Mfumo wa seli ya mafuta ya EMILY 3000 ina nguvu ya pato iliyokadiriwa ya 125 W na uwezo wa malipo ya kila siku ya 6 kWh. Inaweza kuchaji betri nyingi au kutenda kama jenereta ya shamba. Mfumo huo uliundwa mahsusi kwa matumizi ya jeshi, pamoja na hali ya majaribio ambayo data juu ya mifumo mpya ya ulinzi inahitaji kukusanywa na kutathminiwa katika uwanja.
Mwishowe, mitambo ya mseto ya mseto hutoa faida inayolingana au nzuri zaidi kwa magari ya kivita. Wakati ufanisi wa mafuta, angalau kihistoria, haujakuwa juu ya orodha ya sifa za lazima za magari ya kivita, hata hivyo, inaongeza mileage na / au muda wa uwezo wa mafuta, huongeza malipo, ulinzi au nguvu ya moto kwa jumla iliyopewa. uzito na, kwa ujumla, hupunguza mzigo wa jumla wa vifaa kwenye meli
Gari la umeme mseto linaweza kuchukua jukumu muhimu katika siku zijazo za magari ya kijeshi, lakini kufutwa sawa na kupunguzwa kwa idadi ya programu nyingi za ulinzi (bila kusahau FCS na FRES maarufu) na mapambano ya kukidhi mahitaji ya dharura ya magari yaliyolindwa yameahirishwa utekelezaji wake kwa magari ya kijeshi kwa muda usiojulikana.
Walakini, wakati waombaji wa GCV ya kupigana chini ya ardhi ya Amerika (Gari ya Kupambana na Ardhi) walipotangazwa mnamo Januari 2011, kati yao kulikuwa na mradi kutoka kwa timu ya BAE Systems / Northrop Grumman na kitengo cha umeme wa mseto na mfumo wa E-X-DRIVE kutoka Qinetiq. Hii inaweza kuonekana kama aina ya kamari kwa sababu hakuna hata mmoja wa wanaoshindana na mpango wa gari nyepesi wa JLTV (Pamoja Mwanga Tactical Vehicle), ambao pia ulijumuisha gari la umeme chotara, hakustahili fainali kwa sababu ya ukweli kwamba, kulingana na data inayopatikana, inaaminika kuwa teknolojia ya mashine hii bado haijakomaa vya kutosha wakati huu kwa wakati. Walakini, historia ya anatoa umeme mseto katika gari za kupigana ardhini ina idadi ya kutosha ya programu za kukuza na kuonyesha teknolojia hii. Kuna jambo lisilo la kusamehe na kuepukika juu ya hamu ya ulimwengu ya teknolojia ambayo inaahidi kuokoa mafuta, kuboresha utendaji na uhai, wakati inakidhi mahitaji yanayoongezeka ya umeme wa ndani. Hii bila shaka inaungwa mkono na maendeleo yanayofanana katika tasnia ya magari, inayoongozwa na sheria ya mazingira.
Watengenezaji wa gari za kijeshi na watoaji wa mifumo wamewekeza sana katika teknolojia hii, mara nyingi husukumwa na baadhi ya mipango ya serikali iliyotajwa hapo juu, kabla ya kukabiliwa na kutokuwa na uhakika kwa asili katika mipango ya serikali ya muda mrefu. AM General, Mifumo ya BAE, Dynamics Mkuu, Hagglunds, MillenWorks na Qinetiq wameunda umeme wa mseto kwa programu za Uingereza, Amerika na Uswidi, wakati Nexter anafanya kazi kwenye mpango wa ukuzaji wa teknolojia ya ARCHYBALD kwa magari mazito, raia na jeshi.
Uhamisho wa gari la umeme E-X-DRIVE kwa magari yanayofuatiliwa kutoka QinetiQ, mfumo mwepesi, laini na mzuri
Watangulizi wa mseto
Mifumo ya mseto wa mseto imeimarishwa kwa nguvu katika meli za kivita, haswa kwenye manowari, treni na malori mazito yanayotumika kwenye machimbo ya mawe na migodi ya opencast. Katika programu hizi, mtembezaji mkuu, kama injini ya dizeli, turbine ya gesi, au hata zote mbili, anatoa jenereta ambayo hutoa sasa kuendesha gari na kuchaji betri. Mifumo mingine ni pamoja na sanduku la gia kuhamisha nguvu ya kiufundi kwa anatoa za mwisho, wakati zingine hazifanyi hivyo.
Katika meli za kivita, mitambo ya mseto wa mseto inaruhusu utumiaji wa profaili ngumu na tofauti za kasi, wakati wahamiaji wakuu wanaendeshwa kwa kasi inayofaa: motors za umeme kwa msukumo wa kimya, injini za dizeli kwa msukumo wa kawaida, mitambo ya gesi kwa kuongeza kasi, nk. Manowari, inayotumiwa na njia ya jadi, haiwezi kuzindua kifaa chake cha msingi cha kusukuma wakati wa kupiga mbizi (ikiwa haina snorkel) na, katika suala hili, mtu anapaswa kutegemea sana betri au mfumo mwingine wa ushawishi wa kujitegemea wa hewa. Mashine kubwa za kuhamisha ardhi hutegemea nguvu kubwa ya sifuri rpm inayotokana na motors za umeme kuendesha kwa sababu usambazaji wa mwongozo ambao unaweza kufanya kazi ya aina hii utakuwa mkubwa, mgumu, na wa gharama kubwa. Treni zinakabiliwa na shida hiyo hiyo hata zaidi, kwani inabidi kusafirisha tani mia kadhaa pamoja nao kutoka kwa kusimama, mara nyingi hadi kasi inayozidi 150 mph.
Mfumo wa mseto wa mseto unaweza kuokoa mafuta kwa kuruhusu mtembezaji mdogo, mwenye ufanisi zaidi wa mafuta atumiwe bila uharibifu, kwa sababu mfumo, wakati dereva anapunguza kabisa kanyagio wa kasi, inakamilisha injini kuu na motors za umeme zinazotumia betri. Dereva za umeme pia huruhusu kumwagika kwa mtembezaji mkuu wakati wa kuendesha kwa mwendo wa chini, wakati inaweza kuwa duni. Magari ya kisasa ya mseto pia yanaweza kuhifadhi nishati ya kinetiki (kwa mfano, kutoka kwa mfumo wa kukiuka upya) na kuitumia kuchaji betri zao. Akiba ya ziada inafanikiwa kwa kutumia mtembezaji mkuu wakati mwingi katika kiwango cha kasi zaidi, na pia kutumia nguvu yoyote ya ziada kuchaji betri na / au nguvu kwenye watumiaji wa umeme.
Magari ya kisasa ya kijeshi yanahitaji nguvu zaidi na zaidi ya umeme kutumia mifumo ya mawasiliano, amri na udhibiti vifaa, uchunguzi na sensorer za ujasusi kama vile elektroniki na rada, vituo vya silaha vilivyodhibitiwa kwa mbali, na watengenezaji wa vifaa vya kulipuka (IED). Mifumo ya hali ya juu kama vile silaha za umeme itaongeza matumizi. Kutumia nguvu zote zilizowekwa kuendesha mifumo ya umeme, kwa nadharia, ni bora zaidi kuliko kuwa na mfumo mmoja wa kusukuma na mwingine kwa vifaa maalum.
Mkazo unaongezeka unawekwa juu ya ufuatiliaji na uwezo wa kukusanya ujasusi katika ujumbe wa waangalizi wa dharura, na kwa sababu hiyo, mahitaji ya ufuatiliaji wa kimya yanawekwa mbele katika idadi inayoongezeka ya mipango ya magari ya kivita. Hii inaongeza zaidi umuhimu wa matumizi ya nguvu ya umeme na hufanya seli za mafuta kuvutia zaidi.
Mifumo ya gari mseto ya umeme huanguka katika vikundi viwili pana: sambamba na safu. Katika mifumo inayofanana, injini ya mwako wa ndani na motor ya umeme (au motors za umeme) huzunguka magurudumu au nyimbo kupitia sanduku la gia, iwe kando au kwa pamoja. Katika mifumo ya mseto mseto, mtoa hoja mkuu anatoa tu jenereta. Mfumo mtiririko ni rahisi, nguvu zote za kuendesha ndani yake lazima zipitie motors za umeme na kwa hivyo lazima ziwe kubwa kuliko motors za umeme katika mfumo sawa na mahitaji sawa ya utendaji wa mashine. Mifumo ya aina zote mbili zimetengenezwa.
Ubunifu katika anatoa umeme mseto na teknolojia ya seli ya mafuta inaweza kutolewa kutoka kwa teknolojia ya kibiashara. Kwa mfano, BAE Systems hutengeneza mabasi ya umeme-mseto, teknolojia ambayo inaweza kutumika kuonyesha ufanisi wa nishati na sifa bora za kutolea nje za magari ya kisasa ya umeme-mseto iliyoundwa kwa hali nzito.
Kuongezeka kwa kuishi
Mifumo ya mseto pia huongeza uhai kupitia mpangilio rahisi zaidi na uondoaji wa vifaa vya usafirishaji ambavyo vinaweza kuwa projectile ya upande inapolipuliwa na mgodi au IED. Magari yenye silaha ya magurudumu hufaidika sana na hii. Kwa kuingiza motors za gari kwenye vituo vya magurudumu, shafts zote za propeller, utofautishaji, shafts za kuendesha gari na sanduku za gia zinazohusiana na usambazaji wa jadi wa mwongozo huondolewa na kubadilishwa na nyaya za umeme na kwa hivyo haziwezi kuwa projectiles za ziada. Kuondoa mifumo hii yote pia inaruhusu chumba cha wafanyakazi kuinuliwa juu ya ardhi kwa urefu wa gari, na kufanya abiria wasiwe hatarini kwa milipuko ya chini ya mwili. Aina hii ya muundo ilitumika katika mwonyesho wa General Dynamics UK AHED 8x8 na toleo la magurudumu la mashine ya SEP kutoka BAE Systems / Hagglunds, toleo lililofuatiliwa ambalo pia lilitengenezwa (na baadaye limesahaulika salama).
Motors za umeme zilizounganishwa kwenye magurudumu ya kibinafsi hudhibiti nguvu inayotolewa kwa kila gurudumu haswa na hii, kulingana na GD Uingereza, karibu inaondoa faida ya nyimbo juu ya magurudumu kwa eneo la barabarani.
Gari la kupambana la ardhi linaloahidi litasonga kwenye nyimbo na pendekezo la BAE Systems / Northrop Grumman linaonyesha kuwa usafirishaji wa umeme wa Qinetiq wa E-X-DRIVE utakuwa nyepesi, mzuri zaidi na ufanisi zaidi kuliko usambazaji wa jadi. Inaruhusu pia kuongeza kasi ya kuongeza kasi pamoja na uvumilivu wa makosa na inaweza kusanidiwa kwa anuwai ya programu za kupitisha mashine na teknolojia, kampuni hiyo inasema.
Ingawa mfumo unajumuisha motors nne za sumaku za kudumu, nguvu ya nguvu kwenye E-X-DRIVE sio umeme kamili; ahueni ya nguvu wakati kona na mitambo inahama, mwisho huo ukitumia clutch ya kamera. Ubunifu huu ni suluhisho la hatari ndogo ambayo hupunguza mafadhaiko kwenye motors, gia, shafts na fani. Matumizi ya mpangilio wa shimoni unaozunguka ili kuzidisha nguvu za kiufundi katika njia ya swing ni njia mbadala ya matumizi ya magurudumu ya gari huru katika usafirishaji wa umeme.
Moja ya ubunifu katikati ya E-X-DRIVE ni sanduku la gia la katikati (linalojulikana kama tofauti ya kurekebisha), ambayo inachanganya torque ya gari ya kuendesha, torque kuu ya gari na utaratibu wa urejesho wa mitambo uliotajwa hapo awali. Mbali na kupunguza mizigo ya msokoto, inaondoa wingi na uzito wa shimoni la nje la msalaba linalotumiwa katika suluhisho za jadi na mifumo mingine ya gari mseto ya umeme.
Maendeleo katika uhandisi wa umeme
Motors za kudumu za sumaku ni eneo la teknolojia ambayo imeboresha sana ufanisi na nguvu ya nguvu ya mifumo ya gari ya umeme katika matumizi yote katika miaka ya hivi karibuni. Magurudumu ya sumaku ya kudumu hutegemea sumaku zenye nguvu za nadra za ulimwengu kutoa viwanja vya sumaku kwenye vifaa vya stator, badala ya vilima vya umeme vya sasa (sumaku-umeme). Hii inafanya motors kuwa na ufanisi zaidi, haswa kwa sababu ya ukweli kwamba rotor tu inahitaji kutolewa na umeme wa sasa.
Umeme wa kisasa wa umeme pia ni teknolojia muhimu kwa magari ya mseto ya umeme ya kila aina. Watawala wa magari ya IGBT, kwa mfano, wanadhibiti mtiririko wa nguvu kutoka kwa betri, jenereta, au seli za mafuta kuamua kasi ya kuzunguka na wakati wa pato kutoka kwa motors za umeme. Ni bora zaidi kuliko mifumo ya udhibiti wa elektroniki na inaboresha sana utendaji wa viendeshi kasi-teknolojia ambayo ni kukomaa kidogo kuliko viendeshi vya kasi ambavyo hutumiwa sana katika tasnia.
Nguvu ya TDI ya New Jersey ni mfano wa mwekezaji kuwekeza katika umeme wa maji uliopozwa kioevu kwa magari ya umeme na mseto kwa matumizi ya raia na ya kijeshi. Kampuni hiyo inafanya waongofu wa kawaida wa DC / DC na wageuzi ambao huzidi viwango vya sasa vya SAE na MIL.
Dereva za umeme katika magari ya jeshi zitafaidika na R&D pana juu ya anuwai ya kasi kwa tasnia, ikichochewa na matarajio ya akiba ya jumla ya nishati ya karibu 15-30%, ambayo inaweza kugundulika ikiwa mashine za gia zilizobadilishwa hubadilishwa na viendeshi vya kasi kwa viwandani vingi. watumiaji, kama ilivyoainishwa katika utafiti wa hivi karibuni na Chuo Kikuu cha Newcastle kilichoagizwa na Mamlaka ya Sayansi na Uvumbuzi ya Uingereza. "Kuboresha ufanisi wa uwezo wa mizigo ya kuendesha gari inakadiriwa kuokoa Uingereza masaa 15 kWh bilioni kwa mwaka, na ikijumuishwa na kuboreshwa kwa ufanisi wa gari na uendeshaji, akiba ya jumla ya kWh bilioni 24," utafiti huo ulisema.
Njia moja muhimu ya kuboresha ufanisi wa usafirishaji wa umeme katika mfumo wowote wa umeme ni kuongeza voltage, kwani sheria ya Ohm inamuru kwamba kwa nguvu yoyote ile, juu ya voltage, chini ya sasa. Mikondo midogo inaweza kupita kupitia waya mwembamba, ikiruhusu mifumo ndogo, nyepesi ya umeme kutoa mizigo inayohitajika. Hii ndio sababu gridi za kitaifa za umeme hutumia voltages kubwa sana wakati wa kupitisha nguvu; Gridi za umeme za Uingereza, kwa mfano, zinaendesha laini zao za kusafirisha hadi volts 400,000.
Haiwezekani kwamba mifumo ya umeme ya magari ya kijeshi itatumia viwango vya ukubwa huu, lakini siku za volt 28 na mifumo kama hiyo ya umeme inaonekana kuhesabiwa. Kwa mfano, mnamo 2009, Qinetiq alichaguliwa na Idara ya Ulinzi ya Uingereza kutafiti juu ya uzalishaji na usambazaji wa umeme kwa kutumia teknolojia 610 ya volt. Qinetiq aliongoza timu iliyojumuisha Mfumo wa BAE na mtaalam wa mashine ya umeme Provector Ltd, ambayo ilibadilisha WARRIOR 2000 BMP kuwa mwonyesho anayeweza kuwapa wateja 610 volt mahitaji ya juu pamoja na vifaa 28 vya volt. Mashine hiyo ina vifaa vya jenereta mbili za volt 610, kila moja ikitoa nguvu mara mbili ya mashine ya asili, ikiongezeka mara nne ya pato la umeme la Warrior.
Nishati kwa gari inayotumia seli za mafuta kutoka SFC
Askari katika uwanja wanahitaji chanzo cha kuaminika cha nishati kwa mashine zao. Lazima isambaze vifaa vya sasa vya bodi kama vile redio, vifaa vya mawasiliano, mifumo ya silaha, na mifumo ya elektroniki ya macho. Lakini inapohitajika, inapaswa pia kufanya kama kituo cha kuchaji kwa wanajeshi waliopewa kazi.
Mara nyingi haiwezekani kuanza injini kuchaji betri wakati wa kufanya kazi hiyo, kwa sababu ya ukweli kwamba hii inaweza kufunua eneo la kitengo. Kwa hivyo, askari wanahitaji njia ya kupata umeme wa sasa - kimya kimya, kila wakati na kwa uhuru.
Mfumo wa EMILY 2200 wa SFC unategemea teknolojia ya seli ya mafuta ya EFOY iliyofanikiwa. Imewekwa kwenye mashine, kitengo cha EMILY kinahakikisha kuwa betri zinabaki kuchajiwa kila wakati. Mdhibiti wake aliyejengwa hufuatilia kila wakati voltage kwenye betri na hujaza betri kiotomatiki inapohitajika. Inafanya kazi kimya na "kutolea nje" kwake tu ni mvuke wa maji na dioksidi kaboni kwa kiasi kulinganishwa na kupumua kwa mtoto.
Mashine kubwa zinahitaji betri kubwa. Kifurushi hiki cha seli ya lithiamu-ion ni sehemu ya teknolojia ya mseto wa basi ya mseto ya BAE Systems.
Je! Seli za mafuta zinawezekana?
Seli za mafuta, ambazo hutumia michakato ya kemikali kubadilisha mafuta moja kwa moja kuwa mkondo wa umeme kwa ufanisi mkubwa, kwa muda mrefu imekuwa ikionekana kama teknolojia inayoweza kutumiwa sana katika uwanja wa jeshi, pamoja na kusukuma gari na kuzalisha umeme ndani ya bodi. Walakini, kuna shida kubwa za kiufundi ambazo zinahitaji kushinda. Kwanza, seli za mafuta huendesha hidrojeni na huchanganya na oksijeni kutoka hewani ili kutengeneza umeme wa sasa kama bidhaa. Haidrojeni haipatikani kwa urahisi na ni ngumu kuhifadhi na kusafirisha.
Kuna mifano mingi ya seli za mafuta ambazo zinawezesha magari ya umeme, lakini yote ni ya majaribio. Katika ulimwengu wa magari, Honda's FCX CLARITY labda ni upatikanaji wa karibu zaidi kwa bidhaa ya kibiashara, lakini hata hivyo inapatikana tu katika maeneo ambayo kuna miundombinu ya kuongeza mafuta ya haidrojeni na tu chini ya makubaliano ya kukodisha. Hata wazalishaji wa seli za mafuta kama vile Ballard Power wanatambua mapungufu ya teknolojia hii kwa matumizi ya magari. Kampuni hiyo inasema kwamba "uzalishaji mkubwa wa magari ya seli za mafuta ni kwa muda mrefu. Leo, watengenezaji wengi wa magari wanaamini kuwa uzalishaji wa mfululizo wa magari ya seli za mafuta hauwezekani hadi mnamo 2020, kwa sababu ya tasnia inakabiliwa na maswala ya usambazaji wa haidrojeni, kuongeza uimara, wiani wa nishati, uwezo wa kuanza moto na gharama ya seli ya mafuta."
Walakini, watengenezaji wakuu wote wa ulimwengu wanawekeza sana katika R & D ya seli ya mafuta, mara nyingi kwa kushirikiana na watengenezaji wa seli za mafuta. Ballard, kwa mfano, ni sehemu ya Ushirikiano wa Kiini cha Mafuta ya Magari, ubia kati ya Ford na Daimler AG. Jeshi linaweka kikwazo kingine kwa kupitishwa kwa seli za mafuta kwa njia ya mahitaji yake kwamba kila kitu lazima kiendeshe mafuta "ya vifaa". Seli za mafuta zinaweza kukimbia kwenye dizeli au mafuta ya taa, lakini lazima kwanza zibadilishwe ili kutoa hidrojeni wanayohitaji. Utaratibu huu unahitaji vifaa ngumu na vingi, vinavyoathiri saizi, uzito, gharama, ugumu na ufanisi wa mfumo wa jumla.
Kizuizi kingine cha seli za mafuta wakati zinafanya kazi kama mwendeshaji mkuu wa gari la jeshi ni ukweli kwamba hufanya vizuri zaidi katika mipangilio ya nguvu ya kila wakati na hawawezi kujibu haraka mabadiliko yanayotakiwa. Hii inamaanisha kuwa lazima ziongezwe na betri na / au supercapacitors na umeme unaohusiana wa umeme ili kukidhi mizigo ya nguvu ya kilele.
Katika uwanja wa "supercapacitors", kampuni ya Estonia Skeleton Industries imeunda safu ya wasanifu wa hali ya juu wa SkelCap ambao wana nguvu mara tano kwa lita moja ya kiasi au zaidi ya mara nne kwa nguvu kwa kilo kuliko betri za kijeshi za malipo.. Katika mazoezi, hii inamaanisha nguvu ya asilimia 60 zaidi na mara nne ya sasa ikilinganishwa na betri bora za jeshi. "Supercapacitors" ya SkelCap hutoa nguvu ya papo hapo na hutumiwa kwa matumizi anuwai, kutoka kwa udhibiti wa moto hadi kwenye matangi ya turret. Kama sehemu ya kikundi cha United Armaments International (UAI), SkelCap inatimiza maagizo anuwai maalum na vile vile mipango iliyopanuliwa kupitia kikundi cha UAI kilicho Tallinn.
Supercapacitors kutoka Viwanda vya Mifupa
Walakini, hii haimaanishi kuwa seli za mafuta hazitapata nafasi katika magari ya kijeshi ya mseto na umeme. Maombi ya kuahidi mara moja ni vitengo vya nguvu vya msaidizi (APU) katika magari yanayofanya kazi za ufuatiliaji wa kimya wa aina ya ISTAR (kukusanya habari, uteuzi wa lengo na upelelezi)."Katika hali ya ufuatiliaji wa kimya kimya, injini za gari hazina budi kukimbia, na betri peke yake haziwezi kutoa nguvu ya kutosha kwa shughuli za muda mrefu," inasema Kituo cha Utafiti cha Uhandisi wa Jeshi la Merika, ambalo linaongoza ukuzaji wa jenereta za seli za mafuta kali na APU ambazo kwa mafuta ya kijeshi, mafuta ya dizeli na mafuta ya taa.
Shirika hili kwa sasa linazingatia mifumo hadi 10 kW na msisitizo wa kuunganisha kikamilifu mifumo ya mafuta na mahitaji ya uendeshaji wa vifaa vya mafuta. Kazi ambazo zinahitaji kushughulikiwa katika muundo wa mifumo ya kiutendaji ni pamoja na kudhibiti uvukizi na uchafuzi wa mazingira, haswa udhibiti wa kiberiti kupitia desulfurization (desulfurization) na utumiaji wa vifaa sugu vya kiberiti, na pia kuzuia uundaji wa amana za kaboni kwenye mfumo..
Dereva za umeme chotara zina mengi ya kutoa kwa magari ya jeshi, lakini itachukua muda kabla faida za teknolojia hii kuwa dhahiri.
