วิศวกรรมโยธา
รถยนต์ไฟฟ้าคันแรกปรากฏตัวต่อหน้ารถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) ในปี พ.ศ. 2371 ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 รถยนต์ไฟฟ้ามีสัดส่วนมากกว่าหนึ่งในสามของกองทัพเรือสหรัฐทั้งหมด อย่างไรก็ตาม จากนั้นพวกเขาก็ค่อยๆ เลิกตำแหน่ง ยอมจำนนต่อรถยนต์ในแง่ของระยะ ความสะดวกในการเติมเชื้อเพลิง และพารามิเตอร์อื่นๆ
มีตัวเลือกการออกแบบมากมายสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า รถยนต์ไฟฟ้าแบบคลาสสิกใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จที่สถานีชาร์จ รถยนต์ไฟฟ้าที่มีแหล่งจ่ายพลังงานไฟฟ้าจากภายนอกจะรับไฟฟ้าจากตัวนำภายนอกโดยวิธีการสัมผัสหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถติดตั้งเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้า หรือสามารถสร้างไฟฟ้าจากเชื้อเพลิงเหลวหรือก๊าซได้โดยตรงโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงเร่งปฏิกิริยา โครงร่างทั้งหมดข้างต้นสามารถรวมกันได้หลายวิธี
ความสนใจในรถยนต์ไฟฟ้ากลับมาเป็นระยะๆ โดยปกติในช่วงที่ราคาผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมสูงขึ้น แต่จางหายไปอย่างรวดเร็ว: รถยนต์ที่มีเครื่องยนต์สันดาปภายในยังคงไม่อยู่ในการแข่งขัน เป็นผลให้อุปกรณ์ที่มีระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าได้กลายเป็นที่แพร่หลายในกลุ่มการขนส่งโดยมีการจัดหาพลังงานไฟฟ้าจากภายนอก: รถไฟฟ้า, รถรางและรถเข็น, ในช่องของอุปกรณ์คลังสินค้า
อุปกรณ์พิเศษแยกส่วนออกได้ เช่น รถดั๊มพ์สำหรับขุดที่มีความจุมากกว่า 100 ตัน ซึ่งใช้ระบบส่งกำลังแบบเครื่องกลไฟฟ้า
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 21 ความสนใจในรถยนต์ไฟฟ้ากลับมาอยู่ในระดับใหม่ ปัจจัยที่กำหนดไม่ใช่การเพิ่มขึ้นของราคาผลิตภัณฑ์น้ำมัน แต่เป็นความต้องการของนักเคลื่อนไหวด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อลดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย บริษัท อเมริกันเทสลาซึ่งเป็นที่ชื่นชอบ (เกลียดชัง) โดยอีลอนมัสค์หลายคนกลายเป็นผู้ผลิตที่ขี่ "คลื่นสิ่งแวดล้อม" ให้ได้มากที่สุด
แต่ใครก็ตามและไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับ Elon Musk อย่างไรก็ปฏิเสธไม่ได้ว่าเทสลาทำผลงานได้ดี อันที่จริง มีการสร้างส่วนแยกของตลาดรถยนต์ รถยนต์ไฟฟ้าได้กลายเป็นพื้นที่ที่ยักษ์ใหญ่ด้านยานยนต์ได้เริ่มต้นขึ้น เพื่อลงทุนอย่างแข็งขัน หากมีการพัฒนาอย่างแข็งขันในบางทิศทาง ผลลัพธ์ก็จะสำเร็จไม่ช้าก็เร็ว จะมีแบตเตอรี่ใหม่ที่มีความจุเพิ่มขึ้น อัตราการชาร์จที่สูง และช่วงอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของการใช้งาน มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและกะทัดรัดยิ่งขึ้น พร้อมกระปุกเกียร์ในตัวที่สามารถใส่ไว้ในล้อมอเตอร์ที่มีน้ำหนักตอนยังไม่สปริงต่ำและการพัฒนาอื่นๆ
ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในอนาคตอันใกล้ รถยนต์ไฟฟ้าจะเข้ามาแทนที่รถยนต์ด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายใน และไม่ใช่เพื่อเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม แต่เนื่องจากความเหนือกว่าทางเทคนิคโดยทั่วไปของรถยนต์ไฟฟ้า
อุปกรณ์ทางทหาร
ในปี พ.ศ. 2460 บริษัท FAMH ของฝรั่งเศสได้ผลิตรถถัง Saint Chamond จำนวน 400 คันพร้อมเกียร์ไฟฟ้า Crochat Collendeau ซึ่งเครื่องยนต์เบนซิน Panhard เชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งขับเคลื่อนมอเตอร์ไฟฟ้าสองตัวซึ่งแต่ละคันเชื่อมต่อกับล้อขับเคลื่อนและหนอนผีเสื้อ ขับ.นอกจากนี้ในปี 1917 รถถังที่มีการส่งสัญญาณไฟฟ้าจาก Daimler และ British Westinghouse ได้รับการทดสอบในบริเตนใหญ่
ตัวอย่างต่อมา ได้แก่ หน่วยปืนใหญ่อัตตาจรหนัก (SAU) ของเยอรมัน "เฟอร์ดินานด์" ("ช้าง") ซึ่งมีน้ำหนัก 65 ตัน โรงไฟฟ้า "เฟอร์ดินานด์" ประกอบด้วยเครื่องยนต์คาร์บูเรเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำรูปตัววี 12 สูบ "มายบัค" HL 120 TRM ที่มีความจุ 265 ลิตร pp. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสองเครื่อง Siemens-Schuckert Typ aGV ที่มีแรงดันไฟฟ้า 365 โวลต์และมอเตอร์ไฟฟ้าแบบฉุดลากสองตัว Siemens-Schuckert D149aAC ที่มีกำลัง 230 กิโลวัตต์ ซึ่งตั้งอยู่ที่ด้านหลังของตัวถังซึ่งขับเคลื่อนล้อแต่ละล้อผ่านการลดลง เกียร์ที่ทำขึ้นตามแบบแผนของดาวเคราะห์
แม้ว่าเฟอร์ดินานด์จะค่อนข้างใหม่ แต่ก็ไม่มีใครบ่นเกี่ยวกับงานของเธอมากนัก ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถสังเกตความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายที่มากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าที่มีการออกแบบแบบคลาสสิก รวมทั้งความจำเป็นในการใช้ทองแดงจำนวนมากซึ่งขาดแคลนในเยอรมนี
นอกจากปืนอัตตาจรของเฟอร์ดินานด์แล้ว การใช้ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้ายังได้รับการพิจารณาในรถถังหนักพิเศษของเยอรมัน รถถัง Maus ขนาด 188 ตันด้วย
ในช่วงเวลาเดียวกัน รถถังหนัก EKV รุ่นทดลองที่มีโรงไฟฟ้าระบบเครื่องกลไฟฟ้าได้รับการพัฒนาในสหภาพโซเวียตโดยใช้พื้นฐานของรถถัง KV-1 การออกแบบทางเทคนิคของรถถัง EKV ได้รับการพัฒนาในเดือนกันยายน พ.ศ. 2484 และในปี พ.ศ. 2487 ต้นแบบของรถถัง EKV ได้ทำการทดสอบ สันนิษฐานว่าการใช้ระบบส่งกำลังแบบเครื่องกลไฟฟ้าบนถังจะช่วยลดการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ปรับปรุงความคล่องแคล่วและลักษณะไดนามิกของถัง
ระบบส่งกำลังแบบเครื่องกลไฟฟ้าของถัง EKV ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบสตาร์ทเตอร์ DK-502B ที่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ดีเซล V-2K และมอเตอร์ฉุดลาก DK-301V สองตัว พร้อมด้วยกระปุกเกียร์และอุปกรณ์ควบคุมในตัวสองตัว
จากผลการทดสอบ การออกแบบรถถัง EKV ได้รับการยอมรับว่าไม่น่าพอใจ งานในโครงการถูกลดทอนลง
โครงการรถถัง "ไฟฟ้า" ดำเนินการในสหราชอาณาจักร สหรัฐอเมริกา สหภาพโซเวียต เยอรมนี และฝรั่งเศส เช่นเดียวกับในประเทศอื่น ๆ ตลอดศตวรรษที่ XX อย่างไรก็ตาม ในขณะนี้ รถถังและยานเกราะที่มีรูปแบบดั้งเดิมได้รับการพัฒนาอย่างสูงสุด
ประโยชน์และมุมมอง
เหตุใดจึงมีการหวนคืนสู่ปัญหาของการสร้างความมั่นใจในการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าของยานเกราะต่อสู้ภาคพื้นดิน แม้ว่าจะมีโครงการทดลองแบบปิดจำนวนมาก
ด้านหนึ่งมีการพัฒนาเทคโนโลยีซึ่งการใช้ในระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าทำให้สามารถนับได้ว่าจะได้รับผลลัพธ์ที่เป็นบวกซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถบรรลุได้ แม่เหล็กถาวรและมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัส เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง ระบบจำหน่ายไฟฟ้า แบตเตอรี่แบบชาร์จเร็ว และอื่นๆ อีกมากมายกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา
เมื่อเร็ว ๆ นี้ เรากำลังพูดถึงไม่เพียงแต่เกี่ยวกับเทคโนโลยีภาคพื้นดินที่มีการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า แต่ยังเกี่ยวกับการสร้างเครื่องบินไฟฟ้าเต็มรูปแบบจนถึงรุ่นผู้โดยสารที่มีขนาดใหญ่พอสมควร
ในทางกลับกัน ข้อได้เปรียบที่ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าสามารถมอบให้กับอุปกรณ์ต่อสู้ภาคพื้นดินนั้นมีความต้องการเพิ่มมากขึ้น:
- ความเป็นไปได้ของรูปแบบที่ยืดหยุ่นของยานรบเนื่องจากไม่มีระบบส่งกำลังของหน่วยที่มีการเชื่อมต่อทางกลที่เข้มงวดจากเพลา
- เพิ่มความอยู่รอดของอุปกรณ์ทางทหารเนื่องจากความเป็นไปได้ของความซ้ำซ้อนของส่วนประกอบของระบบส่งกำลัง
- ความเป็นไปได้ในการละทิ้งไดรฟ์ไฮดรอลิกที่อันตรายจากไฟไหม้เพื่อสนับสนุนไดรฟ์ไฟฟ้า
- ความเป็นไปได้ในการเคลื่อนย้ายยุทโธปกรณ์ทางทหารในส่วนที่ จำกัด ของเส้นทางในโหมดลายพรางสูงสุดโดยมีการเปิดโปงน้อยที่สุดโดยลักษณะเสียงและความร้อน
- ความสามารถในการกู้คืนไฟฟ้าระหว่างการเบรก
- ลักษณะไดนามิกที่ดีที่สุดและพารามิเตอร์ข้ามประเทศของรถหุ้มเกราะที่ติดตั้งระบบส่งกำลังไฟฟ้า
- ความง่ายในการควบคุมรถหุ้มเกราะพร้อมระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า
- ความสามารถในการจัดหาไฟฟ้าในปริมาณที่เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ เซ็นเซอร์ อาวุธขั้นสูงที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ
มาดูประโยชน์เหล่านี้กันดีกว่า แหล่งพลังงานหลักคือดีเซลหรือกังหันก๊าซในรถยนต์ที่มีระบบส่งกำลังจะมีทรัพยากรและประสิทธิภาพที่มากขึ้นเนื่องจากสามารถเลือกความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่เหมาะสมได้ในตอนแรกซึ่งจะมีการสึกหรอน้อยที่สุดและเชื้อเพลิงสูงสุด ประสิทธิภาพ. โหลดที่เพิ่มขึ้นระหว่างการเร่งความเร็วและการหลบหลีกที่กระฉับกระเฉงจะได้รับการชดเชยด้วยแบตเตอรี่บัฟเฟอร์
ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กังหันก๊าซความเร็วสูงสามารถติดตั้งได้ ซึ่งจะทำงานในโหมด "เปิด/ปิด" เพื่อชาร์จแบตเตอรี่บัฟเฟอร์ใหม่โดยไม่ต้องเปลี่ยนความเร็ว
ในระบบเกียร์ไฟฟ้า ไม่จำเป็นต้องติดตั้งเพลาและกระปุกเกียร์ขนาดใหญ่ การเชื่อมต่อทางกลในระบบส่งกำลังมีเฉพาะในเครื่องยนต์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและคู่ล้อมอเตอร์ไฟฟ้า แต่หน่วยเหล่านี้สามารถสร้างเป็นหน่วยเดียวได้ ส่วนที่เหลือเชื่อมต่อกับสายเคเบิลแบบยืดหยุ่น
การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าสามารถทำซ้ำได้หลายครั้ง ซึ่งแตกต่างจากการเชื่อมต่อทางกล ตัวอย่างเช่น ในขั้นตอนการประกอบเคส สามารถวางช่องสัญญาณเคเบิลที่มีการป้องกันได้ ซึ่งจะเป็นแหล่งพลังงานสากลและบัสข้อมูล รวมถึงสายไฟและสายเคเบิลข้อมูล
การแยกแหล่งพลังงาน ช่องทางการจัดหาและการสื่อสาร ตลอดจนเครื่องยนต์และใบพัดที่มีความน่าจะเป็นเพิ่มขึ้น จะช่วยให้ยานรบสามารถรักษาความคล่องตัวและการรับรู้สถานการณ์เมื่อได้รับความเสียหาย ซึ่งจะทำให้มั่นใจถึงความเป็นไปได้ในการถอนรถต่อสู้ออกจากเขตยิง และอพยพออกจากสนามรบ
การปฏิเสธไดรฟ์ไฮดรอลิกเพื่อเลือกใช้ไฟฟ้าจะช่วยเพิ่มความอยู่รอดของยานพาหนะต่อสู้ภาคพื้นดินทั้งเนื่องจากอันตรายจากไฟไหม้ที่ต่ำกว่าและเนื่องจากความน่าเชื่อถือที่มากขึ้น กองทัพอากาศรัสเซียวางแผนที่จะละทิ้งระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิกของเครื่องบินขับไล่ Su-57 รุ่นที่ 5 ภายในปี 2565
การมีแบตเตอรีบัฟเฟอร์จะช่วยให้คุณเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องเปิดเครื่องหลัก แม้ว่าจะอยู่ในส่วนที่ค่อนข้างจำกัดก็ตาม สิ่งนี้จะช่วยให้ยานเกราะต่อสู้ที่มีแนวโน้มว่าจะปรับใช้สถานการณ์ทางยุทธวิธีใหม่สำหรับการปฏิบัติการรบจากการซุ่มโจมตี เมื่ออยู่ในโหมดเตรียมพร้อม รถหุ้มเกราะจะพร้อมรบอย่างเต็มที่ ในขณะที่ลายเซ็นความร้อนของมันจะเทียบได้กับอุณหภูมิแวดล้อม
แบตเตอรียังช่วยให้เคลื่อนที่ได้ในกรณีที่โรงไฟฟ้าหลักล้มเหลว ซึ่งจะทำให้ยานเกราะออกจากสนามรบได้ด้วยตนเอง ในบางกรณี ในการอพยพยานเกราะต่อสู้ด้วยระบบเกียร์ไฟฟ้า แค่เชื่อมต่อเข้ากับแหล่งพลังงานภายนอกก็เพียงพอแล้ว ตัวอย่างเช่น รถหุ้มเกราะเพื่อการกู้คืนในลักษณะนี้สามารถอพยพรถหุ้มเกราะอีกสองคันที่มีระบบส่งกำลังไฟฟ้าเสียหายบางส่วนได้พร้อมกัน เพียงแค่โยนสายไฟทับพวกมัน
เช่นเดียวกับยานพาหนะไฟฟ้าสำหรับพลเรือน ในรถหุ้มเกราะที่มีระบบส่งกำลังไฟฟ้า การกู้คืนพลังงานสามารถทำได้ในระหว่างการเบรก
ยานเกราะต่อสู้ภาคพื้นดินที่มีระบบเกียร์ไฟฟ้าจะมีลักษณะการเคลื่อนที่และการควบคุมที่ดีที่สุด เนื่องจากการส่งกำลังแบบแปรผันที่ไม่จำกัดไปยังใบพัด ตลอดจนการกระจายกำลังที่ยืดหยุ่นระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้าที่ท่าเรือและทางกราบขวา ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการเลี้ยว พลังงานที่ลดลงของมอเตอร์ลูกปัดต่อท้ายจะได้รับการชดเชยด้วยการเพิ่มกำลังของมอเตอร์ลูกปัดต่อท้าย
ข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของการส่งไฟฟ้าคือความสามารถในการให้พลังงานแก่อุปกรณ์และเซ็นเซอร์ เช่น สถานีเรดาร์ (เรดาร์) สำหรับการลาดตระเวน การนำทาง และการป้องกันรอบด้านของศูนย์ป้องกันเชิงรุก
ในอนาคตอันใกล้ อาวุธเลเซอร์จะกลายเป็นส่วนสำคัญของยานเกราะต่อสู้ภาคพื้นดิน ซึ่งสามารถต่อต้านภัยคุกคามจากอากาศยานไร้คนขับขนาดเล็ก (UAV) ขีปนาวุธต่อต้านรถถัง และขีปนาวุธแบบคลัสเตอร์พร้อมหัวยิงกลับบ้านด้วยความร้อนและแสงได้เป็นส่วนใหญ่
อาจจำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าสำหรับระบบการพรางตัวแบบแอ็คทีฟสำหรับยานเกราะในช่วงความยาวคลื่นความร้อนและแสง
ข้อสรุป
การสร้างยานเกราะต่อสู้ภาคพื้นดินที่มีระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะหลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อเทคโนโลยีพัฒนาขึ้นและข้อกำหนดสำหรับการจ่ายพลังงานของอุปกรณ์และอาวุธบนเครื่องบินก็เพิ่มขึ้น ตลาดพลเรือนสำหรับยานพาหนะไฟฟ้าสามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเปิดตัวยานพาหนะต่อสู้ภาคพื้นดินที่มีระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า
ยานพาหนะต่อสู้ภาคพื้นดินที่มีแนวโน้มว่าจะเหนือกว่าโมเดล "คลาสสิก" ในแง่ของพลวัต ความคล่องแคล่ว ความสะดวกในการควบคุม ความอยู่รอดและความปลอดภัย ตลอดจนการจัดวางอาวุธและเซ็นเซอร์ที่มีแนวโน้มว่าจะใช้พลังงานสูง หากเป็นไปได้