran baterai penyangga akan memungkinkan Anda untuk tetap mobile tanpa menyalakan mesin utama, meskipun pada bagian yang cukup terbatas. Ini akan memungkinkan kendaraan tempur yang menjanjikan untuk menerapkan skenario taktis baru untuk melakukan operasi tempur dari penyergapan, ketika dalam mode siaga kendaraan lapis baja dalam kesiapan tempur penuh, sementara tanda termalnya akan sebanding dengan suhu sekitar.
Baterai juga akan memberikan kemampuan untuk bergerak jika terjadi kegagalan pembangkit listrik utama, yang akan memungkinkan kendaraan lapis baja meninggalkan medan perang sendiri. Dalam beberapa kasus, untuk mengevakuasi kendaraan tempur dengan transmisi listrik, cukup dengan menghubungkannya ke sumber daya eksternal. Misalnya, kendaraan pemulihan lapis baja dengan cara ini dapat secara bersamaan mengevakuasi dua kendaraan lapis baja lainnya dengan transmisi listrik yang rusak sebagian, cukup dengan melemparkan kabel daya ke atasnya.
Seperti pada kendaraan listrik sipil, pada kendaraan lapis baja dengan transmisi listrik, pemulihan energi dapat dilakukan selama pengereman.
Kendaraan tempur darat dengan transmisi listrik akan memiliki karakteristik mobilitas dan kemampuan kontrol terbaik karena transmisi daya variabel tak terbatas ke baling-baling, serta distribusi daya yang fleksibel antara motor listrik di sisi kiri dan kanan. Misalnya, selama belokan, penurunan daya pada motor trailing bead akan dikompensasikan dengan peningkatan daya motor trailing bead.
Salah satu keuntungan terpenting dari transmisi listrik adalah kemampuan untuk menyediakan daya ke peralatan dan sensor, misalnya, stasiun radar (radar) untuk pengintaian, bimbingan, dan pertahanan menyeluruh dari kompleks perlindungan aktif.
Dalam waktu dekat, senjata laser akan menjadi bagian integral dari kendaraan tempur darat, yang akan mampu menetralisir sebagian besar ancaman dari kendaraan udara tak berawak kecil (UAV), peluru kendali anti-tank dan submunisi cluster dengan kepala pelacak termal dan optik.
Listrik juga mungkin diperlukan untuk sistem kamuflase aktif untuk kendaraan lapis baja dalam rentang panjang gelombang termal dan optik.
kesimpulan
Penciptaan kendaraan tempur berbasis darat dengan propulsi listrik kemungkinan akan menjadi tak terelakkan karena teknologi meningkat dan persyaratan untuk pasokan listrik peralatan dan senjata on-board meningkat. Pasar sipil untuk kendaraan listrik dapat memiliki dampak yang signifikan pada tingkat pengenalan kendaraan tempur berbasis darat dengan penggerak listrik.
Kendaraan tempur darat yang menjanjikan dengan transmisi listrik akan melampaui model "klasik" dalam hal dinamisme, kemampuan manuver, kemudahan kontrol, kemampuan bertahan dan keamanan, serta, jika mungkin, penempatan senjata dan sensor yang menjanjikan dengan konsumsi energi tinggi.
