Электрические трансмиссии для современных боевых машин

По сообщению сайта rosinform.ru, специалисты «Военно-промышленной компании» завершили разработку и испытания колесной машины на базе БТР-90 «Росток» в рамках выполнения НИР (шифр «Крымск»). Новинка использует гибридную энергоустановку и электротрансмиссию.

Электрические трансмиссии для современных боевых машин



Конечно, стоит порадоваться успеху российских разработчиков. Однако стоит отметить, что проекты подобных машин с гибридным электрическим приводом уже создавались в западных странах, причем, некоторые из них появились более десяти лет назад.

Можно упомянуть машину с колесной формулой 8х8, которая использовала перспективный гибридный электропривод (AHED), бронированную пушечную систему Thunderbolt компании United Defense с гибридным электрическим приводом, боевую машину разведки, наблюдения и целеуказания (RST-V), англо-американскую программу по разведывательной машине будущего FSCS/TRACER и некоторые другие.

Практическое применение

Электрические приводы будут использовать и в гражданских, и в военных машинах. Технология электрического привода на колеса, которая, к примеру, позволяет сделать днище машины плоским и сплошным, обеспечивает явное конструкционное преимущество. Данная технология уже доказала свою эффективность и надежность при ежедневной эксплуатации. Намерения военных, в первую очередь, заключаются в переводе данной технологии на опытные образцы для использования в крупномасштабных программах. Таким образом, в американской программе – боевой системе будущего (FCS) – дизель-электрический комбинированный привод стал основной формой привода, превратившись в важнейшую конфигурацию всего семейства машин. В настоящий момент близкие к серийным опытные образцы машин, оснащенные электрическими приводами, проходят стадию испытаний.

Основная причина использования технологии электрического привода в военной технике – новые боевые характеристики и качества, которые могут быть достигнуты лишь подобным образом. В первую очередь, это касается надежности машины, ее защиты и тылового обеспечения. Это ключ для нового базового производства колесных машин.

При использовании данной технологии возможно создание модуля привода колеса, в котором электродвигатель полностью вмонтирован в его ступицу. Подвеска, привод, рулевое управление и амортизатор войдут в состав компактного стандартизированного модуля ходовой части. Тормоза также будут электрическими, в качестве дополнительного механического тормоза будет работать только стояночный тормоз.

Модуль привода колеса с вмонтированным в ступицу колеса электродвигателем


Преимущество полезного пространства у колесной машины благодаря использованию электрического привода по сравнению с устаревшим жестким мостом (источник: магнит-двигатель)


Машина, использующая перспективный гибридный привод (AHED)

Машина с перспективным гибридным электрическим приводом (AHED) и колесной формулой 8х8 компании General Dynamics Land Systems (GDLS) может выступить в качестве актуального примера подобной техники. Впервые ее показали публике в 2002 году на ежегодной выставке AUSA в Вашингтоне.



Машина с колесной формулой 8×8 и с перспективным гибридным электрическим приводом (AHED) фирмы GDLS с электрическим приводом в ступице колеса фирмы Magnet-Motor



Эта машина была оборудована электроприводом в ступице колеса фирмы Magnet-Motor GmbH (по заказу GDLS). На ней устанавливается дизель-генератор и аккумуляторные батареи. Приводы колеса компании ММ входят в состав колесного модуля, который установлен на все ведущие колеса. Первичную мощность вырабатывает генератор мощностью 200 кВт, который напрямую соединен с дизельным двигателем при помощи фланца. Дополнительные 200 кВт мощности обеспечиваются высокоэффективной аккумуляторной батареей. Таким образом, суммарная мощность привода составляет около 400 кВт. Для подзарядки аккумуляторов в процессе движения используется энергия торможения, а также избыточная первичная мощность. Данная комбинированная конфигурация обеспечивает дополнительные преимущества, в числе которых бесшумное наблюдение, управление и связь (silent watch), а также бесшумное движение (stealth mode). Кроме того, во внутренней части машины отсутствуют компоненты системы привода, а также «двойное дно» для размещения его механических деталей. По сравнению с моделями с традиционным приводом силуэт стал существенно ниже.

В колесных модулях присутствует гибкая «пуповина», которая обеспечивает все электрические функции сенсорного и мощностного трубопровода, а также подает охлаждающие средства.

Конфигурация колесной машины с колесной формулой 8×8 с перспективным гибридным электрическим приводом (AHED)


Также стоит упомянуть элементы мощностной электроники, которые обеспечивают машину электрической энергией и объединяют высокоэффективные аккумуляторы в систему. Они расположены в передней части машины, несколько «приподнимая» ее.

Боевая машина разведки, целеуказания и наблюдения (RST-V)

Боевая машина разведки, наблюдения и целеуказания (RST-V)


Еще одним заказом компании GDLS, реализованным компанией Magnet-Motor, стала электрическая система комбинированного привода, которая использовалась в четырех опытных образцах боевой машины разведки, целеуказания и наблюдения (RST-V). Они были построены по заказу морской пехоты США и Управления перспективного планирования МО (DARPA). В составе системы приводов также присутствуют ступичные приводы колес и питание от дизель-генератора и аккумуляторов. Использование электрических колесных модулей дало возможность установить на машину специальную подвижную и складную подвеску колеса, чтобы изменять ее клиренс. Кроме того, у машины высоко поднятое днище между задними и передними колесами. Это позволяет поместить ее в самолет Osprey V 22. Общая мощность привода составляет 210 кВт (110 кВт дизель-генератор и 100 кВт аккумуляторы), что позволяет 3.8-тонной машине разгоняться до 120 км/ч и преодолевать подъемы до 60%.

Опытные образцы машины прошли ряд успешных испытаний, подтвердивших соответствие характеристикам. В настоящее время ведутся работы над первой небольшой партией, которые предусматривают дальнейшее интенсивное тестирование.

Стоит отметить, что у всех приводов компании Magnet-Motor отсутствуют изнашиваемые части, а также есть минимум подвижных частей. Они практически не требуют технического обслуживания, обладают высокой надежностью, и, как следствие, требуют небольших расходов в процессе эксплуатации. Кроме того, в процессе разработки механизмов и электроники учитывалась необходимость сокращения расходов на персонал и обслуживание устройств и материалов, что улучшило материально-техническое обеспечение. На практике использование полностью автоматического и высокоэффективного привода разгружает водителя. Включение передач электрическое, а не механическое, колеса машины управляются порознь, что обеспечивает лучший разгон.

Даже ранние опытные образцы от компании Magnet-Motor могли обеспечивать электрической энергией из сети привода машины различные внешние потребители, к примеру, элементы освещения и разные механизмы. У обеих разработанных для GDLS систем приводов есть электронные элементы, которые напрямую встроены в электрическую систему привода. С их помощью можно подключить к электроснабжению командные пункты, радиолокационные установки, инженерные машины и т.д. Также электрическую сеть приводов можно использовать в качестве электрической системы первичного обеспечения для электрических боевых систем будущего, к примеру, электрических пушек, комбинированных пушек, лазерного и микроволнового оружия.

Thunderbolt – бронированная пушечная система

Бронированная пушечная система Thunderbolt


Бронированная пушечная система Thunderbolt фирмы United Defense с гибридным электрическим приводом ведет стрельбу из своей 120-мм танковой пушки.


Бронированную пушечную систему Thunderbolt разработали в сентябре 2003 года. Это модернизированная бронированная пушечная система М8 в составе 120-мм танковой пушки ХМ291 (вместо 105-мм пушки М35). Основное достоинство системы – экономия пространства за счет использования гибридного электропривода. В передней части корпуса появились два тяговых двигателя, а в одном из спонсонов – дизельный двигатель мощностью 300 л.с. Это освободило пространство, в котором раньше размещался 580-сильный дизельный силовой блок и бортовые передачи. Сейчас в нем могут разместиться четыре человека или дополнительный боекомплект. Разница в мощности компенсируется энергией блока из 24 свинцовых аккумуляторов.

В процессе разработки использовался демонстрационный макет ТТD – основное средство разработки привода HED. Использование дизельного двигателя John Deere (250 л.с. 187 кВт) и блока из 40 свинцовых аккумуляторных батарей (187 кВт) снизило расход топлива на 89% по сравнению со стандартным БТР М113А3, который оснащается двигателем Detroit Diesel (275 л.с.) и гидродинамической трансмиссией Х2000-4А компании Allison, при движении по пересеченной местности с изменениями высоты и дорогам.

Правда, отчасти это улучшение напрямую связано только с заменой двигателя, так как у силового агрегата Detroit Diesel довольно высокий удельный расход топлива.

Электрические трансмиссии приводных систем компании United Defense – это классические представители двухстороннего типа с двумя параллельными схемами, которые передают ток от генератора с приводом от двигателя машины к отдельным исполнительным двигателям для каждой гусеницы. Подобные двухсторонние системы использовались в других гусеничных машинах с электрическими приводами. Правда, если в трансмиссиях United Defense использовались асинхронные двигатели, то в них – электродвигатели с постоянным магнитом, которые были разработаны позднее.

Системы FCS-T и FCS-W с гибридным электрическим приводом

Также компания United Defense представила еще две платформы для боевых систем будущего. Первая, с обозначением FCS-T (гусеничная) – это платформа, изначально разработанная компанией UDLPдля консорциума Lancer в качестве возможной платформы, размещаемой в самолетах С-130, для свернутой в настоящий момент англо-американской программы разведывательной машины будущего FSCS/TRACER.

FCS-T и FCS-W с гибридным электрическим приводом.


Платформа FCS-T использует гибридную систему с тремя режимами: гибридный, только от аккумуляторов и только от двигателя. При работе от аккумуляторов (маскировочный, бесшумный режим) машина может проехать около четырех километров, питаясь от блока литиевых аккумуляторов (167 кВт) при напряжении 600 вольт. Также этот режим используется, чтобы обеспечить длительное (до 6 часов при 2.5 кВт) бесшумное наблюдение, когда экипаж использует лишь электронные приборы обнаружения.

CERV – дизель-электрический гибридный автомобиль

Дизель-электрический гибридный автомобиль CERV


Автомобиль для скрытного передвижения с увеличенной дальностью CERV – это легкая, дизель-электрическая машина с максимальной скоростью в 130 км/ч. Основное предназначение – проведение спецопераций поддержки, рекогносцировки и целеуказания. Главным достоинством машины является бесшумное движение и экологичность. В разработке автомобиля участвовала калифорнийская компания Quantum Fuel Systems Technologies Worldwide.

Полноприводную машину приводит в движение дизель-электрическая гибридная силовая установка Quantum Q-Force в составе 1.4-литрового дизельного двигателя, работающего в паре с 75 кВт генератором и литиево-ионными аккумуляторами. Она питает электрический двигатель постоянного тока (100 кВт). Уникальный легкий корпус, разработанный Quantum, снизил вес автомобиля до 2267 килограмм. В задней части автомобиля находится большая грузовая платформа.

В рамках работ над автомобилем было построено шесть прототипов. Данный автомобиль обладает крутящим моментом в 6800 Нм, что позволяет преодолевать водные преграды до 0.8 метра, а также подъемы до 60%.



Использование гибридной трансмиссии Q-Force снижает расход топлива на 25% по сравнению с обычными машинами такого же веса и размера, а также существенно снижает тепловую заметность и выбросы углекислого газа.

При разработке CERV использовались новейшие технологии, которые улучшили производительность батарей, и, соответственно, повысили дальность.

Инженерная машина L-ATV компании Oshkosh Defense

По словам представителей компании Oshkosh Defense, их новая разработка уверенно доминирует в классе легких боевых инженерных машин, сочетая проверенные технологии и передовые системы защиты экипажа. Вполне возможно, что эта машина станет заменой для устаревшего колесного броневика Humvee.

L-ATV


При разработке модели использовался опыт, полученный в ходе столкновений Афганистана и Ирака. Машина L-ATV призвана обеспечить высокую мобильность и защиту на уровне MRAP.

Бронеавтомобиль использует интеллектуальную, независимую подвеску нового поколения Oshkosh TAK-4i, которая обладает увеличенным на 505 мм ходом, что повышает эффективность при движении по неустойчивым покрытиям. В запатентованной технологии ТАК-4 используются 20-дюймовые колеса с независимым управлением.

Также стоит отметить, инновационную, гибридную дизель-электрическую силовую установку Propulse, которая дает дополнительные 70 кВт мощности при движении машины, а также обеспечивает энергией для инженерных нужд при остановке. Энергия от дизель-генератора подается на 4 электрических двигателя для каждого ведущего колеса. Кроме того, силовая установка улучшила топливную эффективность и мощность, дала возможность практически бесшумно передвигаться на коротких дистанциях.

Предусмотрена возможность пакетного оснащения броней. Бронирование можно изменять в зависимости от поставленных задач. В днище автомобиля установлена специальная защита от осколков и взрывной волны противопехотных мин.

Улучшение живучести

Стоит отметить, что американские машины пока не используют еще одно преимущество электрического привода, а именно использование некоторых небольших дизельных двигателей с генераторами в качестве поставщиков мощности. Это значительно повышает живучесть – машина не теряет подвижность при повреждениях и все еще может вернуться обратно, избегая потери мобильности. Кроме того, это дает возможность глобального использования стандартных современных дизельных двигателей. Унифицированная конструкция позволит легко реагировать на модернизацию машин.

Эскиз машины с колесной формулой 6×6 с электрическими приводами колес и сдвоенными элементами конструкции – дизельный двигатель – генератор


Полезный объем машины увеличивается, в сравнении с механическим приводом. Кроме того, снижение веса позволяет без проблем транспортировать ее по воздуху.

Как мы можем видеть, в западных странах создавались не просто макеты, а вполне готовые платформы с гибридным электрическим приводом.

Источники:
http://andrei-bt.livejournal.com/230406.html
http://btvt.narod.ru/1/electr/el_transm3.htm
http://btvt.narod.ru/1/electr4/el_transm.htm
http://weaponscollection.com/transport/1848-dizel-elektricheskiy-gibridnyy-avtomobil-cerv.html
http://www.engine-market.ua/news/l-atv-novaya-takticheskaya-inzhenernaya-mashina-ot-kompanii-oshkosh-defense/
Автор:
Александр Иванов, Александр Дедов
Ctrl Enter

Заметили ошЫбку Выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

25 комментариев
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.
Уже зарегистрированы? Войти