Jak informuje portal rosinform.ru, specjaliści Wojskowej Kompanii Przemysłowej zakończyli w ramach prac badawczych rozwój i testy pojazdu kołowego na bazie BTR-90 Rostok (kod Krymsk). Nowość wykorzystuje elektrownię hybrydową i przekładnię elektryczną.
Oczywiście warto świętować sukces rosyjskich deweloperów. Warto jednak zauważyć, że projekty podobnych pojazdów z hybrydowym napędem elektrycznym powstały już w krajach zachodnich, a niektóre z nich pojawiły się kilkanaście lat temu.
Należy wspomnieć o pojeździe 8x8, który wykorzystywał Advanced Hybrid Electric Drive (AHED), opancerzony system armat Thunderbolt United Defense z hybrydowym napędem elektrycznym, wóz bojowy Reconnaissance, Surveillance and Target Designation (RST-V), Anglo- Amerykański program dla pojazdu rozpoznawczego przyszłego FSCS/TRACER i kilku innych.
Praktyczne użycie
Napędy elektryczne znajdą zastosowanie zarówno w pojazdach cywilnych, jak i wojskowych. Technologia elektrycznego napędu kół, która na przykład umożliwia płaskie i solidne dno maszyny, zapewnia wyraźną przewagę konstrukcyjną. Technologia ta dowiodła już swojej skuteczności i niezawodności w codziennym użytkowaniu. Intencją wojska jest przede wszystkim przeniesienie tej technologii na prototypy do wykorzystania w programach na dużą skalę. Tym samym w amerykańskim programie - system walki przyszłości (FCS) - napęd spalinowo-elektryczny stał się główną formą napędu, stając się najważniejszą konfiguracją całej rodziny maszyn. W chwili obecnej na etapie testów przechodzą prototypy maszyn zbliżonych do seryjnych, wyposażonych w napędy elektryczne.
Głównym powodem zastosowania technologii napędu elektrycznego w sprzęcie wojskowym są nowe właściwości bojowe i cechy, które można osiągnąć tylko w ten sposób. Przede wszystkim dotyczy to niezawodności pojazdu, jego ochrony oraz wsparcia logistycznego. To jest klucz do nowej podstawowej produkcji pojazdów kołowych.
Korzystając z tej technologii, możliwe jest stworzenie modułu napędu koła, w którym silnik elektryczny jest całkowicie osadzony w jego piaście. Zawieszenie, napęd, układ kierowniczy i amortyzator zostaną zintegrowane w kompaktowym, znormalizowanym module podwozia. Hamulce będą również elektryczne, a jedynie hamulec postojowy będzie pełnił rolę dodatkowego hamulca mechanicznego.
Moduł napędu koła z silnikiem elektrycznym zamontowanym w piaście koła
Zaleta przestrzeni użytkowej pojazdu kołowego dzięki zastosowaniu napędu elektrycznego w porównaniu ze starą osią sztywną (źródło: silnik magnetyczny)
Zaawansowana maszyna z napędem hybrydowym (AHED)
Przykładem takiej techniki może być pojazd z obiecującym hybrydowym napędem elektrycznym (AHED) i układem kół 8x8 firmy General Dynamics Land Systems (GDLS). Po raz pierwszy został pokazany publiczności w 2002 roku na dorocznym pokazie AUSA w Waszyngtonie.
Maszyna z układem kół 8×8 i zaawansowanym hybrydowym napędem elektrycznym (AHED) firmy GDLS z napędem elektrycznym w piaście koła Magnet-Motor
Maszyna ta została wyposażona w elektryczny napęd piasty koła firmy Magnet-Motor GmbH (na zamówienie GDLS). Zainstalowany jest na nim generator diesla i akumulatory. Napędy kół MM są częścią modułu koła, który jest montowany na wszystkich kołach napędowych. Moc pierwotna jest generowana przez generator o mocy 200 kW, który jest bezpośrednio połączony z silnikiem Diesla za pomocą kołnierza. Dodatkowe 200 kW mocy zapewnia bardzo wydajny akumulator. Tak więc całkowita moc napędu wynosi około 400 kW. Do ładowania akumulatorów podczas jazdy wykorzystywana jest energia hamowania, a także nadmiar energii pierwotnej. Ta połączona konfiguracja zapewnia dodatkowe korzyści, w tym cichy zegarek i tryb ukrycia. Ponadto we wnętrzu maszyny nie ma elementów układu napędowego, a także „podwójnego dna” do umieszczenia jego części mechanicznych. W porównaniu do konwencjonalnych modeli z napędem sylwetka jest znacznie niższa.
Moduły kół są wyposażone w elastyczny „pępowinę”, który zapewnia wszystkie funkcje elektryczne przewodów czujnikowych i zasilających, a także dostarcza chłodziwo.
Konfiguracja pojazdu 8 × 8 z zaawansowanym hybrydowym napędem elektrycznym (AHED)
Warto również wspomnieć o energoelektronice, która zaopatruje maszynę w energię elektryczną i integruje w system wysokowydajne akumulatory. Znajdują się one z przodu maszyny, nieco ją „podnosząc”.
Rozpoznanie, wyznaczanie celów i wóz bojowy obserwacyjny (RST-V)
Wóz bojowy rozpoznania, rozpoznania i wyznaczania celów (RST-V)
Kolejnym zamówieniem firmy GDLS, realizowanym przez Magnet-Motor, był elektryczny połączony układ napędowy, który zastosowano w czterech prototypach bojowego wozu rozpoznania, wyznaczania celów i obserwacji (RST-V). Zostały one zbudowane dla Korpusu Piechoty Morskiej Stanów Zjednoczonych i Agencji Zaawansowanego Planowania Obrony (DARPA). Układ napędowy obejmuje również napędy piast kół oraz zasilanie z generatora diesla i akumulatorów. Zastosowanie elektrycznych modułów kołowych umożliwiło zamontowanie w aucie specjalnego ruchomego i składanego zawieszenia koła w celu zmiany jego prześwitu. Dodatkowo auto posiada podniesioną podłogę pomiędzy tylnymi i przednimi kołami. Dzięki temu może zmieścić się w samolocie Osprey V 22. Całkowita moc napędu wynosi 210 kW (generator diesla 110 kW i akumulatory o mocy 100 kW), co pozwala 3,8-tonowej maszynie przyspieszyć do 120 km/h i wznieść się do 60%.
Prototypy maszyny przeszły szereg pomyślnych testów, które potwierdziły ich zgodność z charakterystyką. Obecnie trwają prace nad pierwszą małą partią, która obejmie dalsze intensywne testy.
Warto zauważyć, że wszystkie siłowniki Magnet-Motor nie mają części zużywających się i mają minimalną ilość części ruchomych. Praktycznie nie wymagają konserwacji, są wysoce niezawodne, a co za tym idzie wymagają niskich kosztów eksploatacji. Ponadto rozwój mechanizmów i elektroniki uwzględnił konieczność obniżenia kosztów personelu i utrzymania urządzeń i materiałów, co usprawniło logistykę. W praktyce zastosowanie w pełni automatycznego i wysoce wydajnego napędu odciąża kierowcę. Zmiana biegów jest elektryczna, a nie mechaniczna, koła auta sterowane są osobno, co zapewnia lepsze przyspieszenie.
Już wczesne prototypy firmy Magnet-Motor mogły dostarczać energię elektryczną z sieci napędowej maszyny do różnych odbiorców zewnętrznych, na przykład elementów oświetleniowych i różnych mechanizmów. Oba systemy napędowe opracowane dla GDLS mają komponenty elektroniczne, które są bezpośrednio zintegrowane z elektrycznym układem napędowym. Za ich pomocą można podłączyć do zasilania stanowiska dowodzenia, instalacje radarowe, pojazdy inżynieryjne itp. Również elektryczna sieć napędowa może być wykorzystana jako podstawowy system zasilania elektrycznego przyszłych elektrycznych systemów walki, np. działek elektrycznych, działek kombinowanych, broni laserowej i mikrofalowej.
Thunderbolt - system armat opancerzonych
System armat opancerzonych Thunderbolt
System armat opancerzonych United Defense Thunderbolt z hybrydowym napędem elektrycznym strzela z armaty czołgowej kal. 120 mm.
System armat pancernych Thunderbolt został opracowany we wrześniu 2003 roku. Jest to zmodernizowany system armat opancerzonych M8 wchodzący w skład armaty czołgowej XM291 kal. 120 mm (zamiast armaty M35 kal. 105 mm). Główną zaletą systemu jest oszczędność miejsca dzięki zastosowaniu hybrydowego napędu elektrycznego. W przedniej części kadłuba pojawiły się dwa silniki trakcyjne, a w jednym ze sponsonów pojawił się silnik wysokoprężny o mocy 300 KM. Dzięki temu zwolniono miejsce, w którym wcześniej mieścił się 580-konny silnik wysokoprężny i napędy końcowe. Teraz może pomieścić cztery osoby lub dodatkową amunicję. Różnica mocy jest kompensowana energią bloku 24 akumulatorów kwasowo-ołowiowych.
Podczas procesu rozwoju wykorzystano model demonstracyjny TTD - główne narzędzie programistyczne dla dysku HED. Zastosowanie silnika wysokoprężnego John Deere (250 KM 187 kW) oraz zestawu 40 akumulatorów kwasowo-ołowiowych (187 kW) zmniejszyło zużycie paliwa o 89% w porównaniu do standardowego transportera opancerzonego M113A3, który jest wyposażony w silnik Detroit Diesel (275 KM) oraz przekładnia hydrodynamiczna Allison X2000-4A podczas jazdy po nierównym terenie ze zmianami wysokości i po drogach.
To prawda, że ta poprawa jest częściowo bezpośrednio związana tylko z wymianą silnika, ponieważ jednostka napędowa Detroit Diesel ma dość wysokie jednostkowe zużycie paliwa.
Przekładnie elektryczne systemów napędowych United Defense są klasycznymi dwukierunkowymi, dwurównoległymi obwodami, które przenoszą prąd z silnika maszyny napędzanej generatorem do oddzielnych silników siłowników dla każdego toru. Podobne systemy dwukierunkowe zastosowano w innych pojazdach gąsienicowych z napędem elektrycznym. To prawda, że jeśli silniki indukcyjne były używane w przekładniach United Defense, to używali silników elektrycznych z magnesami trwałymi, które zostały opracowane później.
Systemy FCS-T i FCS-W z hybrydowym napędem elektrycznym
Ponadto United Defense wprowadziło dwie kolejne platformy dla systemów walki przyszłości. Pierwsza, oznaczona jako FCS-T (gąsienicowa), to platforma pierwotnie opracowana przez UDLP dla konsorcjum Lancer jako możliwa platforma wdrożona w samolotach C-130 dla obecnie wycofywanego anglo-amerykańskiego programu wozów rozpoznawczych FSCS/TRACER.
FCS-T i FCS-W z hybrydowym napędem elektrycznym.
Platforma FCS-T wykorzystuje system hybrydowy z trzema trybami: hybrydowy, tylko akumulator i tylko silnik. Przy zasilaniu bateryjnym (kamuflaż, tryb cichy) samochód może przejechać około czterech kilometrów, zasilany akumulatorem litowym (167 kW) o napięciu 600 woltów. Tryb ten służy również do zapewnienia długotrwałej (do 6 godzin przy mocy 2,5 kW) cichej obserwacji, gdy załoga korzysta wyłącznie z elektronicznych urządzeń detekcyjnych.
CERV – Hybrydowy pojazd z napędem elektrycznym i silnikiem wysokoprężnym
Pojazd hybrydowy spalinowo-elektryczny CERV
CERV Long Range Covert Vehicle to lekki pojazd dieslowo-elektryczny o prędkości maksymalnej 130 km/h. Głównym celem jest przeprowadzanie specjalnych operacji wsparcia, rozpoznania i wyznaczania celów. Główną zaletą maszyny jest jej cichy ruch i przyjazność dla środowiska. Kalifornijska firma Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide brała udział w rozwoju samochodu.
Pojazd z napędem na cztery koła jest napędzany przez hybrydowy, wysokoprężno-elektryczny układ napędowy Quantum Q-Force, będący częścią 1,4-litrowego silnika wysokoprężnego połączonego z generatorem o mocy 75 kW i akumulatorami litowo-jonowymi. Zasila silnik elektryczny prądu stałego (100 kW). Unikalna lekka karoseria, opracowana przez Quantum, zmniejszyła wagę samochodu do 2267 kilogramów. Z tyłu pojazdu znajduje się duża platforma ładunkowa.
W ramach prac nad samochodem zbudowano sześć prototypów. Ten samochód ma moment obrotowy 6800 Nm, co pozwala pokonywać przeszkody wodne do 0,8 metra, a także wspinać się do 60%.
Zastosowanie hybrydowego układu napędowego Q-Force zmniejsza zużycie paliwa o 25% w porównaniu z konwencjonalnymi pojazdami o tej samej wadze i rozmiarze, a także znacznie zmniejsza sygnaturę cieplną i emisję dwutlenku węgla.
Podczas opracowywania CERV zastosowano najnowsze technologie, które poprawiły wydajność akumulatora i odpowiednio zwiększyły zasięg.
Pojazd inżynieryjny Oshkosh Defence L-ATV
Według przedstawicieli firmy Oshkosh Defence, ich nowy rozwój śmiało dominuje w klasie lekkich pojazdów inżynierii bojowej, łącząc sprawdzone technologie i zaawansowane systemy ochrony załogi. Możliwe, że samochód ten będzie zamiennikiem przestarzałego kołowego samochodu pancernego Humvee.
L-ATV
Przy tworzeniu modelu wykorzystano doświadczenia zdobyte podczas starć Afganistanu z Irakiem. L-ATV został zaprojektowany, aby zapewnić wysoką mobilność i ochronę na poziomie MRAP.
W samochodzie pancernym zastosowano inteligentne, niezależne zawieszenie nowej generacji Oshkosh TAK-4i, które ma zwiększony skok do 505 mm, co zwiększa wydajność podczas jazdy po niestabilnych nawierzchniach. Opatentowana technologia TAK-4 wykorzystuje 20-calowe koła z niezależnym sterowaniem.
Warto również zwrócić uwagę na innowacyjny hybrydowy napęd dieslowo-elektryczny Propulse, który zapewnia dodatkowe 70 kW mocy, gdy maszyna jest w ruchu, a także zapewnia moc na potrzeby inżynieryjne po zatrzymaniu. Moc z generatora diesla dostarczana jest do 4 silników elektrycznych na każde koło napędowe. Ponadto elektrownia poprawiła wydajność paliwową i moc, umożliwiła niemal bezgłośne poruszanie się na krótkich dystansach.
Istnieje możliwość wyposażenia w pakiet opancerzenia. Rezerwacje mogą ulec zmianie w zależności od zadań. W dolnej części samochodu zainstalowano specjalną ochronę przed odłamkami i falą uderzeniową min przeciwpiechotnych.
Poprawa przeżywalności
Warto zauważyć, że amerykańskie samochody nie skorzystały jeszcze z innej zalety napędu elektrycznego, a mianowicie z zastosowania niewielkich silników wysokoprężnych z generatorami jako źródła zasilania. To znacznie zwiększa przeżywalność - pojazd nie traci mobilności w przypadku uszkodzenia i nadal może wrócić, unikając utraty mobilności. Ponadto umożliwia globalne stosowanie standardowych nowoczesnych silników wysokoprężnych. Ujednolicona konstrukcja ułatwi reagowanie na aktualizacje maszyny.
Szkic maszyny 6×6 z elektrycznymi napędami kół i bliźniaczymi elementami konstrukcyjnymi – silnik wysokoprężny – prądnica
Użyteczna objętość maszyny jest zwiększona w porównaniu z napędem mechanicznym. Dodatkowo redukcja wagi pozwala na bezproblemowy transport drogą lotniczą.
Jak widać, w krajach zachodnich powstały nie tylko makiety, ale całkowicie gotowe platformy z hybrydowym napędem elektrycznym.
